1960～2009年我國大陸熱帶亞熱帶交界區氣溫變化特征

黃斌斌

河南理工大學測繪與國土信息工程學院，河南焦作 454003)

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1960～2009年我國大陸熱帶亞熱帶交界區氣溫變化特征

黃斌斌

河南理工大學測繪與國土信息工程學院，河南焦作 454003)

基于我國大陸熱帶亞熱帶交界區的廣東、廣西、云南三省區91個國家基準基本氣象站1960～2009年日氣溫觀測數據，對氣溫變化趨勢進行區域比較。結果表明，三省區年均溫均呈上升趨勢；三省區春季氣溫總體有微弱下降態勢，但并沒有通過顯著性水平檢驗；1980年之前的三省區夏季氣溫以遞減為趨勢，1980年之后則有遞增狀態；1985年之前的三省區秋季氣溫主要以遞減態勢為主，1985年之后則以遞增為變化趨勢；三省區冬季氣溫1990年之前并沒有明顯增減態勢，而1990年之后則開始呈現遞增狀態。趨勢性區域比較上，云南最強、廣東次之、廣西最弱。

氣溫；變化特征；區域比較

化石燃料燃燒導致了二氧化碳過度排放，進而引起了溫室效應加劇[1]。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第三、四、五次報告均比前一次所得到的變暖趨勢強[2]，一個重要原因就是新評估報告分析時段內增加的幾年與以往年份相比幾乎均偏暖，說明近年來全球變暖趨向越來越顯著。但氣候變暖不是均勻地發生，多項研究結果表明我國年均地表升溫幅度比同期的全球均溫稍高[3]。有研究表明，溫度帶交界區可能是氣候變化敏感地區之一[4-5]，而我國南北縱跨熱帶、亞熱帶、暖溫帶、中溫帶、寒溫帶等5個溫度帶，特別是位于熱帶和亞熱帶交界區的廣東、廣西和云南三省區需要加強研究[6-8]，因為它們不僅是溫度帶交界區，還是西南夏季風、東南夏季風相互影響過渡區[9]。該研究基于中國氣象局國家氣候中心提供的日氣溫數據，對處于我國大陸熱帶亞熱帶交界區的廣東、廣西、云南三省區氣溫的年代際、季節變化進行研究，探討其時空規律性。

1　資料與方法

1.1研究區概況該研究區包括我國大陸所有位于熱帶亞熱帶交界、地理空間相互連接的廣東、廣西、云南三省區，其區域面積分別為17.97萬、23.67萬、39.00萬km2，總面積約占全國總面積的8.4%，三省區地形地勢呈現出自西到東逐漸降低態勢。西部云南省地形以山地為主、地勢起伏大，山區面積占70%以上，最高海拔與最低海拔高度相差6 664 m；中部廣西自治區中、東部多為丘陵，地勢為西北高、東南低；東部廣東省地形多為丘陵，水系眾多、河網密集，同時毗鄰海洋。1.2數據來源所選取的數據源為1960～2009年廣東、廣西、云南三省區91個氣象站點，其中廣東36個、廣西23個、云南32個。研究中以日平均氣溫為藍本，累計核算得到月均溫和季均溫，進而得到年均溫；按照氣候學定義劃分四季：冬季(12月～次年2月)、春季(3～5月)、夏季(6～8月)、秋季(9～11月)。

1.3分析方法

1.3.1最小二乘法。又稱最小平方法，是一種數學優化技術方法。它通過最小化誤差的平方和以尋找數據的最佳函數匹配，利用最小二乘法可以簡便地求得未知數據，并使得這些求得的數據與實際數據之間誤差的平方和為最小。利用最小二乘法對年代際季節均溫和年均溫的變化趨勢進行擬合，并探究其變化規律。

1.3.2GIS空間插值。GIS空間插值是通過已知點或分區數據以推求空間面數據的主要途徑，可供選擇的主要插值方法包括克里金法、反距離加權法、樣條函數法、泰森多邊形法4類。其中克里金空間插值以空間結構分析為基礎，利用空間場和點數據空間相關性自動識別樣點的空間分布[10]。有研究表明，在整體空間格局分析上克里金插值法相對較優于其他3類方法[11-12]。

1.3.3Mann-Kendall趨勢分析。Mann-Kendall趨勢分析是氣候分析中常用的一種分析技術和手段，優點是樣本不需要服從正態分布，且分析結果也不會受到異常值和個別數據缺失的干擾。

2　結果與分析

2.1年平均氣溫變化時間特征上，廣東、廣西、云南三省區1960～2009年的年平均氣溫逐年上升，其傾向率分別為0.099、0.086、0.081 ℃/10 a。其中廣東36個氣象站中33個通過了統計性檢驗，廣西23個氣象站均通過了統計性檢驗，云南32個站點中有30個氣象站通過了統計性檢驗。從表1可以看出，1990～1999、2000～2009年的氣溫傾向率有明顯上升趨勢，其中1990～1999年的傾向率廣東、廣西、云南分別為1.687、1.396、1.496 ℃/10 a。

選取廣東、廣西和云南1960～1969和2000～2009年的多年等溫線圖疊加進行對比，結果顯示(圖1)，2000～2009年等溫線與1960～1969年等溫線相比發生了向北顯著移動，呈現明顯上升態勢。由圖2可知，在1990年以前，廣東、廣西和云南三省區的平均氣溫呈現不顯著上下波動，沒有通過α=0.01顯著性水平檢驗；1990年以后，上升趨勢愈發顯著，廣東、廣西和云南分別在1999、2000和1995年通過了α=0.05顯著性水平檢驗，其中廣東、廣西、云南在1990～1999年的上升幅度分別為1.687、1.396、1.496 ℃/10 a。廣東、廣西和云南在2000、2002、1998年通過了α=0.01(μ0.01=±2.56)顯著性水平檢驗，廣東、廣西、云南在2000～2009年的上升幅度分別為1.391、1.367、1.787 ℃/10 a(表1)。

表1　三省區分時段溫度及其變化幅度

圖1　廣東(a)、廣西(b)和云南(c)1960～1969年與2000～2009年年平均氣溫比較Fig.1　Comparison of annual average temperatures in Guangdong(a)，Guangxi(b)and Yunnan(c)between 1960-1969 and 2000-2009

2.2春季平均氣溫變化廣東、廣西、云南三省區多年春季平均氣溫分別為21.57、21.09和14.55 ℃，其多年平均增幅分別為0.061、0.041和0.062 ℃/10 a。從圖3～4可以看出，廣東春季氣溫在1995年之前出現顯著波動，之后到2002年則保持上升態勢，但沒有通過α=0.05顯著性水平檢驗。廣西春季氣溫變化趨勢始終呈現微弱波動，但趨勢均沒有通過α=0.05顯著性水平檢驗。云南氣溫總體保持上升態勢，但趨勢也不明顯，沒有通過α=0.05顯著性水平檢驗。

圖2　廣東(a)、廣西(b)和云南(c)年平均氣溫M-K突變檢驗Fig.2　M-K mutation tests of annual average temperatures in Guangdong(a)，Guangxi(b)and Yunnan(c)

圖3　廣東(a)、廣西(b)和云南(c)春季平均氣溫變化距平Fig.3　Spring average temperature anomalies in Guangdong(a)，Guangxi(b)and Yunnan(c)

圖4　廣東(a)、廣西(b)和云南(c)春季平均氣溫M-K突變檢驗Fig.4　M-K mutation tests of spring average temperatures in Guangdong(a)，Guangxi(b)and Yunnan(c)

2.3夏季平均氣溫變化廣東、廣西、云南三省區夏季平均氣溫分別為27.82、27.37、17.22 ℃，其上升幅度分別為0.060、0.048、0.067 ℃/10 a。從圖5～6可看出，廣東夏季氣溫在1980年之前波動明顯，1980年后持續上升，1986年開始突變，趨勢陡增，通過了α=0.05顯著性水平檢驗，其上升速率分別為0.168 ℃/10 a(1990～1999年)和0.708 ℃/10 a(2000～2009年)(表1)。廣西夏季氣溫變化是在1980年之前呈現不顯著的先升后降的趨勢，1980年之后呈現顯著的上升趨勢，并通過了α=0.05顯著性水平檢驗，甚至在一段時間內短暫通過了α=0.01顯著性水平檢驗，但其上升幅度弱于廣東，在1990～1999、2000～2009年上升趨勢分別為1.710、1.822 ℃/10 a(表1)。云南省氣溫變化則在1978年之前呈現先緩慢上升后緩慢下降，趨勢不顯著，沒有通過α=0.05顯著性水平檢驗；但1981年發生顯著性突變，之后開始上升，并通過了α=0.05顯著性水平檢驗，在1991年通過了α=0.01顯著性水平檢驗，上升趨勢顯著，并保持穩步的增長，1990～1999、2000～2009年上升幅度分別為1.431、1.581 ℃/10 a(表1)。

2.4秋季平均氣溫變化廣東、廣西、云南三省區秋季多年平均氣溫分別為23.08、21.87、13.78 ℃，其上升幅度分別為0.101、0.110、0.091 ℃/10 a。從圖7～8可看出，廣東秋季氣溫在1960～1965年前后波動明顯，1965年后呈現出下降趨勢，并在1970年前后突破α=0.05顯著性水平檢驗，呈現顯著下降態勢；1988年以后情況發生了改變，呈現逐步上升態勢，且在1992年以后出現突變，氣溫逐年上升，直至通過α=0.01顯著性水平檢驗，1990～1999、2000～2009年上升幅度分別為0.961、1.055 ℃/10 a(表1)。廣西秋季氣溫1990年之前始終在不明顯的上升和下降中波動，1990年發生了變化，并于1998年發生突變，之后持續顯著上升，通過了α=0.01顯著性水平檢驗，1990～1999、2000～2009年上升幅度分別為1.736、1.224 ℃/10 a(表1)。云南省秋季氣溫變化態勢，1988年之前一直下降，并在1970年通過了α=0.05顯著性水平檢驗；1988年之后持續上升，并在1992年發生突變，通過α=0.05顯著性水平檢驗，2000年左右通過了α=0.01顯著性水平檢驗，1990～1999、2000～2009年上升幅度分別為1.542、1.239 ℃/10 a(表1)。

圖5　廣東(a)、廣西(b)和云南(c)夏季平均氣溫距平變化Fig.5　Summer average temperature anomalies in Guangdong(a)，Guangxi(b)and Yunnan(c)

圖6　廣東(a)、廣西(b)和云南(c)夏季平均氣溫M-K突變檢驗Fig.6　M-K mutation tests of summer average temperatures in Guangdong(a)，Guangxi(b)and Yunnan(c)

圖7　廣東(a)、廣西(b)和云南(c)秋季平均氣溫距平變化Fig.7　Autumn average temperature anomalies in Guangdong(a)，Guangxi(b)and Yunnan(c)

2.5冬季平均氣溫變化廣東、廣西、云南三省區冬季多年平均氣溫分別為13.99、12.77、8.89 ℃。由圖9～10可知，廣東省冬季氣溫1992年以前在升降間來回波動，無規律可循，1992年溫度呈現上升趨勢，并分別通過α=0.05和α=0.01顯著性水平檢驗；1990～1999、2000～2009年上升幅度分別為5.996、2.321 ℃/10 a(表1)。廣西冬季氣溫1990年以前呈現先降后升趨勢，并在1993年發生突變，而后快速上升，并通過了α=0.05顯著性水平檢驗，1990～1999、2000～2009年上升幅度分別為7.090、1.228 ℃/10 a(表1)。云南省冬季氣溫在1970～1985年出現波動，而后氣溫上升幅度越來越大，且通過了α=0.01顯著性水平檢驗，1990～1999、2000～2009年上升幅度分別為1.505、1.553 ℃/10 a(表1)。

圖8　廣東(a)、廣西(b)和云南(c)秋季平均氣溫M-K突變檢驗Fig.8　M-K mutation tests of autumn average temperatures in Guangdong(a)，Guangxi(b)and Yunnan(c)

圖9　廣東(a)、廣西(b)和云南(c)冬季平均氣溫距平變化Fig.9　Winter average temperature anomalies in Guangdong(a)，Guangxi(b)and Yunnan(c)

圖10　廣東(a)、廣西(b)和云南(c)冬季平均氣溫M-K突變檢驗Fig.10　M-K mutation tests of winter average temperatures in Guangdong(a)，Guangxi(b)and Yunnan(c)

3　結論

(1)年平均氣溫方面，廣東、廣西、云南三省區在總體保持上升態勢的同時，均表現出一定的同步性，其基本特征是1988年之前波動、1998年之后升溫，其上升趨勢愈發顯著，并分別通過了α=0.05和α=0.01的顯著性水平檢驗。

(2)冬季氣溫方面，三省區在1990年之前變化特征并不明顯，而之后升高趨勢較為顯著。比較來說，云南最顯著、廣東次之、廣西最低。

(3)春季氣溫方面，三省區氣溫變化趨勢并不強烈，均沒有通過α=0.05顯著性水平檢驗。

(4)夏季氣溫方面，以1980年為界，之前，只有云南省下降趨勢較明顯，廣東、廣西不顯著；之后，三省區增溫趨勢均顯著，其中云南最強、廣東次之、廣西最弱。

(5)秋季氣溫方面，以1985年為界，之前，廣東和云南下降趨勢明顯，而廣西下降趨勢不顯著；之后，三省區均呈現顯著的上升態勢。

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Temperature Change Characteristics in Boundary Regions between Tropical Area and Subtropical Area of China during 1960-2009

HUANG Bin-bin

School of Surveying and Land Information Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo, Henan 454003)

According to the daily temperature data from 91 national meteorological stations from 1961 to 2009, the comparative studies were made on the change progress and the characteristics of both mean annual temperature and mean seasonal temperature among Guangdong, Guangxi and Yunnan. Results showed that the mean annual temperatures in the three provinces all presented the increasing trend. The temperatures of three provinces in spring decreased slightly and didn’t pass the significance test. The temperatures of three provinces in summer decreased before 1980, and temperature began to rise after 1980. The temperatures of three provinces in autumn decreased before 1985, and began to rise after 1985. In winter, temperature almost kept invariant before 1990. Temperature began to increase after 1990. Contrasting the three areas, we found that the temperature change of Yunnan was the most significant, then was Guangdong, and Guangxi was the third one.

Temperature; Change characteristics; Regional comparison

國家自然科學基金面上項目(41371105)。

黃斌斌(1993- )，男，安徽合肥人，碩士研究生，研究方向：“3S”技術理論與應用研究。

2016-07-11

S 161

A

0517-6611(2016)26-0165-05