近45a蚌埠市氣溫變化特征分析

張弦 靳莉莉 高凱

摘 要：利用蚌埠市4個(gè)地面氣象觀測(cè)站1967-2011年的氣溫觀測(cè)資料，運(yùn)用線性傾向率、滑動(dòng)平均、Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)、累積距平、小波分析等方法對(duì)蚌埠市近45a來氣溫變化特征進(jìn)行分析。結(jié)果顯示：蚌埠市年平均氣溫以約0.4℃/10a的速度不斷升高，在1993年左右發(fā)生了突變。春秋冬三季氣溫升高趨勢(shì)明顯，均達(dá)到極顯著水平。秋季升溫最為顯著，冬季升溫幅度最大。夏季氣溫和極端高溫的上升趨勢(shì)不明顯，均為6～8a的周期性變化。高溫日數(shù)的趨勢(shì)性變化不明顯，為14a左右的周期性變化。平均最低氣溫、極端最低氣溫及02：00氣溫的上升趨勢(shì)明顯。≤0℃的天氣日數(shù)逐年減少趨勢(shì)也很明顯減少。蚌埠市氣候變暖過程中冬季、低溫和夜間的貢獻(xiàn)率較大。

關(guān)鍵詞：Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)法；小波分析；蚌埠市；氣溫

中圖分類號(hào) P46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2015）09-129-05

Temperature Variation Characteristics of Bengbu City in Recent 45 Years

Zhang Xian et al.

（Bengbu Meteorological Bureau，Bengbu 233000，China）

Abstract：In term of the temperature data during 1967-2011 in the four ground meteorological observation stations in Bengbu，through the methods of the linear trend rate，movingaverage，Mann-Kendall nonparametric test，departureaccumulation，etc，main characteristics of temperature variation in Bengbu in recent 45 years wereanalyzed. The results show that：theannualaverage temperature in Bengbu keeps risingata speed ofabout 0.4 degrees Celsius per decade，and it mutated inabout 1993. Warming trends in the three seasons of spring，autumnand winter are obvious，andall reach extremely significant level.Autumn warming change is the most notable，winter warming range is the biggest.Changes of summer warmingand extreme maximum temperatureare not obvious，and both have 6a - 8a cyclical changes. High temperature days trend is not obviousand mainly shows up 14a cyclical changes.The warming trends of theaverage minimum temperature，extreme minimum temperatureand temperatureat 2：00am are obvious.The number of days is less than or equal to 0℃ decreasing trend wasalso significantly reduced.Winter，low temperatureand night make the biggest contribution to the process of climate warming in Bengbu.

Key words：Mann-Kendall nonparametric test；Wavelet analysis；Bengbu city；Temperature

近年來，全球氣候變化已經(jīng)引起了社會(huì)各界的關(guān)注。IPCC第5次報(bào)告指出：氣候系統(tǒng)的暖化是毋庸置疑的，自1950年以來，氣候系統(tǒng)觀測(cè)到的許多變化是過去幾十年甚至千年以來史無前例的，1880-2012年，全球海陸表面平均溫度呈線性上升趨勢(shì)，升高了0.85℃；2003-2012年平均溫度比1850-1900年平均溫度上升了0.78℃。科學(xué)家認(rèn)為，1983-2012年的這30a比之前幾十年都要熱，每10a的地表溫度均高于1850年以來的任何時(shí)期，因此，雖然沒有更早期的歷史詳細(xì)記錄，過去30a極有可能是近800～1 400a間最熱的30a。

中國增溫主要發(fā)生在20世紀(jì)80年代中期后，自20世紀(jì)90年代以來明顯加速，近50a平均線性增暖速率幾乎是近100a來的2倍，北半球高于南半球，氣候變化及其影響已成為世界科學(xué)界的重要研究課題，同時(shí)區(qū)域性氣候變化也已經(jīng)引起人們的普遍關(guān)注，研究區(qū)域氣候變化對(duì)防災(zāi)減災(zāi)工作具有重要意義。

蚌埠市位于安徽省北部，地處中緯度地帶，跨中國南北分界線，屬暖溫帶向亞熱帶的過渡型氣候。主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是雨量充沛，四季分明，春季風(fēng)和日麗，梅雨時(shí)節(jié)陰雨綿綿，夏季炎熱，秋天干燥涼爽，冬季寒冷、干燥。春秋短、冬夏長，冬夏溫差顯著。本文對(duì)蚌埠市近45a來的氣溫變化特征進(jìn)行了分析。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源 所用資料為蚌埠市及所轄3縣（懷遠(yuǎn)、固鎮(zhèn)、五河）4個(gè)氣象站1967-2011年共45a的逐日氣溫資料，對(duì)所有資料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，剔除其中錯(cuò)誤的記錄，并對(duì)缺測(cè)或空白記錄進(jìn)行插補(bǔ)。季節(jié)劃分是以3～5月為春季、6～8月為夏季、9～11月為秋季、12月至次年2月為冬季，氣候平均值使用的是1981-2010年30a的資料。

1.2 分析方法 采用線性趨勢(shì)分析來估算蚌埠市氣溫變化趨勢(shì)，趨勢(shì)變化用一次線性回歸方程表示：x=a+bti，式中ti為時(shí)間（1967-2011年），b為氣候傾向率，乘以10表示氣象要素每10a變化率。b的正負(fù)表示氣候變量x的趨勢(shì)傾向，當(dāng)b>0時(shí)，說明隨時(shí)間t的增加，x呈上升趨勢(shì)；當(dāng)b<0時(shí)，說明隨時(shí)間t的增加，x呈下降趨勢(shì)。b值大小表示上升或下降的傾向程度。為研究蚌埠市氣候變化趨勢(shì)，檢測(cè)氣候序列的突變點(diǎn)，采用Mann-Kendall非參數(shù)統(tǒng)計(jì)方法，該方法是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，其優(yōu)點(diǎn)是不需要樣本遵從一定的分布，也不受少數(shù)異常值的干擾，適用于水文氣象等非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)。采用小波分析來分析蚌埠市氣溫的周期性變化規(guī)律，小波分析不僅能將時(shí)間系列的頻率特征在時(shí)間域上展現(xiàn)出來，分析出其主要周期，而且能清晰地給出各種時(shí)間尺度（周期）的強(qiáng)弱和分布情況以及變化趨勢(shì)和突變點(diǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 平均氣溫年變化 近45a蚌埠市的平均氣溫隨時(shí)間的線性趨勢(shì)大于零，表明該地區(qū)年平均氣溫呈上升變化趨勢(shì)，其氣候傾向率為0.395℃/10a，相關(guān)系數(shù)為0.759，通過了0.001的顯著性水平。從5a滑動(dòng)平均氣溫曲線可以看出，在1980年之前，氣溫呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)，1980-1985年間，氣溫呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，1985-1990年間，氣溫的變化趨勢(shì)不明顯，1990年之后以后，氣溫波動(dòng)上升的趨勢(shì)明顯增強(qiáng)；尤其是近15a來，只有2003年的年平均氣溫低于氣候平均值，其他年份的氣溫均高于氣候平均值（見圖1）。說明蚌埠市年平均氣溫上升的趨勢(shì)不僅沒有停止或變緩，近10a年來氣溫上升的速度反而一直在加快。

圖1 1967-2011年蚌埠市平均氣溫年變化

對(duì)蚌埠市年平均氣溫進(jìn)行M-K檢驗(yàn)，分析表明：蚌埠市年平均氣溫在20世紀(jì)90年代之前波動(dòng)變化，20世紀(jì)90年代開始呈直線上升趨勢(shì)，2000年后這種增暖趨勢(shì)超過顯著性水平0.05臨界線，近10a甚至超過了0.001顯著性水平（u0.001=2.56），表明蚌埠市近年來氣溫上升的趨勢(shì)十分顯著。根據(jù)順序和逆序時(shí)間序列曲線的交點(diǎn)，可以確定蚌埠市年平均氣溫的升高是一突變現(xiàn)象，突變發(fā)生在1993年左右（見圖2）。

圖6 1967-2011年蚌埠市年四季氣溫累積距平

通過小波系數(shù)實(shí)部等值線（圖7）可以看出，近45a蚌埠市夏季氣溫在4～6a左右的周期性變化最明顯，其次是32a左右的大尺度周期變化較明顯。

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（責(zé)編：張宏民）