龍里縣近51 a氣溫變化特征分析

孔 瑜，羅 旭，馮明燕，鄧 珺

(貴州省龍里縣氣象局，貴州 龍里 551200)

龍里縣近51 a氣溫變化特征分析

孔 瑜，羅 旭，馮明燕，鄧 珺

(貴州省龍里縣氣象局，貴州 龍里 551200)

利用龍里縣1960—2010年各月平均氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫資料，通過(guò)線性趨勢(shì)估計(jì)和多項(xiàng)式函數(shù)擬合分析了該區(qū)域春、夏、秋、冬以及年平均氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫的長(zhǎng)期趨勢(shì)變化，并利用Mann-Kendall方法檢驗(yàn)了氣溫突變的問(wèn)題。結(jié)果表明：在過(guò)去的51 a里，龍里縣氣溫呈明顯的上升趨勢(shì)，其中冬春季增溫顯著，年平均氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫出現(xiàn)了明顯的增溫突變，極端最低氣溫增幅最為明顯。

龍里;氣溫;Mann-Kendall法;突變

1 引言

2010年，討論氣候變化問(wèn)題的知名科學(xué)網(wǎng)站《真實(shí)的氣候》刊登了一篇《全球變暖，35歲生日快樂(lè)!》的文章?！叭蜃兣钡母拍钫Q生于1975年8月8日，美國(guó)著名的氣候?qū)W家、地球化學(xué)家華萊士·布勒克教授在《科學(xué)》雜志發(fā)表了題為《我們是不是處在全球變暖的緊要關(guān)頭?》的文章，在文中他預(yù)測(cè)，地球即將轉(zhuǎn)入由于二氧化碳增加導(dǎo)致的全球變暖期。全球變暖極易引發(fā)各種極端氣候?yàn)?zāi)害，一些森林大火、洪水等災(zāi)難事件雖然不能說(shuō)是全球變暖導(dǎo)致的，但也難說(shuō)沒(méi)有關(guān)聯(lián)。全球變暖的氣候變化，將會(huì)導(dǎo)致越來(lái)越多的極端氣候?yàn)?zāi)害的發(fā)生。全球變暖不僅體現(xiàn)在平均氣溫的升高，極端最高、極端最低氣溫的變化也極其顯著，對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)、生活的影響極為巨大，進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，極端溫度作為一種極端氣候事件已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注［1-5］。

龍里縣地處貴州省中部，位于黔中腹地、苗嶺山脈中段，屬中亞熱帶溫暖濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，熱量充足，雨量充沛，無(wú)霜期長(zhǎng)，季風(fēng)氣候顯著。春季氣溫回暖早，但不穩(wěn)定，寒潮活動(dòng)較頻繁;夏熱伏旱多，降雨集中，雨熱同季，局部有洪澇;秋季降溫快，晚秋多陰雨;冬季較溫暖，多霧寡照，濕度大。全縣轄14個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，159個(gè)行政村，全縣土地總面積15.24萬(wàn)hm2，其中耕地面積2.45萬(wàn) hm2。是貴州苗醫(yī)藥原材料種植、生產(chǎn)加工、批發(fā)、醫(yī)療、文化與科研的中心，也是貴州省新興的苗醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)帶的龍頭。為此，本文對(duì)近51 a龍里縣年和季節(jié)溫度演變趨勢(shì)及其內(nèi)在規(guī)律進(jìn)行分析，主要討論其變化趨勢(shì)和季節(jié)性、突變性等變化特征，以期充實(shí)該區(qū)域氣候變化方面的研究，增進(jìn)對(duì)溫度變率與極端溫度變化的理解，同時(shí)也為氣溫預(yù)報(bào)提供參考，有利于合理利用龍里縣的氣候資源，對(duì)該區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到一定的指導(dǎo)作用。

2 資料與方法

本文所用數(shù)據(jù)為1960—2010年龍里縣氣象站逐日氣溫觀測(cè)資料。按氣象劃分法確定四季，即春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)、冬季(12—2月)。氣候資料統(tǒng)計(jì)所用軟件為Fortran和Mi-crosoft Excel;采用最小二乘估計(jì)對(duì)各極端天氣平均日數(shù)的趨勢(shì)變化進(jìn)行線性?xún)A向分析;再用多項(xiàng)式、Mann-Kendall(簡(jiǎn)稱(chēng)M-K法)分析氣溫變化的階段性和突變性。相關(guān)研究方法參見(jiàn)文獻(xiàn)［6-9］。

2.1 傾向分析方法

利用線性擬合方法進(jìn)行傾向分析。把氣候要素寫(xiě)成時(shí)間t的線性函數(shù)y=at+b，其中a、b為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。通過(guò)實(shí)際資料，利用最小二乘法計(jì)算出a和b，其中a表示線性函數(shù)的斜率，也就是氣候要素的線性趨勢(shì)。a為正(負(fù))表示增加(減小)趨勢(shì)，0表示無(wú)變化趨勢(shì)。

2.2 突變分析方法

Mann-Kendall方法是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，其優(yōu)點(diǎn)是不需要檢驗(yàn)樣本遵從一定的分布，也不受少數(shù)異常值的干擾，更適用于類(lèi)型變量和順序變量，可以明確突變開(kāi)始的時(shí)間，并指出突變區(qū)域，計(jì)算也比較簡(jiǎn)單。計(jì)算結(jié)果分析時(shí)，若UFk或UBk的值大于0，則表明序列呈上升趨勢(shì)，小于0則表明呈下降趨勢(shì);當(dāng)它們超過(guò)臨界直線時(shí)，表明上升或下降趨勢(shì)顯著;超過(guò)臨界線的范圍確定為出現(xiàn)突變的時(shí)間區(qū)域;若UFk或UBk兩條曲線出現(xiàn)交點(diǎn)，且交點(diǎn)在臨界值之間，那么交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻便是突變開(kāi)始的時(shí)間。

圖1 龍里縣年平均氣溫變化曲線

3 結(jié)果與分析

3.1 平均氣溫

龍里縣年平均氣溫為14.9℃，最低值13.8℃(1984年)，最高值15.9℃(2003年和2007年)。由圖1可知，近51 a龍里縣年平均氣溫呈上升趨勢(shì)，氣候變化傾向率為0.105℃/10 a。多項(xiàng)式濾波分析表明：近51 a龍里縣年平均氣溫呈兩端高、中間低分布，其中1960—1976年以-0.368℃/10 a的速率下降;1977—1983年下降速度減緩，氣候變化傾向率為-0.071℃/10 a;80年代中后期開(kāi)始，氣溫大幅上升，1984—2010年增溫率為0.458℃/10 a。

從表1來(lái)看，龍里縣年平均氣溫年際變化趨勢(shì)為先下降后升高，20世紀(jì) 70、80年代最低，為14.7℃;進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)最高，為15.4℃。近51 a龍里縣各季平均溫度均呈上升趨勢(shì)，四季氣候變化傾向率分別為 0.096℃ /10a、0.039℃ /10a、0.067℃ /10a、0.216℃ /10a，冬季增溫最明顯，春季次之，隨后為秋季、夏季?？梢?jiàn)冬季和春季的增溫對(duì)龍里縣氣溫上升的貢獻(xiàn)較大，秋季和夏季增溫幅度相對(duì)較小。

春季平均溫度為15.5℃，其中3月份11.1℃、4月份15.9℃、5月份19.4℃。20世紀(jì)6 0—80年代春季氣溫下降，90年代以后氣溫上升。與年平均氣溫變化趨勢(shì)相似，呈兩端高、中間低分布。

表1 龍里縣1960—2010年四季平均溫度年代際變化 (單位：℃)

夏季平均溫度為22.6℃，其中6月份21.8℃、7月份23.5℃、8月份22.6℃。20世紀(jì)60—70年代氣溫呈下降趨勢(shì)，80年代氣溫平穩(wěn)少變，90年代以后氣溫上升。

秋季平均溫度為15.5℃，與春季相同。其中9月份19.8℃、10月份15.6℃、11月份11.1℃。氣溫年際變化呈降—升—降—升趨勢(shì)。

冬季平均溫度為6.1℃，其中12月份6.7℃、1月份4.8℃、2月份6.7℃。氣溫年際變化表現(xiàn)為小幅上升—下降—大幅上升。

3.2 極端最高氣溫

龍里縣年極端最高氣溫近51 a平均值為

圖2 龍里縣年極端最高氣溫變化曲線

32.5℃，最高值 34.4℃(1988年)，最低值 30.6℃(1993年)。由圖2可知，近51 a來(lái)年極端最高氣溫上升速率為0.108℃/10 a，增溫幅度、變化趨勢(shì)與年平均氣溫相一致。

從表2來(lái)看，最低值出現(xiàn)在20世紀(jì)70、80年代，從90年代以后呈上升趨勢(shì)，春、夏、秋、冬四季極端最高氣溫基本上出現(xiàn)在80年代末期以后，從一個(gè)側(cè)面反映了氣候的變暖。

圖3 龍里縣年極端最低氣溫變化曲線

表2 龍里縣1960—2010年四季極端最高氣溫年代際變化 (單位：℃)

3.3 極端最低氣溫

龍里縣年極端最低氣溫近51 a平均值為-5.5℃，最高值 -1.8℃(2007年)，最低值 -9.2℃(1970年)，由圖3可知，近51 a龍里縣年極端最低氣溫呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，氣候變化傾向率為0.841℃/10 a。1960—1978年以 -0.863℃/10 a的速率下降;1979—2010年以0.482℃/10 a的速率上升，其中2000—2010年增溫率為2.636℃/10 a，極端最低氣溫上升幅度加大，氣候變暖突出。

表3 龍里縣1960—2010年四季極端最低氣溫年代際變化 (單位：℃)

表3為歷年四季極端最低氣溫年際變化統(tǒng)計(jì)值，分析可知龍里縣年極端最低氣溫穩(wěn)步升高，春、夏、秋、冬四季極端最低氣溫均出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代以前，1970—1979年最低，2000—2010年最高。

4 溫度變化趨勢(shì)突變檢驗(yàn)

應(yīng)用Mann-Kendall方法，對(duì)1960—2010年龍里縣年平均氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫的突變性進(jìn)行檢測(cè)。

圖4a中UF曲線顯示，自2002年開(kāi)始年平均氣溫呈升高趨勢(shì)，特別是2008年至今，這種升溫趨勢(shì)非常顯著，UF曲線明顯超過(guò)了0.05顯著水平置信線，表明龍里縣年平均氣溫進(jìn)入了一個(gè)顯著增溫階段。根據(jù)UF和UB曲線的交點(diǎn)位置判斷，龍里縣年平均氣溫增溫是一種突變現(xiàn)象，具體開(kāi)始的時(shí)間為2001年。

從圖4b可見(jiàn)，極端最高氣溫自2001年后呈上升趨勢(shì)，突變現(xiàn)象是從2001年開(kāi)始的，UF曲線沒(méi)有超過(guò)臨界直線，也就是沒(méi)有通過(guò)α=0.05的顯著性檢驗(yàn)。

極端最低氣溫1982年后呈上升趨勢(shì)，根據(jù)圖4c中UF曲線和 UB曲線交點(diǎn)的位置，可以確定1984年發(fā)生了一次明顯氣候突變，1988年以后，極端最高氣溫持續(xù)遞增顯著。

5 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)1960—2010年近51 a來(lái)龍里縣氣溫的變化特征進(jìn)行分析，得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：

①近51 a來(lái)，龍里縣氣候逐漸變暖。年平均氣溫、年極端最高氣溫、年極端最低氣溫的氣候變化傾 向 率 分 別 為 0.105℃/10 a、0.108℃/10 a、0.841℃/10 a。年極端最低氣溫增幅最為顯著，氣候逐漸變暖主要是依靠最低氣溫的遞增。

②年內(nèi)氣溫變化存在季節(jié)性差異。春、夏、秋、冬的季平均溫度增溫率分別為 0.096℃/10 a、0.039℃ /10 a、0.067℃ /10 a、0.216℃ /10 a，冬季氣溫升高對(duì)氣候變暖的貢獻(xiàn)最大，其次是春季的增溫貢獻(xiàn)，秋季和夏季增溫幅度相對(duì)較小。

圖4 Mann-Kendall突變檢測(cè)曲線

③龍里縣年平均氣溫、年極端最高氣溫的年際變化趨勢(shì)為先下降后升高，20世紀(jì)80年代中后期開(kāi)始，氣溫大幅上升。年極端最低氣溫呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，四季極端最低氣溫均出現(xiàn)在90年代以前，21世紀(jì)之后極端最低氣溫上升幅度加大，氣候變暖突出。

④近51 a，年平均氣溫、年極端最高氣溫和年極端最低氣溫均發(fā)生了顯著突變現(xiàn)象，但突變時(shí)間不一致。前兩者突變時(shí)間為2001年，后者突變時(shí)間較早，為1984年，其中平均氣溫和年極端最低氣溫的UF曲線明顯超過(guò)了0.05顯著水平置信線。升溫趨勢(shì)為年極端最低氣溫＞年平均氣溫＞年極端最高氣溫。

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1003-6598(2012)02-0024-04

2011-10-12

孔瑜(1985-)，女(布依族)，助工，主要從事地面氣象觀測(cè)工作。