近50年閩南地區(qū)冬季氣溫異常的氣候變化及特征

林偉家 徐海燕 葉曉冰葉曉春

(1.福建省永春縣氣象局，福建 泉州 362600；2.福建省南安市氣象局，福建 泉州 362300 )

1 概述

聯(lián)合國政府氣候變化專門委員會(IPCC)在第四次氣候變化評估[1]報告上指出，全球氣候正在以變暖的趨勢顯著變化著，過去的百年里全球平均氣溫升高了0.74℃，而最近的五十年里，增溫率已經(jīng)達(dá)到0.13℃/10a。周自江等[2]研究發(fā)現(xiàn)，我國冬季氣溫總體是非連續(xù)增溫趨勢。任國玉等[3-4]指出，無論是近54年還是100年來，全國的年平均地面溫度上升的趨勢達(dá)到了0.25℃/10a和0.08℃/10a，而且四季的平均氣溫也是呈現(xiàn)升高趨勢，上升最明顯的是冬季，達(dá)到了0.39℃/10a。研究冬季氣溫的異常變化以及特征，對于探討冬季氣溫的異常原因和冬季氣溫的變化規(guī)律有一定的幫助。因此，本研究利用閩南地區(qū)17個氣象站點月氣溫資料對閩南地區(qū)冬季氣溫異常氣候變化和特征進(jìn)行分析，探討閩南地區(qū)冷暖冬年前后期氣溫變化，為閩南地區(qū)冬季氣溫預(yù)測提供參考。

2 數(shù)據(jù)來源與方法

所用分析資料為閩南地區(qū)17個氣象站點近50年(1969年—2019年2月)的月平均氣溫資料。冬季氣溫為當(dāng)年12月到次年2月平均氣溫。本文采用的方法有：線性趨勢分析、Mann-Kedall檢驗、EOF分析、合成分析等方法。

3 結(jié)果與分析

3.1 閩南地區(qū)冬季平均氣溫的空間分布

為了解閩南地區(qū)近50年來冬季氣溫空間分布特征，對冬季平均氣溫進(jìn)行EOF分析，計算出前4個特征向量場的方差貢獻(xiàn)率(表1)，從表1得出，第一特征向量占總方差的57.46%，說明閩南地區(qū)冬季氣溫總體特征為一致暖或者冷。圖1中，較高區(qū)域在漳州內(nèi)陸地區(qū)，較低地區(qū)在泉州沿海地區(qū)，說明閩南地區(qū)冬季平均氣溫呈現(xiàn)沿海向內(nèi)陸方向升高的特點。第二特征向量占7.53%，從圖2可以看出，漳州華安為負(fù)值區(qū)，漳州南部為正值區(qū)，泉州內(nèi)陸-廈門地區(qū)一帶為正值區(qū)，而泉州惠安地區(qū)為負(fù)值區(qū)。這說明閩南冬季平均氣溫特征為漳州華安和泉州惠安地區(qū)低，其余地區(qū)高。

表1 EOF分析前4個模態(tài)對總方差的貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率

圖1 閩南地區(qū)冬季平均氣溫EOF分析第一特征向量場的空間分布

圖2 閩南地區(qū)冬季平均氣溫EOF分析第二特征向量場的空間分布

3.2 閩南地區(qū)冬季平均氣溫的時間變化特征

3.2.1 閩南地區(qū)冬季平均氣溫年際變化

閩南地區(qū)冬季平均氣溫有較明顯的年際變化，冬季平均氣溫最高前3年依次為：2018年(15.9℃)、2016年(15.4℃)、2000年(15.4℃)，均出現(xiàn)在2000年以后。冬季平均氣溫最低前3年依次為：1983年(11.7℃)、1973年(11.9℃)、1985年(12.1℃)，均出現(xiàn)在1985年以前。1969—2018年，閩南地區(qū)冬季平均氣溫為13.8℃。50年期間，閩南地區(qū)冬季平均氣溫以0.30℃/10a的速率增加，而且通過了1%的顯著性檢驗，比任國玉等[4]的結(jié)論(全國年平均氣溫增溫率0.25℃/10a)高，但比其指出的全國冬季平均氣溫增溫率0.39℃/10a低。

圖3 閩南地區(qū)1969—2018年冬季平均氣溫年際變化

3.2.2 閩南地區(qū)冬季平均氣溫年代際變化

以1981—2010年閩南地區(qū)冬季平均氣溫13.8℃為常年值，分析1969—2018年每10年間(其中1969—1980年為12年，2011—2018年為8年)閩南地區(qū)冬季平均氣溫距平如圖4所示。

圖4 閩南地區(qū)冬季平均氣溫年代際距平

從圖4可以得出，閩南地區(qū)冬季平均氣溫具有明顯的年代際變化，20世紀(jì)70年代到20世紀(jì)80年代都是負(fù)距平，其中20世紀(jì)70年代年冬季平均氣溫偏低，達(dá)到-0.48℃；20世紀(jì)80年代有回升，但仍偏低了-0.12℃；20世紀(jì)90年代冬季平均氣溫上升顯著，為正距平，偏高了0.83℃；21世紀(jì)冬季平均氣溫上升緩慢。與宋連春[5]證明的“1950—1990年我國冬季平均氣溫在前期是呈現(xiàn)下降的趨勢，然而在后期則是呈現(xiàn)上升的趨勢”是相一致的。

為了分析閩南地區(qū)1969—2018年冬季的平均氣溫是否存在突變，對冬季平均氣溫進(jìn)行了M-K檢驗。從閩南地區(qū)冬季平均氣溫M-K檢驗(圖5)可以看出，閩南地區(qū)冬季平均氣溫在20世紀(jì)80年代后期左右發(fā)生突變，并且在1991年有增溫的過程。閩南地區(qū)冬季平均氣溫在2000年UF線超過5%的顯著性水平，說明在2000年后閩南地區(qū)冬季增溫較為明顯。閩南地區(qū)冬季平均氣溫的突變時間較文獻(xiàn)[6](華南極端最低氣溫在1978年發(fā)生增溫突變)要晚11a左右,與惠素敏等[7]的結(jié)論(認(rèn)為我國冬季氣溫突變時間發(fā)生在20世紀(jì)80年代，且在20世紀(jì)80年代我國冬季氣溫發(fā)生了一次由冷到暖的突變)是相一致的。

圖5 閩南地區(qū)冬季平均氣溫M-K突變檢驗

3.3 閩南地區(qū)冷、暖冬年以及對應(yīng)的冬季氣溫時空分布特征

3.3.1 閩南地區(qū)冷、暖冬年的選取

以閩南地區(qū)1969—2018年平均氣溫距平1.0℃為劃分標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)閩南地區(qū)冬季平均氣溫距平小于-1.0℃為冷冬，大于1.0℃為暖冬。閩南地區(qū)冷冬年有6a，分別是1973年、1975年、1976年、1982年、1983年、1985年，暖冬有5a，分別是1998年、2000年、2006年、2016年、2018年。閩南地區(qū)冷冬出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代后，暖冬出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代后，冷冬出現(xiàn)次數(shù)是暖冬的1.2倍，冷、暖冬一共有11a。

3.3.2 閩南地區(qū)冷暖冬年前后期的氣溫分布

將閩南地區(qū)冷暖冬年前期和后期的平均氣溫進(jìn)行合成，得出從當(dāng)年1月到次年12月閩南地區(qū)前后期每個月的氣溫距平的合成情況見表2。從表2可見，閩南地區(qū)冷冬年前期的1～11月里，除2月和5月氣溫正常外，10月氣溫偏高，其余8個月氣溫都偏低，尤其是當(dāng)年夏季氣溫偏低；冷冬后期，5月和8月氣溫正常，其余氣溫都偏低。因此，閩南地區(qū)冷冬年前期與后期氣溫都是以偏低為主。

表2 閩南地區(qū)冷、暖冬年前期與后期平均氣溫合成分布

閩南地區(qū)暖冬年前期，當(dāng)年2月和9月氣溫接近常溫，其余月份氣溫都偏高。閩南地區(qū)暖冬年后期，11月份氣溫以正常為主，其余月份氣溫都偏高。由此可見，閩南地區(qū)暖冬年前后期氣溫都是以偏高為主。

4 結(jié)論

①近50年閩南地區(qū)冬季氣溫進(jìn)行了EOF的分析，第一特征向量貢獻(xiàn)率達(dá)57.46%，說明閩南地區(qū)冬季氣溫總體特征為一致暖或者冷，冬季平均氣溫呈現(xiàn)沿海向內(nèi)陸方向升高的特點。

②閩南地區(qū)冬季平均氣溫具有明顯的年代際變化，20世紀(jì)70年代到20世紀(jì)80年代都是負(fù)距平，氣溫偏低；20世紀(jì)80年代后期左右發(fā)生突變，90年代起，氣溫以偏高為主。

③閩南地區(qū)冷冬年前后期氣溫都是以偏低為主，而暖冬年前后期氣溫都是以偏高為主。