臨夏市極端氣溫變化特征及趨勢(shì)分析

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(甘肅省臨洮水文水資源勘測(cè)局，甘肅 臨洮 730500)

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臨夏市極端氣溫變化特征及趨勢(shì)分析

仲?gòu)?fù)捷

(甘肅省臨洮水文水資源勘測(cè)局，甘肅 臨洮 730500)

依據(jù)折橋站最高、最低氣溫資料，采用線性趨勢(shì)分析、Mann-Kendal突變檢驗(yàn)等方法，對(duì)臨夏市極端氣溫變化特征及趨勢(shì)進(jìn)行分析，得出如下結(jié)論：臨夏市極端最高氣溫主要出現(xiàn)在6—8月，其中7月出現(xiàn)次數(shù)最多，極端最低氣溫主要出現(xiàn)在1月、12月，其中1月出現(xiàn)次數(shù)最多；極端最高氣溫年際變化總體呈上升的趨勢(shì)變化，上升傾向率為0.07℃∕a，且上升的趨勢(shì)明顯。極端最低氣溫年際變化總體呈上升的趨勢(shì)變化，上升傾向率為0.03℃∕a，上升的趨勢(shì)較緩；極端最高氣溫有明顯的增暖突變特征，其突變點(diǎn)在1997年前后，而極端最低氣溫沒(méi)有明顯的突變特性；在20世紀(jì)90年代極端氣溫均有明顯的由冷向暖的突變過(guò)程。

極端氣溫；線性趨勢(shì)；突變檢驗(yàn)；臨夏市

近些年來(lái)全球氣溫變暖是目前共識(shí)，據(jù)研究全球氣溫平均升高了0.5℃左右[1]。中國(guó)近百年來(lái)地面氣溫已明顯增暖與全球同期平均相當(dāng)或略強(qiáng)[2-3]。我國(guó)北方地區(qū)夜間溫度極端偏低的日數(shù)顯著減少，白天溫度偏高的日數(shù)顯著增加[4]。目前，有關(guān)我國(guó)西北干旱半干旱地區(qū)近幾十年的氣候變化研究較多，主要集中在新疆、河西走廊的石羊河流域、黑河流域、祁連山區(qū)及河套灌區(qū)等地[5-9]。由于工業(yè)化和城市化進(jìn)程加快，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，使城市本身氣候狀況同自然條件下的氣候狀況相比有很大差異，所以通過(guò)研究該城市極端氣候的變化規(guī)律，形成該地區(qū)氣候變化特征更準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，為該地區(qū)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供參考依據(jù)。

臨夏市位于甘肅省西南部。東與臨夏回族自治州東鄉(xiāng)族自治縣接壤，南、西、北三面與臨夏回族自治州臨夏縣毗鄰，地處北緯35°31′～35°39′，東經(jīng)103°00′～103°16′。區(qū)域面積88.6 km2。臨夏市四面環(huán)山，平均海拔1 917 m，地勢(shì)自西向東傾斜，相對(duì)高度差398.3 m。臨夏市四季分明，氣候濕潤(rùn)，屬溫帶大陸性氣候，年平均降水量484 mm，蒸發(fā)量1 343 mm，年日照時(shí)數(shù)2 520 h，全年無(wú)霜期163 d以上，年平均氣溫8.1℃。

1　資料與方法

1.1資料來(lái)源

選取臨夏市折橋站1980～2015年最高、最低氣溫資料，采用線性趨勢(shì)分析、Mann-Kendal突變檢驗(yàn)等方法，對(duì)臨夏市極端氣溫變化特征及趨勢(shì)進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)資料摘自歷年水文年鑒和甘肅省水文資料整編成果，準(zhǔn)確翔實(shí)，具有較好的連續(xù)性。

1.2分析方法

(1) 線性趨勢(shì)分析法：通過(guò)建立水文序列xi與相應(yīng)的時(shí)序i之間的線性回歸方程，進(jìn)而檢驗(yàn)時(shí)間序列的趨勢(shì)性，其斜率在一定程度上表征了時(shí)間序列的平均趨勢(shì)變化率。用一次線性回歸方程表示為：

xi=a×i+b

式中：xi為時(shí)間序列，i為相應(yīng)時(shí)序；a為線性方程斜率，用于定量描述序列的趨勢(shì)變化特征；b為截距。

(2) 非參數(shù)Mann-Kendall(以下簡(jiǎn)稱M-K法)[10-11]，趨勢(shì)分析檢驗(yàn)法是用來(lái)評(píng)估氣候要素時(shí)間序列趨勢(shì)的常用檢驗(yàn)方法之一，以適用范圍廣、人為性少、定量化程度高而著稱，其檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量公式是

(1)

其中，sign()為符號(hào)函數(shù)。當(dāng)xi-xj小于、等于或大于零時(shí)sign(xi-xj)分別為-1、0或1；M-K統(tǒng)計(jì)量公式分別在s大于、等于、小于零時(shí)為z

(2)

圖1　臨夏市最高氣溫年際變化趨勢(shì)

2　分析與結(jié)果

2.1極端氣溫年內(nèi)變化

臨夏市平均年最高氣溫為33.6℃，平均年最低氣溫為-17.9℃，從表1中可知：最高氣溫主要出現(xiàn)在6—8月，其中7月出現(xiàn)24次，出現(xiàn)次數(shù)最多，所占比例為66.7%；最低氣溫主要出現(xiàn)在1月、2月和11月、12月，其中1月出現(xiàn)28次，出現(xiàn)次數(shù)最多，所占比例為78.0%。這與夏季地球輻射量增大，氣溫升高，出現(xiàn)年極端最高氣溫，冬季地球輻射量減小，氣溫下降，出現(xiàn)年極端最低氣溫的理論一致。

2.2極端氣溫年際變化

表1　臨夏市極端氣溫次數(shù)統(tǒng)計(jì)表

圖2　臨夏市最低氣溫年際變化趨勢(shì)

從圖1、圖2可知臨夏市極端最高、最低氣溫高低程度逐年不同，有明顯的年際變化特征。多年平均最高氣溫33.6℃，歷史極值分別為37.5℃和30.2℃，出現(xiàn)的時(shí)間分別在2000年和1993年。最高氣溫年際變化總體呈上升的趨勢(shì)變化，上升傾向率為0.07℃∕a，且一元線性回歸模型未通過(guò)α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明上升的趨勢(shì)明顯；多年平均最低氣溫-17.9℃，歷史極值分別為-14.5℃、-23.8℃，出現(xiàn)的時(shí)間分別在1997年和1991年。最低氣溫年際變化總體呈上升的趨勢(shì)變化，上升傾向率為0.03℃∕a，且一元線性回歸模型未通過(guò)α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明上升的趨勢(shì)較緩。

2.3極端氣溫的年代尺度變化

圖3　臨夏市最高氣溫距平圖

圖4　臨夏市最低氣溫距平圖

從圖3可以看出，20世紀(jì)80年代至90年代中后期，臨夏市極端最高氣溫明顯偏低，在年代尺度上均對(duì)應(yīng)為明顯的負(fù)距平，并在20世紀(jì)90年代中期達(dá)到最低水平，極端最高氣溫在20世紀(jì)90年代中后期有一次明顯的突變過(guò)程，20世紀(jì)90年代中后期至今，極端最高氣溫呈現(xiàn)偏高狀態(tài)，在21世紀(jì)初達(dá)到最高水平，2010年至今仍然處于偏高狀態(tài)且呈明顯上升趨勢(shì)。

從圖4可以看出，20世紀(jì)80年代初至80年代中期，臨夏市極端最低氣溫有一次上升過(guò)程，隨后開始下降，并在90年代初達(dá)到最低。20世紀(jì)90年代初開始上升，并在90年代中后期達(dá)到最高。20世紀(jì)80年代中期至90年代中期，極端最低氣溫明顯偏低，90年代中期至2007年極端最低氣溫又明顯偏高，2007年至2013年處于偏低水平。2013年后處于上升趨勢(shì)。

2.4極端氣溫的M-K突變檢驗(yàn)

圖5　臨夏市最高氣溫M-K突變檢驗(yàn)圖

圖6　臨夏市最低氣溫M-K突變檢驗(yàn)圖

從圖5、6可以看出，臨夏市極端最高氣溫有明顯的突變特征，其突變點(diǎn)在1997年前后，突變前極端最高氣溫偏低，突變后均轉(zhuǎn)為偏高，而極端最低氣溫沒(méi)有明顯的突變特性。從M-K突變檢驗(yàn)可以看出，臨夏市極端最高、最低氣溫的突變特征與我國(guó)大部分地區(qū)的溫度變化特征相似，即極端最高、最低溫度均有升高，且在20世紀(jì)90年代均有明顯的由冷向暖的突變過(guò)程。

3　結(jié)語(yǔ)

(1)臨夏市極端最高氣溫出現(xiàn)在6—8月，其中7月出現(xiàn)次數(shù)最多，所占比例為66.7%；最低氣溫主要出現(xiàn)在1月、12月，其中1月出現(xiàn)次數(shù)最多，所占比例為78.0%。

(2)臨夏市極端最高、最低氣溫高低程度逐年不同，有明顯的年際變化特征，均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。最高氣溫上升傾向率為0.07℃∕a，且上升的趨勢(shì)明顯；最低氣溫上升傾向率為0.03℃∕a，上升的趨勢(shì)較緩。

(3)臨夏市極端最高氣溫20世紀(jì)80年代至90年代中期，呈現(xiàn)偏低狀態(tài)，在年代尺度上均對(duì)應(yīng)為負(fù)距平，20世紀(jì)90年代中期至今，呈現(xiàn)偏高狀態(tài)，在年代尺度上均對(duì)應(yīng)為正距平；臨夏市極端最低氣溫20世紀(jì)80年代中期至90年代中期，呈現(xiàn)偏低狀態(tài)，20世紀(jì)90年代中期至2007年，呈現(xiàn)偏高狀態(tài)，2007年至2012年處于偏低水平。2012年后處于上升趨勢(shì)。

(4)臨夏市極端最高氣溫有明顯的突變特征，其突變點(diǎn)在1997年前后，突變前極端最高氣溫偏低，突變后均轉(zhuǎn)為偏高，而極端最低氣溫沒(méi)有明顯的突變特性。在20世紀(jì)90年，極端氣溫均有明顯的由冷向暖的突變過(guò)程。

[1]王邵武,近百年氣候變化與變率的診斷研究[J].氣象學(xué)報(bào).1994,52(3):26-273.

[2]任國(guó)玉,初子瑩,周雅清,等.中國(guó)氣溫變化研究最新進(jìn)展[J].氣候與環(huán)境研究.2005,10(4):701-716.

[3]任國(guó)玉,徐銘志,初子瑩,等.近54年中國(guó)地面氣溫變化[J].氣候與環(huán)境研究.2005,10(6):942-956.

[4]翟盤茂,潘曉華.中國(guó)北方近50a溫度和降水極端事件變化[J].地理學(xué)報(bào).2003,58(增刊):1-10.

[5]李金標(biāo),王剛,李相虎,等.石羊河流域近50a來(lái)氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)水資源的影響[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境.2008,22(2):75-80.

[6]李鳴驥,石佩基.黑河流域張掖市近38a以來(lái)氣候變化特征分析[J].中國(guó)沙漠.2007,27(6):1049-1054.

[7]張存杰,郭妮.祁連山區(qū)近40a氣候變化特征[J].氣象.2002,28(12):33-46.

[8]王國(guó)慶,張建云,賀瑞敏,等.黃河中游氣溫變化趨勢(shì)及其對(duì)蒸發(fā)能力的影響[J].水資源與水工程學(xué)報(bào).2007,18(4):32-36.

[9]李洋,曉妹,艷偉.石羊河流域水文要素變化特征分析[J].水文.2007,27(3):85-88.

[10]秦年秀,姜彤,原峰.1990s長(zhǎng)江下游干流徑流量演變趨勢(shì)[J].湖泊科學(xué).2003,15(12):138-146.

[11]Claudia Libiseller.Multivariate and partial Mann-Kendall test.2002.

2016-04-26

仲?gòu)?fù)捷(1975-)，男，甘肅臨洮人，工程師，主要從事水文水資源評(píng)價(jià)和研究工作。

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