蘇博

摘要 基于銅川市氣象站1955—2015年逐日平均氣溫資料，利用線(xiàn)性趨勢(shì)法、Mann-Kendall突變檢驗(yàn)和滑動(dòng)t檢驗(yàn)法對(duì)年平均氣溫、季平均氣溫、年平均最高（最低）氣溫、年極端氣溫變化特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明，近61年，銅川市王益區(qū)年平均氣溫氣候傾向率為0.1 ℃/10年，在1997年發(fā)生增溫突變；冬、春、秋季平均氣溫均呈增溫趨勢(shì)，其中春季增溫幅度最大，其次為冬、秋季，夏季平均氣溫呈小幅度下降趨勢(shì)，各季氣溫突變和出現(xiàn)時(shí)間存在差異，冬、春、秋季平均氣溫分別在1987年、1997年、1998年發(fā)生增溫突變；年平均最高（最低）氣溫、極端最高（最低）氣溫波動(dòng)上升，除極端最低氣溫外均發(fā)生增溫突變。

關(guān)鍵詞 氣溫；變化特征；Mann-Kendall突變檢驗(yàn)法；陜西銅川；王益區(qū)；1955—2015年

中圖分類(lèi)號(hào) P467 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）22-0220-03

根據(jù)IPCC的第五次評(píng)估科學(xué)基礎(chǔ)報(bào)告，近百年全球氣候持續(xù)變暖，1880—2012年全球地表平均溫度大約升高0.85 ℃，冬半年增溫比夏半年明顯，1983—2012年是過(guò)去1 400年來(lái)最熱的30年。我國(guó)氣候變暖趨勢(shì)與全球一致，增暖幅度為0.91 ℃，近60年尤其明顯，平均增溫速率（氣候傾向率）為0.23 ℃/10年，幾乎是全球平均增溫速度的2倍。王紹武等[1]、丁一匯等[2-3]研究表明，我國(guó)西北地區(qū)氣候變化與全球氣候變化基本同步，逐漸趨于暖期。寧向玲等[4]研究發(fā)現(xiàn)，關(guān)中地區(qū)氣溫從1981年開(kāi)始由冷變暖，1998年氣溫突變明顯；王 濤等[5]研究表明，關(guān)中平原年際平均氣溫增溫趨勢(shì)顯著且存在小區(qū)域的不一致；王德麗等[6]分析近50年銅川市氣候變化特征，認(rèn)為銅川市平均氣溫在20世紀(jì)60—90年代初呈負(fù)距平，90年代至今呈正距平，1997年發(fā)生由低溫到高溫的突變現(xiàn)象；張淑敏[7]研究發(fā)現(xiàn)，銅川氣溫在20世紀(jì)60年代到90年代初變化平穩(wěn)，1994—2003年氣候顯著變暖，氣溫急劇升高。

銅川市王益區(qū)位于陜西省中部，地勢(shì)西北高、東南低，屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，雨熱同季，氣象災(zāi)害比較頻繁，其中干旱最嚴(yán)重。本研究通過(guò)分析王益區(qū)1955—2015年年平均氣溫、季平均氣溫、年平均最高（最低）氣溫、年極端氣溫及其變率的變化趨勢(shì)，了解區(qū)域內(nèi)氣溫變化的基本情況和特征，同時(shí)也為氣溫預(yù)報(bào)提供參考。

1 資料與方法

研究資料采用銅川市氣象站（35°05′N(xiāo)～109°04′E，海拔978.9 m）1955—2015年逐日平均氣溫?cái)?shù)據(jù)。季節(jié)劃分為春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月至翌年2月）。研究方法包括一元線(xiàn)性回歸、5年趨勢(shì)滑動(dòng)、Mann-Kendall（M-K）突變檢驗(yàn)法、滑動(dòng)t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 年平均氣溫變化特征

由圖1可知，王益區(qū)1955—2015年年均氣溫為10.7 ℃，最小值9.5 ℃（1984年），最大值12 ℃（2013年），整體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，氣候傾向率為0.1 ℃/10年。由5年滑動(dòng)平均值可知，溫度變化主要分3個(gè)階段：1955—1988年為氣溫偏低階段；1989—1998年為氣溫顯著上升階段；1999—2015年為氣溫調(diào)整階段。近61年正距平的年份有30年，負(fù)距平的年份有31年，其中負(fù)距平主要出現(xiàn)在1955—1993年區(qū)間范圍，共有26年，正距平主要出現(xiàn)在1994—2015年區(qū)間范圍，共有17年，特別是1997—2015年這19年，正距平的年份占74%，可見(jiàn)該時(shí)段內(nèi)氣溫持續(xù)上升趨勢(shì)非常明顯。王益區(qū)年平均氣溫變化與關(guān)中地區(qū)氣溫變化趨勢(shì)一致，但低于關(guān)中其他地區(qū)氣候傾向率[8]，該地區(qū)氣溫總體變化較小。

對(duì)王益區(qū)61年年平均氣溫值做M-K突變檢驗(yàn)和滑動(dòng)t檢驗(yàn)可知（圖2），20世紀(jì)80年代末前為低溫階段，90年代后增溫明顯。UF和UB曲線(xiàn)超過(guò)置信水平0.05相應(yīng)的臨界值，氣溫變化趨勢(shì)明顯，信度線(xiàn)于1997年和2000年附近出現(xiàn)交點(diǎn)，表明該時(shí)間段出現(xiàn)氣溫突變。經(jīng)滑動(dòng)t突變檢驗(yàn)，1993年和1997年均超過(guò)信度線(xiàn)。綜合分析表明，王益區(qū)年平均氣溫增溫趨勢(shì)明顯，并在1997年左右發(fā)生增溫突變，曲線(xiàn)發(fā)展仍存在上升趨勢(shì)。

2.2 季平均氣溫變化特征

據(jù)統(tǒng)計(jì)（表1），王益區(qū)四季多年平均氣溫值為春季11.5 ℃、夏季22.2 ℃、秋季10.7 ℃、冬季-1.5 ℃。春、秋、冬平均氣溫均以不同速率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，夏季平均氣溫以0.06 ℃/10年的速率下降。各季節(jié)溫度的年際變化幅度存在偏差，但總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，與年平均氣溫變化趨勢(shì)是相同的，其中春季增溫對(duì)年增溫貢獻(xiàn)最大，其次是冬、秋季，與關(guān)中地區(qū)氣溫變化趨勢(shì)相同。

對(duì)四季平均氣溫做M-K突變檢驗(yàn)和滑動(dòng)t檢驗(yàn)，結(jié)果表明，春季平均氣溫在20世紀(jì)80年代前相對(duì)穩(wěn)定，80年代初至90年代初出現(xiàn)低溫期，90年代初至今增溫明顯，結(jié)合滑動(dòng)t檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在1997年附近發(fā)生突變，氣溫上升幅度明顯增大，速率明顯增快，夏季平均氣溫變化較為特別，與年平均氣溫及其他各季呈反向運(yùn)行規(guī)律，整體呈降溫趨勢(shì)且幅度較大，這與鮑小娟等[9]研究結(jié)論相同，通過(guò)滑動(dòng)t檢驗(yàn)，表明1965年出現(xiàn)次低溫向高溫突變，1970年高溫向低溫突變現(xiàn)象明顯。秋季平均氣溫在20世紀(jì)60年代中期至80年代初為低溫時(shí)段，80年代中期后為增溫階段，1998—2003年UF和UB曲線(xiàn)多次相交且超過(guò)信度線(xiàn)，表明在這個(gè)時(shí)段存在突變，而經(jīng)滑動(dòng)t檢驗(yàn)，該時(shí)段無(wú)突變現(xiàn)象，這是由于2種方法各自均存在缺陷所造成的誤差，通過(guò)查詢(xún)資料得知1998年整個(gè)關(guān)中地區(qū)都發(fā)生了低溫向高溫突變的現(xiàn)象，表明M-K突變法對(duì)王益區(qū)秋季平均氣溫突變檢驗(yàn)較準(zhǔn)確。冬季平均氣溫逐漸上升，在1987年發(fā)生增溫突變，2001年后在信度線(xiàn)外零值上運(yùn)行，該時(shí)段冬季平均氣溫上升趨勢(shì)明顯。

2.3 平均最高（最低）氣溫變化特征

1955—2015年王益區(qū)平均最高氣溫16.7 ℃，年際變化呈先降后升態(tài)勢(shì)，1989年前平均最高氣溫整體偏低且呈下降趨勢(shì)，之后升溫明顯，特別是1994—2015年僅有4年低于平均值，距平升至0.3～0.5 ℃；M-K突變檢驗(yàn)顯示，1994年存在增溫突變。1955—2015年王益區(qū)平均最低氣溫6.2 ℃，走勢(shì)為先升后降再升，具有明顯的階段性，20世紀(jì)70年代前氣溫上升，但整體低于多年平均值，70年代至90年代初氣溫下降，90年代中期后氣溫偏高，1994—2015年出現(xiàn)19年平均最低氣溫偏高現(xiàn)象；M-K突變檢驗(yàn)顯示，1998年存在增溫突變。

綜上所述，平均最高、最低氣溫存在一致性和差異性。一致性表現(xiàn)為兩者均呈現(xiàn)增溫趨勢(shì)，氣候傾向率分別為0.16、0.11 ℃/10年，1994年后氣溫值均大于多年平均值，且2013年出現(xiàn)最大值，90年代發(fā)生增溫突變且超過(guò)信度線(xiàn)。差異性為兩者年際變化走勢(shì)不同，平均最高氣溫增溫更明顯，突變時(shí)間早于平均最低氣溫。

2.4 極端氣溫變化特征

1955—2015年王益區(qū)極端最高氣溫未超過(guò)40 ℃，多年極端最高氣溫平均值為35.0 ℃，總體呈上升趨勢(shì)，增溫速率為0.24 ℃/10年，最大值為37.7 ℃，分別出現(xiàn)在1966年、1998年和2006年，最小值出現(xiàn)在1984年（32.1 ℃）。極端最高氣溫年際變化較為明顯，20世紀(jì)50年代較多年平均值低1.52 ℃；60—70年代相對(duì)平穩(wěn)；80年代整體偏低；90年代至21世紀(jì)初極端最高氣溫上升尤為明顯，超過(guò)多年平均值5.2～6.0 ℃，為夏季高溫時(shí)期；2011年后高溫出現(xiàn)回落現(xiàn)象。通過(guò)與年平均氣溫對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩者動(dòng)態(tài)變化及其極端性具有同步性。1955—2015年王益區(qū)多年極端最低氣溫平均值為-14.5 ℃，趨勢(shì)系數(shù)為0.18 ℃/10年，最高出現(xiàn)在2015年（-11.1 ℃），最低出現(xiàn)在1991年（-21.8 ℃）。極端最低氣溫年際變化具有階段性，20世紀(jì)50年代為低溫期；60—80年代處于低溫上升階段，高于多年平均值3.5～7.2 ℃；90年代至21世紀(jì)初氣溫不斷下降且降至多年平均值之下；2011年后低溫回升較快，處于暖溫期。與年平均氣溫對(duì)比得出，兩者前期走勢(shì)較一致，1997年后極端低溫逐步降低，對(duì)年平均氣溫的變化產(chǎn)生影響。

用M-K突變檢驗(yàn)法、滑動(dòng)t檢驗(yàn)法對(duì)極端最高、最低氣溫進(jìn)行突變檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)極端最高氣溫增溫突變年為1994年，突變年前后差值3.1 ℃，20世紀(jì)初期以來(lái)走勢(shì)平緩且小幅下降；極端最低氣溫未發(fā)生明顯突變。

3 結(jié)論

在全球變暖的背景下，王益區(qū)發(fā)生暖突變，其中冬、春季增溫對(duì)氣候變暖貢獻(xiàn)最大，夏季出現(xiàn)小幅度降溫趨勢(shì)，與其他地區(qū)相比又存在自身特點(diǎn)，表現(xiàn)為氣候變化不明顯、氣候傾向率較小、未出現(xiàn)40 ℃以上高溫天氣、暖突變發(fā)生時(shí)間較晚。

（1）王益區(qū)年平均氣溫呈上升趨勢(shì)，升溫速率小于全省近50年來(lái)平均水平，升溫幅度較小、升溫趨勢(shì)不明顯[10]，1997年發(fā)生增溫突變，較其他地區(qū)突變時(shí)間晚且增溫幅度最小。

（2）分季節(jié)討論發(fā)現(xiàn)，各季節(jié)溫度變化幅度存在差異性，除夏季出現(xiàn)小幅度降溫趨勢(shì)外，總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，增溫速率均低于對(duì)應(yīng)季節(jié)全省同期水平，各季度增溫幅度從大到小依次為春季>冬季>秋季>夏季。四季突變現(xiàn)象和出現(xiàn)時(shí)間存在差異性，其中冬季在1987年發(fā)生增溫突變，2001年后增溫趨勢(shì)明顯；春季在1997年附近發(fā)生突變，氣溫上升明顯增強(qiáng)較快；夏季在1965年出現(xiàn)次低溫向高溫突變，1970年高溫向低溫突變現(xiàn)象明顯；秋季在1998年發(fā)生低溫向高溫突變現(xiàn)象。

（3）平均最高、最低氣溫的增溫趨勢(shì)與平均氣溫的趨勢(shì)基本一致，對(duì)于平均氣溫的增高，平均最高氣溫的貢獻(xiàn)比平均最低氣溫大；1994年后平均最高、最低氣溫整體上升明顯，均大于其多年平均值；增溫突變時(shí)間為平均最高氣溫（1994年）提前于平均氣溫，平均最低氣溫增溫突變最晚（1998年）。

（4）年極端最高、最低氣溫動(dòng)態(tài)變化前期較同步，后期相悖發(fā)展，但整體呈上升趨勢(shì)，極端最高氣溫增溫幅度大于極端最低氣溫；年平均氣溫升溫趨勢(shì)不顯著與極端最低氣溫不斷降低有一定關(guān)系；極端最高氣溫在1994年出現(xiàn)增溫突變，與平均最高氣溫突變時(shí)間一致，極端最低氣溫未發(fā)生突變現(xiàn)象。

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