1954—2013年榆林極端氣溫變化趨勢及周期振蕩特征

劉宇峰，郭玲霞，原志華，吳　林

（1.咸陽師范學(xué)院 a.資源環(huán)境與歷史文化學(xué)院，b.經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，陜西 咸陽 712000；2.中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所 農(nóng)業(yè)資源研究中心，河北 石家莊 050021）

［區(qū)域經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展研究］

1954—2013年榆林極端氣溫變化趨勢及周期振蕩特征

劉宇峰1a，郭玲霞1a，原志華1b，吳林2

（1.咸陽師范學(xué)院 a.資源環(huán)境與歷史文化學(xué)院，b.經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，陜西 咸陽 712000；2.中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所 農(nóng)業(yè)資源研究中心，河北 石家莊 050021）

基于榆林1954—2013年逐日氣溫資料，輔以線性趨勢、累積距平、Morlet小波分析等方法，分析榆林近60 a極端氣溫的變化趨勢及周期振蕩特征。結(jié)果表明：（1）極端氣溫極值指數(shù)（TXx和TNn）總體呈現(xiàn)上升趨勢，且TXx經(jīng)歷了“下降—上升—下降—上升—下降”5個階段的波動變化，而TNn具有波動下降和波動上升2個變化階段。（2）極端暖指數(shù)（SU）為不顯著的增加趨勢，且經(jīng)歷了3次波動變化；極端冷指數(shù)（ID、FD）表現(xiàn)出顯著的減少趨勢，其中ID以分為波動上升、下降、上升3個變化階段，F(xiàn)D則分為劇烈波動上升和劇烈波動下降階段2個階段。（3）極端暖指數(shù)（TX90、TN90）總體表現(xiàn)出顯著的上升趨勢，極端冷指數(shù)（TX10、TN10）則為顯著的下降趨勢；4種極端氣溫相對指數(shù)總體上均經(jīng)歷了2個變化階段。（4）所有極端氣溫指數(shù)時間序列在近60 a均存在多時間尺度特征，其中TXx和TNn的第一主周期分別是31 a和22 a，SU、ID和FD的第一主周期分別是30 a、30 a和23 a，TX90、TX10、TN90、TN10的第一主周期分別是31 a、30 a、23 a和11 a。

極端氣溫；Morlet小波分析；累積距平；榆林

全球氣候變化是當(dāng)前世界各國面臨的一項巨大挑戰(zhàn)，氣候變化給人類社會帶來的威脅無疑是當(dāng)前風(fēng)險社會時代最突出的風(fēng)險之一。據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第五次評估報告指出，全球氣候系統(tǒng)變暖已成為不爭的事實，1951—2012年全球平均氣溫升高了0.72℃［1］。氣候變暖使高溫、干旱、暴雨、洪澇等極端氣候事件在時空分布上發(fā)生顯著變化，尤其是在對氣候變化異常敏感的區(qū)域或生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)。極端氣候事件對人類社會的影響是全方位、多層次和多尺度的，尤其是極端氣候事件的發(fā)生對農(nóng)業(yè)和糧食安全、生態(tài)環(huán)境安全、水資源安全等都產(chǎn)生了重大而深遠(yuǎn)的影響。

因此，在全球氣候變暖的背景下，極端氣候的研究受到眾多學(xué)者的普遍關(guān)注。任國玉［2］等對近年來中國極端氣候變化的研究成果進(jìn)行了系統(tǒng)梳理和總結(jié)，指出1951年以來中國大陸地區(qū)極端氣候事件頻率和強(qiáng)度發(fā)生了一定變化，但不同類型和不同區(qū)域極端氣候變化存在明顯差異；王曉［3］等基于1960—2011年31個氣象站點的氣溫資料，選取8個極端氣溫指數(shù)對云南省極端氣溫事件的時空變化及周期特征進(jìn)行了研究，得出云南極端氣候事件呈現(xiàn)整體上升的結(jié)論；李芬［4］等利用62個氣象站點1961—2010年的逐日最低地溫資料，分析了山西終霜凍的時空分布特征，認(rèn)為山西的終霜凍日總體上呈現(xiàn)南部早北部晚的特點，但具體分布還受地形和地理位置的影響；王瓊［5］等根據(jù)1962—2011年長江流域115個氣象站點的逐日最高氣溫、日最低氣溫資料，選取16個極端氣溫植被分析了長江流域極端氣溫的時間變化趨勢和空間分布規(guī)律，結(jié)果表明極端冷指數(shù)的線性變化呈下降趨勢，而極端暖指數(shù)的線性變化呈上升趨勢，且各個指數(shù)的空間分布差異顯著；趙雪雁［6］等選取11個極端氣溫指數(shù)分析了1963—2012年青藏高原東緣極端氣溫的變化趨勢，結(jié)果顯示極值指數(shù)、極端暖指數(shù)及生物生長季呈上升趨勢，而極端冷指數(shù)及氣溫日較差呈下降趨勢。此外，許多學(xué)者還對中國其他地區(qū)的極端氣溫進(jìn)行了研究［7-9］?？偟膩砜矗壳皣鴥?nèi)對極端氣溫的研究主要以大區(qū)域（流域）為尺度，而對縣（市）級尺度下的極端氣溫研究還比較匱乏。

榆林市位于陜西省的最北部，地處陜北黃土高原和毛烏素沙地交界處，是黃土高原與內(nèi)蒙古高原的過渡區(qū)，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，成為眾多學(xué)者研究氣候變化的理想?yún)^(qū)域。研究榆林在全球氣候變化背景下的氣候變化規(guī)律，有助于深刻理解和認(rèn)識整個毛烏素沙地乃至更大區(qū)域的氣候變化特征，對區(qū)域氣象災(zāi)害的減防及經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?；诖耍疚囊杂芰譃槔?，研究其過去60 a極端氣溫的變化趨勢及周期振蕩特征。

1　資料與方法

1.1數(shù)據(jù)來源

本文利用中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)（http:// cdc.cma.gov.cn）中地面日值數(shù)據(jù)集榆林站1954—2013年的逐日最高氣溫和最低氣溫進(jìn)行整理、計算得到各種極端氣溫指數(shù)。對個別缺測數(shù)據(jù)采用線性插值及平均值等方法進(jìn)行插補(bǔ)［6］。

1.2研究方法

1.2.1極端氣溫指數(shù)定義及計算

本研究極端氣溫指數(shù)的選取參考世界氣象組織（WMO）氣候委員會（CCI）在氣候變化監(jiān)測會議中確定的“氣候變化檢測和指標(biāo)”（Expert Team on Climate Change Detection and Indices）建議標(biāo)準(zhǔn)［10-11］。本文共選取9個極端氣溫指標(biāo)，分為3種類型，具體見表1。

極端氣溫相對指數(shù)的計算采用國際上常用的百分位閾值法。例如，將榆林站1954—2013年中同日的最高/最低氣溫資料按照升序進(jìn)行排列，將該日第90（10）個最高/最低氣溫的百分位值作為極端氣溫的閾值，由此可得到365個（閏年為366個）最高/最低氣溫的第90（10）個百分位值，當(dāng)某日的最高氣溫大于第90個百分位值，說明該日出現(xiàn)極端高溫事件，如果某日的最低氣溫小于第10個百分位值，則說明該日出現(xiàn)了極端低溫事件。百分位值的具體計算過程參見文獻(xiàn)［12］。

1.2.2氣候變化傾向率

將氣候要素寫成隨時間變化的一次直線方程，一般地，其直線斜率的10倍表示氣候變化傾向率。函數(shù)表達(dá)式如下［13］：

式中t為時間，a，b分別為回歸系數(shù)和回歸常數(shù)，可用最小二乘法求得，a的10倍為氣候變化傾向率，a值的正負(fù)反映y的變化趨勢，正值表示上升趨勢，反之亦然。

1.2.3累積距平

累積距平是一種常用的、由曲線直觀判斷變化趨勢的方法。

表1　極端氣溫指數(shù)

1.2.4Morlet小波分析

在分析具有多尺度、多層次、多分辨率變化特性的時間序列時，小波分析是一種有效的工具，它可以同時在時域和頻域上揭示信號的細(xì)微變化［14］。本文利用Morlet連續(xù)復(fù)小波變換來分析極端氣溫事件變化的周期性，小波變換［15-18］的具體原理見參考文獻(xiàn)。在進(jìn)行分析時，先將數(shù)據(jù)序列兩端進(jìn)行延伸以消除“邊界效應(yīng)”，然后再進(jìn)行小波變換。通過小波變換可得到小波變換系數(shù)，去除延伸數(shù)據(jù)保留原始數(shù)據(jù)，進(jìn)而繪制小波系數(shù)實部等值線圖。正的小波系數(shù)對應(yīng)偏高（多）期，負(fù)的小波系數(shù)對應(yīng)偏低（少）期，小波系數(shù)為零對應(yīng)著突變點；小波系數(shù)的絕對值越大，說明氣候要素在該時間尺度變化越顯著。此外，利用小波方差對時間序列的主要周期進(jìn)行檢驗，小波方差圖可反映氣候要素在不同時間尺度周期波動的強(qiáng)弱，小波方差在某一時間尺度上的極值對應(yīng)該尺度上的顯著周期。

2　極端氣溫指數(shù)的趨勢變化

采用線性變化傾向率來描述極端氣溫指數(shù)的總體變化趨勢，利用累積距平法分析時間序列的階段性特征，同時計算極端氣溫指數(shù)時間序列的標(biāo)準(zhǔn)差，以1個標(biāo)準(zhǔn)差為標(biāo)準(zhǔn)，選擇大于（小于）標(biāo)準(zhǔn)差正值（標(biāo)準(zhǔn)差負(fù)值）的年份為極端氣溫指數(shù)異常偏高/低（多/少）年（圖1）。

2.1極端氣溫極值指數(shù)變化

近60 a來，極端氣溫極值指數(shù)TXx（年內(nèi)日最高氣溫）和TNn（年內(nèi)日最低氣溫）總體呈現(xiàn)上升趨勢［圖1（a）、圖1（b）］，兩者的變化幅度分別在32.7～39.0℃和-32.7～-19.2℃之間，變化傾向率分別是0.07℃/10a（相關(guān)系數(shù)|R|=0.095＜R0.1=0.211，未通過顯著性檢驗）和0.36℃/10 a（相關(guān)系數(shù)|R|= 0.224＞R0.1=0.211，通過顯著性檢驗），由此來看，TNn的增溫趨勢要強(qiáng)于TXx。從累積距平曲線來看，TXx變化大致分為5個階段，即在1954—1964、1965—1976、1977—1994、1995—2010和2011—2013年經(jīng)歷了“下降—上升—下降—上升—下降”的波動變化，其中1960、1961、1966、1997、1999、2000、2001、2005和2010年為異常偏高年份，而1956、1962、1964、1977、1988、1989、1993、2012和2013年為異常偏低年份；TNn變化分為2個階段：1954—1971年為波動下降期，1972—2013年為波動上升期，其中1961、1979、1987、1990、1994、1995、2007年是異常偏高年，而1954、1955、1956、1963、1971、1978、1984、1991、1993、1998、2002和2008年則為異常偏低年。

2.2極端氣溫絕對指數(shù)變化

極端氣溫絕對指數(shù)（夏日日數(shù)SU、結(jié)冰日數(shù)ID和霜凍日數(shù)FD）的冷暖指數(shù)在近60 a表現(xiàn)出完全相反的變化趨勢［圖1（c）、圖1（d）、圖1（e）］，其中極端暖指數(shù)（SU）整體為增加趨勢，變化傾向率為0.68 d/10 a（相關(guān)系數(shù)|R|=0.118＜R0.1=0.211，未通過顯著性檢驗），變化幅度在80～126 d之間；極端冷指數(shù)（ID、FD）總體表現(xiàn)出減少趨勢，變化傾向率分別是-2.72 d/10 a（相關(guān)系數(shù)|R|=0.369＞R0.1=0.211，通過顯著性檢驗）、-2.99 d/10 a（相關(guān)系數(shù)|R|=0.500＞R0.1= 0.211，通過顯著性檢驗），變化幅度分別在15～76 d 和130～172 d之間；極端冷指數(shù)的減少趨勢與極端暖指數(shù)的增加趨勢相比更加顯著。累積距平變化曲線顯示，SU總體上經(jīng)歷了下降、上升、下降的波動變化趨勢，持續(xù)時間分別是32 a（1954—1985）、20 a （1986—2005）和8 a（2006—2013），其中有11 a屬異常偏多年份，尤其是1987和1998年，均達(dá)到最大正距平（23 d），有7 a為異常偏少年份，1976年達(dá)到最大負(fù)距平（-23 d）；ID以1986和2004年為轉(zhuǎn)折點分為3個變化階段，即1954—1986、1987—2004和2005—2013年分別為波動上升、下降、上升趨勢，其中異常偏多（12 a）和偏少（9 a）年份均較多，異常偏多年主要集中在20世紀(jì)60年代初期至70年代初期，而異常偏少年主要集中在20世紀(jì)80年代末期至21世紀(jì)初期；FD以1995年為轉(zhuǎn)折點分為2個明顯的變化階段，1954—1995年為劇烈波動上升階段，正距平年份比例達(dá)76%，說明這42 a中絕大多數(shù)年份的FD多于多年平均值，1996—2013年為劇烈波動下降階段，F(xiàn)D以11.61 d/10 a的速率在減少，除2000、2002 和2012年的距平為正值外，其余年份的距平值均為負(fù)，尤其是2007年達(dá)到最大負(fù)距平（-23 d）。

圖1　1954—2013年榆林極端氣溫的時間變化趨勢

2.3極端氣溫相對指數(shù)變化

極端氣溫相對指數(shù)（暖晝TX90、冷晝TX10和暖夜TN90、冷夜TN10）的冷暖指數(shù)亦表現(xiàn)出相反的變化趨勢［圖1（f）、圖1（g）、圖1（h）、圖1（i）］，其中極端暖指數(shù)（TX90、TN90）總體上均表現(xiàn)出顯著的上升趨勢，變化傾向率分別為3.69 d/10 a（相關(guān)系數(shù)|R|= 0.321＞R0.1=0.211，通過顯著性檢驗）和6.69 d/10 a（相關(guān)系數(shù)|R|=0.601＞R0.1=0.211，通過顯著性檢驗），兩者的變化幅度分別在7～99 d、14～100 d之間；極端冷指數(shù)（TX10、TN10）整體上呈現(xiàn)出顯著的下降趨勢，變化傾向率分別為-2.22 d/10 a（相關(guān)系數(shù)|R|=0.341＞R0.1=0.211，通過顯著性檢驗）和-6.07 d/10 a（相關(guān)系數(shù)|R|=0.595＞R0.1=0.211，通過顯著性檢驗），兩者的變化幅度分別在16～66 d、8～78 d之間；從極端氣溫相對指數(shù)變化趨勢的相對顯著性來看，TN90和TN10的變化趨勢要顯著于TX90和TX10，TX10的下降趨勢顯著于TX90的上升趨勢，TN90的上升趨勢顯著于TN10的下降趨勢。由累積距平曲線可知，4種極端氣溫相對指數(shù)總體上均經(jīng)歷了2個變化階段，其中TX90累積距平在1986年以前為波動下降趨勢，1986年以后為波動上升趨勢，但在1987—1996年和2003—2013年兩個階段變化相對較平穩(wěn)且在2011—2013年出現(xiàn)短期下降趨勢，TX90存在7 a的異常偏多年和4 a的異常偏少年，異常偏多年份主要集中在20世紀(jì)80年代末期至21世紀(jì)初期，異常偏少年份為1964、1976、2011和2012年；TX10累積距平變化亦以1986年為轉(zhuǎn)折點分為前期波動上升后期波動下降2個階段，其中在1954—1966年和2002—2013年2個階段變化較平穩(wěn)，TX10異常偏多年有9 a且主要集中在1956—1976年，異常偏少年有11 a且主要集中在1994—2001年；TN90累積距平在1954—1996年為劇烈下降趨勢，此階段絕大多數(shù)年份（占90%）的距平值為負(fù)，1997—2013年為劇烈上升趨勢，此階段除2012年為負(fù)距平外，其他年份均為正距平，TN90有12 a異常偏多且全部集中在1998—2013年，有7 a異常偏少且主要集中在1980—1988年；TN10累積距平以1993年為轉(zhuǎn)折點分為2個變化階段，表現(xiàn)為1954—1993年的劇烈波動上升和1994—2013年的劇烈波動下降，其中波動上升期的絕大多數(shù)年份（占68%）為正距平，而波動下降期的所有年份均為負(fù)距平，TN10有13 a為異常偏多年且主要集中在1962—1976年，有11 a為異常偏少年且全部集中在1999—2013年。

3　極端氣溫指數(shù)的周期振蕩特征

3.1極端氣溫極值指數(shù)周期變化

極端氣溫極值指數(shù)（TXx和TNn）時間序列在過去60 a的變化過程中存在多時間尺度特征，大尺度變化中嵌套著復(fù)雜的小尺度結(jié)構(gòu)［圖2（a）、圖2 （b）］。TXx主要存在著6～9 a和29～31 a的時間尺度，在6～9 a尺度上，存在多個周期振蕩中心且貫穿了整個研究時域；在29～31 a尺度上，出現(xiàn)較6個明顯的高、低振蕩中心，高振蕩中心對應(yīng)年份大致是1961、1980和1999年，低振蕩中心年份為1971、1991 和2012年，由于最后一個低振蕩區(qū)域等值線并未完全封閉，預(yù)示著榆林TXx在未來短時間尺度上仍然偏低。TNn存在3～6 a、9～11 a、15～19 a和21～23 a的時間尺度，在3～6 a尺度上，周期振蕩不具全域性，主要發(fā)生在21世紀(jì)60年代以及80年代以后；9～11 a尺度上的周期振蕩在21世紀(jì)70年代以后表現(xiàn)得最為明顯，且振蕩中心在20世紀(jì)90年代以后下移，周期縮短；15～19 a尺度的周期變化不明顯且主要發(fā)生在21世紀(jì)90年代中期以后；在21～23 a尺度上，周期振蕩明顯且具有全域性，出現(xiàn)較完整的8個高、低振蕩中心，說明TNn在過去60 a經(jīng)歷了4次“低—高”循環(huán)，最后一個高振蕩區(qū)域在2011年已完全形成，且在2011年以后已出現(xiàn)低值等值線，反映年內(nèi)日最低氣溫在未來有偏低傾向。從極端氣溫極值指數(shù)的小波方差變化來看（圖3），TXx和TNn分別出現(xiàn)2個和4個極值，從極值大小判斷TXx的第一主周期是31 a，其次是9 a；TNn的第一主周期是22 a，其次是19 a、9a和3 a。

圖2　1954—2013年榆林極端氣溫指數(shù)周期變化

3.2極端氣溫絕對指數(shù)周期變化

極端氣溫絕對指數(shù)周期變化（SU、ID和FD）見圖2（c）、圖2（d）和圖2（e）。由圖可知，SU主要存在5～10 a、14～17 a、20～22 a和29～31 a的周期變化，其中5～10 a和29～31 a尺度上的周期振蕩幾乎貫穿整個研究時域，具體表現(xiàn)為5～10 a尺度上的多個正負(fù)位相交替及29～31 a尺度上的6次正負(fù)循環(huán)，同時我們看到29～31 a尺度上的最后一個負(fù)振蕩中心并未完全形成，預(yù)示著SU在未來將繼續(xù)偏少；14～17 a和20～22 a兩種時間尺度的周期變化時有時無，前者主要集中在21世紀(jì)60年代至70年代中期以及2004年以后，后者則主要集中在21世紀(jì)70年代至2004年。ID具有6～8 a、15～16 a和29～30 a 3種時間尺度的周期變化，在6～8 a尺度上，結(jié)冰日數(shù)具有多個“偏多—偏少”循環(huán)交替，振蕩中心對應(yīng)時間尺度在20世紀(jì)60年代中期以前在8 a左右，以后逐漸下移到6 a左右且一直持續(xù)到80年代中期，然后又逐漸上移到8 a左右且持續(xù)到2013年；在15～16 a尺度上，周期振蕩在20世紀(jì)80年代中期以前并不明顯，而主要發(fā)生在80年代中期以后；29～30 a尺度上的周期振蕩非常強(qiáng)烈且貫穿整個時域，出現(xiàn)6個完整的正負(fù)振蕩中心，反映ID在近60 a經(jīng)歷了“偏少—偏多—偏少—偏多—偏少—偏多”3次周期循環(huán)，且每次循時間環(huán)持續(xù)約20 a，最后一個正振蕩區(qū)已基本形成，則未來ID可能偏少，進(jìn)入新一輪周期循環(huán)。FD具有4～6 a、9～12 a和23～24 a 3種時間尺度，4～6 a短尺度上的周期振蕩不明顯，9～12 a中尺度上的周期振蕩較明顯，其振蕩中心對應(yīng)時間尺度在20世紀(jì)80年代以前較?。? a左右），而80年代以后逐漸上移，尺度變?yōu)?2 a左右；23～24 a大尺度上的周期振蕩很明顯，存在8次正負(fù)交替，即4次“偏多—偏少”周期循環(huán)，最后一個周期循環(huán)大致在2011年左右結(jié)束，同時出現(xiàn)高值等值線，揭示FD在2011年以后的短時間尺度上繼續(xù)偏多。小波方差圖顯示SU、ID和FD均存在多個尺度的周期振蕩（圖3），但它們的第一主周期分別是30 a、30 a 和23 a。

圖3　榆林極端氣溫指數(shù)小波方差

3.3極端氣溫相對指數(shù)周期變化

極端氣溫相對指數(shù)（TX90、TX10、TN90、TN10）周期變化見圖2（f）、圖2（g）、圖2（h）和圖2（i）。TX90存在5～7 a、8～10 a、14～15 a和30～31 a的周期變化，其中14～15 a和30～31 a尺度上的周期振蕩較強(qiáng)，尤其是30～31 a尺度的周期振蕩具有明顯的全域性，出現(xiàn)3次較完整的“偏多—偏少”交替循環(huán)，且最后一個負(fù)振蕩中心已經(jīng)閉合，說明TX90在未來將進(jìn)入新一輪的“偏多—偏少”循環(huán)；14～15 a的振蕩主要發(fā)生在20世紀(jì)80年代之后；8～10 a的振蕩亦具有全域性但并不強(qiáng)烈，5～7 a的振蕩主要發(fā)生在20世紀(jì)90年代之后。TX10具有5～7 a、9～12 a、15～16 a和29～31 a四種尺度的周期振蕩，其中9～12 a和15～16 a尺度在不同時期進(jìn)行切換，20世紀(jì)70年代之前振蕩周期為15～16 a，70年代至90年代末期振蕩周期為9～12 a，90年代末期以后振蕩周期又延長到15～16 a；5～7 a的振蕩主要發(fā)生在20世紀(jì)各年代；29～31 a的振蕩在整個時段上表現(xiàn)的最強(qiáng)烈，具有完整的“偏少—偏多”3次循環(huán)，且最后一個正振蕩中心已經(jīng)形成，反映未來的TX10在短期內(nèi)將表現(xiàn)出偏少狀態(tài)。TN90在5～6 a、10～15 a和20～23 a尺度上存在周期振蕩，其中5～6 a尺度上的振蕩主要集中在20世紀(jì)70年代中期以后，10～15 a尺度上的振蕩自1954年開始表現(xiàn)出逐漸延長的趨勢，即周期從10 a逐漸增加到15 a，20～23 a尺度上的振蕩最強(qiáng)烈，且隨著時間的推移同樣呈現(xiàn)除逐漸延長的趨勢，在整個研究時段上經(jīng)歷了較完整的4次“偏少—偏多”循環(huán)，最后一個正振蕩中心已經(jīng)閉合，說明未來TN90在短期內(nèi)會出現(xiàn)偏少的狀況。TN10同樣具有3～5 a、7～8 a、10～12 a、17～18 a的周期振蕩特征，其中短時間尺度3～5 a、7～8 a的周期變化并不明顯，10～12 a的周期振蕩貫穿整個時域，出現(xiàn)完整的7次“偏多—偏少”循環(huán)及不完整的1次“偏多—偏少”交替，最后一個負(fù)振蕩中心并未閉合，表明TN10將繼續(xù)偏少，17～18 a的周期變化也相對較強(qiáng)，在整個時域上經(jīng)歷了較完整的5次“偏多—偏少”循環(huán)。小波方差圖顯示TX90、TX10、TN90、TN10均存在多個尺度的周期振蕩（圖3），且它們的第一主周期分別是31 a、30 a、23 a和11 a。

4　結(jié)論

本文基于榆林1954—2013年逐日平均氣溫數(shù)據(jù)，采用氣候傾向、累積距平、標(biāo)準(zhǔn)差、Morlet小波分析等方法，分析了該地區(qū)極端氣溫指數(shù)的趨勢變化及周期振蕩特征，得出以下主要結(jié)論：

（1）極端氣溫極值指數(shù)（TXx和TNn）總體呈現(xiàn)上升趨勢，但TXx的變化趨勢不顯著而TNn的變化趨勢顯著，且TNn的增溫趨勢要強(qiáng)于TXx；TXx在近60 a經(jīng)歷了“下降—上升—下降—上升—下降”5個階段的波動變化，而TNn則經(jīng)歷了波動下降和波動上升2個變化階段。

（2）極端氣溫絕對指數(shù)（SU、ID和FD）的冷暖指數(shù)在近60 a表現(xiàn)出完全相反的變化趨勢，其中極端暖指數(shù)（SU）為不顯著的增加趨勢，且經(jīng)歷了下降、上升、下降的波動變化趨勢；極端冷指數(shù)（ID、FD）總體表現(xiàn)出顯著的減少趨勢，ID以1986和2004年為轉(zhuǎn)折點分為波動上升、下降、上升3個變化階段，F(xiàn)D則以1995年為轉(zhuǎn)折點分為劇烈波動上升和劇烈波動下降階段2個明顯的變化階段。

（3）極端氣溫相對指數(shù)（TX90、TX10、TN90、TN10）的冷暖指數(shù)亦表現(xiàn)出相反的變化趨勢，其中極端暖指數(shù)（TX90、TN90）總體上均表現(xiàn)出顯著的上升趨勢，極端冷指數(shù)（TX10、TN10）整體上呈現(xiàn)出顯著的下降趨勢；4種極端氣溫相對指數(shù)總體上均經(jīng)歷了2個變化階段，其中TX90和TX10在1986年前后分別為波動下降和波動上升趨勢，TN90以1996年為轉(zhuǎn)折點，經(jīng)歷了先劇烈下降后劇烈上升的變化趨勢，TN10以1993年為轉(zhuǎn)折點先后經(jīng)歷劇烈波動上升和劇烈波動下降2個階段。

（4）在周期變化上，所有極端氣溫指數(shù)時間序列在近60 a均存在多時間尺度特征，大尺度變化中嵌套著復(fù)雜的小尺度結(jié)構(gòu)，其中極端氣溫極值指數(shù)TXx和TNn的第一主周期分別是31 a和22 a，極端氣溫絕對指數(shù)SU、ID和FD的第一主周期分別是30 a、30 a和23 a，極端氣溫相對指數(shù)TX90、TX10、TN90、TN10的第一主周期分別是31 a、30 a、23 a和11 a。

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Analysis of Extreme Temperature Events and Its Period in Yulin During 1954-2013

LIU Yufeng1a，GUO Lingxia1a，YUAN Zhihua1b，WU Lin2
（1.a.College of Resources and Environment&History and Culture，b.College of Economics and Management，Xianyang Normal University，Xianyang 712000，Shaanxi，China；2.The Center forAgricultural Resources Research，Institute of Genetics and Developmental Biology of Chinese Geographical Sciences，Shijiazhuang 050021，Hebei，China）

This article aims to analyze the change of extreme temperatures and its cycles in Yulin of Shaanxi Province from 1954 to 2013.The daily data from 1954 to 2013 in Yulin is collected to analyze the temporal change of extreme temperatures and its cycles by using the methods of humidity index，Morlet complex wavelet and so on.The results show that:a）The TXx and TNn were increasing in fluctuation and there were five obvious fluctuation changes for TXx but two for TNn during 1954-2013.b）The SU had no significant change trend which experienced three fluctuation changes，while ID and FD exhibited obvious decrease tendencies.The TX90 and TN90 showed significant increasing trends while the TX10 and TN10 reduced significantly.There were two obvious stages variety characteristic for TX90，TN90，TX10 and TN10 periodic oscillation with multiple time scales of extreme temperature index in Yulin in which the first major cycles of TXx，TNn，SU，ID，F(xiàn)D，TX90，TX10，TN90，TN10 respectively were 31 a，22 a，30 a，30 a，23 a，31 a，30 a，23 a and 11 a.

extreme temperatures；Morlet complex wavelet；accumulative anomalies；Yulin

P46

A

1672-2914（2016）04-0071-08

2016-03-15

陜西省教育廳科研基金項目（16JK1828）；陜西省普通高等學(xué)校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)項目（歷史地理學(xué)0602）；咸陽師范學(xué)院科研基金項目（12XSYK032）。

劉宇峰（1981—），男，山西忻州市人，咸陽師范學(xué)院資源環(huán)境與歷史文化學(xué)院講師，博士，研究方向為區(qū)域環(huán)境演變。