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基于青岛市防灾减灾角度进行城阳区与其他区市气候特征研究
摘要：利用青岛市7个国家站和城阳区8个区域自动站2008—2017年逐日观测数据,比较分析了青岛市城阳区与其他区市气温、降水、相对湿度、风等气象要素分布特征,并提出气象灾害防御对策,以期为科学合理开展气象防灾减灾提供参考。研究结果表明,城阳区年降水量和暴雨发生次数均偏少,降水造成的灾害较其他区市低;城阳区一年四季相对湿度偏低,气温日较差大,这可能与崂山西北麓的地形特点有关;城阳区东部山区偏低的相对湿度增加了森林防火的压力。
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城阳区是青岛市七个市辖区之一,处于山东半岛,青岛市中部,胶州湾北岸,北部的平度市、莱西市四季分明,大陆性气候特征明显,南部的沿海区域受海洋调节作用明显,气候温和湿润,雨量较为充沛,冬无严寒、夏无酷暑[1],春末夏初多海雾[2],表现为“春迟、夏凉、秋爽、冬长”等海洋性气候特点[3]。城阳区位于青岛中部,受崂山山脉[4]和胶州湾的影响[5],其气候特征并不是青岛市南北部的简单交叉,有其特殊性。笔者对城阳地区与青岛市沿海和其他区市气候特征展开对比分析,旨在为有针对性地开展气象防灾减灾提供依据。
1、数据来源与分析方法
气象数据来源于青岛市气象局,包括青岛市各区市国家站、青岛沿海奥帆基地和城阳区各街道(城阳、流亭、夏庄、惜福镇、上马、棘洪滩、河套、红岛)区域自动站的逐日观测资料(站点位置见图1),分析时段选择2008—2017年,其中河套、棘洪滩站建站较晚,数据时间段只能选取2011—2017年和2012—2017年。考虑到冬季降水相态对区域自动站降水观测有影响,因此降水只分析4—10月份。由于各区域自动站观测项目有差异,分析相对湿度时仅考虑青岛市各区市国家站和部分区域自动站。
图1青岛市使用数据站点分布
注:星号表示国家站,圆点表示区域自动站
2、气候特征对比分析
2.1降水量、暴雨特征
2.1.1总降水量的逐年变化趋势。
选取青岛市南部青岛站、北部平度站和城阳(城阳街道)站,比较分析近10年4—10月份降水量的变化,结果见图2。由图2可知,青岛站、平度站和城阳站多年均值分别为530.5、576.9和508.3mm,城阳较少。3站有相似的特征:前期较多,后期略少,2008年降水量最多,3站极大值出现在平度(866.7mm),城阳次之(804.3mm);2015年是强厄尔尼诺年,3站降水量均为最少,极小值出现在平度(318.9mm),城阳为322.3mm;降水量最多年和降水量最少年差值较大,平度为544.4mm,城阳为482.0mm,超过或接近站点多年均值,说明青岛市降水量年际差异明显,易发生旱涝灾害。
图22008—2017年青岛市4—10月份总降水量的逐年变化
8-2017
2.1.2总降水量的区域分布。
2008—2017年青岛市4—10月份各站总降水量在388.2mm(棘洪滩)～672.5mm(黄岛)(图3),城阳区各站总降水量平均为467.4mm,较青岛其他区市站明显偏少,说明城阳区较干旱,需要加强农业气象服务和增加人工影响天气作业次数。其中,棘洪滩站降水量最少,这与该站数据截选时段较短有关。
图32008—2017年青岛市4—10月份总降水量的分布
2.1.3暴雨次数的逐年变化趋势。
分析青岛站、平度站和城阳站(城阳街道)2008—2017年4—10月份暴雨次数(24h降水超过50mm)的变化,结果见图4。由图4可知,3站有一定共性:2008年暴雨次数较多,2015年无暴雨。3站暴雨次数也存在差异,城阳站除2016年外,其他年份暴雨次数均偏少,有4年未出现暴雨。
图42008—2017年青岛市4—10月份暴雨次数的逐年变化
2.1.4暴雨次数的区域分布。
统计青岛市2008—2017年4—10月份各站累计暴雨次数在7次(棘洪滩)～23次(黄岛)(图5),城阳各站平均暴雨次数为12次,较青岛市其他区市偏少。说明城阳区具有一定地理位置优势,暴雨灾害发生较少。笔者对短时强降水未做详细分析,有研究指出,胶州湾对强对流天气有削弱作用,使得青岛市区强对流天气少于胶州、胶南[5],城阳西部的河套、红岛、上马、棘洪滩街道地势平坦,多盐碱湿地[6],强对流天气较东部多,强降雨难以快速排出,易形成积涝,即使日降水没有达到暴雨级别,也需加强对短时强降水防御的重视。
图52008—2017年青岛市4—10月份累计暴雨次数的分布
2.2气温
2.2.1年平均气温。
青岛市各站年平均气温在12.5℃(莱西)～14.0℃(崂山)(图6a),温差小,呈现南高北低、环胶州湾区域较低的特点;城阳区各站年平均气温为13.6℃。青岛市各站夏季平均气温(图6b)在23.6℃(奥帆基地)～25.6℃(棘洪滩),呈现北高南低、南部沿海及环胶州湾偏低的特点,这与海水对气温的调节作用有关,青岛沿海具有海洋性气候的特点;城阳区各站夏季平均气温较高,在24.3℃(红岛)～25.6℃(棘洪滩)。青岛市各站冬季平均气温(图6c)在-1.1℃(莱西)～2.3℃(奥帆基地),呈现南部高、北部低的特点;城阳区各站冬季平均气温在0℃(上马)～0.7℃(流亭)。青岛市各站平均气温的特征表明,青岛市属于温带大陆性气候,北部四季分明,大陆性气候特征明显;南部沿海地区海洋性特征明显,冬暖、夏凉;城阳区气候特征有明显的区域差异,胶州湾北部沿海区域海洋性特征明显,其他区域四季分明。
图62008—2017年青岛市年平均气温(a)、夏季平均气温(b)、冬季平均气温(c)的分布
2.2.2夏季平均最高气温和冬季平均最低气温。
由图7a可见,青岛市各站夏季平均日最高气温在26.2℃(奥帆基地)～31.0℃(城阳),呈现北高南低、南部沿海较低的特点,高低值差约5℃,差异明显;城阳区各站夏季对太阳辐射敏感,高温较高,在28.8℃(红岛)～31.0℃(城阳),甚至比青岛北部平度、莱西站更高,可能由于城阳区均为区域自动站,观测环境多在城区,城市效应[7]明显,也与城阳区的地形有关。由图7b可见,青岛市各站冬季平均日最低气温在-5.7℃(莱西)～-0.3℃(奥帆基地),呈现南高北低的特点,温差约5℃;城阳区各站冬季最低气温偏低,在-4.9℃(城阳)～-3.3℃(流亭),与周边站点温度分布规律一致;青岛北部平度、莱西站大陆性气候特征显著,以青岛站和奥帆基地站为代表的南部沿海区域海洋性特征显著。
2.2.3年平均日较差。
由图7c可见,青岛市各站年平均日较差在5.3℃(奥帆基地)～11.4℃(城阳),呈现北高南低、南部沿海较低的特点。城阳区各站气温日较差明显偏高,在8.7℃(红岛)～11.4℃(城阳),且城阳站温差比北部的内陆站平度站(10.0℃)和莱西站(10.6℃)更显著。分析同纬度同时段相邻地区日较差差异的原因主要有以下几方面:①地形因素。城阳区东部为崂山,西部的胶州属丘陵地形,多山,城阳位于中间的凹地,一般凹地地形区风速较小,夜间辐射降温明显,白天日照升温快,日较差大[8]。②下垫面性质。胶州湾北岸沿海的红岛站与城阳其他内陆站有明显差异。③湿度小。城阳区除环胶州湾北岸沿海区域多雾以外,其他区域湿度小、雾日少,天气晴朗也是日较差明显的重要原因[9]。
图72008—2017年青岛市夏季平均日最高气温(a)、冬季平均日最低气温(b)、年平均温差(c)的分布
2.3湿度
青岛市各站一年中夏季相对湿度最大(图8),春季相对湿度最小,这与降水的季节性差异有关,汛期主要集中在夏季以及秋初,冬春季节降水较少。春季、夏季青岛站和奥帆基地站相对湿度大,且春夏2季也是各站相对湿度差值最显著的季节,与青岛雾季发生在4—7月相吻合。雾季,南部沿海多海雾;秋季和冬季青岛市主导风向转为西北风,来自渤海的水汽输送和青岛北部强的夜间辐射降温都增大了水汽的饱和度,相对湿度大。城阳区除城阳站秋季外,其他季节相对湿度较低,这与城阳区白天升温快、夜间辐射降温明显的特征相吻合。城阳区相对湿度较低与其特殊的地形特征相关。春夏季节,青岛市以东南风为主导风向,城阳区位于崂山北麓,焚风效应造成山前湿润多雨[10],山后湿度较低。秋冬季节,西北风携带的来自渤海的水汽在南下过程中损耗,致使城阳东部相对湿度较小,城阳的惜福镇、夏庄站和崂山站表现明显。相对湿度较低也使得城阳东部冬春季节森林防火压力要高于崂山南麓。
2.4年平均风速
青岛市各站年平均风速除红岛站较大,为5.8m/s以外,其他站风速在1.0～3.8m/s,南部沿海以及环胶州湾站风速偏大(图9)。城阳区各站除红岛沿海站较大外,其余站风速偏小,这可能与城阳凹地的地形特征有关。
3、气象防灾减灾建议与措施
相比青岛其他区市,城阳区年降水量偏少,暴雨发生次数也偏少,降水造成的灾害较其他区市低。由于崂山对水汽的阻挡,一年四季相对湿度偏低,白天升温快,夜间辐射降温明显,四季分明,这在青岛各区市中尤为突出。城阳东部山区偏低的相对湿度增加了森林防火的压力。
图82008—2017年青岛市春季(a)、夏季(b)、秋季(c)、冬季(d)相对湿度的分布
图92008—2017年青岛市年平均风速的分布
3.1重视城区排涝工程建设
城阳区的位置优势使得其暴雨发生频次较其他区市偏低,但是对短时强降水和暴雨仍需重视。城阳区东部是低山丘陵区,西面相邻的胶州也多低山,城阳区多平原,特别是胶州湾北部的河套、红岛、棘洪滩地势平坦,对持续性降水和短时强降水的吸收和分流能力较低,造成内涝风险大,在城市建设过程中需要重视城阳西部城市排涝工程建设。
3.2预防夏季高温
城阳区气温年较差、日较差均很明显,这是由于其特殊的地形特征决定的。在城市运行方面,夏季需要关注户外作业人员防暑降温。
3.3预防森林火灾
一般森林火险等级与气温、风速、相对湿度、降水有关。城阳区白天升温快,风速偏小,空气相对湿度偏低,这些因素都会造成城阳区森林火险等级较其他区市高,因此需要对森林防火提出更高的要求。特别是在青岛森林高火险期,处于崂山北麓的夏庄街道、惜福镇街道较其他区市面临更大的防火压力,尤其应加强预防。
3.4采取人工影响天气措施
城阳区人工影响天气办公室进行天气干预的主要方式有增雨和消雹,采用的技术手段有发射火箭弹、高炮、燃烧炉燃烧烟条和飞机播撒干冰等。城阳区东部林区多,空气相对湿度小,通过人工增雨可增加降水量,降低林区火险等级。另外,在林火发生时,可在适当时机采用人工增雨措施扑灭林火。
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主办单位：广西气象学会
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