安順市近57年四季氣溫和降水變化特征

肖媚 李啟芬 楊薌 胡秋紅 周文鈺

（1 中國氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院湖南分院，長沙 410125；2 貴州省安順市氣象局，安順 561000）

0 引言

貴州省是一個(gè)山區(qū)省份，關(guān)于貴州省氣候變化的研究很多，如許丹[1]對(duì)貴州近50年氣候變化進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)春、夏氣溫呈下降趨勢(shì)，秋、冬及年平均氣溫呈上升趨勢(shì)，春、秋及年降水量呈減少趨勢(shì)，夏、冬降水呈增加趨勢(shì)。張永雷等[2]研究表明，1981—2010年，貴州平均氣溫及四季氣溫均呈上升趨勢(shì)，降水呈先減后增、波動(dòng)上升的趨勢(shì)，21世紀(jì)以來降水減少范圍大、幅度大，降水季節(jié)變化大，年降水量集中于夏季。

由于氣候變化復(fù)雜，各地區(qū)域氣候變化不盡相同，表現(xiàn)出變化的非同步性。而安順市位于貴州省中西部地區(qū)，各地地貌、海拔高度差別更大。對(duì)于安順市氣候變化特征，吳哲紅等[3]分析了近40年安順氣溫的變化情況，但并未分析降水特征。楊忠明等[4]分析了安順市近45年氣溫和降水的氣候變化特征，但僅分析至2005年，且主要分析時(shí)間變化特征。本文將對(duì)安順市各縣區(qū)1960—2016年的氣溫、降水基本變化特征和周期變化特征進(jìn)行分析，同時(shí)分析在氣溫、降水變化的大背景下，各季節(jié)的典型氣候現(xiàn)象變化特征。

1 資料與方法

利用安順市有關(guān)地面觀測(cè)站1960—2016年月平均氣溫和降水資料，分別計(jì)算出各季節(jié)的平均氣溫和降水序列。氣候平均值取各縣站自建站以來至2016年的平均值為基準(zhǔn)。利用趨勢(shì)分析、滑動(dòng)平均、小波分析等方法，對(duì)安順市近57年來的各季平均氣溫、降水、春旱、倒春寒、夏旱、秋風(fēng)、秋綿雨、凝凍等氣候現(xiàn)象的時(shí)間變化趨勢(shì)（0.05顯著性水平）進(jìn)行分析。

2 降水變化趨勢(shì)分析

1960—2016年，安順市西秀區(qū)、平壩、普定、鎮(zhèn)寧、紫云春季降水的時(shí)間變化趨勢(shì)較為一致，以西秀區(qū)為代表站，1960—1987年，春季降水均為正距平，即春季降水偏多，而1987—2016年，多為負(fù)距平，即降水偏少，呈現(xiàn)明顯的減少趨勢(shì)，但2016年開始有增多的趨勢(shì)（圖1a）。關(guān)嶺的變化趨勢(shì)則與其他5個(gè)縣區(qū)有所差異，但仍為減少趨勢(shì)，幅度較其他縣區(qū)小。由圖1b可看出，1987年之前，關(guān)嶺春季降水偏多為主，1987—1993年偏少，1993—2003年正常略偏多，但與1987年之前相比，關(guān)嶺降水亦表現(xiàn)為減少，2003—2016年降水較1993—2003年這個(gè)時(shí)段又有所減少。可見，整個(gè)安順市春季降水1960—1987年為多雨時(shí)段，而1987—2016年為少雨時(shí)段。

圖1 1960—2016年西秀區(qū)和鎮(zhèn)寧春季降水距平（單位：mm）時(shí)間序列（藍(lán)色實(shí)線：春季降水距平；黃色實(shí)線：5年滑動(dòng)平均；橙色虛線：線性趨勢(shì)，下同）Fig. 1 Time series of spring precipitation anomaly (unit:mm) at Xixiu (a) and Guanling (b) during 1960 to 2016(Solid blue line: spring precipitation anomaly; Solid yellow line: 5-year sliding average; Orange dotted line: Linear trend, the same below)

與春季降水相比，安順市各站夏季降水較為復(fù)雜，西秀區(qū)、普定、鎮(zhèn)寧夏季降水特征類似（以西秀區(qū)為代表），而關(guān)嶺、紫云、平壩特征類似（以關(guān)嶺為代表），夏季將水波動(dòng)較春季大，尤其關(guān)嶺（圖略）。整體上，安順市夏季降水變化呈現(xiàn)少-多-少-多-少的波動(dòng)，20世紀(jì)90年代初至2002年夏季降水處于偏多背景下，2002年后開始減少，并逐步少于常年同期降雨量，直至2016年開始增多，因此估計(jì)2016年開始，安順市夏季降水處于降水偏多的大背景之下。安順市秋季降水和冬季降水均呈現(xiàn)全區(qū)一致變化的特征，僅以西秀區(qū)為代表進(jìn)行分析（圖略），發(fā)現(xiàn)秋季降水與春季類似，六個(gè)縣區(qū)均呈明顯減少趨勢(shì)。

綜上，安順市四個(gè)季節(jié)的降水變化特征差異較大，春季和夏季降水存在區(qū)域差異，秋季和冬季降水呈現(xiàn)全區(qū)一致變化的特征，且四個(gè)季節(jié)降水均表現(xiàn)有明顯的年代際變化特征。下面將選擇以西秀區(qū)和關(guān)嶺為代表進(jìn)行小波分析。

3 氣溫變化趨勢(shì)分析

安順市四個(gè)季節(jié)平均氣溫變化特征除夏季外，其余三個(gè)季節(jié)的變化特征呈現(xiàn)全區(qū)一致的特征，因此春、秋、冬三季以西秀區(qū)為代表進(jìn)行分析。安順市春季平均氣溫在20世紀(jì)60—70年代較常年同期偏高，70年代初開始降低，直到21世紀(jì)初均較常年同期偏低，2000年開始逐步升高，較常年同期偏高，尤其是2013年開始至今異常偏高。可見，安順市春季平均氣溫呈現(xiàn)明顯的年代際變化特征。秋季平均氣溫在20世紀(jì)60—80年代初處于氣溫偏低的大背景之下，較常年同期氣溫偏低，且70年代中期有一個(gè)波谷期，80年代初開始上升，至20世紀(jì)90年代初處于較為平穩(wěn)的偏高背景之下，90年代后期開始，秋季平均氣溫又進(jìn)一步升高，至今均處于氣溫偏高的大背景之下。而冬季平均氣溫變化特征與秋季相似，呈逐步升高的趨勢(shì)，但年際變化的幅度較秋季大，且冬季平均氣溫是在80年代初期到中期有一個(gè)氣溫的波谷期，自80年代后期開始至今處于氣溫偏高的大背景之下。

安順市夏季平均氣溫的變化特征存在區(qū)域差異，其中西秀區(qū)、普定與關(guān)嶺變化特征類似，平壩、鎮(zhèn)寧、紫云變化特征類似，故選取西秀區(qū)和鎮(zhèn)寧為代表進(jìn)行分析。西秀區(qū)為代表的夏季平均氣溫在20世紀(jì)60—80年代初處于氣溫偏低的大背景之下，較常年同期偏低，80年代初開始上升，至今均處于氣溫偏高的大背景之下，但是，在21世紀(jì)的第一個(gè)10年，氣溫存在一個(gè)波谷期，且低于常年同期平均值，但仍比20世紀(jì)60—80年代氣溫高，到2010年開始夏季平均氣溫開始回升，至今較常年同期氣溫偏高。而鎮(zhèn)寧為代表的夏季平均氣溫呈現(xiàn)持續(xù)升高的狀態(tài)，在20世紀(jì)80年代中期之前，夏季平均氣溫低于常年同期平均值，90年代開始至今則高于常年同期平均值，且有繼續(xù)升高的趨勢(shì)。

由前面已知，安順市四個(gè)季節(jié)平均氣溫變化特征除夏季外，其余三個(gè)季節(jié)的變化特征呈現(xiàn)全區(qū)一致的特征，春、秋、冬三季以西秀區(qū)為代表進(jìn)行小波分析，結(jié)果表明，西秀區(qū)春季氣溫具有6～8 a、38～44 a周期，且38～44 a周期經(jīng)歷了1個(gè)半循環(huán)，20世紀(jì)80年代中期至今還具有11～12 a周期；秋季氣溫具有9～10 a、16 a周期，且9～10 a周期經(jīng)歷了7個(gè)半循環(huán)，16 a周期經(jīng)歷了4個(gè)循環(huán)；冬季氣溫具有10～13 a周期，60—80年代中期具有21 a周期。可見，安順市春、秋、冬四季氣溫周期變化各不相同，存在季節(jié)差異（圖2）。

西秀區(qū)夏季氣溫具有34～38 a周期，且經(jīng)歷了2個(gè)循環(huán)，20世紀(jì)50—90年代中期具有8～10 a周期。鎮(zhèn)寧縣為代表的夏季氣溫具有26 a周期，且經(jīng)歷了2個(gè)循環(huán)，此外，在20世紀(jì)60—70年代中期具有5～6 a周期，在90年代后期至今具有9～10 a的周期（圖3）。

圖2 西秀區(qū)春、秋、冬四季氣溫序列小波實(shí)部等值線圖Fig. 2 The wavelet coefficients of temperature in spring (a), fall (b) and winter (c) at Xixiu

4 氣象災(zāi)害變化特征分析

安順市常見的氣象災(zāi)害有暴雨、冰雹、雷電、干旱、秋風(fēng)、雨凇、秋綿雨、倒春寒、寒潮、大霧等。這些氣象災(zāi)害標(biāo)準(zhǔn)除雨凇是采用大氣科學(xué)辭典外，其余氣象災(zāi)害的劃分標(biāo)準(zhǔn)參見貴州省氣業(yè)發(fā)[1997]18號(hào)文件。

由前面分析可知，安順市春季平均氣溫在20世紀(jì)60—70年代較常年同期偏高，70年代初至21世紀(jì)初均較常年同期偏低，2000年開始較常年同期偏高。與此相對(duì)應(yīng)，20世紀(jì)60—70年代以及2000年開始至今安順市倒春寒日數(shù)低于歷年平均日數(shù)，而70年代初至21世紀(jì)初在氣溫偏低的背景下，倒春寒日數(shù)高于歷年平均日數(shù)。1960—1987年，安順市春季為多雨時(shí)段，而1987—2016年為少雨時(shí)段，在少雨大背景下，20世紀(jì)90年代中前期以及21世紀(jì)第一個(gè)10年的中前期降水為波峰期。與此相對(duì)應(yīng)，1960—1987年，安順市在多雨背景下春旱日數(shù)較歷年平均日數(shù)少，而在1987—2016年的少雨時(shí)段，春旱日數(shù)在多數(shù)年份高于歷年春旱日數(shù)平均值，但在20世紀(jì)90年代以及21世紀(jì)第一個(gè)10年中前期春旱日數(shù)較歷年平均值偏少，亦呈現(xiàn)波谷期，即春季降水的波峰期為春旱波谷期，春季降水的波谷期為春旱的波峰期（圖4）。

圖4 1951—2016年西秀區(qū)倒春寒（a）和春旱（b）日數(shù)時(shí)間序列Fig. 4 The time series of “Late Spring Coldness” (a) and spring drought (b) days at Xixiu during 1951-2016

在20世紀(jì)70年代末—21世紀(jì)初，西秀區(qū)夏季降水處于偏多的大背景之下，2002—2015年降水偏少。與此對(duì)應(yīng)，在夏季降水偏多的背景下，西秀區(qū)夏旱日數(shù)與歷年平均值相比，處于正常或略偏少或略偏多，而在21世紀(jì)開始降水偏少的大背景之下，夏旱日數(shù)明顯增多，多數(shù)年份的夏旱日數(shù)是歷年平均值的2倍之余。秋風(fēng)發(fā)生在每年8月1日—9月10日。20世紀(jì)60—80年代初，安順市秋風(fēng)日數(shù)與歷年秋風(fēng)日數(shù)相比較多，1980—2000年秋風(fēng)日數(shù)少于歷年平均值，處于波谷期，在2000—2010年夏季平均氣溫波谷期，秋風(fēng)日數(shù)處于波峰期，2010年開始秋風(fēng)日數(shù)減少，又處于波谷期。也就是夏季平均氣溫的波谷期對(duì)應(yīng)秋風(fēng)日數(shù)波峰期，而夏季平均氣溫的波峰期對(duì)應(yīng)秋風(fēng)日數(shù)的波谷期。