石城縣近50年氣候趨勢(shì)變化分析

董志詢?符志軍?溫田超?劉鳳鳳?王超

摘要 利用石城縣國(guó)家氣象觀測(cè)站1971—2020年逐年氣溫、降水、日照時(shí)數(shù)等資料，采用線性趨勢(shì)法、Mann-Kendall突變檢驗(yàn)法分析了石城縣近50年的氣候變化特征。結(jié)果表明：1970年以來，石城縣氣候變暖趨勢(shì)顯著，年平均氣溫的線性趨勢(shì)率為0.19 ℃/10年，2002年發(fā)生突變，突變后氣溫顯著上升;年降水量呈略微增加趨勢(shì)，非常不顯著，但時(shí)間分布上極不均勻，1998年、2015年出現(xiàn)了嚴(yán)重的南方洪災(zāi)事件;年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，年降水量、年日照時(shí)數(shù)均未發(fā)生明顯的突變。由此，將近50年石城縣氣候變化綜合突變時(shí)間判定為2002年。

關(guān)鍵詞 氣候趨勢(shì)變化;氣象資料分析;Mann-Kendall突變檢驗(yàn);石城縣

中圖分類號(hào)：P467 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）06–0037–02

全球氣候變暖已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者異常關(guān)注的話題。全球變暖會(huì)導(dǎo)致自然災(zāi)害變多，使得氣溫不斷升高，可能會(huì)使得我國(guó)北方地區(qū)的干旱趨勢(shì)不斷延續(xù)，南方暴雨臺(tái)風(fēng)天氣增加，各種極端天氣事件頻發(fā)[1-2]。同時(shí)，全球變暖會(huì)給地球上動(dòng)植物的生存與繁殖帶來一定的影響，導(dǎo)致動(dòng)植物的生命周期與習(xí)性發(fā)生改變[3-4]。世界氣象組織近期發(fā)布的全球氣候狀況年度報(bào)告顯示，雖然太平洋因?yàn)槔崮痊F(xiàn)象有所降溫，使得全球出現(xiàn)了暫時(shí)的降溫效應(yīng)，但2020年是有記錄以來最暖的3個(gè)年份之一，2011—2020年是有氣象記錄以來最暖的10年。雖然全球的氣溫變化呈現(xiàn)明顯的增暖趨勢(shì)，但受各地地理特征與當(dāng)?shù)丨h(huán)境等多種因素影響，出現(xiàn)地域性差異。分析了江西贛南地區(qū)石城縣的氣候變化特征，了解了贛南地區(qū)的氣候變化趨勢(shì)，以期為氣象、農(nóng)業(yè)、水利、發(fā)展改革等部門制定相關(guān)對(duì)策提供一定的依據(jù)。

1 資料的來源與方法

1.1 研究區(qū)域概況

石城縣地處江西省的東南部，贛南地區(qū)東北邊緣，北接撫州市廣昌縣，西邊毗鄰寧都縣，南邊與瑞金接壤，東邊連接福建三明寧化縣。石城地理位置十分優(yōu)越，江西進(jìn)入閩西粵東必經(jīng)石城，故歷來被譽(yù)為“閩粵通衢”之地。地理坐標(biāo)介于116°05′46"～116°38′03" E，25°57′47"～26°36′13" N范圍內(nèi)，屬中亞熱帶天氣，歷年平均降水量1 757 mm，平均氣溫18.5 ℃。縣城中部的地勢(shì)較為平坦，西部和南部以丘陵地形為主，東部和北部山多陡峭。高田鎮(zhèn)金華山海拔1 389.9 m，是全縣的最高山峰。石城白蓮聞名中外，是“中國(guó)白蓮之鄉(xiāng)”。

1.2 資料的來源與方法

根據(jù)石城縣國(guó)家氣象觀測(cè)站觀測(cè)的1971—2020年的逐月平均氣溫、降水量、日照數(shù)據(jù)，通過算術(shù)平均法建立石城縣的年氣候要素序列。研究區(qū)的氣候要素變化趨勢(shì)分析選取線性傾向的分析方法，突變性分析采用Mann-Kendal（M-K）突變檢驗(yàn)法[5-6]。

2 結(jié)果分析

2.1 氣溫年際變化特征分析

1971—2020年，石城縣氣候變暖趨勢(shì)顯著，且進(jìn)入90年代后，這一趨勢(shì)更加明顯，與李柏貞等[7]研究一致。年平均氣溫的線性趨勢(shì)率為0.19℃/10年，1971—2020年約有60%的年份為正距平，最高氣溫出現(xiàn)在1998年，為19.3℃;最低氣溫出現(xiàn)在1984年，為17.4℃，與最大值相差1.9℃，低于近50 年全國(guó)氣溫變化趨勢(shì)（0.22℃/10 a），表明贛南地區(qū)與我國(guó)氣候變暖趨勢(shì)同步，但強(qiáng)度更弱，可能與贛南地區(qū)豐富的植被等自然環(huán)境有關(guān)（圖1a）[8]。1971—2020年，石城縣年平均氣溫2002年發(fā)生了明顯的突變，氣溫在21世紀(jì)之前以下降趨勢(shì)為主，21世紀(jì)后以上升趨勢(shì)為主，且上升趨勢(shì)非常明顯（圖1b）。吳茜等[9]運(yùn)用M-K突變檢驗(yàn)等方法研究了近52年江西省的氣候變化特征，結(jié)果表明，氣溫UF和UB曲線在置信區(qū)間于2004年相交，說明21世紀(jì)初的增溫是突變現(xiàn)象，與M-K檢驗(yàn)結(jié)果大體一致。

2.2 降水年際變化特征分析

1971—2020年，石城縣年降水量呈略微增加趨勢(shì)，線性趨勢(shì)傾向率為32.6 mm/10 a。50年年最大降水量在1997年，為2 750.5 mm;最小降水量在1970年，為1 039.7 mm，極差達(dá)1 710.8 mm（圖2a）。雖然，1998年的降水量為2 097.6 mm、2015年的降水量為2 740 mm，都低于1997年，但1998年、2015年，南方地區(qū)汛期出現(xiàn)了嚴(yán)重的洪災(zāi)，表明降水在時(shí)間分布上極不均勻，需特別注意防范汛期強(qiáng)對(duì)流天氣過程帶來的強(qiáng)降水。1971—2020年，石城縣50年降水UF曲線和UB曲線出現(xiàn)多個(gè)交點(diǎn)，但均在臨界值范圍內(nèi)，故可以判定石城縣近50年內(nèi)降水沒有發(fā)生明顯的突變，與吳茜等人研究近52年江西省氣候變化特征得到的降水量變化不明顯，沒有突變點(diǎn)的結(jié)論一致（圖2b）。

2.3 日照年際變化特征分析

1971—2020年，石城縣年日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，線性趨勢(shì)傾向率為-20.2 h/10 a。近50年石城縣日照時(shí)數(shù)最大值出現(xiàn)在2003年，為2 239 h;最小值出現(xiàn)在2015年，為1 361.7 h。近50年日照時(shí)數(shù)變化呈現(xiàn)先波動(dòng)減少，后在2001—2009年10 年間有所增加，與謝遠(yuǎn)玉等[10]研究一致，之后日照時(shí)數(shù)又繼續(xù)減少，說明近50年石城縣日照時(shí)數(shù)在波動(dòng)中呈減少趨勢(shì)（圖3a）。石城縣近50年年日照時(shí)數(shù)UF與UB曲線出現(xiàn)多個(gè)交點(diǎn)，且交點(diǎn)均在臨界值范圍內(nèi)，由于突變時(shí)間很短，暫不做討論（圖3b）。

3 結(jié)果與討論

采用線性趨勢(shì)分析和M-K突變檢驗(yàn)方法對(duì)石城縣近50年的年均氣溫、年降水量、年日照時(shí)數(shù)進(jìn)行了趨勢(shì)分析，結(jié)果顯示，近50年，石城縣氣候變暖趨勢(shì)明顯，年平均氣溫線性趨勢(shì)率為0.15℃/10 a，低于近50年中國(guó)氣溫線性趨勢(shì)率（0.22℃/10 a）。2002年發(fā)生突變，之后氣溫顯著升高，年降水呈略微增加趨勢(shì)，線性趨勢(shì)傾向率為32.6 mm/10 a，年日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，線性趨勢(shì)傾向率為-20.2 h/10 a。近50年降水、日照時(shí)數(shù)均出現(xiàn)多個(gè)突變點(diǎn)，但突變時(shí)間短、交點(diǎn)均在臨界范圍內(nèi)，予以忽略。為此，將近50年石城縣氣候變化綜合突變時(shí)間判定為2002年。

近50年石城縣氣候變化趨勢(shì)與我氣溫升高和南方降水量增加的趨勢(shì)大體一致，暖趨明顯，偶爾南方突發(fā)暴雨洪災(zāi)，這可能是因?yàn)槿驓夂蜃兣?，需特別注意防范。全球變暖已影響到人類生活的各個(gè)方面，因此在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，必須要注重保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少溫室氣體排放，堅(jiān)定不移地走高質(zhì)量發(fā)展道路[11-12]。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Abstract Using data from the National Meteorological Observatory of Shicheng County from 1971 to 2020， such as annual temperature， precipitation， and sunshine hours， the linear trend method and Mann-Kendall mutation test method were used to analyze the characteristics of climate change in Shicheng County in the past 50 years. The results show that the climate warming trend in Shicheng County has been significant since 1970， the linear trend rate of the annual average temperature is 0.19℃/10 a， and an abrupt change occurred in 2002， and the temperature increased significantly after the abrupt change; The annual precipitation showed a slight increase trend， which was not significant， but the time distribution is extremely uneven. In 1998 and 2015， there were serious southern floods; the annual sunshine hours showed a decreasing trend. There is no obvious sudden change in annual precipitation and annual sunshine hours.Therefore， the comprehensive abrupt time of climate change in Shicheng County in the past 50 years is judged to be 2002.

Key words Changing climate trends; Meteorological data analysis; Mann-Kendall mutation test; Shicheng count