昭通市近50年氣溫變化特征分析

裴玥

摘要 選取昭通市10個國家氣象站1970—2021年日平均、日最高氣溫、日最低氣溫數(shù)據(jù)，使用線性回歸、M-K突變檢驗、小波分析法等分析討論了昭通市氣溫的變化特征。結(jié)果表明：昭通市年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低氣溫氣候傾向率分別為0.20℃/10 a、0.25℃/10 a、0.25℃/10 a，均呈波動上升趨勢，且趨勢極顯著;昭通市年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低溫分別在2005年、2006年、2006年發(fā)生了突變;昭通市平均氣溫變化存在周期性，第一主周期為12 a，第二主周期為6 a。

關(guān)鍵詞 氣溫變化;線性回歸;M-K突變檢驗;小波分析

中圖分類號：P423 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）03–0125–03

當前，全球變暖已成為不爭的事實，第六次政府間氣候評估報告（IPCCAR6）指出：1900—2020年全球平均溫度升高了1.3℃。云南省是我國乃至世界物種和生物多樣性最具代表性的地區(qū)，氣溫變化對云南省的生物多樣性保護、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等有著不同程度的影響[1]。

昭通市位于東經(jīng)102°52′～105° 19′，北緯26°55′～28°36′，全市有96.4%的面積是山地，海拔267～4 040 m，屬典型的高原季風立體氣候，對天麻、蘋果、蔬菜、魔芋、蠶桑、馬鈴薯有獨特的高原特色農(nóng)業(yè)優(yōu)勢[2]。而氣溫變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無疑有著重要影響。為進一步明確昭通市氣溫的變化特征，選取昭通市10個國家氣象站1970—2021年日平均、日最高氣溫、日最低氣溫數(shù)據(jù)，使用線性回歸、M-K突變檢驗、小波分析法等統(tǒng)計分析方法進行分析和討論，以期了解近50年來昭通市氣溫的變化趨勢和規(guī)律，為當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人們生活提供更好的服務[3-4]。

1 資料概況與研究方法

1.1 資料概況

所用資料來源于昭通市10個國家氣象站，選取1970—2021年共51年逐日平均氣溫、逐日最高氣溫、逐日最低氣溫數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

使用線性回歸、M-K突變檢驗、小波分析法等統(tǒng)計分析方法，分析和討論了昭通市近50年來的氣溫統(tǒng)計特征、變化趨勢、突變以及周期變化規(guī)律等氣候特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 昭通市氣溫的年際化特征

昭通市1970—2021年的平均氣溫、日最高氣溫、日最低溫均值分別為15.5℃、20.7℃、12.2℃（表1），通過分析昭通市的年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低溫年際變化（圖1）可以看出：昭通市年平均氣溫氣候傾向率為0.20℃/10 a，年平均日最高氣溫氣候傾向率為0.25℃/10 a，年平均日最低溫氣候傾向率為0.25℃/10 a，增溫速率平均日最高氣溫基本與平均日最低氣溫基本持平，大于日平均氣溫，且三者增氣候傾向率均通過α=0.001顯著性檢驗，表明增溫趨勢極顯著。

昭通市平均氣溫、平均日最高氣溫在21世紀以前基本呈持平波動變化形勢，但進入21世紀后呈波動上升趨勢;昭通市平均日最低氣溫在21世紀以前呈略微上升趨勢，在進入21世紀后上升趨勢更明顯。通過分析，進入21世紀后昭通市平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低溫均有可能出現(xiàn)了突變，故作進一步突變檢驗分析。

2.2 昭通市氣溫變化的突變分析

采用Mann-Kendall法對近50年昭通市的年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低氣溫序列進行突變檢驗（圖2）。給定顯著性水平α=0.05，即Uα=±1.96。分析UF曲線可以看到，平均氣溫在20世紀70年代初和80年代初為增加趨勢，80年代后期至20世紀末氣溫呈增減交替的波動形勢，進入21世紀后，氣溫趨勢均為增加，且2006年后曲線超出置信區(qū)間，說明近15年來年平均氣溫增溫趨勢顯著;年平均日最高氣溫的變化趨勢大體與年平均氣溫相同，在2001年后轉(zhuǎn)為一致增溫趨勢，2019年后變量曲線超過置信區(qū)間，增溫趨勢顯著;年平均日最低氣溫只在1996—1998年為降溫趨勢，其余時段均為增溫趨勢，且在2002年后超過置信區(qū)間，增溫趨勢顯著。年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低氣溫的UF和UB曲線分別在2005、2005、2006年出現(xiàn)交點，說明均在交點對應時間突變增加，與上節(jié)趨勢線分析結(jié)論基本一致。但年平均氣溫、年平均日最高氣溫交點在置信區(qū)間內(nèi)，說明突變顯著;而年平均日最低氣溫交點在置信區(qū)間外，說明突變不顯著。

2.3 昭通市氣溫變化的周期分析

對昭通市1970—2021年的年平均氣溫進行Morlet小波時頻分析。從小波方差曲線（圖3）可以看出，小波方差的極大值與次大值分別對應著12 a和6 a，即近50年昭通市平均氣溫存在著12 a的第一主周期和6 a的第二主周期。

結(jié)合小波實部等值線（圖4）進行分析，可以看出，大體存在8～14 a、5～7 a的主周期，這與方差圖上的分析結(jié)果相對應。在8～14 a主周期時間尺度下，1990以前氣溫變化周期表現(xiàn)較為明顯，經(jīng)歷了冷—暖—冷—暖—冷—暖的振蕩，在該時間尺度下一個振蕩周期約為10 a，但在1990年后，周期變得相對不明顯;而在5～7 a的時間尺度下，1987—2012年同樣存在著較明顯的多次冷暖周期變化，該時間尺度下周期為5～7 a。

3 結(jié)論

（1）昭通市1970—2021年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低氣溫均呈波動上升趨勢，三者氣候傾向率分別為0.20℃/10 a、0.25℃/10 a、0.25℃/10 a，增溫速率表現(xiàn)為平均日最高氣溫與平均日最低氣溫基本持平，大于日平均氣溫。

（2）M-K突變檢驗顯示：年平均氣溫、年平均日最高氣溫出現(xiàn)在21世紀前，趨勢呈有增有減的波動形勢，進入21世紀后基本轉(zhuǎn)為一致增溫趨勢，而年平均日最低氣溫大部時段均呈增溫趨勢，且年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低溫分別在2005年、2006年、2006年發(fā)生了氣溫序列的突變。

（3）昭通市1970—2021年平均氣溫變化存在周期性，第一主周期為12 a，在1970—1990年表現(xiàn)明顯，該時間尺度下振蕩周期約為10 a;第二主周期為6 a，在1987—2012年表現(xiàn)明顯，該時間尺度下周期為5～7 a。

參考文獻

[1] 周躍.云南省氣候變化影響評估報告[M].北京：氣象出版社，2011.

[2] 王芳榮.昭通市高原特色農(nóng)業(yè)優(yōu)勢種植業(yè)產(chǎn)業(yè)分析[J]，中國農(nóng)技推廣，2019， 32（3）：11-14.

[3] 魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷與預測技術(shù)[M].第2版.北京：氣象出版社，2007.

[4] 董長虹.Matlab小波分析工具箱原理與應用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2004.

責任編輯：黃艷飛

Analysis of Temperature Variation Characteristics in Zhaotong City in Recent 50 Years

PEI Yue （Zhaotong Meteorological Bureau， Zhaotong， Yunnan 657000）

Abstract This author selected the data of daily average， daily maximum temperature and daily minimum temperature from 10 national meteorological stations in Zhaotong city from 1970 to 2021， and analyzed and discusses the variation characteristics of temperature in Zhaotong city by using the methods of linear regression， M-K mutation test and wavelet analysis. The results showed that the climate tendency rates of annual average temperature， annual average daily maximum temperature and annual average daily minimum temperature in Zhaotong city are 0.20℃/10 a， 0.25℃/10 a and 0.25℃/10 a respectively， which showed a fluctuating upward trend， and the trend was very significant. The annual average temperature， annual average daily maximum temperature and annual average daily minimum temperature in Zhaotong city changed sharply in 2005， 2006 and 2006 respectively. The change of average temperature in Zhaotong city had periodicity. The first main cycle was 12 years and the second main cycle was 6 years.

Key words Temperature change; Linear regression; M-K mutation test; Wavelet analysis