思南縣近56 a氣溫與降水的變化及異常特征分析

周繼先,聶 云,袁 慶

(1.貴州省思南縣氣象局,貴州 思南 565100;2.貴州省黔東南自治州氣象局，貴州 凱里 556000)

1 引言

當前，全球氣候變化給生態環境、社會發展和人類生活帶來不同程度的負面影響, 引起人們的普遍關注，氣候變化問題已成為全球熱點問題。氣溫和降水是衡量氣候變化的重要指標，能較好地代表整個大氣環境的變化趨勢。諸多學者對其進行了深入研究，并取得了一定成果。馬振鋒等[1]利用西南地區139個氣象站1961—2000年觀測資料分析近40 a西南地區的氣候變化事實，發現近40 a貴州東部丘陵地區的年平均氣溫、年平均最低氣溫在20世紀后40 a增溫趨勢明顯，而年降水量呈減少趨勢；嚴小冬等[2]在全面分析貴州省15個代表氣象站1951—2001年的氣溫資料后發現，貴州氣溫變化具有明顯區域性、季節性特征；王備等[3]分析貴州15個長記錄代表站1951—2007年夏季氣溫和降水變化特征，認為貴州夏季平均氣溫主要呈弱下降趨勢，降水呈增加趨勢，其增加幅度大于全國。

地處黔東北的思南縣位于烏江中下游、云貴高原向湘西丘陵過渡的斜坡地帶，特殊的地形地貌使得思南縣氣候變化有其自身的特色[4]。目前,關于思南縣氣候變化的分析研究不多, 尤其是囊括近50 a氣溫和降水數據的相關分析研究甚少。本文擬運用思南縣1960—2015年近56 a逐月氣溫和降水資料序列，著重分析思南縣氣溫和降水的年際和年代際變化規律及其異常特征, 以期為當地農業經濟可持續發展和防汛抗旱減災工作提供科學依據。

2 資料和方法

選取思南氣象站1960—2015年逐月氣溫和降水資料，文中所涉及到的氣象資料在統計前均進行了嚴格的質量控制和均一性檢查。同時，根據氣候學劃分四季為：春季3—5月，夏季6—8月，秋季9—11月，冬季12月—次年2月。

統計方法如下：進行趨勢分析時采用氣候傾向率表示, 用時間t代表自變量，氣象要素y代表因變量，利用一元線性回歸方程：y(t)=a+b×t，其中b×10為氣候傾向率，b值符號正負分別反映y的上升和下降趨勢；氣溫異常分析方法[5-6]：設T為年平均氣溫,Tm為常年平均氣溫,S為平均氣溫標準差,其冷暖等級劃分為以下7個等級：T≥Tm+2.0S(異常偏暖)，Tm+2.0S>T≥Tm+1.5S(顯著偏暖)，Tm+1.5S>T≥Tm+1.0S,(偏暖)，Tm+1.0S>T≥Tm-1.0S(正常)，Tm-1.0S>T≥Tm-1.5S(偏冷)，Tm-1.5S>T>Tm-2.0S(顯著偏冷)，Tm-2.0S≥T(異常偏冷)；降水異常分析方法[5]：按現行的業務規定，根據降水距平百分率ΔR可劃分為以下7個等級：80%≤ΔR(異常偏多),50%≤ΔR<80%(顯著偏多),20%<ΔR<50%(偏多),-20%≤ΔR≤20%(正常),-50%<ΔR<-20%(偏少),-80%<ΔR≤-50%(顯著偏少),ΔR≤-80%(異常偏少)。

3 氣溫和降水特征分析

3.1 氣溫變化特征分析

3.1.1 氣溫年際和年代際變化特征 從圖1a分析可知，近56 a思南歷年平均氣溫為17.4 ℃，年平均氣溫最大值為18.5 ℃，出現在2013年，最小值為16.5 ℃，出現在1964年，極差為2.0℃；近56 a年平均氣溫變化趨勢方程為Y=0.012 9X-8.304 7，氣候傾向率為0.129 ℃/10 a，通過了信度α=0.05的顯著性檢驗，表明思南縣年平均氣溫上升趨勢明顯。1960—2000年年平均氣溫基本在常年平均氣溫值上下波動，其中1967—1972年出現了一個持續6 a的相對“低溫期”；從2001年開始迅速增溫，2013年達到歷年最大值。

由圖1b分析思南縣氣溫的年代際變化特征可知，20世紀60、70、80年代均為相對“低溫期”，2000年代及21世紀2010—2015年為相對“高溫期”，20世紀90年代與歷年平均氣溫持平；其中2000年代為氣溫增長最快的時段，較常年平均氣溫偏高0.3 ℃。此外，2010—2015年思南縣平均氣溫為17.7 ℃，與2000年代平均氣溫相同，說明上世紀末以來，思南縣年平均氣溫增長趨勢停止。

圖1 思南縣1960—2015年平均氣溫變化趨勢圖(a:年際變化，b:年代際變化.單位：℃)Fig.1 The average air temperature change trend during 1960-2015 in Sinan (a:interannual change,b:interdecadal change.Unit:℃)

3.1.2 氣溫季節變化特征分析 由圖2分析可知，思南縣近56 a春、夏、秋、冬四季平均氣溫分別為17.1 ℃、26.5 ℃、18.5 ℃、7.5 ℃。對四季平均氣溫進行線性趨勢擬合，分析思南縣近56 a氣溫季節變化特征如下：

近56 a春季平均氣溫為17.1 ℃，春季氣溫氣候傾向率為0.126 ℃/10 a，通過了信度α=0.05的顯著性檢驗，表明思南縣春季氣溫具有明顯的上升趨勢；春季氣溫年際變化表現為“降—升”2個階段，1960—1996年以弱降溫為主，1997—2015年呈明顯升溫趨勢。夏季氣溫氣候傾向率為0.026 ℃/10 a，未通過信度α=0.05的顯著性檢驗，說明夏季氣溫變化趨勢不明顯，總體呈弱升溫趨勢；夏季氣溫年際變化表現為“升—降—升”3個階段，1960—1985年呈波動升溫趨勢，1986—2002年呈波動降溫趨勢，2003—2015年夏季氣溫緩慢上升。秋季氣溫的氣候傾向率為0.161 ℃/10 a，通過了信度α=0.05的顯著性檢驗，說明秋季氣溫有明顯升溫趨勢；秋季氣溫年際變化表現為“降—升”2個階段，1960—1981年氣溫呈波動下降趨勢，1982—1997年氣溫緩慢上升，1998—2015年氣溫明顯上升。冬季氣溫氣候傾向率為0.205 ℃/10 a，是四季氣溫增溫率最大的季節，升溫趨勢明顯；冬季氣溫年際變化表現為“降—升”2個階段，20世紀60—80年中期呈弱降溫趨勢, 1985年降至近56 a冬季氣溫最低值(4.8 ℃)，20世紀80年代中期以后，冬季氣溫呈明顯升溫趨勢。

圖2 思南縣1960—2015年四季平均溫度變化趨勢圖(a: 春季，b:夏季，c:秋季，d:冬季；單位：℃)Fig.2 The average air temperature change trend during four seasons from 1960 to 2015 in Sinan (a:spring,b:summer,c: autumn,d:winter. Unit:℃)

3.2 降水變化特征分析

3.2.1 降水年際和年代際變化特征 分析圖3a可知，近56 a思南縣年平均降水量為1 137.5 mm,年降水量最大值出現在1966年(1 809.5 mm)，年降水量最小值出現在2012年(720.6 mm)，相差1 088.9 mm。近56 a年降水量趨勢方程y=0.050 2x+1 037.8，氣候傾向率為0.502 mm/10 a(未通過α=0.05的顯著性檢驗)，表明思南縣年降水量總體呈增加趨勢，但增加趨勢不明顯。此外，從圖3a分析認為思南縣年降水量基本在常年平均降水量上下波動，其中1985—1992年出現持續8 a的相對“少雨期”，1995—1999年出現持續6 a的相對“多雨期”，2008年以后，年降水量波動幅度增大，說明在全球氣候變暖的大背景下，思南極端降水事件發生的頻率增大。

分析圖3b可知，20世紀60年代平均降水量為1 177.3 mm，較常年平均偏多39.8 mm；20世紀70年代平均降水量為1 116.4 mm，較常年平均偏少21.1 mm；20世紀80年代平均降水量最少(1 079.4 mm)，較常年平均值偏少58.1 mm；20世紀90年代平均降水量最多(1 197.9 mm)，較常年平均偏多60.4 mm；2000年代平均降水量為1 107.9 mm，較常年平均偏少29.6 mm；2010—2015年平均降水量為1 128.5 mm，較常年平均偏少9.0 mm。總體分析，近56 a思南縣年降水量呈波動變化特征，20世紀70年代、80年代及2000年代思南縣處于相對“少雨期”，20世紀60年代、90年代思南縣處于相對“多雨期”，2010—2015年降水基本維持常年平均水平。

圖3 思南縣1960—2015年年降水量變化趨勢圖(a:年際變化，b:年代際變化；降水量單位：mm)Fig.3 The precipitation change trend during 1965-2015 in Sinan (a:interannual change, b:interdecadal change.Unit:mm)

3.2.2 降水季節變化特征分析 分析圖4可知，近56 a春、夏、秋、冬四季平均降水量分別為328.8 mm、474.9 m、253.2 mm、71.6 mm。對四季降水量進行線性趨勢擬合(均未通過信度α=0.05的顯著性檢驗)，除夏季降水量呈弱增加趨勢外，春、秋、冬季降水量均呈弱減少趨勢。具體分析如下：

圖4 思南縣1960—2015年四季降水量變化趨勢圖(a: 春季，b:夏季，c:秋季，d:冬季；降水量單位：mm)Fig.4 The precipitation change trend during four seasons from 1960 to 2015 in Sinan (a:spring,b:summer,c: autumn,d:winter. Unit:mm)

近56 a思南縣春季降水量氣候傾向率為-8.981 mm/10 a，總體呈弱減少趨勢；春季降水年際變化表現為“升—降—升—降”4個階段，1960—1977年呈平緩增加趨勢，1978—1991年呈波動減少趨勢，1992—2004年呈波動增加趨勢，2005—2015降水緩慢減少。夏季降水氣候傾向率為5.674 mm/10 a，整體呈弱增加趨勢；夏季降水年際變化特征表現為“降—升—降—升—降”5個階段，其中1960—1974年呈波動減少趨勢，1975—1980年呈波動增加趨勢，1981—1989年呈緩慢減少趨勢，1990—1998年降水迅速增加，1999—2015年降水迅速較少。秋季降水氣候傾向率為-3.963 mm/10 a，呈弱減少趨勢；秋季降水年際變化特征表現為“升—降—升”3個階段，1960—1982年秋季降水呈緩慢增加趨勢，1983—2006年呈平緩減少趨勢，2007—2015年秋季降水呈緩慢增加趨勢。冬季降水氣候傾向率為-1.228 mm/10 a，總體呈弱減少趨勢；冬季降水年際分布不均，以波動變化趨勢為主。

4 氣溫和降水的異常分析

4.1 氣溫異常分析

分析表1可知，近56 a思南縣異常偏暖年出現1 a(2013年), 顯著偏暖年出現2 a(2006、2015年)，異常偏冷年出現1 a(1964年)，顯著偏冷年出現2 a(1967、1976年)。其中偏暖年份主要集中在20世紀90年代和2000年代以來，偏冷年份主要集中在20世紀60年—70年代。

結合表1分析，近56 a思南縣異常暖春出現1 a(2006年), 顯著暖春出現4 a(1974、2008、2013、2015年)， 異常冷春出現2 a(1970、1996年)，顯著冷春出現1 a(1976年)，春季偏暖年份主要出現在2000年代以來，春季偏冷年份主要出現在20世紀60—80年代。異常暖夏出現2 a(1981、2013年),顯著暖夏出現2 a(1961、1972年)，異常冷夏出現1 a(1964年)，顯著冷夏出現1 a(1999年)，夏季偏暖年份主要出現在20世紀70年代、80年代和2000年代以來，夏季偏冷年份主要出現在20世紀60年代。異常暖秋出現2 a(1983、2014年), 顯著暖秋出現4 a(2001、2006、2008、2011年)，異常冷秋出現1 a(1967年), 未出現顯著冷秋年份，秋季偏暖年份主要出現在20世紀80年代和2000年代以來，秋季偏冷年份主要出現在20世紀70年代。異常暖冬出現1 a(1979年)，顯著暖冬出現4 a(1987、1999、2009、2015年)，異常冷冬出現1 a(1985年), 顯著冷冬出現3 a(1964、1968、1977年)，冬季偏暖年份在20世紀70年代、80年代、90年代均有出現，但2000年代以來冬季偏暖年份明顯增加，占近56 a冬季偏暖年份的62.5%，而冬季偏冷年份主要出現在20世紀60年代和80年代。

綜上分析可知，2000年代以來，思南縣年、四季偏暖年份增加，表明受全球氣候變暖的影響，思南縣年、四季偏暖年份呈增加趨勢。

表1 思南縣1960—2015年各年及各季節平均氣溫異常情況分布表Tab.1 The distribution table of average temperature anoalies between 1960 and 2015 in Sinan

4.2 降水異常分析

分析表2可知，近56 a思南縣年降水量未出現降水異常偏多年、異常偏少年和顯著偏少年，顯著偏多年出現1 a(2012年)。春季降水未出現異常偏多、異常偏少年份, 顯著偏多出現1 a(1961年)，顯著偏少出現1 a(2011年)。夏季降水異常偏多出現3 a(1967、1996、1998年)，顯著偏多出現3 a(1969、1993、2014年)，顯著偏少出現4 a(1966、1972、1981、2013年)，未出現異常偏少年份。秋季降水異常偏多出現3 a(1972、1982、2012 年), 顯著偏多出現3 a(1963、1983、1987年)，顯著偏少出現1 a(1986年)，未出現異常偏少年份。冬季降水顯著偏多出現5 a(1971、1993、1995、1997、2004年)，顯著偏少出現2 a(1979、1996年)，未出現異常偏多和異常偏少年份。綜上分析可知，思南縣年、四季降水變化總體較為正常，降水異常偏多(偏少)或顯著偏多(偏少)年份較少，但2000年代以來，思南縣年、四季降水異常年份有所增加，表明全球氣候變暖的背景下思南縣極端降水發生頻率增大。

表2 思南縣1960—2015年各年及各季節降水量異常情況分布表Tab.2 The distribution table of precipitation anoalies between 1960 and 2015 in Sinan

5 結論

①近56 a思南縣年平均氣溫為17.4℃，呈明顯升溫趨勢，從上世紀末開始，思南縣年平均氣溫增長趨勢停止。此外，近56 a思南縣春、夏、秋、冬平均氣溫分別為17.1℃、26.5℃、18.5℃、7.5℃；其中春、秋、冬季氣溫具有明顯的升溫趨勢，夏季升溫趨勢不明顯。

②近56 a思南縣年平均降水量為1137.5mm，年降水量總體呈弱增加趨勢，2000年代中期后，年降水量波動幅度大，極端降水事件多發。此外，近56 a春、夏、秋、冬四季平均降水量分別為328.8mm、474.9m、253.2mm、71.6mm，除夏季降水量呈弱增加趨勢外，春、秋、冬季降水量均呈弱減少趨勢。

③分析近56 a思南縣氣溫和降水異常特征發現，2000年代以來，思南縣年、四季偏暖年份和降水異常年份均增加，表明在全球氣候變暖的背景下，思南縣年、四季偏暖年份呈增加趨勢，極端降水事件發生頻率增大。

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