1961—2010年云南省氣候變化特征分析

陳恩波，廣鍵梅，張開源

（云南玉溪農業職業技術學院，云南玉溪653106）

1961—2010年云南省氣候變化特征分析

陳恩波，廣鍵梅，張開源

（云南玉溪農業職業技術學院，云南玉溪653106）

為了研究云南氣候變化特點，利用1961—2010年云南25個站點的平均氣溫、最低氣溫和最高氣溫、降水量資料，分析研究云南近50年來的氣候變化。結果表明：（1）云南升溫趨勢明顯，升溫率達0.24℃/10 a；（2）一年四季中，冬季升溫的趨勢最明顯，春季、夏季和秋季的升溫幅度大致相等；（3）年降水量呈略減少趨勢，長期變化趨勢不顯著。年降水量呈周期性的波動變化，且年際變化較大；（4）年平均降水日數變化總體呈下降趨勢，其中下降最顯著的是小雨日數，中雨日數略為下降，而大雨和暴雨日數卻略為增加；（5）年降水強度總體呈上升趨勢。

氣候變化；特征；云南

0 引言

1880年以來，幾乎全球的所有地區均經歷了地表增暖，且表現出明顯的年際和年代際變化[1]。IPCC評估報告中指出，近百年全球氣候正經歷一次以變暖為主要特征的變化。20世紀全球年平均溫度上升了0.4～0.8℃，20世紀70年代中期以來，全球變暖的速度進一步加快。不斷變暖的氣候可導致極端事件的強度、空間范圍、持續時間的變化，并引起前所未有的天氣氣候事件[2]。氣候變化不僅影響本就脆弱的生態系統，也嚴重影響了經濟社會的發展，受到國際社會的廣泛關注[3-4]。

大量的研究表明，中國近100年來年平均氣溫上升明顯，升溫幅度在0.5～0.8℃，增溫速率比同期全球平均略強。近50年中國年平均氣溫升高1.1℃，增溫速率0.22℃/10 a，比全球或北半球同期平均高得多，冬季和春季增溫最為明顯，北方和青藏高原增溫比較顯著，部分地區極端天氣氣候事件增加[5-10]。

云南位于低緯度高原地區，青藏高原和東亞、南亞季風對其影響明顯，由人類活動引起的全球氣候變化是影響該地區氣候變化的重要因素。近百年來，以昆明為代表的云南氣候出現了與全球一致的變暖趨勢，20世紀80年代后期開始氣溫持續上升，90年代后增暖趨勢更加明顯[11-18]。段旭等[13]研究指出，云南近50年來的氣溫變化，趨勢與北半球和全國一致，但氣候變暖的速率相對緩慢；降水量年平均變化不大，但季節和空間分布的變化卻比較明顯，雨季和主汛期降水量呈下降趨勢，干季呈上升趨勢。程建剛等[19]研究了氣候變化對云南主要行業的影響，指出氣候變化導致云南一熟制地區的面積減少，兩熟制地區將北移，而三熟制比例提高；未來云南農作物遭遇病蟲草害的面積將繼續加大，強度增強，有持續加重趨勢。本研究利用云南50年（1961—2010年）氣溫、降水等資料，對其氣候變化特征及分布進行分析，對認識云南氣候變化有重要科學意義，同時也可為深入研究氣候變化對云南工農業生產、水資源、防災減災、人類健康、生態環境等的影響提供支撐。

1 資料與方法

1.1 數據來源及處理

圖1 云南省25個氣象站的分布

本研究采用截止2010年12月31日云南25個氣象站（見圖1）的觀測數據。這些站點擁有1961—2010年共50年的完整定時氣象觀測記錄（北京時間20—20時），觀測場海拔高度在400.9（元江）～3319 m（德欽）之間，基本覆蓋全云南省。25個站1961年1月1日—2010年12月31日逐日觀測資料中，部分臺站氣溫、降水、最低和最高氣溫存在少量缺測記錄，但缺測率均在0.5%以下。缺測的數量不會影響年、月尺度的均值、合計值計算，同時對缺測部分的數據都用與缺測站最近的4個氣象站的觀測資料，采用距離權重反比法進行了補全。

1.2 研究方法

應用世界氣象組織(WMO)推薦的非參數統計Mann-Kendall方法以及線性趨勢分析方法[20]對云南1961—2010年降水和溫度的季節變化和年際變化趨勢進行顯著性檢驗。用線性傾向值描述其變化趨勢及變化速率，并計算整個時段的變幅。用時間相關系數檢驗線性變化趨勢是否顯著。

Mann-Kendall突變檢驗方法是一種非參數檢驗法，該方法不需要樣本遵從一定的分布，也不受少數異常值的干擾，用于分析降水、徑流、氣溫等要素時間序列的趨勢變化[21-23]。

對于氣候序列x(x1,x2,x3，…,xn)，構造一秩序列ri，ri表示xi＞xj的累計數(1≤j≤i)。

定義統計量Sk，見公式(1)。

在時間序列隨機獨立的假設下，定義統計量(3)：

這里UFk為標準正態分布，E(dk)與var(dk)分別為dk的平均值與方差，在x1，x2，...，xn相互獨立，且有相同連續分布時可以通過公式(4)計算：

給定顯著性水平a（本研究取a=0.05，∣U0.05∣= 1.96），若∣UFk∣＞1.96，則表明該氣候序列在置信水平上呈顯著的變化趨勢。同樣的，按氣候序列x的逆序列重復上面的過程，使∣UBk∣=-UFk。如果2條曲線出現交點，且交點位于置信水平內，那么該點對應的時刻就是突變可能發生的時間。

2 結果與分析

2.1 氣溫的變化特征

2.1.1 年平均氣溫的時間變化特征 由圖2～3可知，

圖2 1961—2010年云南省年平均氣溫變化趨勢

圖3 1961—2010年云南省年平均氣溫變化趨勢空間分布

1961—2010年云南省平均氣溫在16.10℃，呈現波動上升的趨勢，升溫趨勢非常明顯，可通過0.01信度檢驗，升溫率達0.24℃/10 a，50年間平均氣溫上升了1.2℃。增溫主要從1970s末開始，且有加快的趨勢。由圖2可見，1961—1976年間云南省的氣溫升溫趨勢不明顯，未通過0.05信度檢驗，1976年之后云南省的平均氣溫增加趨勢非常明顯。1976—1996年，云南省的氣溫升溫率為0.28℃/10 a，1996年以來升溫更加明顯，升溫率達到0.32℃/10 a。從年尺度上看，云南省平均氣溫的最高值出現在2010年，為17.20℃，其次為2009年的17.08℃和1998年的16.94℃。從年代上看，1960s、1970s、1980s、1990s、2000s的年平均溫度分別為15.75℃、15.78℃、15.98℃、16.31℃、16.69℃。

圖4 1961—2010年云南省年平均氣溫突變分析

通過對1961—2010年平均氣溫進行M-K檢驗（見圖4），可以看出UF曲線在1961—1976年間波動幅度不大，在1976年之后呈現明顯的上升趨勢，并在1988年超過置信區間范圍，與UB曲線在1991年附近相交，交點位于95%置信區間以外，表明云南省1961—2010年的平均氣溫在1990s初期發生突變。

2.1.2 季節平均氣溫的變化特征 云南省的12月至次年2月為冬季，3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季。根據1961—2010年的資料統計，云南省春、夏、秋、冬四季的平均氣溫分別為17.09℃、20.90℃、16.37℃和9.92℃，秋季氣溫最接近年平均氣溫。其四季平均氣溫變化趨勢見圖5。各季節平均氣溫趨勢系數及顯著性檢驗情況見表1。一年四季中，冬季升溫的趨勢最明顯，通過了0.05的信度檢驗，50年累計升溫約1.75℃，冬季平均氣溫年際間變率較大。春季、夏季和秋季的平均氣溫升高也較為顯著，都通過0.05的顯著性檢驗，升溫幅度大致相等。

圖5 云南省各季節平均氣溫變化情況

表1 云南省各季節平均氣溫趨勢系數

通過對歷年各季節的平均氣溫做M-K檢驗，結果見圖6。春季，UF曲線在1960—1988年間，基本都處在相對平穩的狀態，單在1988年之后，UF曲線呈現上升的趨勢，并在1998年突破置信區間。UF曲線與UB曲線在1994年相交，交點位于95%置信區間以內，說明云南省春季氣溫在1994年發生突變。夏季氣溫的UF曲線在1961—1966年間有短暫的下降，自1966年之后有明顯的上升，并在1983年突破置信區間，與UB曲線在置信區間以外有交點，交點位于1988年，表明夏季氣溫在1988年發生突變。秋季氣溫中，UF曲線在1986年之后呈現明顯的上升趨勢，在1999年突破置信區間，并與UB曲線在置信區間內有1個交點，交點位于1994年，表明秋季氣溫在1994年發生突變。冬季氣溫中，UF曲線在1981年之后為上升趨勢，并在1980s末期突破置信區間，UF曲線與UB曲線的交點位于1990年，表明冬季平均氣溫的突變點位于1990年。

從年代際來看（見表2），春季、秋季的平均氣溫基本上和全年年平均溫度基本一致。春季氣溫在1980s溫度最低，在1970s—1980s之間下降趨勢不明顯，在1980s之后有個強烈的上升趨勢，上升的幅度約為0.6℃。夏季氣溫均處在上升的趨勢過程中，在1980s—1990s之間上升的幅度最大，為0.34℃，秋季氣溫在1960s—1970s之間存在下降趨勢，下降0.04℃，在1970s—1980s之間的上升趨勢最大，達到了0.34℃。冬季的各年代際均處在上升的趨勢中，與其他季節的不同在于：冬季升溫幅度最大的時間段處在近10年的2000s—2010s中，升溫幅度為0.55℃。

圖6 各季節平均氣溫M-K突變檢驗

表2 云南各年代際各季節平均氣溫 ℃

2.1.3 年際平均溫度的空間分布特征 從1961—2010年間的5個年代際上看，每個年代際的溫度中心基本一致，存在2個高溫中心，南部的中心在滇緬交界的景洪站，中部的高溫中心位于滇中地區的元江站。低溫地區主要位于滇北地區，低溫中心位于德欽站。同時根據各年代際平均等溫線也可以看出，等溫線存在著明顯的北移趨勢，以14℃等溫線為例，2000s較1960s明顯北移近1個緯度。

2.2 降水的變化特征

2.2.1 年降水量變化特征 1961—2010年云南省年降水量呈略減少趨勢，線性趨勢未通過0.05的顯著性檢驗，長期變化趨勢不顯著。圖8和表3所示，云南省多年平均降水量為1161.35 mm；1960s、1970s、1980s和2000s降水量偏少，且降水量基本相當（1150 mm左右）；1990s降水量相對偏多，接近1200 mm。最大年降水量2001年，為1333.3 mm；最小年降水量2009年，為946.3 mm。

圖7 云南省1961—2010年各年代溫度變化情況

圖8 云南省1961—2010年降水變化情況

表3 云南省各年代際平均年降水量 mm

年降水量呈周期性的波動變化，且年際變化較大，對1961—2011年年降水量序列進行分析，可看出周期波動，特別是1990年以來，云南省降水量相對1980s明顯增加，波動較大。

2.2.2 年降水日數變化特征 降水日數是全年除露、霧、霜等凝結產生的降水記錄外，降水量大于或等于0.1 mm的日數，資料表明過去50年云南省的年降水日數發生了明顯變化。如圖9所示，1961—2010年云南省年平均降水日數變化總體呈下降趨勢，下降率約為11.3 d/10 a；其中，小雨日數下降最顯著，下降率約為11.1 d/10 a，可以通過0.01的顯著性檢驗；中雨日數呈略下降趨勢，未通過0.05的顯著性檢驗；大雨和暴雨日數呈略增加趨勢，同樣未通過0.05的顯著性檢驗。

總的看來，1961—2010年平均年降水日數為161天，1973年最多為193天，2009年最少為120天。從年代際來看（見表4），除了1980s降水日數較快下降以外，總體上降水日數是小幅度持續下降。

2.2.3 年降水強度變化特征 年降水強度為年降水量除以年降水日數，單位為mm/d。研究表明，過去50年云南省的年降水強度發生了明顯的變化，如圖10所示，1961—2010年云南省年降水強度總體呈現上升趨勢，上升率約為0.46 mm/10 a，可以通過0.05的顯著性檢驗。

1961—2010年的年降水強度平均為8 mm/d，最大為1999年的9 mm/d，最小為1977年的5.9 mm/d。從年代際來看（見表5），除了2000s降水強度較1990s略微下降以外，總體上呈現持續上升趨勢。

圖9 1961—2010年云南省各級降水日數趨勢圖

表4 云南省各年代年降水日數 d

2.2.4 年際年均降水的空間分布特征 從1961—2010年間5個年代際看（見圖11），各個年代際降水范圍雖然有一定的變化，但降水中心基本一致。1961—2010年5個時段基本存在3個高值中心，1個位于云南省的騰中和盈江附近，2個中心都位于云南省西南部，其中一個位于龍川江支流地區，另一個位于太平江附近。另外，2個位于南部的景洪和瀾滄附近。存在2個低值中心，一個位于云南省西北角，以德欽和中甸為中心；另一個位于云南省東北部，以孟津為中心。1961—2010年等值線由北向南發生明顯偏移，特別是900 mm等值線和1050 mm等值線明顯向南偏移。

3 結論與討論

圖10 1961—2010年云南省降水強度趨勢圖

以前的大多數研究只是從某一個或某幾個方面選擇氣象要素，本研究采用云南省25個氣象站1961—2010年的逐日氣溫與降水數據，利用線性趨勢估計、M-K突變檢驗全面細致地分析了云南的氣溫與降水的時空變化特征，得到如下主要結論：

表5 云南省各年代年降水強度 mm/d

（1）1961—2010年云南省平均氣溫在16.10℃，升溫趨勢非常明顯，升溫率達0.24℃/10 a，50年間平均氣溫上升了1.2℃，在1990s初期發生突變；春、夏、秋、冬四季的平均氣溫分別為17.09℃、20.90℃、16.37℃和9.92℃，冬季升溫的趨勢最明顯，春季、夏季和秋季的平均氣溫升高也較為顯著，升溫幅度大致相等。

（2）從1961—2010年間的5個年代際上看，溫度中心基本一致，高溫中心位于景洪站和元江站。低溫中心位于德欽站，同時等溫線存在著明顯的北移趨勢。

圖11 云南省各年代際年降水空間分布圖

（3）1961—2010年云南省年降水量呈略減少趨勢，長期變化趨勢不顯著。多年平均降水量為1161.35 mm。年降水量呈周期性的波動變化，且年際變化較大，特別是1990年以來，降水量相對1980s明顯增加，波動較大。

（4）1961—2010年云南省年平均降水日數變化總體呈現下降趨勢，下降率約為11.3 d/10 a；其中，小雨日數下降最為顯著；中雨日數呈略下降趨勢；大雨和暴雨日數呈現略增加趨勢；年降水強度總體呈上升趨勢，上升率約為0.46 mm/10 a。

（5）從1961—2010年間5個年代際看，各個年代際降水范圍雖然有一定的變化，但降水中心基本一致。等值線由北向南發生明顯偏移，特別是900 mm等值線和1050 mm等值線明顯向南偏移。

必須指出的是，因受到多種因素的制約，本研究只選取了云南25個氣象臺站的資料，考慮到云南特殊的地理環境，所選取的臺站數量稍顯不足，在一定程度上降低了空間分析的可信度。因此，若能適當增加氣象臺站的密度，能更加準確地揭示云南近50年來的氣候變化狀況。

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Climate Change Features in Yunnan from 1961 to 2010

Chen Enbo,Guang Jianmei,Zhang Kaiyuan
(Yuxi Agriculture Vocation-Technical College,Yuxi 653106,Yunnan,China)

The authors analyzed the climate change features in Yunnan in nearly 50 years based on the meteorological data of the average temperature,minimum temperature,maximum temperature and the precipitation from 25 stations in Yunnan during 1961-2010.The results showed that:(1)the warming trend was significant in Yunnan with the heating rate of 0.24℃/10 a;(2)the warming trend was most significant in winter,and the temperature had approximately equal increasing magnitude in spring,summer and autumn; (3)the annual precipitation showed a slight decrease trend,and the change of long-term trend was not significant;the annual precipitation showed a periodic fluctuation change with bigger inter-annual variation; (4)the annual average precipitation days showed a downward trend,thereinto,light rain days decreased most significantly,moderate rain days slightly decreased,heavy rain and storm days presented slightly increasing trend;(5)annual precipitation intensity showed an overall upward trend.

Climate Change;Features;Yunnan

P467

：A論文編號：cjas16080027

云南省教育廳科研基金一般項目“云南氣候未來變化的多模式預估”(2010Y215)。

陳恩波，男，1967年出生，副教授，本科，研究方向：應用氣象。通信地址：653106云南省玉溪市紅塔區研和街道向家莊41號玉溪農業職業技術學院，Tel：0877-2991214，E-mail：yxnzykyc@163.com。

2016-08-31，

：2017-04-19。