近57a淮河流域氣溫變化的時(shí)空特征

靳莉莉 張曉紅 王 皓 陳光舟

（1.淮河流域氣象中心 合肥 230031 2.安徽省氣象臺(tái) 合肥 230031 3.安徽省氣象局應(yīng)急與減災(zāi)處合肥 230031）

1 引言

IPCC第5次評(píng)估報(bào)告指出，氣候系統(tǒng)的暖化是毋庸置疑的。中國(guó)氣候變暖趨勢(shì)與全球一致，近50a中國(guó)增暖尤為明顯，增暖主要發(fā)生在20世紀(jì)80年代中期后。處于我國(guó)南北氣候過(guò)渡帶的淮河流域是氣候變化效應(yīng)的敏感區(qū)，其氣候變化特征受到格外關(guān)注，氣溫的變化尤其如此。近十年來(lái)，葉正偉以淮河流域?yàn)槔治鑫覈?guó)南北氣候過(guò)渡帶不同特征氣溫的時(shí)間、空間變化規(guī)律；韓艷分析了淮河流域年和四季的均溫時(shí)空變化特征；葉金印利用145個(gè)地面氣象站資料，探討了淮河流域常規(guī)氣象要素（溫、壓、濕、風(fēng)、日照、降水）隨時(shí)間變化速率和空間分布不均勻性。葉正偉和韓艷只選取了30個(gè)左右地面氣象站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，而葉金印對(duì)于氣溫的年際、年代際變化特征及可能存在的氣候突變等則未作探討。基于以上研究事實(shí)，本文使用淮河流域170個(gè)氣象站有完整氣象記錄（1961年）以來(lái)的逐日氣溫資料，從觀測(cè)事實(shí)角度全面、客觀地分析三種特征氣溫的空間、時(shí)間演變及氣候突變特征。

2 資料和方法

本文使用國(guó)家氣象信息中心整編的1961～2017年淮河流域170個(gè)國(guó)家級(jí)氣象站日平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫資料，利用空間相關(guān)系數(shù)、線性趨勢(shì)分析和M-K突變分析方法研究氣溫的時(shí)空變化特征和產(chǎn)生氣候突變的時(shí)間。

3 空間變化特征

3.1 空間分布

淮河流域年平均氣溫（簡(jiǎn)稱年均氣溫）為12.6℃（沂源）～16.2℃（六安），空間平均值為14.7℃：淮河水系大部分地區(qū)為14.5℃～15.5℃，渦河上游、沂沭泗水系及里下河北部為12.6℃～14.5℃。年平均最高氣溫（簡(jiǎn)稱年均高溫）為17.0℃（日照）～21.1℃（霍山），空間平均值為20.0℃：流域中西部為20.0℃～21.1℃，渦河上游、沂沭泗及里下河地區(qū)為17.0℃～19.0℃。年平均最低氣溫（簡(jiǎn)稱年均低溫）為7.5℃（沂源）～12.3℃（六安），空間平均值為10.3℃：沿淮淮河以南及里下河南部為10.5℃～12.3℃，流域其他地區(qū)7.5℃～10.5℃。

流域三種特征氣溫均呈南高北低分布，但三者對(duì)于海陸差異具有不同的敏感度，年均高溫的海陸差異最明顯；年均低溫則對(duì)海陸差異不敏感；年均氣溫介于兩者之間，且更相似于年均低溫。年均氣溫與年均低溫的最大、小值出現(xiàn)位置相同，與年均高溫的出現(xiàn)位置有一定的偏差，進(jìn)一步說(shuō)明均溫與低溫分布更為相似。

3.2 空間相對(duì)變率

氣溫相對(duì)變率表示某地氣溫相對(duì)變化性的大小。氣溫變率小，則意味著該地區(qū)氣溫常年比較穩(wěn)定；氣溫變率大，則意味著該地區(qū)氣溫不穩(wěn)定。三種特征氣溫的相對(duì)變率分布均反映了流域氣溫呈增暖趨勢(shì)，三者之間既有一定的相關(guān)性，又有一定的差異性：

（1）三者增暖速率的空間分布型態(tài)大致相同：流域潁河上游北部、潁河渦河中游、淮干中下游以南、沂沭泗大部及里下河地區(qū)的反“E”型區(qū)增暖速率較大（顯著增暖區(qū)），而伏牛山區(qū)以東至渦河中上游、淮河上游至淮干中游淮北的“C”型區(qū)增暖速率相對(duì)較小（緩慢增暖區(qū)）。

年均氣溫與年均低溫、年均高溫增暖速率的空間相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.876和0.615，均通過(guò)了信度為0.001的顯著性檢驗(yàn)，表明這三種特征氣溫的增暖具有極強(qiáng)的空間協(xié)同性，其中年均氣溫與年均低溫的空間變化更相近。

（2）三者增暖速率顯著值之間存在差異：年均低溫的顯著增暖區(qū)升溫速率可達(dá)0.5～0.712℃/10a，年均高溫為0.1～0.359℃/10a，而年均氣溫為0.2～0.431℃/10a，處于高、低溫之間，與高溫增暖值更相近。

4 時(shí)間變化特征

4.1 年際變化

圖1 近57a年平均氣溫（a）、年平均最高氣溫（b）、年平均最低氣溫（c）變化曲線圖（單位：℃）

圖2 淮河流域年平均氣溫（a）、年平均最高氣溫（b）、年平均最低氣溫（c）的MK突變分析圖

表1 淮河流域各年代平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫平均值表

三種特征氣溫近57a逐年變化曲線（圖1）的趨勢(shì)系數(shù)分別為0.0219、0.0134及0.0356，其中均溫和低溫的增暖趨勢(shì)通過(guò)了0.01的顯著性檢驗(yàn)。表明近57a來(lái)淮河流域年均低溫、年均氣溫上升趨勢(shì)明顯，增暖速率分別為0.36℃/10a、0.22℃/10a；年均高溫上升趨勢(shì)不明顯，氣候傾向率為0.13℃/10a。葉金印、葉正偉對(duì)此也進(jìn)行了分析，得到的增暖速率與本文略有差異，這種差異是所用資料序列長(zhǎng)度差異和站點(diǎn)數(shù)量差異造成的。

4.2 年代際變化

三種特征氣溫的每10a平均值（表1）顯示：年均氣溫在20世紀(jì)70年代、80年代略減；在90年代增溫幅度最大，達(dá)0.5℃/10a；在00年代、10年代增溫趨緩，為0.2～0.3℃/10a。年均高溫在70年代、80年代遞減；在90年代增溫明顯，增幅達(dá)0.5℃/10a；00年代、10年代增溫趨緩，為0.2℃/10a。年均低溫則是每10a依次遞增的，其中90年代、00年代增幅最大，均達(dá)0.6℃/10a；10年代增溫趨緩，為0.2℃/10a。總的來(lái)說(shuō)，近57a淮河流域三種特征氣溫均有增暖趨勢(shì)，且在90年代增暖最為明顯；增暖趨緩時(shí)間則略有差異，均溫和高溫在00年代，低溫在10年代。許艷研究認(rèn)為：增暖趨緩期（1998～2014年）中國(guó)年均氣溫和年均高溫轉(zhuǎn)為降溫趨勢(shì)，年均低溫的上升趨勢(shì)是減緩的。對(duì)比可見(jiàn)，淮河流域氣溫增暖趨緩滯后于全國(guó)，這種滯后性在尹云鶴分析的我國(guó)氣候變化趨勢(shì)與突變的區(qū)域差異中也有體現(xiàn)。盡管三種特征氣溫的年代際變化趨勢(shì)存在一定的差異，但它們的共性是在90年代都存在躍變。

4.3 突變分析

利用M-K突變方法對(duì)三種特征氣溫進(jìn)行分析（圖2）。年均氣溫的UF值在1993年以后大于0，表明1993年以后年平均氣溫呈上升趨勢(shì)；在1999年以后超過(guò)臨界直線1.96，表明1999年以后上升趨勢(shì)顯著；與UB曲線的交點(diǎn)是1996年，表明1996年為突變時(shí)間。年均高溫的UF值在1997年以后大于0，2007年超過(guò)臨界直線，與UB曲線的交點(diǎn)是1998年、2000年和2003年。由于1998年后，UF與UB值未超過(guò)臨界直線，又在2000年相交，故1998年不可確定為突變時(shí)間；而2000年以后，UF值始終大于等于UB值（僅在2003年短暫相交），而后在2007年后超過(guò)臨界直線，則2000年可確定為突變時(shí)間，較平均氣溫突變晚。年均低溫的UF值在1973年以后大于0，1990年以后超過(guò)臨界直線，與UB曲線的交點(diǎn)在1993年，意味著最低氣溫的突變時(shí)間在1993年，較平均氣溫突變?cè)纭?/p>

5 結(jié)論

通過(guò)分析近57a淮河流域三種特征氣溫的時(shí)空變化，得到如下結(jié)論：

（1）流域年均氣溫、年均高溫和年均低溫總體均呈南高北低分布，但高溫兼具緯向差異和海陸差異，低溫只有緯向差異，而均溫介于高、低溫之間，更接近于低溫。

（2）三種特征氣溫的相對(duì)變率均表現(xiàn)出增暖趨勢(shì)，三者在空間上大致相同，但增暖速率不同。

（3）年均氣溫和年均低溫增暖趨勢(shì)明顯，年均高溫增暖趨勢(shì)不明顯。

（4）氣溫在90年代增暖最為明顯；年均氣溫和年均高溫年代際變化均為先降后升，而年均低溫則逐年代持續(xù)升高。

（5）流域氣溫增暖是突變現(xiàn)象，低溫突變?cè)?993年，均溫突變?cè)?996年，高溫突變?cè)?000年■