浙江海島區(qū)域氣候變化特征分析

丁駿，朱業(yè)，王勤，王晶

（浙江省海洋監(jiān)測預(yù)報中心,浙江杭州 310007）

浙江海島區(qū)域氣候變化特征分析

丁駿，朱業(yè)，王勤，王晶

（浙江省海洋監(jiān)測預(yù)報中心,浙江杭州 310007）

通過對浙江省海島區(qū)域7個海島站1971—2000年的氣溫、降水和風(fēng)速觀測資料進行分析研究,得到浙江省海島區(qū)域氣候變化的一些特征。近30年浙江省海島區(qū)域年均溫度有明顯的上升趨勢,且在1996年發(fā)生一次突變現(xiàn)象；年均降水量沒有明顯的變化趨勢，也不存在突變現(xiàn)象；年均風(fēng)速有明顯的減小趨勢,且在1975年發(fā)生一次突變現(xiàn)象。

氣溫；降水量；風(fēng)速；變化趨勢；突變診斷

1 引言

IPCC（2007）報告指出，全球氣候正呈現(xiàn)以變暖為主要特征的顯著變化。丁一匯、戴曉蘇[1-2]等研究表明，近百年來中國地面年平均氣溫上升幅度大體在0.50—0.80℃之間；2007年已超過1998年而成為1906年以來中國區(qū)域最暖的一年。1951—1990年我國溫度變化趨勢類似于全球趨勢，總的特點是增暖。這種增暖又主要表現(xiàn)為冬季溫度增高，夏季溫度則有降低的趨勢；春、秋季溫度也趨于增高，但增暖幅度相對較小。浙江海島地處中緯度，中國大陸的東南角，東臨太平洋，具有四季分明、降水量季節(jié)性變化明顯等亞熱帶季風(fēng)氣候特征。本文通過對浙江海島區(qū)域7個海島站1971—2000年的氣溫、降水和風(fēng)速觀測資料進行分析研究，并通過Mann-Kendall非參數(shù)檢驗方法進行突變診斷分析，得到浙江省海島區(qū)域氣候變化的一些特征。

2 資料與分析方法

在資料統(tǒng)計中，為了更加全面且有代表性地反映浙江海島氣候特征，我們選取了浙江北部的嵊泗、普陀、定海，浙江中部的石浦、玉環(huán)，浙江南部的洞頭、南麂共7個海島站的資料，年限統(tǒng)一為1971—2000年。

分析方法上，主要采用一維線性擬合、3年滑動平均和Mann-Kendall（M-K）突變檢驗法[3]。

3 年平均降水量、氣溫和風(fēng)速變化趨勢分析

為了分析浙江海島區(qū)域氣候變化趨勢，把7個海島站1971—2000年的年均氣溫和年均降水量取平均值，得到浙江海島區(qū)域年均氣溫、降水量和風(fēng)速的歷年變化曲線（見圖1—3）。從圖1中可見，年均氣溫是趨于升高的，近30年增加了0.76℃，增加率為0.26℃/10a，相關(guān)系數(shù)0.56，通過了99%的顯著性檢驗。從圖2中可見，年均降水也是趨于升高的，近30年增加了143.5 mm，增加率為49.5 mm/10a，相關(guān)系數(shù)0.25，相關(guān)性不顯著。從圖3中可見，年均風(fēng)速是趨于減小的，近30年減小了 0.76 m/s，減小率為 0.26（m/s）/10a，相關(guān)系數(shù)-0.73，通過了99.9%的顯著性檢驗（自由度v=30-2=28,查相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗表，a=0.01時，r0.01=0.487,由于∣r氣溫∣=0.56＞0.487，因此認為，在a=0.01的顯著性水平上，氣溫是顯著升高的；a=0.001時，r0.001=0.597,由于∣r風(fēng)速∣=0.73＞0.597,因此認為，在a=0.001的顯著性水平上，風(fēng)速是顯著減小的）。

圖1 浙江海島區(qū)域年均氣溫線性趨勢圖

圖2 浙江海島區(qū)域年均降水量線性趨勢圖

圖3 浙江海島區(qū)域年均風(fēng)速線性趨勢圖

4 季節(jié)平均氣溫、降水量和風(fēng)速變化趨勢分析

近年來由于溫室氣體的大量排放，全球大部分地區(qū)處于變暖趨勢中。從我們的調(diào)查也可以看出，浙江海島區(qū)域變暖趨勢與全球大部分地區(qū)是一致的。浙江海島區(qū)域年均氣溫是趨于升高的，從圖4可以看出冬季增溫最為明顯，30年來增加了1.26℃，平均每10年增長0.43℃；其次是春季，30年來增加了1℃，平均每10年增長0.35℃；再次是秋季，30年來增加了0.67℃，平均每10年增長0.23℃；夏季增溫最不明顯，30年來僅增加了0.20℃，平均每10年增長0.067℃。

浙江海島區(qū)域年均降水是趨于緩慢升高的。從圖5可以看出春、秋、冬季基本持平，30年來分別增加了5.9 mm、-3.1 mm和8.4 mm，增加率分別為2.0 mm/10a，-1.1 mm/10a和2.9 mm/10a；夏季降水量則呈顯著增加趨勢，30年來增加了132.4 mm，增加率為45.7 mm/10a。雖然年均降水量的上升不顯著，但夏季降水量與年份的相關(guān)系數(shù)達0.37，通過了95%的顯著性檢驗。

圖4 浙江海島區(qū)域四季平均氣溫距平及3年滑動平均

浙江海島區(qū)域年均風(fēng)速是趨于顯著減小的。從圖6可以看出春、夏、秋、冬四個季節(jié)的減小程度差不多，30年來分別減小了0.70 m/s、0.80 m/s、0.76 m/s 和 0.86 m/s，減小率分別為 0.24（m/s）/10a，0.28（m/s）/10a、0.26（m/s）/10a 和 0.30（m/s）/10a。

5 氣溫、降水與風(fēng)速突變的診斷分析

5.1 Mann-Kendall(M-K)非參數(shù)統(tǒng)計法

目前，突變檢測的方法有很多種，本文采用理論基礎(chǔ)和應(yīng)用效果較好的Mann-Kendall法（簡稱M-K方法），判斷氣候序列是否發(fā)生突變。即在M-K突變檢測圖中，如果UF（原氣象序列）、UB（反向氣象序列）在臨界值±1.96（α=0.05）之間有一顯著交點，且UF上升超過1.96或UB下降低于-1.96，則認為序列產(chǎn)生了突變，且這一交點就是突變開始點。反之，則認為沒有產(chǎn)生突變。

5.2 氣溫診斷分析

如上所述，浙江海島區(qū)域的年均氣溫是趨于升高的。應(yīng)用M-K氣候突變檢測方法，對浙江海島區(qū)域的年均氣溫進行診斷分析。1971—2000年浙江海島區(qū)域的氣溫自90年代開始有一明顯的增暖趨勢，99年開始的這種增暖趨勢超過了顯著性水平0.05的臨界線。根據(jù)UF和UB曲線交點的位置，確定浙江海島區(qū)域的氣溫自1996年開始的一次增暖過程為一突變現(xiàn)象。鐘建生[4]等《90年代我國氣溫的突變研究》中論述了90年代我國氣溫變化發(fā)生了突變，尤其自1996年以來氣溫劇增的結(jié)論。這一結(jié)論與本文分析所得結(jié)果是一致的。

應(yīng)用M-K氣候突變檢測方法，對浙江海島區(qū)域的春、夏、秋、冬的年均氣溫進行診斷分析顯示，浙江海島區(qū)域冬季增溫最為顯著，并且氣溫突變的年份較早，突變時間在1989年，突變之后的這種增暖趨勢大大超過顯著性水平0.05的臨界線，1996年以后的增暖趨勢甚至超過0.01的顯著性水平；春季和秋季，檢驗氣溫發(fā)生突變的UF和UB曲線的交點出現(xiàn)在1996年，但春、秋季氣溫發(fā)生突變的序列沒有通過0.05的信度檢驗，顯著性較差，可以認為春秋季沒有發(fā)生明顯的氣溫突變；夏季，檢驗氣溫發(fā)生突變的UF和UB曲線在零線附近波動，且均小于0.05的顯著性水平臨界值，所以夏季也沒有發(fā)生氣溫突變，氣溫的增暖趨勢不明顯。向遼元[5]等在《近55年中國大陸氣溫突變的區(qū)域特征和季節(jié)特征》中論述同一區(qū)域氣溫發(fā)生突變時,冬季氣溫突變時間較春、夏、秋季節(jié)均偏早的結(jié)論與本文的分析所得結(jié)果比較一致。

圖5 浙江海島區(qū)域四季平均降水距平及3年滑動平均

圖6 浙江海島區(qū)域四季平均風(fēng)速距平及3年滑動平均

5.3 降水診斷分析

如上所述，浙江海島區(qū)域的年均降水量是趨于升高的。應(yīng)用M-K氣候突變檢測方法，對浙江海島區(qū)域的全年及春、夏、秋、冬的年均降水量分別進行診斷分析。檢驗海島區(qū)域全年和各個季節(jié)降水發(fā)生突變的UF和UB曲線都在零線附近波動，且均小于0.05的顯著性水平臨界值，所以浙江海島區(qū)域的降水沒有發(fā)生突變，降水的變化趨勢不明顯。

5.4 風(fēng)速診斷分析

如上所述，浙江海島區(qū)域的年均風(fēng)速是趨于減小的，且相關(guān)系數(shù)通過了99.9%的顯著性檢驗。應(yīng)用M-K氣候突變檢測方法，對浙江海島區(qū)域的年均風(fēng)速進行診斷分析。根據(jù)UF和UB曲線交點的位置，確定1971—2000年浙江海島區(qū)域風(fēng)速發(fā)生突變時間在1975年，77年開始的這種減小趨勢超過0.01的顯著性水平。確定浙江海島區(qū)域1975年開始的這次年均風(fēng)速減小過程為一突變現(xiàn)象。

應(yīng)用M-K氣候突變檢測方法，對浙江海島區(qū)域的春、夏、秋、冬年均風(fēng)速分別進行診斷分析。春季，浙江海島區(qū)域風(fēng)速發(fā)生突變時間在1974年，1983年以后的這種減小趨勢超過0.01的顯著性水平；夏季，浙江海島區(qū)域風(fēng)速發(fā)生突變時間也在1975年，1983年以后的這種減小趨勢超過0.01的顯著性水平；秋季，浙江海島區(qū)域風(fēng)速發(fā)生突變時間在1976年，1996年以后的這種減小趨勢超過0.01的顯著性水平；冬季，浙江海島區(qū)域風(fēng)速發(fā)生突變時間在1974年，1979年以后的這種減小趨勢超過0.01的顯著性水平。綜上所述，浙江海島區(qū)域冬季和春季的年均風(fēng)速發(fā)生突變年份較早，冬季的減小趨勢最明顯，其次是春季和夏季，最后是秋季。

6 結(jié)論

（1）1971—2000年浙江海島區(qū)域年均氣溫是趨于升高的，尤其以冬季的升溫最為顯著。年均氣溫在1996年發(fā)生一次突變，冬季平均氣溫突變發(fā)生在1989年，春、秋、夏季沒有發(fā)生明顯的氣溫突變；

（2）1971—2000年浙江海島區(qū)域年均降水沒有明顯的變化趨勢，但夏季降水量有較明顯的增加趨勢，夏季降水量與年份的相關(guān)性通過95%的顯著性檢驗；浙江海島區(qū)域平均年降水和四個季節(jié)的降水均沒有突變發(fā)生；

（3）1971—2000年浙江海島區(qū)域年均風(fēng)速是趨于減小的，冬季的減小趨勢最明顯，其次是春季和夏季，最后是秋季。年均風(fēng)速在1975年發(fā)生一次突變，冬、春季發(fā)生突變年份較早，均發(fā)生在1974年；夏季突變發(fā)生在1975年，秋季則發(fā)生在1976年。

[1]魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷與預(yù)測技術(shù)[M].北京:氣象出版社,2007:23-69.

[2]丁一匯,戴曉蘇.中國近百年來的溫度變化[J].氣象,1994,20(12):19-26.

[3]唐國利,丁一匯.中國近百年溫度曲線的對比分析[J].氣候變化研究進展,2009,5(2):71-78.

[4]鐘建生,黃東,封國林等.90年代我國氣溫的突變研究[A].中國數(shù)學(xué)力學(xué)物理學(xué)高新技術(shù)交叉研究會第9屆學(xué)術(shù)研討會論文集[C].2002：429-432.

[5]向遼元.近55年中國大陸氣溫突變的區(qū)域特征和季節(jié)特征[J].氣象,2006,32(6):44-47.

Characteristic analysis of precipitation、temperature and wind speed changes in Zhejiang island area

DING jun,ZHU Ye，WANG Qin,WANG Jing
(Marine monitoring and forecasting center of Zhejiang,Hangzhou 310007 China)

According to the data analysis of precipitation、temperature and wind speed from 1971 to 2000 in Zhejiang island area,we got some features in precipitation、temperature and wind speed changes.The average temperature of Zhejiang island area has an obvious trend of rising during these nearly 30 years.And there is a break in 1996.The average precipitation has no obvious trend or break.The average wind speed has an obvious trend of decreasing.And there is a break in 1975.

temperature;wind speed;trends;break analysis

P467

A

1003-0239（2011）04-0087-06

2010-11-19

丁駿（1978-），男，工程師，從事海洋環(huán)境預(yù)報工作。E-mail:ddjj7888@sina.com