近58 a河南省寶豐縣氣候變化分析

李青吉， 李 磊

(河南省湯陰縣氣象局，河南湯陰 456150)

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近58 a河南省寶豐縣氣候變化分析

李青吉， 李 磊

(河南省湯陰縣氣象局，河南湯陰 456150)

摘要利用寶豐站1957～2014年的溫度、降水、日照資料，采用線性回歸、距平、Mann-Kendall檢驗(yàn)等方法分析了近58 a來寶豐縣氣候變化特征。結(jié)果表明，近58 a寶豐縣年平均氣溫呈上升趨勢，春季、秋季、冬季平均溫度也均呈上升趨勢，夏季平均氣溫呈下降趨勢；年降水呈減少趨勢，冬季降水為增加趨勢，其他3個(gè)季節(jié)為減少趨勢；年和四季日照時(shí)數(shù)均為減少趨勢，季日照時(shí)數(shù)減少趨勢從大到小依次為夏季、冬季、秋季、春季。

關(guān)鍵詞溫度；降水；日照；變化特征；河南省寶豐縣

全球氣候變暖是目前世界范圍內(nèi)共同關(guān)注的問題[1]。IPCC第四次評估報(bào)告指出，近100 a(1906～2005年)全球溫度升高了0.74 ℃，變暖幅度自20世紀(jì)90年代以來明顯加速；許多熱帶地區(qū)降水量增多，副熱帶大部分地區(qū)降水量減少，高緯度地區(qū)降水量趨于增多[2]。與全球變化相應(yīng)，我國氣候也發(fā)生顯著的變化，近60 a來我國年平均氣溫升幅為0.23 ℃/10 a，是全球升溫幅度的2倍；而同時(shí)全國年降水量呈減少趨勢[3]。氣候變化對人類生存、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等會(huì)帶來極其深遠(yuǎn)的影響，這是國際社會(huì)公眾的環(huán)境問題。

河南省寶豐縣位于河南省中西部，隸屬平頂山市，總面積722 km2，為半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。四季分明，陽光充足，雨量充沛，屬南方黃紅土壤向北方褐土過渡地帶。近年來，無序的墾荒和亂砍濫伐，山區(qū)植被受到了嚴(yán)重破壞，造成了大量的水土流失，再加上過渡帶多變的氣候特征，決定了寶豐縣生態(tài)環(huán)境的脆弱性和災(zāi)害性氣候發(fā)生的頻繁程度。筆者利用寶豐站1957～2014年的溫度、降水、日照資料，采用線性回歸、距平、Mann-Kendall檢驗(yàn)等方法，對近58 a來寶豐縣氣候變化特征進(jìn)行了分析。

1資料與方法

1.1資料來源選用河南省綜合氣象業(yè)務(wù)平臺(tái)提供的河南寶豐站1957～2014年的溫度、降水、日照資料。寶豐氣象觀測站是國家基本站，始建于1956年12月，從1957年開始有氣象記錄至2014年底觀測場仍然在使用，說明觀測站符合有關(guān)規(guī)定。季節(jié)劃分為冬季(12月～次年2月)、春季(3～5月)、夏季(6～8月)、秋季(9～11月)[4]。

1.2分析方法

1.2.2Mann-Kendall檢驗(yàn)。Mann-Kendall檢驗(yàn)方法是非參數(shù)方法[5]。非參數(shù)方法亦稱無分布檢驗(yàn)，其優(yōu)點(diǎn)是不需要樣本遵從一定的分布，也不受異常值的干擾，更適用于練習(xí)和順序變量，計(jì)算也比較簡便。

2結(jié)果與分析

2.1溫度特征分析

2.1.1年代際變化。由圖1可見，1957～2014年寶豐縣年平均溫度為14.6 ℃，年平均最高溫度為2013年的15.9 ℃，次高值為1961年的15.8 ℃，年平均最低溫度為1984年的13.7 ℃。近58 a寶豐站年平均溫度在以0.096 ℃/10 a的趨勢上升，近30 a溫度上升明顯。1957～1966年平均氣溫為14.7 ℃，高于歷年平均值0.1 ℃；1967～1976、1977～1986年平均氣溫偏低，均低于歷年平均值0.2 ℃；1987～1996年平均溫度開始升高，僅低于歷年平均值0.1 ℃，1997～2006、2007～2014年平均氣溫均為15.0 ℃，高于歷年平均值0.4 ℃。

近58 a寶豐縣年平均氣溫負(fù)距平有30 a， 占總數(shù)的51.7%，正距平27 a， 占總數(shù)的46.6%，有1 a距平值為0，占總數(shù)的1.7%。1957～1978年負(fù)距平多于正距平；1979～1993年全部為負(fù)距平，說明在這一階段年平均溫度一直處于較低階段；1994～2014年中僅有5 a年平均溫度低于歷年平均值，其他16 a的平均溫度高于歷年平均值，說明這一階段溫度處于一個(gè)相對較高的階段。由此可見，寶豐縣溫度20世紀(jì)70～90年代呈降低趨勢，90年代達(dá)最低，而后呈快速上升趨勢。

Mann-Kendall突變檢驗(yàn)(圖2)顯示，近58 a寶豐縣在1960年左右發(fā)生一次突變，通過了α=0.05(U0.05=±1.96)的檢驗(yàn)，溫度呈由高向低的降溫趨勢，降溫趨勢明顯；1997年又發(fā)生一次突變，通過了顯著性水平α=0.001(U0.001=±2.56)的檢驗(yàn)，說明增溫趨勢顯著。

圖1　1957～2014年寶豐縣年平均溫度變化Fig. 1　Changes of annual average temperature in Baofeng County in 1957-2014

注：2條虛直線表示顯著水平α=0.001的臨界線(U=±2.56)。Note: Two dash lines indicated the critical line (U=±2.56) of significant level α = 0.001. 圖2　1957～2014年寶豐縣平均溫度Mann-Kendall檢驗(yàn)Fig. 2　Mann-Kendall test of average temperature in Baofeng County in 1957-2014

2.1.2季節(jié)變化。

2.1.2.1冬季。1957～2014年寶豐縣冬季平均溫度為2.2 ℃，高于平均值的有30 a，低于平均值的有26 a，有2 a與平均值持平。冬季年最高溫度出現(xiàn)在1999年，為4.7 ℃，高于平均值2.5 ℃，最低出現(xiàn)在1957年,低于平均值2.4 ℃。近58 a寶豐縣冬季平均氣溫以0.015 ℃/10 a的趨勢上升，上升趨勢不明顯。

2.1.2.2春季。1957～2014年寶豐縣春季平均溫度為14.9 ℃，高于平均值的有29 a，占總數(shù)的50.0%,低于平均值的有27 a,占總數(shù)的46.6%，有2 a與平均值持平，占總數(shù)的3.4%。春季年最高溫度出現(xiàn)在2000、2013和2014年,均為16.9 ℃;最低出現(xiàn)在1991年，為12.5 ℃。近58 a寶豐縣春季平均氣溫以0.204 ℃/10 a的趨勢上升，上升趨勢明顯。

2.1.2.3夏季。1957～2014年寶豐縣夏季平均溫度為26.4 ℃，高于平均值的有26 a，占總數(shù)的44.8%,低于平均值的有30 a,占總數(shù)的51.7%，有2 a與平均值持平，占總數(shù)的3.4%。夏季年最高溫度出現(xiàn)在2013年，高于平均值1.9 ℃;最低出現(xiàn)在1989年,低于平均值1.8 ℃。近58 a寶豐縣夏季平均氣溫以0.069 ℃/10 a的趨勢下降，下降趨勢不明顯。夏季氣溫呈下降趨勢的主要原因是：寶豐縣1959～1969年連續(xù)11 a平均氣溫大于歷年平均值，說明該站的溫度序列起始點(diǎn)較高，導(dǎo)致近58 a夏季溫度呈下降趨勢。

2.1.2.4秋季。1957～2014年寶豐縣秋季平均溫度為15.1 ℃，高于平均值的有27 a，占總數(shù)的46.6%,低于平均值的有26 a,占總數(shù)的44.8%，有5 a與平均值持平，占總數(shù)的8.6%。秋季年最高溫度出現(xiàn)在1998年，高于平均值2.2 ℃;最低出現(xiàn)在1967年,低于平均值1.6 ℃。近58 a寶豐縣秋季平均氣溫以0.125 ℃/10 a的趨勢上升，上升趨勢較明顯。2.2降水特征分析

2.2.1年代際變化。由圖3可見，1957～2014年寶豐縣年平均降水量為737.8 mm，年最大降水量為1964年的1 246.7 mm，年最小降水量是1966年的419.0 mm，少于平均值318.8 mm。近58 a寶豐縣降水量以10.628 mm/10 a的趨勢減少。

各季度降水量對年降水量的貢獻(xiàn)不同，夏季降水量對年降水量的貢獻(xiàn)率達(dá)51%，即全年的降水量主要集中在夏季，冬季降水量僅占年降水量的5%,對年降水量貢獻(xiàn)率最小，秋季、春季降水量介于夏季、冬季之間。

Mann-Kendall突變檢驗(yàn)(圖4)發(fā)現(xiàn)，近58 a寶豐縣在1960年左右有過一次突變，UF、UB線交叉，降水有由少向多的增加趨勢，之后年降水處于一個(gè)較平穩(wěn)的時(shí)期， 2011、2013年UF、UB線2次相交，降水呈減少趨勢，2次降水趨勢變化均沒有通過α=0.05的檢驗(yàn)。

2.2.2季節(jié)變化。

2.2.2.1冬季。1957～2014年寶豐縣冬季平均降水量為37.7 mm，占全年總降水量的5%。冬季降水量最多的是1990年的137.7 mm，次多年是1989年的131.3 mm，降水量最小的是1977年的3.9 mm。近58 a寶豐縣冬季降水量以1.803 mm/10 a的趨勢增加。

2.2.2.2春季。1957～2014年寶豐縣春季平均降水量為155.0 mm，占全年總降水量的21%。春季降水量最大的是1964年的441.7 mm，次多年是1998年的393.7 mm，降水量最小的是2001年的20.4 mm。近58 a寶豐縣春季降水量以6.875 mm/10 a的趨勢減少。

2.2.2.3夏季。1957～2014年寶豐縣夏季平均降水量為374.0 mm，占全年總降水量的51%。夏季降水量最大的是1957年的908.8 mm，次多年是2000年的756.5 mm，降水量最小的是2014年的134.8 mm。近58 a寶豐縣夏季降水量以3.384 mm/10 a的趨勢減少。

圖3　1957～2014年寶豐縣年降水量變化Fig. 3　Changes of annual precipitation in Baofeng County in 1957-2014

注：2條虛直線表示顯著水平α=0.05的臨界線(U=±1.96)。Note: Two dash lines indicated the critical line (U=±1.96) of significant level α = 0.005.圖4　1957～2014年寶豐縣年降水量Mann-Kendall檢驗(yàn)Fig. 4　Mann-Kendall test of annual precipitation in Baofeng County in 1957-2014

2.2.2.4秋季。1957～2014年寶豐縣秋季平均降水量為171.2 mm，占全年總降水量的23%。秋季降水量最大的是2011年的470.8 mm，次多年是1983年的421.1 mm，降水量最小的是1998年的12.0 mm。近58 a寶豐縣秋季降水量以2.172 mm/10 a的趨勢減少。

2.3日照特征分析

2.3.1年代際變化。由圖5可見，1957～2014年寶豐縣年日照時(shí)數(shù)平均為1 981.1 h，年日照時(shí)數(shù)最多為1965年的2 440.9 h，日照時(shí)數(shù)最少為2003年的1 390.5 h。近58 a寶豐縣年日照時(shí)數(shù)以131.420 h/10 a的趨勢快速減少，這個(gè)與彭云峰等[6]的觀點(diǎn)一致。

Mann-Kendall突變檢驗(yàn)(圖6)發(fā)現(xiàn)，近58 a寶豐縣在1988年發(fā)生突變，日照時(shí)數(shù)有由多向少的減少趨勢，通過了α=0.001的檢驗(yàn)，減少趨勢十分顯著。

圖5　1957～2014年寶豐縣年日照時(shí)數(shù)變化Fig. 5　Changes of of sunshine duration in Baofeng County in 1957-2014

2.3.2季節(jié)變化。

2.3.2.1冬季。1957～2014年寶豐縣冬季日照時(shí)數(shù)平均為392.4 h，冬季日照時(shí)數(shù)最多為1963年的616.4 h，日照時(shí)數(shù)最少為2013年的162.6 h。近58 a寶豐縣冬季日照時(shí)數(shù)以36.814 h/10 a的趨勢減少。

2.3.2.2春季。1957～2014年寶豐縣春季日照時(shí)數(shù)平均為550.6 h，春季日照時(shí)數(shù)最多為1962年的711.4 h，日照時(shí)數(shù)最少為1964年的362.5 h。近58 a寶豐縣春季日照時(shí)數(shù)以10.282 h/10 a的趨勢減少。

2.3.2.3夏季。1957～2014年寶豐縣夏季日照時(shí)數(shù)平均為575.2 h，夏季日照時(shí)數(shù)最多為1959年的847.8 h，日照時(shí)數(shù)最少為2007年的318.0 h。近58 a寶豐縣夏季日照時(shí)數(shù)以52.815 h/10 a的趨勢減少。

2.3.2.4秋季。1957～2014年寶豐縣秋季日照時(shí)數(shù)平均為460.4 h，秋季日照時(shí)數(shù)最多為1977年的605.3 h，日照時(shí)數(shù)最少為2011年的247.0 h。近58 a寶豐縣秋季日照時(shí)數(shù)以29.393 h/10 a的趨勢減少。

注：2條虛直線表示顯著水平α=0.001的臨界線(U=±2.56)。Note: Two dash lines indicated the critical line (U=±2.56) of significant level α = 0.001.圖6　1957～2014年寶豐縣日照時(shí)數(shù)Mann-Kendall檢驗(yàn)Fig. 6　Mann-Kendall test of sunshine duration in Baofeng County in 1957-2014

3結(jié)論

(1)1957～2014年寶豐縣年平均溫度以0.096 ℃/10 a的趨勢上升，春季、秋季、冬季平均溫度也均呈上升趨勢，夏季平均氣溫呈下降趨勢；1957～1966年處于一個(gè)相對較高階段，1967～1993年處于一個(gè)較低階段，1994年以后增溫趨勢加大，溫度處于一個(gè)較高階段，這種增溫趨勢將繼續(xù)保持。溫度的升高與觀測環(huán)境有關(guān)，但影響不大。

(2)1957～2014年寶豐縣年降水量以10.628 mm/10 a的趨勢減少，2007～2014年減少明顯；春季、夏季、秋季降水量呈減少趨勢，冬季降水量呈增加趨勢。年降水量的極端氣候事件(干旱、洪澇)在逐漸減少，由于缺少日降水資料，不能深入研究降水的極端氣候事件。

(3)1957～2014年寶豐縣年日照時(shí)數(shù)以131.420 h/10 a的趨勢快速減少，春、夏、秋、冬四季日照時(shí)數(shù)均呈減少趨勢，其中夏季減少趨勢最大，春季減少趨勢最小。日照的減少應(yīng)該與霧霾天氣的增加、天氣氣溶膠的增多、汽車尾氣排放、工業(yè)粉塵排放等因素有關(guān)。

(4)Mann-Kendall突變檢驗(yàn)表明，近58 a寶豐縣溫度在1960、1997年發(fā)生突變，降水量在1960年發(fā)生突變，日照時(shí)數(shù)在1988年發(fā)生突變。

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作者簡介李青吉(1962- )，男，河南林州人，工程師，從事農(nóng)業(yè)氣象研究。

收稿日期2016-04-02

中圖分類號(hào)S 162

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)14-225-04

Analysis of Climate Change in Baofeng County in Recent 58 Years

LI Qing-ji, LI Lei

(Meteorological Bureau of Tangyin County, Tangyin, Henan 456150)

AbstractThe temperature, precipitation and sunshine data of in Baofeng Station in 1957-2014 were adopted. The climate change characteristics in Baofeng County in recent 58 years were analyzed by linear regression, anomaly, and Mann-Kendall test. Result showed that the annual average temperature in Baofeng County in recent 58 years showed an increasing trend. The average temperature in spring, autumn and winter were all on the rise; while the average temperature in summer showed a downward trend. The annual precipitation decreased; precipitation in winter enhanced, while those in spring, summer and autumn decreased. Annual and seasonal sunshine durations all showed a downward trend. The decreasing trend of seasonal sunshine duration was in the order of summer, winter, autumn and spring.

Key wordsTemperature; Precipitation; Sunshine; Change characteristics; Baofeng County in Henan Province