寶天曼國家級自然保護區近15年來氣溫與降水的變化趨勢及相關性分析

姚松 朱學靈 束慶龍 王華同 孫小波 朱從波 趙艷麗

摘要：將寶天曼保護區人工氣象站１９９６～２０００年、２００６～２０１０年這１０年氣溫與降雨量數據進行統計分析，探討寶天曼保護區氣溫和降雨量的變化趨勢及二者的相關性。結果表明，１９９６～２０１０年寶天曼自然保護區平均氣溫逐漸升高，２００６～２０１０年平均氣溫比１９９６～２０００年高出０．４０ ℃，其差異未達到顯著水平（ｔ＝０．２３，Ｐ＝０．６４１７），但夏季溫度有降低的趨勢；寶天曼年降雨量有逐年減少的趨勢，２００６～２０１０年平均降雨量比１９９６～２０００年減少了９．５６ ｍｍ，其差異沒有達到顯著水平（ｔ＝０．５１，Ｐ＝０．４９６１），但夏季降雨量有增加的趨勢；降雨量的變化與氣溫變化一致，表現出明顯的季節性變化規律。最冷月、最熱月、生長季的溫度與降雨量相關分析都達到了極顯著水平，全年數據達到了顯著水平。

關鍵詞：氣溫；降水；變化趨勢；寶天曼自然保護區

中圖分類號：Ｓ４６８．０＋３ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０12）03－0497-04

Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｔｒｅｎｄｓ ａｎｄ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｂａｏｔｉａｎｍａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒｅ Ｒｅｓｅｒｖｅ ｉｎ Ｒｅｃｅｎｔ １５ Ｙｅａｒｓ

ＹＡＯ Ｓｏｎｇ１，ＺＨＵ Ｘｕｅ－ｌｉｎｇ１，ＳＨＵ Ｑｉｎｇ－ｌｏｎｇ２，ＷＡＮＧ Ｈｕａ－ｔｏｎｇ１，ＳＵＮ Ｘｉａｏ－ｂｏ１，ＺＨＵ Ｃｏｎｇ－ｂｏ１， ＺＨＡＯ Ｙａｎ－ｌｉ３

（１． Ｂａｏｔｉａｎｍａｎ Ｎａｔｕｒｅ Ｒｅｓｅｒｖｅ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｖｅ Ｂｕｒｅａｕ， Ｎｅｉｘｉａｎｇ ４７４３５０， Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ； ２． Ａｎｈｕｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，

Ｈｅｆｅｉ ２３００３６，Ｃｈｉｎａ；３． Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｃｅｎｔｒｅ ｏｆ Ｑｉｌｉｐｉｎｇ Ｔｏｗｎ， Ｎｅｉｘｉａｎｇ ４７４３５０，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｎ Ｂａｏｔｉａｎｍａｎ ｎａｔｕｒｅ ｒｅｓｅｒｖｅ ｆｒｏｍ １９９６ ｔｏ ２０００ ａｎｄ ２００６ ｔｏ ２０１０， ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｒａｉｎｆａｌｌ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ ｌ９９６ ｔｏ ２０１０， ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ２００６～２０１０ ｗａｓ ０．４０ ℃ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ that ｏｆ １９９６～２０００； ｂｕｔ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｗａｓｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ（ｔ＝０．２３， Ｐ＝０．６４１７）. Ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ２００６～２０１０ ｗａｓ ９．５６ ｍｍ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ that ｏｆ １９９６～２０００ （８３．９９ ｍｍ）， ｂｕｔ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｗａｓｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ（ｔ＝０．５１，Ｐ＝０．４９６１）. The ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｄｅｓｔ ｍｏｎｔｈ，ｔｈｅ ｈｏｔｔｅｓｔ ｍｏｎｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ temperature ｏｆ ｇｒｏｗｉｎｇ ｓｅａｓｏｎ ｗｅｒｅ very significantly ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ； ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｙｅａｒ ｗａｓ significuntly ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ； ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ； ｃｈａｎｇｅ ｔｒｅｎｄ； Ｂａｏｔｉａｎｍａｎ ｎａｔｕｒｅ ｒｅｓｅｒｖｅ

２００７年聯合國政府間氣候變化專門委員會（ＩＰＣＣ）發布的第四次評估報告預測未來１００年全球地表溫度可能會升高１．６～６．４ ℃［１］。最近１０年是自有氣象觀測記錄以來140余年中平均氣溫最高的ｌ０年。北半球具有代表性的數據分析表明，２０世紀可能是過去１ ０００年來增溫最大的１００年，北半球中高緯度區的降水每１０年增長率為０．５％～１．０％［２］。受熱條件的不同及大氣環流的改變，必然引起水分循環的變化和水資源時空上的重新分布［３］。２０世紀８０年代，我國呈現出降水和氣溫異常等現象［４－１１］，９０年代是長江中下游地區近百年來降水最多的１０年［１２］。寶天曼保護區地處屬于北亞熱帶和暖溫帶的過渡地帶［１３］，是中國南北過渡帶區域，其生態區位十分重要，對該區域氣溫和降水的相關性研究尚未見報道，因此，本研究對保護區近１５年來氣溫與降水關系進行統計分析，為寶天曼生態保護提供科學依據。從更廣義的角度上說，全面分析解讀寶天曼保護區的氣候變化為解讀全國的氣溫、降雨量變化規律提供依據。

１研究區概況

寶天曼自然保護區位于秦嶺東段，豫西南伏牛山南麓，內鄉縣北部山區，地理坐標為東經１１１°４７′－１１２°０４′、北緯３３°２０′－3３°３６′。東臨伏牛山國家級自然保護區南召喬湍部分，北矚嵩縣，西接西峽，南同內鄉縣七里坪鄉接壤，南北長２８．５ ｋｍ，東西寬２６．５ ｋｍ，管轄總面積９ ３０４ ｈｍ２，其中核心區面積３ ０４０ ｈｍ２，緩沖區面積１ ２１４ ｈｍ２，試驗區面積５ ０５０ ｈｍ２，屬森林和野生動物類型自然保護區。寶天曼氣候明顯具有東部季風區的過渡性特點，屬季風型大陸性氣候，四季分明。

２材料與方法

以中國生態定位站寶天曼氣象站提供的１９９６～２０００年、２００６～２０１０年的氣候資料為基礎，選取７月為夏季最熱月，１月為冬季最冷月，４～９月為生長季，分析其氣溫和降雨量的變化趨勢以及二者之間的相關性；數據分析采用ＳＡＳ軟件，ＳＡＳ分析調用的是ＧＬＭ過程和ｔ檢驗過程。

３結果與分析

３．１氣溫變化分析

由圖１可知，１９９６～２０００年、２００６～２０１０年寶天曼自然保護區全年平均氣溫總體有升高的趨勢，但具有明顯的波動性，２００６～２０１０年平均氣溫為９．４０ ℃，比１９９６～２０００年平均氣溫９．００℃高出０．４０ ℃；經ｔ檢驗，１９９６～２０００年與２００６～２０１０年溫度差異沒有達到顯著水平（ｔ＝０．２３，Ｐ＝０．６４１７）；１９９６～２０００年、２００６～２０１０年這１０年間出現２次溫度低谷，分別是１９９６年（７．７６ ℃）和２００８年（６．７１ ℃）。生長季平均氣溫近１５年也有升高的趨勢，２００６～２０１０年生長季平均氣溫為１６．４３ ℃，而１９９６～２０００年生長季平均氣溫為１５．９６ ℃；生長季平均溫度也出現２次最低溫度，但與全年平均溫度最低的年份不一致，分別是１９９６年（１４．８９ ℃）和１９９７年（１５．２５ ℃）。最冷月平均氣溫變化規律不明顯且具有很大的波動性，１９９６～２０００年最冷月平均氣溫－３．２１ ℃，比２００６～２０１０年最冷月平均氣溫－２．６２ ℃低了０．５９ ℃，溫度最低谷出現的年份與全年平均氣溫一致，分別是１９９６年（－４．５８ ℃）和２００８年（－５．３７ ℃）。１９９６～２０００年（標準差為０．９４）最熱月平均氣溫變化比２００６～２０１０年（標準差為０．６７）劇烈，值得注意與以上三項數據不同的是，１９９６～２０００年最熱月平均氣溫（１９．８９ ℃），反而比２００６～２０１０年（１９．５３ ℃）高了０．３６ ℃，溫度最低谷出現的年份分別是１９９６年（１９．００ ℃）和２００７年（１８．７３ ℃）。

由圖２可知，１９９６～２０００年、２００６～２０１０年這１０年間月平均氣溫變化規律明顯，呈正態分布，１月份平均氣溫最低（－２．９２ ℃），之后氣溫逐漸開始回升，逐月升高至７月份達最大值（１９．７１ ℃），隨后氣溫又開始回落，逐月降低，１２月份平均氣溫為（－０．０６ ℃）。

３．２降雨量變化分析

由圖３可知，１９９６～２０００年寶天曼保護區全年月均降雨量變化規律不明顯，１９９６～２０００年寶天曼保護區月平均降雨量為８３．９９ ｍｍ，比２００６～２０１０年月均降雨量７４．４３ ｍｍ高出９．５６ ｍｍ，寶天曼保護區月均降雨量有逐年減少的趨勢；經ｔ檢驗，１９９６～２０００年與２００６～２０１０年月均降雨量差異沒有達到顯著水平（ｔ＝０．５１，Ｐ＝０．４９６１）。１９９６年月均降雨量最高（１１３．８０ ｍｍ），１９９７年月均降雨量最低（４４．６５ ｍｍ）。生長季降雨量變化（標準差為３９．２４）趨勢較年月均降雨量變化（標準差為２０．６１）更劇烈，２００６～２０１０年生長季降雨量月均值為１２７．７７ ｍｍ，而１９９６～２０００年生長季降雨量月均值為１４２．０５ ｍｍ，其平均降雨量最高值和最低值出現的年份與全年一致，最高降雨量出現在１９９６年（１８６．０８ ｍｍ），最低降雨量出現在１９９７年（６７．７８ ｍｍ）。最冷月平均降雨量變化規律不明顯（標準差為１０．５７ ｍｍ），最冷月１９９６～２０００年平均降雨量為１０．５５ ｍｍ，比２００６～２０１０年平均降雨量５．７４ ｍｍ高出４．８１ ｍｍ。最熱月平均降雨量變化（標準差為１４６．１６ ｍｍ）最為劇烈，而且與溫度變化有相似之處，最熱月１９９６～２０００年平均降雨量２２３．３５ ｍｍ，比２００６～２０１０年平均降雨量３４６．６４ ｍｍ低了１２３．２９ ｍｍ，最熱月降雨量最大值出現在２０１０年（６１４．４２ ｍｍ），最小值出現的年份與全年降雨量、生長季降雨量變化一致，即１９９７年（５６．０３ ｍｍ）。

１９９６～２０００年、２００６～２０１０年月平均降雨量變化規律明顯，呈正態分布（圖４），從１月份（８．１５ ｍｍ）開始平均降雨量逐月升高，至７月份達最大值（２６０．６９ ｍｍ），然后開始回落，逐月降低，１２月份平均降雨量達最低值（６．２４ ｍｍ）。

３．３氣溫與降雨量相關性分析

由表１可知，１９９６～２０００年、２００６～２０１０年全年平均氣溫與平均降雨量呈顯著相關性（Ｐ＝０．０２５ １），最冷月、最熱月和生長季平均氣溫與平均降雨量的相關性達到了極顯著水平（Ｐ＝０．００７ ９；Ｐ＝０．００２ ９；Ｐ＝０．００２ ２）。表明在月或短期尺度上，氣溫與降雨量的時空分布關系很大，在全年尺度上氣溫對降雨量的時空分布也有明顯的影響。氣溫與降雨量總體變化趨勢一致，隨著氣溫的逐漸升高降雨量逐漸增加，隨著氣溫的逐漸回落降雨量逐漸減小，季節性變化規律明顯。從全年氣溫和降雨量的回歸方程可以看出，自１９９６至今氣溫逐漸升高，而降雨量則逐漸減少。

４小結與討論

從全年來看，氣溫的季節性變化規律明顯，最冷月為１月份，最熱月為７月份；從溫度出現低谷的年份上來看，最冷月、最熱月、生長季和全年出現溫度最低值的年份基本一致；在２００６～２０１０年與１９９６～２０００年平均溫度變化上，２００６～２０１０年最冷月、生長季和全年平均溫度均高于１９９６～２０００年平均溫度，但最熱月出現例外，１９９６～２０００年最熱月平均氣溫比２００６～２０１０年高，表明１９９６～２０１０年夏季的平均溫度在逐漸降低，這一點與陳寶鳳等［１４］對南陽地區的研究結果一致，但冬季變暖趨勢不明顯，這與焦建麗等［１５］得出的結論有出入，出現該結果可能與寶天曼自然保護區的小氣候有關。

對寶天曼保護區１０年來的降雨量進行統計分析表明，歷年降雨量變化規律基本一致，在全年中以最熱月和季節性變化規律最明顯。生長季和全年平均降雨量最高值和最低值出現的年份一致，最高降雨量出現在１９９６年，最低出現在１９９７年，最熱月降雨量最低值也出現在１９９７年，說明并不是溫度越高降雨量越多［１６］。在２００６～２０１０年與１９９６～２０００年平均降雨量變化上，２００６～２０１０年最冷月、生長季和全年平均降雨量均高于１９９６～２０００年，但在最熱月出現例外，１９９６～２０００年最熱月平均降雨量反而比２００６～２０１０年高，這點與倪林等［１７］對武漢地區的研究結果相一致，說明１９９６～２０１０年夏季的平均降雨量在逐漸降低。氣溫與降雨量的相關性分析結果顯示，在月或短期尺度上，氣溫與降雨量的時空分布關系很大，在全年尺度上氣溫對降雨量的時空分布有明顯的影響。以上分析結果得出寶天曼自然保護區平均氣溫總體趨勢升高，２００６～２０１０年平均氣溫為９．４０ ℃，比１９９６～２０００年平均氣溫９．００ ℃高出０．４０ ℃，但這種差異沒有達到顯著水平（ｔ＝０．２３，Ｐ＝０．６４１７）；這一結果與ＩＰＣＣ第四次氣候變化科學評估報告預測的未來１００年全球地表溫度可能升高相一致。寶天曼自然保護區１９９６年以來氣溫逐漸升高、降雨量逐漸減少，但惟獨夏季出現相反現象，如能進一步研究將有更大價值。

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收稿日期：２０１１－０５－１０

基金項目：國家林業科技支撐計劃（２００８ＢＡＤＢＯＢＯ３０１）

作者簡介：姚松（１９８３－），男，安徽安慶人，碩士，從事植物病理及生態的研究工作，（電話）１３５２５１２６３３９（電子信箱）ｙａｏｓｏｎｇ５２０２０００＠１６３．ｃｏｍ；

通訊作者，朱學靈，男，副教授，碩士生導師，（電子信箱）ｚｈｕｂｔ１１０＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ；束慶龍，男，教授，從事森林病理學研究工作，

（電子信箱）ｑｉｎｇｌｏｎｇｓｈｕ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。