杭州市近56年氣候變化特征分析

蔡子怡+胡丹+周凌燕

【摘要】本文基于1960年-2015年杭州站降水與氣溫資料，利用線性趨勢擬合法、Mann-Kendall檢驗法對近56年來杭州市氣候變化特征進行分析。研究結果表明：杭州市年均溫和年降水量均呈顯著波動上升趨勢，并存在突變點。并推測未來杭州市年均溫與年降水量依然會呈現波動上升趨勢。研究結果可為杭州市的杭州市政治、經濟、社會的可持續發展提供理論依據。

【關鍵詞】杭州市；降水量；氣溫

【中圖分類號】P467 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）10-0295-02

氣候變化是指氣候平均狀態統計學意義上的巨大改變或者持續較長一段時間（典型的10年或更長）的氣候變動。隨著人類社會的發展，人類活動已經很大程度上影響了全球氣候系統。2007年IPCC第四次氣候變化評估報告指出：1906-2005年，全球平均氣溫總共升高了0.74°C，而且最近50年來的升溫是過去100年來的2倍，并預測出到21世紀末全球的平均氣溫將會升高1.1-6.4°C，因此全球變暖已是一個毋庸置疑的事實[1]。除了氣溫的升高，還有一系列的氣候因子的變化。在全球中高緯的大部分地區降水量為增加的趨勢，并且增加的趨勢達到0.5-1.0%每10年[2]。氣候變化不僅僅是全球變化的主要組成部分，同時還會對人類經濟、社會、環境，國家利益和安全等有十分重要的影響，因此，氣候變化是全人類共同關注的問題。

氣溫和降水量作為氣候變化最為重要的兩個因子，已經是很多學者和專家關注的熱點。對區域氣溫和降水量研究越來越多。而各項研究也表明，全球不同地區氣候有非常明顯的變化，并且這種變化有顯著的時間和區域差異，因此研究不同區域的氣候變化和同一區域不同時期的氣候變化有重要意義。杭州作為全國經濟發達的地區之一，在近五六十年里發生了翻天覆地的變化，人類活動頻繁的同時也造成了杭州地區氣候的相應變化。研究杭州市近56年來的氣候變化，不僅為學者研究區域之間氣候變化差異提供依據，也可側面反映杭州市的經濟發展變化和人民生活變化，既有經濟效益又有社會效益。

一、數據來源

本文采用的杭州站1960-2015年降水及氣溫數據來源于中國氣象科學數據共享服務網（杭州氣象臺站建立較早，且無變遷，數據完整無缺失）。將天降水量累加得到月降水量，再將月降水量累加得到年降水量，每天的氣溫數據累加除于一年總天數得到年平均氣溫。

二、1960-2015年杭州市氣候變化特征分析

（一）氣溫變化分析

1.趨勢變化

基于杭州站1960-2015年年均溫時間序列，進行時間趨勢變化特征分析。將各年平均氣溫距平制成折線圖，由圖1可知，近56年來杭州市年平均氣溫呈現先降后升趨勢，年均溫最高值出現在2007年，為18.50°C，最低值出現在1969年，為15.74°C。根據五年滑動平均曲線，大致分為兩個階段。1988年之前，即1960-1988年為偏冷期，年均溫距平都在0以下，年平均氣溫呈現波動下降，1988年之后，年均溫距平開始大于0并且持續上升，2007年達到峰值，年均溫距平為2.7°C，之后距平值有所下降但仍大于0，因此此階段年均溫呈現上升趨勢，為偏暖期。對年均溫距平進行趨勢線擬合，可得出1960-2015年杭州市年均溫以0.34°C/10a的速度上升，雖然R2偏小，但也可大致反映近56年來杭州市年均溫總體呈現上升趨勢。

為檢驗該趨勢是否顯著，利用Mann-Kendall方法對杭州站1960-2015年年均溫數據進行趨勢檢驗。經計算得到標準化統計量Zc=5.69>0，說明近56年來杭州市年均溫呈現上升趨勢。并且|Zc|>2.32>1.96，分別通過了0.01與0.05的顯著性檢驗，說明年均溫總體呈現上升趨勢是顯著的。

2.突變檢驗

利用Mann-Kendall方法對杭州站數據進行突變檢驗，結果如圖2。20世紀90年代之前，UF（k）值大部分小于0，但未超過臨界直線，說明年均溫下降趨勢不顯著。90年代開始，UF（k）和UB（k）均大于0，并且在1996年開始，UF（k）曲線超過臨界直線，說明此階段年均溫呈現上升趨勢十分顯著。這與趨勢檢驗結果相一致。

根據UF（k）與UB（k）的曲線交點位置，確定杭州市年平均氣溫的增暖是突變現象。根據圖2可知，突變點在1995年，并且未超過臨界直線，通過0.05的顯著性檢驗，突變顯著。因此，近56年來杭州市年平均氣溫存在增暖現象并且顯著，在1995年發生突變，并且突變顯著。

（二）降水變化分析

1.趨勢分析

從近56年來杭州市年降水距平變化（圖7）可以看出，年降水量從低到高，從高到低不斷波動變化。年際變化較大，1973年和2015年為兩個較大峰值，年降水量距平達到637.4mm與746.1mm，1967年、1978年和2013年為三個較明顯谷值，年降水量距平分別為-501.4mm、-522.1mm、-436.9mm。由五年滑動平均曲線可知，1970年之前小于0，為年降水量偏少時期，1970-1975有短暫回升期，1976-1981距平值小于0，年降水量短暫下降，1982-2002年距平值小范圍上下波動，但都大于0，為年降水量偏多期，2002-2008年年降水量再次短暫下降，2009年開始直至現在持續上升。而根據趨勢線擬合方程，近56年來杭州市降水量以55.3mm/10a的速率上升，但R2較小。綜合可得，1960-2015年杭州市年降水量有3個豐水期，3個枯水期，豐枯期交替出現，總體呈現波動上升趨勢。

為檢驗總體上升趨勢是否顯著，利用Mann-Kendall方法對杭州市1960-2015年降水量進行趨勢檢驗，經計算得到標準化統計量Zc=2.68>0，說明年降水量是呈上升趨勢的，并且|Zc|>2.32>1.96，通過0.01與0.05年顯著性檢驗，因此近56年來杭州市年降水量呈現總體上升趨勢是顯著的。endprint

結合溫度變化，考慮這與城市發展導致的溫室效應有關。氣溫升高導致城市水汽蒸發加快，加之城市發展導致的大氣污染物增多，大氣中凝結核增多，促進了降水的發生。

2.突變檢驗

對杭州站1960-2015年降水量數據進行Mann-Kendall突變檢驗，結果如圖8。由圖可知，1962-1980年，UF（k）大部分小于0，但未超過臨界直線，因此降水量減少趨勢不顯著。1981年開始，UF（k）和UB（k）的值均大于0，說明年降水量呈現上升趨勢。但1981-1988年兩條曲線均未超過臨界直線，因此在此階段降水趨勢變化不顯著。1988年之后，UF（k）超過臨界直線，尤其在1999-2006年，兩條曲線均超過臨界直線，因此年降水增加趨勢十分顯著。這與M-K趨勢檢驗結論相符合。

觀察兩條曲線，在1978年、2002年、2006年兩條曲線相交，說明年降水量在此三年發生了突變。其中，1978年、2006年兩點處在兩條臨界直線之間，通過0.05顯著性檢驗，突變為顯著。2002年突變點超過臨界直線，未通過0.05水平下顯著性檢驗，突變不顯著。2002-2008年兩條曲線交替頻繁，說明降水量年際變化較大。

三、結論

1.近56年來，杭州市年均溫變化呈現先緩慢下降后迅速上升趨勢，90年代之后氣溫上升迅猛，在1996年存在顯著突變點。導致杭州市年均溫近56年總體以0.34°C/10a的速率上升。并且有繼續上升的趨勢。

2.杭州市的年降水量在近56年來有三個短暫枯水期和三個豐水期，豐枯交替出現，1978年、2002年、2006年為降水突變點。有兩個降水量極大峰值，分別是1973年和2015年。三個明顯谷值，1967年、1978年和2013年。近56年來杭州市降水量總體以55.3mm/10a的速率上升。2015年為近幾十年來年降水最大年，尤其是夏季降水量接近1000mm，結合其他資料可知這可能與2015年全球氣候受厄爾尼諾影響有關。

3.根據分析可知，杭州市的年均溫和年降水量均存在不穩定性，這與季風氣候的不穩定性有關，同時杭州還受其他臺風等自然因素影響。90年代之后，氣溫和降水量均有明顯增多，與社會經濟發展導致的城市熱島效應密不可分。杭州在近20年內經濟發展迅速，大量的移民進入，大量的工廠產生，隨之而來的是城市熱到效應的加劇，如今杭州市已經被稱為新四大火爐之一。熱島效應也產生小范圍氣候效應，使得局部降水量增多，也在一定程度上導致了90年代之后的降水量增多。推測未來杭州市的年均溫與年降水量還將繼續呈現波動上升趨勢。

參考文獻

[1]王利盈.華南地區近48年氣候變化特征及未來趨勢分析[D].蘭州大學，2014.

[2]Houghton，J.T，Ding，D.J.Griggs，et al.Climate change 2001：The Scientific Basis Cambridge：The Press Syndication of Cambridge University，2001.endprint