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，通過線性趨勢估計和多項式函數擬合分析了該區域春、夏、秋、冬以及年平均氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫的長期趨勢變化，并利用Mann-Kendall方法檢驗了氣溫突變的問題。結果表明：在過去的51 a里，龍里縣氣溫呈明顯的上升趨勢，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，討論氣候變化問題的知名科學網站《真實的氣候》刊登了一篇《全球變暖，35歲生日快樂!》的文章。“全球變暖”的概念誕生于1975年8月8日，美國著名的氣候學家、地球化學家華萊士·布勒克教授在《科學》雜志發表了題為《我們是不是處在全球變暖的緊要關頭?》的文章，在文中他預測，地球即將轉入由于二氧化碳增加導致的全球變暖期。全球變暖極易引發各種極端氣候災害，一些森林大火、洪水等災難事件雖然不能說是全球變暖導致的，但也難說沒有關聯。全球變暖的氣候變化，將會導致越來越多的極端氣候災害的發生。全球變暖不僅體現在平均氣溫的升高，極端最高、極端最低氣溫的變化也極其顯著，對人類的生產、生活的影響極為巨大，進入20世紀90年代以來，極端溫度作為一種極端氣候事件已經引起國內外學者的關注［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季風氣候區，氣候溫和，熱量充足，雨量充沛，無霜期長，季風氣候顯著。春季氣溫回暖早，但不穩定，寒潮活動較頻繁;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個鄉鎮，159個行政村，全縣土地總面積15.24萬hm2，其中耕地面積2.45萬 hm2。是貴州苗醫藥原材料種植、生產加工、批發、醫療、文化與科研的中心，也是貴州省新興的苗醫藥產業經濟帶的龍頭。為此，本文對近51 a龍里縣年和季節溫度演變趨勢及其內在規律進行分析，主要討論其變化趨勢和季節性、突變性等變化特征，以期充實該區域氣候變化方面的研究，增進對溫度變率與極端溫度變化的理解，同時也為氣溫預報提供參考，有利于合理利用龍里縣的氣候資源，對該區域社會經濟發展起到一定的指導作用。

2 資料與方法

本文所用數據為1960—2010年龍里縣氣象站逐日氣溫觀測資料。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)。氣候資料統計所用軟件為Fortran和Mi-crosoft Excel;采用最小二乘估計對各極端天氣平均日數的趨勢變化進行線性傾向分析;再用多項式、Mann-Kendall(簡稱M-K法)分析氣溫變化的階段性和突變性。相關研究方法參見文獻［6-9］。

2.1 傾向分析方法

利用線性擬合方法進行傾向分析。把氣候要素寫成時間t的線性函數y=at+b，其中a、b為經驗常數。通過實際資料，利用最小二乘法計算出a和b，其中a表示線性函數的斜率，也就是氣候要素的線性趨勢。a為正(負)表示增加(減小)趨勢，0表示無變化趨勢。

2.2 突變分析方法

Mann-Kendall方法是一種非參數統計檢驗方法，其優點是不需要檢驗樣本遵從一定的分布，也不受少數異常值的干擾，更適用于類型變量和順序變量，可以明確突變開始的時間，并指出突變區域，計算也比較簡單。計算結果分析時，若UFk或UBk的值大于0，則表明序列呈上升趨勢，小于0則表明呈下降趨勢;當它們超過臨界直線時，表明上升或下降趨勢顯著;超過臨界線的范圍確定為出現突變的時間區域;若UFk或UBk兩條曲線出現交點，且交點在臨界值之間，那么交點對應的時刻便是突變開始的時間。

圖1 龍里縣年平均氣溫變化曲線

3 結果與分析

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，氣候變化傾向率為0.105℃/10 a。多項式濾波分析表明：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年代中后期開始，氣溫大幅上升，1984—2010年增溫率為0.458℃/10 a。

從表1來看，龍里縣年平均氣溫年際變化趨勢為先下降后升高，20世紀 70、80年代最低，為14.7℃;進入21世紀以來最高，為15.4℃。近51 a龍里縣各季平均溫度均呈上升趨勢，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。可見冬季和春季的增溫對龍里縣氣溫上升的貢獻較大，秋季和夏季增溫幅度相對較小。

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60—70年代氣溫呈下降趨勢，80年代氣溫平穩少變，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。

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來年極端最高氣溫上升速率為0.108℃/10 a，增溫幅度、變化趨勢與年平均氣溫相一致。

從表2來看，最低值出現在20世紀70、80年代，從90年代以后呈上升趨勢，春、夏、秋、冬四季極端最高氣溫基本上出現在80年代末期以后，從一個側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上升趨勢，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計值，分析可知龍里縣年極端最低氣溫穩步升高，春、夏、秋、冬四季極端最低氣溫均出現在20世紀90年代以前，1970—1979年最低，2000—2010年最高。

4 溫度變化趨勢突變檢驗

應用Mann-Kendall方法，對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行檢測。

圖4a中UF曲線顯示，自2002年開始年平均氣溫呈升高趨勢，特別是2008年至今，這種升溫趨勢非常顯著，UF曲線明顯超過了0.05顯著水平置信線，表明龍里縣年平均氣溫進入了一個顯著增溫階段。根據UF和UB曲線的交點位置判斷，龍里縣年平均氣溫增溫是一種突變現象，具體開始的時間為2001年。

從圖4b可見，極端最高氣溫自2001年后呈上升趨勢，突變現象是從2001年開始的，UF曲線沒有超過臨界直線，也就是沒有通過α=0.05的顯著性檢驗。

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

5 結論與討論

通過對1960—2010年近51 a來龍里縣氣溫的變化特征進行分析，得到以下幾點結論：

①近51 a來，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年內氣溫變化存在季節性差異。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，冬季氣溫升高對氣候變暖的貢獻最大，其次是春季的增溫貢獻，秋季和夏季增溫幅度相對較小。

圖4 Mann-Kendall突變檢測曲線

③龍里縣年平均氣溫、年極端最高氣溫的年際變化趨勢為先下降后升高，20世紀80年代中后期開始，氣溫大幅上升。年極端最低氣溫呈波動上升趨勢，四季極端最低氣溫均出現在90年代以前，21世紀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生了顯著突變現象，但突變時間不一致。前兩者突變時間為2001年，后者突變時間較早，為1984年，其中平均氣溫和年極端最低氣溫的UF曲線明顯超過了0.05顯著水平置信線。升溫趨勢為年極端最低氣溫＞年平均氣溫＞年極端最高氣溫。

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P423.3

B

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工作。