1957—2014年山東省龍口市溫度和降水變化特征

王一然，潘仕梅，衣淑玉，史淑一，于立芝，劉 磊，劉 璐

（中國農業大學煙臺研究院，山東煙臺264670）

1957—2014年山東省龍口市溫度和降水變化特征

王一然，潘仕梅，衣淑玉，史淑一，于立芝，劉 磊，劉 璐

（中國農業大學煙臺研究院，山東煙臺264670）

為了充分利用龍口市的氣候資源，促進當地農業和旅游業的可持續發展，利用線性傾向估計、M-K突變分析和滑動平均法等方法，對龍口市1957—2014年的溫度和降水量進行變化特征分析。結果表明：龍口市58年來的溫度均值為12.3℃，年降水量均值是605.0 mm；年氣溫變化表現為上升狀態，氣候傾向率為0.5℃/10 a，在四季溫度變化中，夏季增溫最小，春季增溫最大；年降水量下降趨勢顯著，以8.96 mm/10 a的速率線性降低，四季降水變化中，冬季下降幅度最小，秋季最大；在1950s—1970s期間，氣溫開始平穩降低，而1980s至今氣溫明顯增長；降水量的年代際變化呈“增多—減少—增多”的變化規律，其中1970s—1980s呈減少規律；龍口市近58年的氣溫和降水的均值分別于1989年和1979年出現突變。該研究獲得了龍口市氣候變化規律的最新理論。

氣候變化；特征分析；突變檢測；龍口市；農業發展

0 引言

21世紀以來，全球氣候變暖已變成人類亟需處理的環境問題。盡管近幾年由于自然因素的影響，地球升溫速度逐漸趨于平緩，但研究表明，未來地球溫度將會有明顯的上升趨勢[1]。伴隨著地表溫度的大幅快速增加，極端氣候也將頻頻發生，其會對人類的生產生活造成極大的不便，嚴重影響當地農業、旅游業的發展，阻礙社會的進步[2-3]。例如，極端高溫或暴雨現象會嚴重影響植物的呼吸作用和光合作用，從而使農作物產量降低，阻礙當地農業發展。因此，掌握氣候變化的特征及預估其變化趨勢將成為未來治理氣候問題的關鍵，有關氣候變化方面的研究工作成為許多來自不同國家的專家學者的研究重點。

Dai[4]提出溫室氣體是影響未來氣候變化的重要因素，運用氣候模型將有助于預測氣候變化趨勢；趙宗慈等[5]表示，提高氣象資料的精確度及改善氣候模式將會提高未來氣候變化預測的準確度。中國氣溫也受全球變暖的影響，其增長速率及幅度遠高于同期北半球國家。由于中國地域遼闊，橫跨多個氣候帶，所以導致不同地區之間氣候特點有明顯不同。專家學者們運用相應的研究方法從全國到區域的氣候特征進行了深入細致的研究，取得了很多研究成果。研究結果表現為中國氣候趨勢總體以降水增多、氣溫升高為主；氣溫隨緯度變化，南方省份氣溫較高，北方省份氣溫較低；降水量變化受緯度和經度的影響，南方降水量高，北方降水量低，東部降水多，西部降水少[6-7]。不同季節的氣溫與降水也存在著明顯的區域差異：冬春兩季，中國大部分地區氣溫上升而西南省份持續降溫，全國范圍內降水量變化不大；夏秋兩季，氣溫變化受緯度影響，南方地區在夏季升溫，北方地區則在秋季有明顯的溫度提升，中緯度省份降水量逐漸減少[8]。極端氣候特點也因地域差異而出現不同：極端降水方面以暴雨為例，其受緯度影響較大，南方地區極端降水事件發生頻繁，其中長江中下游地區事件發生次數增幅最大，北方地區則呈現相反趨向，暴雨事件出現概率逐漸減小；極端氣溫方面以高溫為例，其受經度影響較大，東部季風區及部分內陸地區易受高溫侵襲[9-10]。山東省氣候變化特點與全國趨向相似，但又呈現出顯著的區域不同。近60年，隨著氣候的變化，山東省氣溫呈上升趨勢，而降水量出現下降趨勢，極端氣候事件發生強度及頻率不斷增加，異常氣候的頻發嚴重阻礙了當地旅游業和農業的發展[11-19]。

山東省龍口市位于膠東半島的西北部，屬暖溫帶季風型氣候，盛產農作物，并適宜濱海旅游。目前，關于龍口市氣候變化規律方面的研究較少，僅甄晴等[20]對龍口市1961—2008年的氣候特征進行了分析，其研究內容存在試驗數據分析老舊問題，其結論已經不能準確反映龍口市的氣候變化特征。特別是近幾年龍口市的干旱、高溫等極端事件頻發，氣候異常突出，嚴重影響了當地農業的可持續性發展。因此，為了能夠充分利用當地的地理優勢和氣候資源，本研究進一步分析龍口市氣溫和降水的變化趨勢及突變氣候特征，以期做好氣候預測預警、防災避災的措施，從而降低自然災害可能帶來的經濟損失，為農業增產、增收和合理開發利用當地氣候資源提供重要理論依據。

1 資料與方法

本研究選用龍口市氣象觀測站1957—2014年的氣象數據，利用氣候傾向率和滑動平均法等方法[21]具體分析龍口市的氣溫及降水變化特征，利用M-K突變分析法[21]（給定的顯著水平是α為0.05和α為0.01）對龍口市的氣候突變進行檢測。

2 結果與分析

2.1 氣溫變化特征

2.1.1 年均氣溫變化特征 從龍口市年氣溫均值變化趨勢圖（見圖1）可知，58年間龍口市年均氣溫為12.3℃，且以0.5℃/10 a的速度線性遞增。1969年溫度均值為10.7℃，比多年均值低1.6℃，是龍口近58年來最冷的一年；而2014年的溫度均值為14.1℃，比一般均值高1.8℃，是龍口近58年來最暖的年份。氣溫序列變化分為2個時期：1988年之前，氣溫均值多低于均值12.3℃，成為偏冷階段；1988年之后，氣溫均值多高于均值12.3℃，成為偏暖階段，偏冷階段均溫比偏暖階段低1.4℃。

圖1 龍口市年氣溫均值變化趨勢圖

2.1.2 氣溫年代際變化特征 從龍口市氣溫年代際變化分布規律圖（見圖2）可知，1950s—1970s，氣溫均值變化不大，且都低于標準均溫(12.2℃)；1980s氣候溫度逐漸攀升，但仍未達到均溫；1990s氣溫繼續攀升且增幅明顯，超過標準值；21世紀初氣溫仍保持增長狀態，但增幅小于20世紀末。1980s到21世紀初的溫度增幅分別是：0.3、1.0、0.4℃。可以預期21世紀龍口市氣溫將繼續維持上升趨勢。

圖2 龍口市氣溫年代際變化分布規律圖

2.1.3 四季平均氣溫變化特征 由龍口市四季平均氣溫均值變化圖（見圖3）看出，近58年龍口市四季氣溫均呈緩慢攀升趨勢。由圖3可知，夏季均溫攀升最緩慢，以0.3℃/10 a的速度增長；春季均溫以0.6℃/10 a的速度迅速攀升，秋冬兩季均溫以0.4℃/10 a、0.5℃/10 a的速度攀升。圖3a中春季最高均溫為2014年的14.7℃；1969年氣溫均值最低(9.2℃)，負平均年份占50%。圖3b中夏季最低溫度均值為1976年的22.2℃，最高均溫為1994年的26.4℃，相差4.1℃。圖3c中秋季均溫的最高值是1998年的16.6℃，最低溫度均值為1981年的12.6℃。圖3d中冬季最高氣溫均值為2007年的2.4℃；最低氣溫均值為1969年的-3.3℃。1990年之前，冬季溫度均值多低于常年平均值，1990s后冬季溫度大多高于溫度均值。

2.1.4 氣溫突變分析 從龍口市年均氣溫M-K統計量變化趨勢圖（見圖4）看出，龍口市平均氣溫整體呈先上升后下降再上升的趨勢。1961年之前氣溫逐漸攀升，但并未通過α為0.05的顯著檢驗；1961—1972年，氣溫逐漸降低，但仍未通過此顯著檢驗。1972年至今，溫度再次處于攀升狀態，并于1989年之后出現顯著的增長趨向，1991年通過0.01顯著性檢驗，出現氣溫極顯著上升現象，這也是全球變暖的局部現象體現，突變現象具體出現在1989年。

圖3 平均氣溫均值季節變化圖

圖4 龍口市年均氣溫M-K統計量變化趨勢圖

2.2 降水變化特征

2.2.1 年降水量變化特征 從龍口市年降水量均值變化趨勢圖（見圖5）可知，近58年龍口降水量以8.96 mm/ 10 a的速度線性遞減，降水量平均值為605.0 mm。降水范圍從2014年的370.5 mm到1964年的943.2 mm，最多與最少降水量之間差了572.7 mm。降水量變化可以分為3個階段：（1）1982年之前降水量數值大多高于平均水平；（2）1982—2007年降水量數值大多低于均值；（3）2007年以后降水量增長顯著。

圖5 龍口市年降水量均值變化趨勢圖

2.2.2 降水量年代際變化特征 由龍口市降水量年代際變化規律圖（見圖6）看出，龍口降水變化整體呈波動變化，可以分為2個階段：第1階段出現于1950s—1970s，降水量持續增長，1970s出現最大值668.9 mm。1950s—1960s增長幅度較大，1960s—1970s增長幅度較小；第2階段為1980s—21世紀初，降水量緩慢增長，出現相似趨勢。1970s—1980s降水量大幅下降了129.1 mm。1960s、1970s及21世紀初，降水量普遍高于均值，其余時間段都不及降水均值。按1980s以來降水的持續增長趨勢預測，21世紀龍口市降水量將持續增長。

圖6 龍口市降水量年代際變化規律圖

2.2.3 降水量季節變化特征 從龍口市四季年降水量均值趨勢圖（見圖7）可知，降水量于春季不斷攀升，夏秋兩季降水量不斷減少，且降水量于春季大幅下降，降水量于冬季基本不變。由圖7a可知，春季降水量均值為87.9 mm，并且以2.3 mm/10 a的速度緩慢攀升，春季降水量占四季總量的14.5%，最多降水量為1963年的210.5 mm，最小降水量為2011年的27.6 mm，兩者相差182.9 mm；由圖7b可知，夏季降水均值為370.9 mm，并且以2.0 mm/10 a的速不斷下降，夏季降水量平均值占四季的61.3%，最多降水量為2013年的693.5 mm，最少降水量為 1991年的 145.8 mm，兩者相差為547.7 mm，分布極不均勻；由圖7c可知，秋季降水量占全年降水量的百分比為19.2%，其以9.7 mm/10 a的速度迅速下降，降水量均值為116.4 mm，最多降水量為1961年的 340.8 mm，最少降水量為 2006年的32.2 mm，相差為308.6 mm；由圖7d可知，降水量于冬季無明顯變化趨勢，季均降水量為29.8 mm，占全年降水量的4.9%，最高降水量為1997年的81.1 mm，最低降水量為1988年的3.8 mm，兩者相差77.3 mm，趨勢率為 0.5 mm/10 a，可見秋季降水量大幅減少是年降水量減少的根源。

2.2.4 降水量突變分析 從龍口市年降水量均值M-K統計量變化圖（見圖8）可以得知，龍口市年降水量整體呈波動下降趨勢，除1964年之外，其余年份統計量都未超過0.05顯著水平，1964之后的年份降水數值不斷呈波動狀降低。1964年統計量超過α=0.05顯著性檢驗水平，表明龍口市降水的下降趨勢變化明顯。從UB和UF兩曲線相交的位置可知，龍口市近58年降水現象于1979年發生突變。

圖7 年降水量均值季節變化圖

圖8 龍口市年降水量均值M-K統計量變化圖

3 結論與討論

通過龍口市近58年的降水量和溫度的數據研究分析，得出以下結論：（1）氣溫方面，58年間龍口市年均氣溫為12.3℃，且以0.5℃/10 a的速度線性遞增；在1950s—1970s間，氣溫變化處于平穩下降狀態，1980s以來的氣溫變化出現明顯上升趨勢，1980s—1990s平均氣溫上升最快；不同季節的氣溫都呈上升狀態，春夏秋冬的溫度傾向率依次為：0.6℃/10 a、0.3℃/10 a、0.4℃/10 a、0.5℃/10 a，溫度上升幅度規律為春季＞冬季＞秋季＞夏季。（2）降水方面，58年間龍口市降水量均值為605.0 mm，整體處于下降狀態，以8.96 mm/10 a的速率線性減少；降水量的年代際變化呈“增多—減少—增多”的變化規律，其中1970s—1980s間呈現減少規律；降水量四季的變化趨勢差別較大，春季降水量以2.3 mm/10 a的傾向率逐漸攀升；夏季和秋季降水量分別以2.0 mm/10 a和9.7 mm/10 a的傾向率顯著下降；冬季降水量基本變化不大，傾向率為0.5 mm/10 a，對年降水量下降貢獻最大的是秋季降水量。（3）氣候突變方面，近58年龍口市的增溫和降水量下降趨勢都是突變現象，年均氣溫是在1989年出現突變，年降水量在1979年出現突變現象。

本研究利用專家學者們在氣候分析中常用的統計診斷方法，運用線性傾向估計方法分析了龍口市的溫度和降水的58年來的趨勢變化，運用M-K法進行了龍口市近58年的溫度和降水的突變分析；在研究區域上選取了山東省的濱海城市—龍口市，山東省是中國農業大省，煙臺市又是缺水嚴重的城市之一，所以研究龍口市的氣候資源，可以為當地的農業生產提供非常重要的理論依據。

本研究僅運用M-K法分析了龍口市溫度和降水的突變特征，該方法人為地劃分序列長度，其結論得出可能具有一定的局限性。筆者將在此研究基礎上進一步配合其他的方法進行綜合比較分析，以期得出更為合理的結論，為龍口市農業發展提供有力的理論支持。

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Variation Characteristics of Temperature and Precipitation of Longkou from 1957 to 2014

Wang Yiran,Pan Shimei,Yi Shuyu,Shi Shuyi,Yu Lizhi,Liu Lei,Liu Lu
(Yantai Research Institute of China Agricultural University,Yantai 264670,Shandong,China)

To make full use of the climate resources of Longkou and promote the sustainable development of local agriculture and tourism,the authors studied the climate change characteristics of Longkou in Shandong. The temperature and precipitation of Longkou from 1957 to 2014 were analyzed by linear tendency estimation, Mann-Kendall mutation analysis and sliding average method.The results showed that:the mean temperature of Longkou was 12.3℃and the annual precipitation was 605.0 mm;the air temperature change was upwards with the climate tendency of 0.5℃/10 a;in terms of seasons,the temperature in summer increased slightly, while the temperature in spring increased the most;the annual precipitation decreased dramatically with 8.96 mm/10 a;the precipitation change in the four seasons was the smallest in winter and the largest in autumn;from the 1950s and the 1970s,the air temperature change showed a steady decline,the temperature increased significantly since the 1980s;in contrast,the precipitation witnessed a fluctuation of increasedecrease-increase and there was a drop between the 1970s and the 1980s;the mutation of mean temperature and precipitation appeared in 1989 and 1979,respectively.The study obtains the latest rule of climate change in Longkou.

Climatic Change;Feature Analysis;Mutation Detection;Longkou;Agricultural Development

S162

：A論文編號：cjas17030011

煙臺市社會科學規劃研究項目重點課題“氣候變化對煙臺市旅游業發展的影響及對策研究”(ytsk2016-Z-32)；中國農業大學煙臺研究院“煙臺市旅游氣候舒適度與游客網絡關注度相關性分析研究”(YT201608)。

王一然，女，1996年出生，山東濟南人，在讀本科，研究方向：設施農業與工程。通信地址：264670山東省煙臺市萊山區濱海中路2006號中國農業大學煙臺研究院理工學院，E-mail：527577976@qq.com。

潘仕梅，女，1968年出生，山東棲霞人，高級講師，碩士，研究方向：區域氣候與農業。通信地址：264670山東省煙臺市萊山區濱海中路2006號中國農業大學煙臺研究院理工學院，Tel：0535-6923127，E-mail：sdytpsm@sina.com。

2017-03-07，

：2017-05-27。