1960—2014年呼倫貝爾市氣溫特征分析

楊保成

摘 要：利用呼倫貝爾市16個氣象監測站1960—2014年月氣溫觀測資料，應用線性傾向估計、t檢驗及M-K突變檢驗法對呼倫貝爾市近55年的氣溫變化特征進行分析。結果表明：呼倫貝爾市近55年的年平均氣溫上升趨勢顯著，線性傾向率為0.42℃/10a，春季氣溫變暖趨勢明顯，對全年氣溫變暖貢獻較大，線性傾向率為0.49℃/10a，年平均氣溫的突變點在1985年，1991以后一直到2014年這段時間氣溫上升趨勢非常顯著，這也和全球變暖的大趨勢相吻合。

關鍵詞：呼倫貝爾;氣溫傾向率;氣候突變

中圖分類號：P467 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）19-0153-03

Abstract： Using the temperature observation data of 16 meteorological monitoring stations in Hulunbuir area from 1960 to 2014， the characteristics of temperature change in Hulunbuir area were analyzed by linear tendency estimation， t-test and M-K mutation test. The results show that the annual average temperature rise in the Hulunbuir area in the past 55 years is significant， the linear tendency rate is 0.42℃/10a， and the warming trend in spring is obvious， which contributes a lot to the annual warming， and the linear tendency rate is 0.49℃/10a. The sudden change in the annual average temperature occurred in 1985， and the temperature rise trend from 1991 to 2014 is very significant， which is also consistent with the general trend of global warming.

Keywords： Hulunbuir;temperature tendency rate;climate abrupt change

氣候變化是近年來全球環境問題研究的一個熱點。IPCC第五次評估報告[1]指出，從1880年到2012年全球地表溫度持續變暖，已升高0.85℃（0.65～1.06℃）;過去30年是自1850年以來最溫暖的時期。呼倫貝爾市位于內蒙古自治區東北部，屬于高海拔地區，其溫度變化特征一直是學者研究北方溫度變化的一個重要方面。例如，陰秀霞等[2]對呼倫貝爾市氣溫變化進行了研究。總體而言，針對呼倫貝爾市平均氣溫機理的研究還不夠深入。鑒于此，本文以呼倫貝爾市1961—2014年的平均氣溫為例，探討氣溫變化的規律，以期為呼倫貝爾市氣溫的變化提供科學合理的參考依據。

1 資料選取與研究方法

1.1 資料選取

選取1960—2014年呼倫貝爾市16個氣象監測站的月氣溫資料、年氣溫資料進行分析，希望能得出呼倫貝爾市近55年的氣溫變化特征。

1.2 研究方法

以逐月資料為基礎，形成氣溫的年代際、年際及四季平均值，并進行距平處理。對時間序列進行10a平均年代距平計算，年代距平計算公式為：

（1）

式中，x為數據年代平均值（10年平均值）;y為數據序列平均值。

四季劃分：春季（3—5月），夏季（6—8月），秋季（9—11月），冬季（12月—翌年2月）。氣候變化趨勢主要采用氣候傾向率法，計算公式為：

（2）

式中，[t]為氣象要素時間序列;[a]為線性趨勢項，表征時間序列的平均趨勢變化率，將[a]×10作為氣象要素傾向率;[b]為常數項。運用Mann-Kendall非參數檢驗法進行氣候變化的趨勢檢驗，其中，統計量Z大于0時，表示氣溫呈上升趨勢;小于0時，則是下降趨勢。Z的絕對值在大于等于1.28、1.64和2.32時，分別表示通過了信度90%、95%和99%的顯著性檢驗。氣候突變通過Mann-Kendall突變性分析來檢驗。

2 年代際特征分析

呼倫貝爾市1960—2014年年平均氣溫的年代際距平如表1所示。

從表1可知，近55年平均氣溫中除去2011—2014年的不完整性（資料僅為4年，其他為10年資料），以20世紀60年代氣溫最低，年平均氣溫為-1.23℃，距平為-0.73℃。之后，隨年代際呈升溫趨勢，平均氣溫升高較為明顯的年份為2000年以后，2001—2010年平均氣溫最高，年平均氣溫為0.17℃，距平為0.68℃。從四季平均氣溫年代際變化分析，平均氣溫也隨年代際增加呈現升高的趨勢，其中升溫幅度最大的為20世紀90年代的冬季，達0.28℃，這與全球氣候變暖的大趨勢是一致的。

3 年際特征分析

圖1顯示了呼倫貝爾市1960—2014年平均氣溫距平變化。從圖1可以看出，氣溫距平線性擬合呈波動上升趨勢，在2007年達到最高，距平值為2.19℃;1969年最低，距平值為-2.44℃。

根據Mann-Kendall非參數檢驗法計算，近55年呼倫貝爾市年平均氣溫相關系數為0.67，通過了0.01的顯著性檢驗，說明平均溫度隨時間呈顯著上升趨勢，年平均氣溫傾向率為0.42℃/10a。從累計距平分析，在1987年之前，累計距平呈下降趨勢，表明氣溫整體偏低，而在1987年之后累計距平則呈現逐步增加趨勢，表明氣溫在1987年之后逐步升高起來。

利用Mann-Kendall突變性檢驗分析平均氣溫變化趨勢，結果如圖2所示。從圖2可知，1960—1982年，UF小于0，1983—2014年，UF大于0，說明1960—1982年平均氣溫序列呈下降趨勢，在1982年以后UF一直大于0，說明平均氣溫時間序列一直呈現總體上升趨勢。而且，在1991以后一直到2014年這段時間，上升趨勢非常顯著，應用突變性檢驗原則的前提條件是，當UF超過臨界直線時，其前邊的交點才可能是突變點，所以氣溫發生突變的年份可能為1985年。

Mann-Kendall突變檢驗

4 季節的特征分析

根據Mann-Kendall非參數檢驗法計算（見表2），近55年呼倫貝爾市氣溫季節變化趨勢如下，全年平均氣溫略呈上升趨勢，因為相關系數值為0.67，遠大于0.35（99%）的信度檢驗;春季、夏季和秋季相關系數分別為0.50、0.64和0.54，均通過了99%信度檢驗，只有冬季相關系數為0.31，大于0.27（95%）的信度檢驗，但小于99%的信度檢驗，說明冬季氣溫也呈上升趨勢，但沒有其余三個季節上升顯著。

從四季平均氣溫距平變化趨勢來分析（圖略），春季溫度距平明顯升高，年平均氣溫傾向率為0.49℃/10a。在1988年后出現了顯著升溫變化，秋季和冬季增溫變化趨勢不明顯，夏季溫度升溫趨勢略低于春季。從累積距平曲線分析，近55年波動較大，春季累積距平曲線轉折點是1988年，在1988年之前表現為波動下降，1988年之后，表現為波動上升，之后上升直至2013年。夏季累積距平曲線在1993年為轉折點，秋季累積距平在1987年為轉折點，冬季累積距平在1985年為轉折點。

5 小波分析

小波分析（Wavelet Analysis）能清晰地揭示出隱藏在時間序列中的多種變化周期，充分反映系統在不同時間尺度中的變化趨勢。選取呼倫貝爾市16個氣象站從1960至2014年近55年的平均氣溫資料，進行Morlet小波分析和小波功率譜分析。圖3為1960—2014年呼倫貝爾市年平均氣溫小波分析圖和年平均氣溫小波功率譜。從圖3可以看出，呼倫貝爾市年平均氣溫基本存在4～6a、9～11a、23～26a的周期時間序列，而且23～26a的年代際周期振蕩一直最為顯著，經歷了3個主要的冷暖交替變化;功率譜分析也顯示年平均氣溫具有4～6a、9～11a、23～26a的周期變化，而且，這三個主要的周期均通過了99.5%的信度檢驗，為顯著周期。可見，呼倫貝爾市年平均氣溫具有一定的年代記周期變化，而且這種周期變化也具有較高的波動性。

6 結論

①近55年呼倫貝爾市年平均氣溫以2000年以后升溫最為顯著，季節溫度變化以20世紀90年代冬季升溫最為顯著。

②在年際變化中，平均氣溫呈線性增加趨勢，年平均氣溫傾向率為0.42℃/10a，從Mann-Kendall突變分析中，1985年可能為氣溫突變年，而且平均氣溫在1991至2014年這段時間上升趨勢非常顯著，檢驗遠遠超過了95%的信度檢驗。

③季節特征為，平均氣溫上升趨勢顯著，春季、夏季和秋季相關系數分別為0.50、0.64和0.54，均通過了99%信度檢驗，而且春季溫度明顯升高，年平均氣溫傾向率為0.49℃/10a。

④在小波分析中，呼倫貝爾市年平均氣溫存在4～6a、9～11a和23～26a的周期變化。

參考文獻：

[1]變暖的星球：IPCC第五次評估科學基礎報告解讀[EB/OL].（2014-05-12）[2019-05-15]. http：//www.cma.gov.cn/2011xzt/gqzt/201405/t20140506_245322_8.html.

[2]陰秀霞，王洪麗，王彥平，等.呼倫貝爾市1961-2013年氣溫變化特征[J].北方農業學報，2014（5）：68-71.