滇西北極端氣溫時(shí)空變化規(guī)律研究

和文秋 丁文榮

摘 要：本文就國內(nèi)、國外極端氣溫變化分析及方法、極端氣溫變化趨勢(shì)、做了初步的回顧，利用滇西北地區(qū)麗江、大理、德欽、貢山四個(gè)站點(diǎn)的1975—2005年的日平均氣溫、最高和最低月氣溫資料。依據(jù)極端氣溫事件指標(biāo)對(duì)滇西北地區(qū)近30年的氣溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，初步得出滇西北地區(qū)極端氣溫在時(shí)空分布上的變化規(guī)律。滇西北地區(qū)平均氣溫線性增溫率約為0.3℃/10a，明顯高于全球（0.13℃/10a）及全國（0.22℃/10a）同期的增溫率是云南變暖明顯的區(qū)域之一。在過去的30年里滇西北最暖的年份是2005年，達(dá)到年平均氣溫為13℃，平均氣溫最低的年份是在1992年為11.3℃；極端低氣溫主要分布在西北部的德欽地區(qū)，極端高氣溫分布在西部的貢山地區(qū)。

關(guān)鍵詞：滇西北；線性趨勢(shì)分析；極端氣溫時(shí)空變化

一、緒論

20世紀(jì)以來，全球氣候變暖，已經(jīng)嚴(yán)重影響到了人類生存和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，是當(dāng)今世界影響最為深遠(yuǎn)的全球性環(huán)境問題之一。氣候變暖伴隨著熱浪頻率和強(qiáng)度的增加，使夏季便得更熱，冬季便得溫和，濕度增加，加劇了夏季高溫的對(duì)人類健康的影響。

氣溫是氣候變化的一個(gè)重要的指標(biāo)，氣溫的變化對(duì)人類的生產(chǎn)和生活以及自然環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生重大的影響，而極端的氣溫往往會(huì)給人類帶來巨大的損失。滇西北包括：麗江、大理、迪慶等地區(qū)，云南年氣溫最低的地區(qū)主要是滇西北，氣溫的變化具有明顯的區(qū)域性特征，從線性趨勢(shì)的空間分布來看，年均溫在西南大部分地區(qū)均為明顯的上升趨勢(shì)，增溫最大的地區(qū)出現(xiàn)在西藏、川西、以及滇西等高海拔地區(qū)。對(duì)滇西北地區(qū)極端氣溫的時(shí)空變化趨勢(shì)可以趨利避害，有效地利用自然，能夠?yàn)榈嵛鞅钡貐^(qū)防災(zāi)減災(zāi)提供參考和科學(xué)規(guī)劃依據(jù)，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)促進(jìn)滇西北區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)的意義。

二、研究區(qū)概況

（一）自然環(huán)境

滇西北是云南地勢(shì)最高的地區(qū)，該區(qū)主要分布在橫斷山系北段，大致在保山、永平和大理一線以北。金沙江、長江、瀾滄江、湄公河、怒江、薩爾溫江和獨(dú)龍江、伊洛瓦底江的上游區(qū)，地勢(shì)自西北向東南傾斜，由南北縱貫、東西相間并列的高黎貢山、怒江、碧羅雪山（ 怒山）、瀾江、云嶺、金沙江、貢噶山（ 中甸大雪山）的巨大山系和深切河谷組成。屬青藏高原向云貴高原和四川盆地的過渡地帶，是橫斷山脈的主體部分。大部分地區(qū)氣候寒冷，高山頂部還常年積雪不化，氣候垂直變化比較顯著，屬于冬寒多雪，夏涼多雨的寒溫帶和高山型氣候。在低而溫度較高的河谷內(nèi)，分布有亞熱帶常綠闊葉林，而在高山之巔除了冰雪帶外，還有高山灌叢及草地，植被的垂直變化明顯。

（二）社會(huì)經(jīng)濟(jì)

滇西北地區(qū)地處云南省西北部，西接緬甸，北連西藏、四川，行政區(qū)劃上包括大理、麗江、迪慶、怒江4地州的16個(gè)縣市、176個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、該地區(qū)集邊疆、民族、山區(qū)的特征于一體，多數(shù)地區(qū)開發(fā)較晚，社會(huì)發(fā)育程度低，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱。1998年平均財(cái)政自給率僅45.91%，除大理市財(cái)政自給有余外，其余各縣自給率均不足一半，寧蒗、維西、貢山、德欽、福貢5縣尚不及16%，其中福貢縣僅達(dá)6.68%。農(nóng)民人均收入1161元，其中寧蒗縣僅430元；人均占有糧食380kg，寧蒗最低為221kg。由于地區(qū)間發(fā)展的不平衡，滇西北各縣的差別也很大，除了大理市外，其它各縣目前的人均GDP均達(dá)不到全省平均水平，寧蒗和福貢縣的人均GDP甚至還不到全省平均數(shù)的1/3。

三、極端氣溫分析方法

（一）極端事件的確定

極端氣溫閾值：對(duì)逐日的溫度，人們習(xí)慣用極大似然方法來比較。Bonsal指出如果某個(gè)氣象要素有n個(gè)值，將這n個(gè)值按照一定順序（升序或降序）排列x1，x2，x3，…xm，…xn，某個(gè)值小于或等于xm概率為

P=（m-0.31）/（n+0.38）其中m為xm的序號(hào)，如果有30個(gè)值，第90百分位數(shù)對(duì)應(yīng)的排序序號(hào)為27，按均勻分布，概率值應(yīng)為27/30×100%=90%。因此，對(duì)應(yīng)的氣溫值稱為第90百分位值。如果取1年的氣溫序列，記錄有365個(gè)值，那么第90百分位上的值，為排序后的328位置的氣溫（理論計(jì)算概率值為89.9%）和329位置的氣溫（理論計(jì)算概率值為90.2%）中間的線性插值，可以得到p=90%對(duì)應(yīng)的百分位值。將日均溫序列的第90（10）個(gè)百分位上的值作為極端事件的上（下）閾值，當(dāng)日均溫溫度的值高于極端事件的上閾值或低于極端事件的低閾值時(shí)，就定義了極端事件；比如說某日的溫度超越了上閾值，就稱該日發(fā)生了極端高溫事件，如果低于下閾值，就稱該日發(fā)生了極端低溫事件。上述計(jì)算閾值的方法是基于氣溫變量遵從均勻分布。

（二）線性趨勢(shì)分析法

線性趨勢(shì)分析：以時(shí)間為自變量，要素為因變量，建立一元回歸方程。設(shè)y為某一氣象，t為時(shí)間（本文為年或月），建立y與t之間的一元線性回歸方程，趨勢(shì)變化率為：y′（t）=b0+b1t b1×10稱為變化傾向率，單位為℃/10a。趨勢(shì)方程中b1的計(jì)算式為：b1=

b1反映上升或下降變化趨勢(shì)，b1<0表示在計(jì)算時(shí)段內(nèi)呈下降趨勢(shì)，b1>0表示呈上升趨勢(shì)，b1值絕對(duì)值的大小可以度量其演變趨勢(shì)上升、下降的程度。

四、極端氣溫指標(biāo)

（一）生長期（GSL）

生長期：北半球從1月1日（南半球?yàn)?月1日）開始，連續(xù)6天日平均氣溫大于5℃的日期為初日，7月1日（南半球1月1日）以后連續(xù)6天日平均氣溫小于5℃的日期為終日，初日和終日之間的日數(shù)為生長期。）

根據(jù)數(shù)據(jù)分析出滇西北地區(qū)的平均生長期（GSL）天數(shù)約為309天，最長的生長期年份出現(xiàn)在2005年為338天，最短的生長期年份是出現(xiàn)在1992年為275天。

（二）月平均日較差

月平均日較差：一個(gè)月內(nèi)，每日氣溫的最大和最小值的差相加除以天數(shù)的值。

從圖中可以看出，滇西北近30年（1975-2005年）月均日較差值有浮動(dòng)但總體呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，減幅約為0.16℃/10a。冬春季的月平均日較差比較大，夏季的月平均日較差氣溫最小。

（三）TX90p（90%位最高氣溫日數(shù)百分率）

TX90p：日最高氣溫>90%分位數(shù)的天數(shù)

滇西北地區(qū)出日最高氣溫>90%分位數(shù)的日數(shù)頻數(shù)最多的年份出現(xiàn)1975年為103天，頻數(shù)最少的的年份是出現(xiàn)在2002年為73天。滇西北地區(qū)30年90%為最高氣溫日數(shù)平均頻數(shù)為91天，30年中有浮動(dòng)但整體趨向于一個(gè)穩(wěn)定值即91天。

（四）霜凍天數(shù)（FD）

霜凍天數(shù)：一年中最低氣溫小于0℃的天數(shù)。

滇西北地區(qū)從線性趨勢(shì)看霜凍天數(shù)在1995年-2005年間有浮動(dòng)大體上呈下降的趨勢(shì)，減幅大約為13天/10a.。近30年的霜凍天數(shù)平均值約為82天，出現(xiàn)霜凍天數(shù)最多的年份是1992年為110天，其次是1977年的109天；出現(xiàn)霜凍天數(shù)最少的年份是在2005年為60天。

五、極端氣溫時(shí)空間變化特征分析

滇西北地區(qū)年平均氣溫值在12℃，變化幅度為0.3℃/10a，年極端低溫從線性趨勢(shì)來看變化幅度為0.6℃/10a，年平均最低氣溫呈上升的趨勢(shì)。年極端最高溫在15℃，從線性趨勢(shì)來看變化幅度為0.27℃/10a，變化范圍最小，年平均最高氣溫也呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。

六、結(jié)論與建議

（一）結(jié)論

（1）從數(shù)據(jù)中得出從1975年-2005年近30年的時(shí)間上看滇西北氣溫從80年代氣候開始進(jìn)入偏暖期，夏季氣溫逐漸升高。90年代開始進(jìn)入偏冷期，尤其是在1992年出現(xiàn)的年平均氣溫最低值，從1993年開始回升到多年平均值以上，到了2005年氣溫值慢慢升高，所以滇西北的氣溫變化總體上呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。（2）從線性趨勢(shì)來看：滇西北地區(qū)的極端氣溫指標(biāo)中月平均日較差、霜凍天數(shù)指標(biāo)呈現(xiàn)出整體下降的趨勢(shì)，生長期指標(biāo)呈現(xiàn)整體上升的趨勢(shì)，滇西北地區(qū)平均氣溫線性增溫率約為0.3℃/10a，明顯高于全球（0.13℃/10a）及全國（0.22℃/10a）同期的增溫率是云南變暖明顯的區(qū)域之一。（3）從極端閾值分析來看：按照TX90p氣溫指標(biāo)滇西北地區(qū)30年的氣溫閾值在17-19.5℃范圍，極端最高溫值在1979年為25.2℃，極端高氣溫日數(shù)頻數(shù)變化幅度比較大，數(shù)值相差為30天左右。

（二）建議

（1）氣候變化是人們普遍關(guān)注的一個(gè)全球性的問題。近幾十年來大氣中的溫室氣體明顯增加，致使全球氣候變暖的趨勢(shì)日益明顯。CO2等溫室氣體的增加短期內(nèi)難以控制，氣溫變化與溫室氣體增加有關(guān)，人類活動(dòng)加劇了溫室氣體的增加速率，同時(shí)產(chǎn)生了不良生態(tài)效益，加劇各種自然災(zāi)害的發(fā)生，尤其是增加了氣溫極端事件發(fā)生的頻率。滇西北地區(qū)氣溫的極端變化影響該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，影響人們社會(huì)生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，其中受影響最為明顯的是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。極端氣溫事件的發(fā)生使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不穩(wěn)定性增加，糧食產(chǎn)量波動(dòng)將增大，會(huì)引起農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局和結(jié)構(gòu)的變動(dòng)，滇西北的由于受自身環(huán)境的限制，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)本來就落后，極端氣溫事件的發(fā)生將會(huì)使滇西北地區(qū)對(duì)農(nóng)業(yè)成本和投資將大幅度增加，加重農(nóng)民的負(fù)擔(dān)。（2）氣候變化對(duì)滇西北地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)生了很大的影響。各種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的頻繁發(fā)生，是氣候不穩(wěn)定性和異常變化作用于脆弱生態(tài)環(huán)境的后果。面對(duì)未來可能出現(xiàn)的極端氣溫變化的挑戰(zhàn)，提出如下的對(duì)策：加強(qiáng)對(duì)滇西北地區(qū)氣溫的監(jiān)控、記錄、預(yù)測(cè)及研究。保護(hù)滇西北地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，提高對(duì)氣溫異常變化的適應(yīng)能力。部署適應(yīng)氣溫變化的作物品種，規(guī)劃應(yīng)對(duì)極端氣溫事件發(fā)生而采取的對(duì)策方案，緊急措施。

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作者簡介：和文秋，云南師范大學(xué)旅游與地理科學(xué)學(xué)院。