1. 引言
IPCC第五次评估报告指出 [1]，20世纪50年代以来，全球气候系统出现了前所未有的变化，大气和海洋温度升高，就长期趋势而言气温上升毋庸置疑，并且是跨地域的全球性升温。随着全球变暖，高温、暴雨等极端天气和气候事件层出不穷，由此带来的灾害事件给人民生产生活安全带来诸多不利影响 [2] [3]。
泰安位于鲁中地区，受地势自东北向西南倾斜，呈南北短东西长的特点，境内拥有多种地貌类型，独特的地理位置及泰山的阻挡作用使其与山东其他地市既有联系又有差异。受季风气候影响，年降水量主要集中在夏季，夏季降水的强度影响着全年的旱涝情况 [4] [5]。
前人的研究大多指出1960~2010年山东总体气温呈明显上升趋势 [6] [7]，与全球增暖一致，而年降水量呈波动减少趋势 [8] [9] [10]。而泰安夏季降水量在2020年达到有气象记录以来第三高值，与部分研究所显示的降水特征不同。
通过对泰安近50年夏季气候特征变化进行分析，旨在为区域气候变化研究、气候变化监测预警及决策者提供科学依据。
2. 资料与方法
文中选取泰安市5个国家级气象观测站(泰安、肥城、东平、宁阳、新泰) 1971~2020年6~8月的实况资料，用气温、降水量、日照时数这三个气象要素表征夏季气候特征，各气象要素分别计算出逐年夏季平均气温、平均降水量、平均日照时数。
利用多项式拟合、滑动平均对3个气象要素进行趋势分析，文中选用4阶拟合和9年滑动平均。
3. 降水变化特征
泰安市1971~2020年夏季降水量平均值为430.1 mm，1990年降水量最大，达到721.5 mm，最小年降水量出现在2002年，仅125.8 mm，夏季降水量没有明显的上升或下降趋势，除年际波动外，呈现显著的年代际变化(图1)。1971~1979年泰安市夏季降水量呈下降趋势，1980~1995年呈上升趋势，1996~2011年呈下降趋势，2012~2020年再次呈上升趋势。为进一步讨论年代际变化，计算降水距平的9年滑动平均，1983年之前距平正负波动不大，1984~1990年距平为负，之后距平由负变正，表明泰安市降水由少雨期转为多雨期，由图2可见1991~1998年、2004~2008年为多雨期，1999~2003年、2009~2016年为少雨期，按此波动趋势，距平在2017年之后再次改变，意味着泰安市很有可能已进入新一轮多雨期。
Figure 1. Time series of summer precipitation in Taian City from 1971 to 2020 (dash line, unit: mm) and its linear trend (black solid line) and 4th degree polynomial fit (blue solid line)
图1. 1971~2020年泰安市夏季降水量时间序列(虚线，单位：mm)、线性趋势(黑色实线)及4阶拟合(蓝色实线)
Figure 2. The summer precipitation anomalies in Taian City from 1971 to 2020 (dash line, unit: mm) and its 9-year running mean (red solid line)
图2. 1971~2020年泰安市夏季降水距平(虚线，单位：mm)及9年滑动平均(红色实线)
夏季降水量的年代际变化特点令人在意，少雨年份是否整个夏季降水量都偏少、该年各月之间变化是否一致？分别将6、7、8月降水量做四阶拟合(图3)，1971~2015年各月降水量的整体趋势均为7月降水最多、其次8月，6月最少，而近3年8月降水量明显大于6、7月，且7月降水量趋于减少，8月趋于增多。各月年代际变化也有很大的不同，其中8月降水量变化趋势与夏季降水量十分相似，都在1971~1979年、1996~2011年呈下降趋势，1980~1995年、2012~2020年呈上升趋势；而在1971~2015年间6、7月降水的变化趋势都十分平稳。因此，泰安夏季降水的变化趋势很大程度上取决于8月降水的变化。
Figure 3. Time series of June, July and August precipitation in Taian City from 1971 to 2020 (dash line, unit: mm) and its 4th degree polynomial fit (solid line)
图3. 1971~2020年泰安市6月,7月和8月降水量时间序列(虚线，单位：mm)及4阶拟合(实线)
4. 气温变化特征
1971~2020年泰安市夏季平均气温25.7℃，最近50年来，泰安市平均气温在波动中呈上升趋势(图4)，平均升温速率约为0.022℃/a，这与全国年均增温速率基本吻合(0.023℃/a) [11]，1981~1998年气温增幅较快，1999~2011年夏季气温不增反降，2012年之后又开始增温且温度递增速率大于1998年之前。通过距平的年代际变化(图5)能更明显看出1999年之前距平呈增长趋势，1999~2011年距平明显负增长。
Figure 4. Time series of summer temperature in Taian City from 1971 to 2020 (dash line, unit: mm) and its linear trend (black solid line) and 4th degree polynomial fit (blue solid line)
图4. 1971~2020年泰安市夏季气温时间序列(虚线，单位：mm)、线性趋势(黑色实线)及4阶拟合(蓝色实线)
Figure 5. The summer temperature anomalies in Taian City from 1971 to 2020 (dash line, unit: mm) and its 9-year running mean (red solid line)
图5. 1971~2020年泰安市夏季气温距平(虚线，单位：mm)及9年滑动平均(红色实线)
夏季各月气温中7月气温变化趋势与夏季气温变化趋势最为相近(图6)，值得注意的是在2012年后6、7、8月气温增幅都加快，尤以6、8月更为明显。
Figure 6. Time series of June, July and August temperature in Taian City from 1971 to 2020 (dash line, unit: mm) and its 4th degree polynomial fit (solid line)
图6. 1971~2020年泰安市6月，7月和8月气温时间序列(虚线，单位：mm)及4阶拟合(实线)
5. 日照变化特征
泰安市夏季日照时数50年平均值为631.3小时，线性趋势来看50年间日照是呈减少趋势(图7黑色实线)，值得注意的是4阶线性拟合(图7蓝色实线)和9年滑动平均(图8红色实线)都显示2007年后日照时数明显增多，虽然低于平均值但增幅多于其他年代，更是在2020年达到50年夏季日照时数最大值853.6小时。而2007年后的显著增多与夏季气温(图4、图5)在2007年后的变化趋势一致。
Figure 7. Time series of summer sunshine duration in Taian City from 1971 to 2020 (dash line, unit: mm) and its linear trend (black solid line) and 4th degree polynomial fit (blue solid line)
图7. 1971~2020年泰安市夏季日照时数时间序列(虚线，单位：mm)、线性趋势(黑色实线)及4阶拟合(蓝色实线)
Figure 8. The summer sunshine duration anomalies in Taian City from 1971 to 2020 (dash line, unit: mm) and its 9-year running mean (red solid line)
图8. 1971~2020年泰安市夏季日照时数距平(虚线，单位：mm)及9年滑动平均(红色实线)
6. 结论
本文对泰安市1971~2020年近50年的夏季降水、气温、日照进行了分析，结果表明：
1) 夏季降水量呈现显著的年代际变化，1991~1998年、2004~2008年为多雨期，1984~1990年、1999~2003年、2009~2016年为少雨期，2017年之后泰安市很有可能已进入新一轮多雨期。
2) 夏季各月的年代际变化趋势不同，1971~2015年间6、7月降水的变化趋势都十分平稳，2015年后趋势相反。泰安夏季降水的变化趋势很大程度上取决于8月降水的变化。
3) 近50年平均气温在波动中呈上升趋势，平均升温速率约为0.022℃/a，1999~2011年夏季气温不增反降，2012年之后又开始增温且温度递增速率大于1998年之前。2012年后6、7、8月气温增幅都加快，尤以6、8月更为明显。
4) 近50年日照虽呈减少趋势，2007年后日照时数增幅明显多于其他年代，与夏季气温在2007年后的变化趋势一致。
参考文献