三、近50年气候变化及未来预估
（一）气候变化基本事实
山东省近50年来气候变化具有鲜明的区域性特征。气候变暖趋势明显，而冬季变暖趋势最为明显，尤其是20世纪90年代以来增暖加快；年际降水量波动大，强降水过程有所增加；极端天气气候事件频率和强度呈增加趋势。
1.全省呈变暖趋势，冬季变暖最明显
1961—2009年，山东省年平均气温每10年升高0.3℃，49年间年平均气温共升高1.5℃。全省各地均变暖，北部和东部变暖明显，冬季变暖最明显，春秋季次之（图19）。
图19（一） 1961—2009年山东省年平均气温变化趋势和各地年平均气温趋势变化分布图
图19（二） 1961—2009年山东省年平均气温变化趋势和各地年平均气温趋势变化分布图
2.年降水呈减少趋势
1961—2009年，全省年降水量每10年减少12.7mm，49年间共减少62.2mm。大部地区年降水量呈减少趋势，夏秋季降水量减少，冬春季降水量增多（图20）。
图20（一） 1961—2009年山东省年降水量变化趋势和各地年降水量趋势变化分布图
图20（二） 1961—2009年山东省年降水量变化趋势和各地年降水量趋势变化分布图
3.日照时数显著减少
1961—2009年，全省平均年日照时数每10年减少92.0h，49年间共减少450.8h，各地日照时数均呈减少趋势（图21）。
图21（一） 1961—2009年山东省年日照时数变化趋势和各地年日照时数趋势变化分布图
图21（二） 1961—2009年山东省年日照时数变化趋势和各地年日照时数趋势变化分布图
4.气温和降水处于高气候变率状态
气候变化是指气候平均状态和气候变率两者中的一个或两个出现了统计意义上显著的变化，气候变化可以由气候平均状态或气候变率的变化引起。通常将气象要素30年平均值作为气候平均值，即气候平均状态。高气候平均状态是指气候平均值高于常年值的状态。气候变率是指气象要素偏离平均值的程度，即稳定性，通常用均方差表示，高气候变率状态往往是与异常天气气候事件的频率及强度相联系的。
年平均气温处于“两高”状态。近50年来，全省年平均气温的30年滑动平均值和气候变率持续升高，目前气温的高气候平均状态表明了气候变暖的趋势，气温的高气候变率状态容易导致高温、低温等极端天气气候事件的出现（图22）。
年降水量处于“一平一高”状态。近50年来，全省年降水量的30年滑动平均值保持持平状态，近年来气候变率呈升高趋势，容易导致干旱、暴雨洪涝等极端天气气候事件的出现（图23）。
5.极端天气气候事件增多
图22 山东省年平均气温气候平均值和气候变率变化曲线
图23 山东省年降水量气候平均值和气候变率变化曲线
目前，年平均气温的“两高”状态和年降水量的“一平一高”状态，导致极端天气气候事件出现频率和强度呈增大趋势。强降雨、暴雪、高温、干旱、低温冷冻等极端天气气候事件不断出现。
强降雨日数和降水强度呈增大趋势。1981年以来，大部地区年暴雨日数呈增加趋势。2007年7月18日，济南市遭受有气象记录以来雨强最大暴雨袭击，1h降水量151mm，损失严重（图24）。
图24 山东省各地暴雨日数趋势变化分布和济南市1h降水极值变化趋势
暴雪出现频繁。2005年12月3—23日，烟台、威海市两市遭遇历史上罕见的持续性暴风雪袭击，威海市累积最大雪深超过2m，其持续时间之长、降雪量之大，是近40多年以来影响最严重的一次，被列为2005年“中国十大天气气候事件”之一。
高温影响加重。1981年以来，年极端最高气温和年高温日数（日最高气温不小于35℃）呈增加趋势（图25）。2009年6月23—26日，山东省出现持续高温天气，全省有51个站日最高温度超过40℃，15站超过历史极值。
图25 山东省各地年极端最高气温和年高温日数趋势变化分布图
阶段性干旱频繁发生。2008年11月1日至2009年2月7日，全省大部地区无有效降水，气温持续偏高，全省平均无降水日数为93d，全省受旱面积为2.1×106hm2，重旱面积为8.2×105hm2，菏泽、聊城、德州、济宁、临沂等地旱情较重。
低温冷冻影响加重。2009年12月15日至2010年1月26日，长岛平均气温为-2.5℃，较常年偏低2.4℃，为1961年以来同期最低值。同期，渤海湾海冰覆盖面积达1.4×104km2左右，莱州湾约1.1×104km2，这次海冰灾害持续时间之长、范围之广、冰层之厚，是山东省40多年来最严重的一次，对海上交通运输、生产作业、水产养殖、海洋捕捞、海上设施和海岸工程等造成严重影响。
（二）气候变化的主要影响
1.气候变化对农业的影响
（1）温度升高明显，农业生产热量条件改善。
气温升高导致农业生产的热量条件增加。近50年来，山东省年平均气温呈升高趋势，其中20世纪90年代以来气温升高尤为明显，2001—2009年与70年代相比，全省平均大于10℃积温增加了307.1℃，无霜期延长了7.8d。
日平均气温稳定通过0℃的初日呈提前趋势、终日呈推迟趋势，作物生长季呈延长趋势。根据卫星遥感监测资料分析，2000—2009年3月上旬植被指数呈明显增加趋势，表明春季生长季明显提前。
（2）作物生育期呈缩短趋势，复种指数增加。
随着热量条件的改善，作物生育期普遍缩短，内陆比沿海地区变化明显。复种指数呈增加趋势，由20世纪70年代初的不足1.5上升到目前的1.7左右。
（3）极端天气气候事件增多，农作物气象产量波动增大。
1961年以来，山东省的主要作物和全年粮食单产总体上呈增长趋势，但气象产量年际间波动较大（图26），2002年由于遭受干旱、低温冻害、干热风等多种灾害，气象产量为负值，导致小麦产量降为1992年以来的最低值；2009年光、温、水气象条件适宜，气象产量较高，小麦产量达历史最高值，表明农业生产存在不稳定性。
（4）农业气象灾害频繁，旱涝灾害损失加重。
山东省农业气象灾害主要有干旱、洪涝、风雹灾、低温冻害、病虫害等，全省受灾面积呈增加趋势，其中危害最严重的是旱涝灾害。受气候变化影响，山东省旱涝灾害频繁，大旱大涝灾害面积呈增大趋势，特别是近20年来，全省农田平均受灾面积近5×106hm2，成灾面积达3×106hm2以上，旱涝灾害交替发生，发生频率和强度呈加重趋势（图27）。
（5）农业病虫害危害加剧，农业生产成本增加。
图26 山东省全年粮食单产变化和全年粮食气象产量变化曲线
图27 1971—2008年山东省旱灾面积变化和涝灾面积变化曲线
随着气候变暖，一方面病虫越冬基数增大，同时由于作物生长季延长，病虫危害期延长，害虫繁衍代数增加，20世纪90年代开始，病虫害发生面积呈上升趋势，近几年随着防治技术措施水平的提高而呈现下降趋势；另一方面土壤中各类微生物活性增强，化肥利用率降低，化肥、农药施用量呈上升趋势，使农业成本增加，加重了农业环境的污染（图28）。
图28 山东省病虫灾害发生面积变化和全省化肥农药施用量变化曲线
（6）有利于冬季设施农业生产，但灾害损失增加。
山东省气候变暖，以冬季升温最为明显，如潍坊市20世纪90年代以来，冬季气温上升明显，2001—2009年冬季平均气温较70年代升高了1.5℃（图29）。目前山东省冬季热量条件基本能满足节能型日光温室生产的要求，降低了生产成本，增加了农民收入，有利于农业生态环境的保护；但大风、低温、强降雪（雨）、连阴天等天气气候事件造成的灾害损失也呈增加趋势。
图29 1961—2009年山东省和潍坊市冬季平均气温变化趋势
2.气候变化对海岸带的影响
海平面上升所造成的灾害性影响包括风暴潮加剧、海岸侵蚀、潮滩湿地减少、涵闸废弃、洪涝灾害加剧、海堤破坏、海水入侵等。
（1）海岸侵蚀严重。
海岸侵蚀是指近岸波浪、潮流等海洋动力及其携带的碎屑物质对海岸的冲蚀、磨蚀和溶蚀等造成岸线后退的破坏作用。截至2008年，山东沿海地区海岸侵蚀长度达1211km。
（2）海水入侵与土壤盐渍化。
海平面上升使海水溢过陆地，造成海侵，从而导致水质恶化、土壤盐渍化及海咸水入侵等环境问题，影响当地工农业生产和人民生活。据统计，莱州湾海水入侵面积已达2500km2，平均海水入侵距离约30km，其中重度入侵（氯离子含量大于1000mg/L）在距岸10km左右。海平面上升也使得海岸附近土壤的盐渍化程度加重，莱州湾南部海岸盐渍化程度较高，且范围较大，盐土区向陆地最远达24km。
（3）风暴潮加剧。
海平面上升使得平均海平面及各种特征潮位相应增高，波浪作用增强，加剧了风暴潮灾害。2007年3月，山东沿海经历了雪灾、寒潮和风暴潮等异常气候事件，当时海平面异常偏高，出现了黄海、渤海沿岸1960年以来最强的风暴潮。
（4）水资源短缺与水环境恶化。
海平面上升导致河口海水倒灌，咸潮入侵，同时造成现有的排水系统和灌溉系统的不畅和报废，加重了赤潮、浒苔等海洋灾害的发生，影响海洋水环境。
（5）海岸带生态系统损害。
海岸侵蚀使岸线后退，使海岸带生态环境发生变化。海平面上升造成的淹没和侵蚀直接减少滩涂和湿地面积，不仅滩涂湿地的自然景观遇到严重破坏，使重要经济鱼、虾、蟹、贝类生息和繁衍场所消失，许多珍稀濒危野生动植物绝迹，而且滩涂湿地调节气候、储水分洪、抵御风暴潮及护岸保田等能力也将大大降低。
（6）黄河三角洲景观演变过程加快。
由于特殊的地理位置和较短的成陆时间，黄河三角洲具有明显的脆弱性。在全球变化和人类活动的日益影响下，黄河三角洲景观演变过程加快，主要表现在：海岸线动荡变化、湿地景观格局和土地利用变化频繁，从而影响区域生态平衡的维持、生物多样性的保护及区域社会经济可持续发展。1992年以来，泥沙供应大量减少，黄河三角洲沿岸大范围内普遍表现为蚀退。据统计，东营地区在1992—2004年间滩涂面积减少了107.91km2。
山东省海岸带区域地理位置优越，海陆资源丰富，中小城市密集，产业发展迅速。海平面变化产生的环境影响与灾害效应，对山东省海岸带城市发展、港口建设、工农业生产、资源开发与海洋经济发展以及社会安定产生较大影响。
（三）未来气候变化预估
RCP情景下的预估结果表明：山东省年平均温度将持续上升，2040年前增温幅度、变化趋势差异较小，2040年以后不同RCP情景表现出不同的变化特征。与1986—2005年平均值相比，RCP2.6情景下，2011—2040年山东省年平均气温变化范围为-0.35～0.75℃，2041—2070年山东省年平均气温变化范围为0.46～0.91℃，2071—2100年山东省年平均气温变化范围为0.41～0.82℃；RCP4.5情景下，2011—2040年山东省年平均气温变化范围为-0.28～0.83℃，2041—2070年山东省年平均气温变化范围为0.60～1.60℃，2071—2100年山东省年平均气温变化范围为1.40～1.83℃；RCP8.5情景下，2011—2040年山东省年平均气温变化范围为-0.45～1.07℃，2041—2070年山东省年平均气温变化范围为1.18～2.87℃，2071—2100年山东省年平均气温变化范围为2.79～4.83℃。
预估结果表明：不同排放情景下，山东省年平均降水量均呈增加趋势，不同情景下增加幅度、变化趋势差异较小。与1986—2005年平均值相比，RCP2.6情景下，2011—2040年山东省年平均降水量变化范围为16%～32.7%，2041—2070年山东省年平均降水量变化范围为15.9%～39.5%，2071—2100年山东省年平均降水量变化范围为16.9%～40.5%；RCP4.5情景下，2011—2040年山东省年平均降水量变化范围为9.1%～30.7%，2041—2070年山东省年平均降水量变化范围为20.6%～36.6%，2071—2100年山东省年平均降水量变化范围为20.2%～52.1%；RCP8.5情景下，2011—2040年山东省年平均降水量变化范围为11.8%～38.7%，2041—2070年山东省年平均降水量变化范围为24.7%～37.6%，2071—2100年山东省年平均降水量变化范围为25.7%～54.8%。