仁化縣氣候季節(jié)變化特征分析

王文星，陳潔雯，鐘立華，劉青

（1.仁化縣氣象局，廣東仁化 512300；2.佛岡縣氣象局，廣東佛岡 511600）

仁化縣氣候季節(jié)變化特征分析

王文星1，陳潔雯2，鐘立華1，劉青1

（1.仁化縣氣象局，廣東仁化 512300；2.佛岡縣氣象局，廣東佛岡 511600）

利用仁化國家氣象觀測站逐日氣溫資料，采用數(shù)理統(tǒng)計、線性傾向、M-K突變檢驗等，對1962—2014年仁化縣氣候季節(jié)變化特征進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：仁化4季分明，4季平均長度夏季最長、春季次之、冬季最短；春季和冬季季長有縮短的趨勢，夏季季長有變長趨勢；秋季和冬季起始日有推遲趨勢，夏季起始日有提前趨勢；仁化年平均氣溫上升趨勢明顯，夏季季長對氣溫升高有較強(qiáng)的響應(yīng)；M-K突變檢驗結(jié)果表明，年平均氣溫突變發(fā)生在20世紀(jì)80年代末，而夏季季長突變發(fā)生在90年代初，突變時間夏季季長比年平均氣溫遲4～5年。

氣候?qū)W；氣候；季節(jié)；Mann-Kendall突變檢驗；仁化縣

氣候季節(jié)對各行業(yè)以及人們的生活都有不同程度的影響，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要。季節(jié)劃分的方法有很多，我國傳統(tǒng)的劃分是以立春、立夏、立秋、立冬作為4季的開始；西方國家則多以春分、夏至、秋分、冬至作為4季的起始；從氣候統(tǒng)計劃分，在北半球溫帶地區(qū)，春季為3—5月、夏季為6—8月、秋季為9—11月、冬季為12月—次年2月。以上幾種季節(jié)的劃分標(biāo)準(zhǔn)能反映出一般的氣候概況，但由于我國幅員遼闊、地形復(fù)雜，各地氣候千差萬別。因此，上述提及的幾種劃分4季的方法并不能確切地反映各地的實(shí)際情況。國內(nèi)不少氣象工作者對適合的氣候季節(jié)劃分進(jìn)行了探索和研究［1-5］。張寶堃［6］提的中國4季劃分標(biāo)準(zhǔn)，完全符合我國氣候分布特征，并得出了中國各地4季的起始日期和天數(shù)長短，至今仍是我國研究各地氣候特征的重要依據(jù)；陳上及等［7］對我國近海海洋水文氣候季節(jié)進(jìn)行劃分；湯懋蒼等［8］討論了高原地區(qū)4季劃分的標(biāo)準(zhǔn)。2012年，中國氣象局發(fā)布了《中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)氣候季節(jié)劃分》（QX/T152-2012），對我國氣候季節(jié)劃分的研究提供了指導(dǎo)和依據(jù)。

仁化縣地處南嶺山脈南麓，位于廣東省北部，是粵、湘、贛3省交界地。森林資源、生態(tài)資源、農(nóng)業(yè)資源和旅游資源非常豐富，是國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、廣東省重點(diǎn)林業(yè)生態(tài)縣、國家農(nóng)業(yè)示范園區(qū)，也是世界地質(zhì)公園、世界自然遺產(chǎn)、國家5A級景區(qū)丹霞山所在地。本研究根據(jù)《中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)氣候季節(jié)劃分》，研究仁化地區(qū)多年來的氣候季節(jié)特征，以期掌握季節(jié)變化規(guī)律，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)資源、農(nóng)業(yè)資源和旅游資源的合理規(guī)劃與配置提供參考。

1 資料和方法

1.1 資料

所用資料為仁化縣1962年1月1日—2015年1月31日逐日平均氣溫資料，來源于仁化國家氣象觀測站。日平均氣溫采用02：00、08：00、14：00、20：00（北京時，下同）4個時次的平均氣溫。

采用數(shù)理統(tǒng)計、線性傾向、Mann-Kendall（M -K）突變檢驗、保證率計算等，來分析仁化氣候季節(jié)變化特征。氣候季節(jié)起始日保證率，用經(jīng)驗頻率公式Pm=m/（n+1）×100%計算［4-5］，其中m為氣候季節(jié)起始日在樣本中由前向后排列的序號；n為樣本數(shù)；Pm為保證率（%），即氣候季節(jié)起始日出現(xiàn)的累計頻率。

1.2 季節(jié)劃分標(biāo)準(zhǔn)

《中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)氣候季節(jié)劃分》規(guī)定：春季為日平均氣溫或滑動平均氣溫≥10℃且＜22℃；夏季為日平均氣溫或滑動平均氣溫≥22℃；秋季為日平均氣溫或滑動平均氣溫＜22℃且≥10℃；冬季為日平均氣溫或滑動平均氣溫＜10℃。當(dāng)滑動平均氣溫序列連續(xù)5 d≥10℃且＜22℃，則以其所對應(yīng)的氣溫序列中第1個≥10℃的日期作為春季起始日，其余季節(jié)的起始日依此類推。

2 仁化氣候季節(jié)特征

2.1 季節(jié)長度

從天氣氣候角度，按照日平均氣溫將1年劃分為不同的階段，通常分為春季、夏季、秋季和冬季4個季節(jié)。1年中春、夏、秋、冬4個季節(jié)均出現(xiàn)的地區(qū)為4季分明區(qū)；1年中有1個或多個季節(jié)不出現(xiàn)的地區(qū)為4季不分明區(qū)。統(tǒng)計可知，仁化縣1年中春、夏、秋、冬4個季節(jié)均會出現(xiàn)，屬4季分明區(qū)（表略）。其中4季平均長度夏季最長，達(dá)173.7 d，占全年時長的47.6%；春季次之，季節(jié)長度為83.6 d，占全年時長的22.9%；冬季的季節(jié)長度最短，為33.7 d，僅占全年時長的9.2%。另外，仁化4季長度年際差異較大，以春季為例，季節(jié)長度最長的年份（1982年）有130 d，最短的年份（2008年）僅47 d，季節(jié)長度最大值與最小值相差近3個月；夏季、秋季、冬季的季節(jié)長度最大與最小差值均在2個月以上。

2.2 季節(jié)起始日特征

以某一氣候季節(jié)起始日的前一日，作為上一季節(jié)的終止日；某一氣候季節(jié)起始日到終止日之間的天數(shù)，為該氣候季節(jié)的長度（天數(shù)）。因此，氣候季節(jié)起始日的確定，是計算季節(jié)長度的前提。由表1可知，仁化4個季節(jié)平均起始日分別為1月29日、4月22日、10月13日、12月26日。冬季起始日年際差異最大，最晚起始日與最早起始日差值達(dá)2個月；其余季節(jié)最晚與最早起始日差值在1個半月左右，起始日出現(xiàn)的時間集中性比冬季高。

氣候季節(jié)起始日是很重要的氣候指標(biāo)，不同保證率下的氣候季節(jié)起始日與人民的生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都有著密切的關(guān)系。由表1可知，仁化多年平均春季起始日出現(xiàn)在1月29日；夏季起始日出現(xiàn)在4月22日；秋季起始日出現(xiàn)在10月13日；冬季起始日出現(xiàn)在12月26日，與50%保證率下的起始日基本吻合。80%保證率下，仁化春、夏、秋、冬4季的起始日分別為：2月11日、5月1日、10月21日、1月11日。

表1 1962—2014年仁化不同保證率下的氣候季節(jié)起始日

3 季節(jié)年際變化特征

3.1 季長年際變化

圖1為1962—2014年仁化4季長度年際變化趨勢，可以看出，春季和冬季季長呈縮短的趨勢，而夏季季長則有變長的趨勢，秋季季長較為平穩(wěn)，無明顯的變化趨勢。夏季季長的氣候傾向率在4季中最大，達(dá)0.309 d/年；其次為春季，為-0.207 d/年；秋季最小，僅為0.002 d/年。顯著性t檢驗顯示，只有夏季季長年際變化能通過置信度α=0.01的顯著性檢驗，其余季節(jié)季長年際變化甚至未能通過置信度的顯著性檢驗。

3.2 季節(jié)起始日年際變化

由1962—2014年仁化4季起始日年際變化趨勢（圖略），可以看出，秋季和冬季起始日呈推遲趨勢，而夏季起始日呈提前趨勢，春季起始日較為平穩(wěn)，無明顯的變化趨勢。夏季起始日的氣候傾向率在4季中最大，達(dá)-0.188 d/年；其次為冬季，為0.123 d/年；春季最小，僅為0.018 d/年。顯著性t檢驗顯示，只有夏季起始日年際變化能通過置信度α=0.05的顯著性檢驗，而其余季節(jié)起始日年際變化甚至未能通過置信度顯著性檢驗。

圖1 1962—2014年仁化4季長度年際變化趨勢

4 氣溫變化對四季長度的影響

4.1 氣溫與季長變化的關(guān)系

對1962—2014年仁化年平均氣溫年際變化（圖2）進(jìn)行分析，近53年來仁化縣年平均氣溫呈震蕩式上升，期間存在“升溫-降溫-升溫”的反復(fù)。對年平均氣溫進(jìn)行一元線性擬合，其氣候傾向率達(dá)0.012℃/年，年平均氣溫上升的趨勢明顯，相關(guān)系數(shù)r=0.483，能通過信度水平α =0.01的顯著性檢驗。

圖2 1962—2014年仁化年平均氣溫年際變化趨勢

通過計算，春、夏、秋、冬4個季節(jié)長度與年平均氣溫相關(guān)系數(shù)r分別為：-0.136、0.506、0.093、-0.233。其中，夏季、秋季季長與年平均氣溫呈正相關(guān)，但秋季r很小，相關(guān)性較差；春季、冬季季長與年平均氣溫呈負(fù)相關(guān)。4季中，夏季r最大，達(dá)0.506，能通過信度水平α=0.01的顯著性檢驗，其余季節(jié)均未能通過檢驗。建立年平均氣溫與夏季長度的一元線性方程如下：

其中，x為年平均氣溫（℃）；y為夏季季長（d）。按線性趨勢進(jìn)行估算，年平均氣溫每升高0.1℃，夏季季長增加1.6 d，可見，夏季季長對氣候變暖（氣溫升高）有較強(qiáng)的響應(yīng)。這與郁珍艷等［9］指出的我國平均氣溫對4季長度的變化有較大影響，其中夏季季長的變化最明顯的結(jié)論一致。

4.2 年平均氣溫、夏季季長的M-K突變檢驗

對1962—2014年仁化年平均氣溫進(jìn)行M-K突變檢驗（圖3a），可知UF值在1996年前呈波動式上升，1996年之后有明顯的上升趨勢，這種上升趨勢明顯超過顯著性水平0.05臨界線（u0.05=1.96），甚至超過0.001顯著性水平（u0.001=2.56），表明在1996年之后仁化年平均氣溫上升趨勢十分顯著。UB值從70年代開始到1998年一直呈下降趨勢，1998年之后呈波動式上升，結(jié)合UF、UB曲線，交叉點(diǎn)（兩曲線交點(diǎn)）發(fā)生在1988年左右，同時，交叉點(diǎn)在兩條信度檢驗閾值內(nèi)，因此，仁化年平均氣溫在1988年前后出現(xiàn)突變，氣溫呈顯著升高趨勢。圖3b為夏季季長的M-K突變檢驗，圖中UF線與年平均氣溫UF線有相似的變化趨勢，季節(jié)長度變化顯著的年份出現(xiàn)在1993年。UB值整體呈波動下降的趨勢。綜合 UF、UB曲線，突變點(diǎn)發(fā)生在1993年。

對比年平均氣溫與夏季季長M-K突變檢驗圖，兩者有相似的變化趨勢，突變時間夏季季長比年平均氣溫遲4～5年，這與鄭偉杰等［10］對江門市的研究結(jié)論較為一致。

圖3 1962—2014年仁化年平均氣溫（a）與夏季季長（b）M-K突變檢驗

5 結(jié)論

1）仁化一年中春、夏、秋、冬4個季節(jié)均會出現(xiàn)，屬4季分明區(qū)。其中，4季平均長度夏季最長，占全年時長的47.6%；冬季的季節(jié)長度最短，僅占全年時長的9.2%。仁化的4季長度年際差異較大，4季季長最大與最小差值均在2個月以上。

2）仁化冬季起始日年際差異最大，最晚起始日與最早起始日差值達(dá)2個月；其余季節(jié)最晚與最早起始日差值在1個半月左右。80%保證率下，仁化多年平均春季起始日出現(xiàn)在2月11日；夏季出現(xiàn)在5月1日；秋季出現(xiàn)在10月21日；冬季出現(xiàn)在次年1月11日。

3）春季和冬季季長有縮短的趨勢，夏季季長有變長的趨勢，秋季季長較為平穩(wěn)，無明顯的變化趨勢；秋季和冬季起始日有推遲趨勢，而夏季起始日有提前趨勢，春季起始日較為平穩(wěn)，無明顯的變化趨勢。

4）仁化年平均氣溫上升趨勢明顯，氣候傾向率達(dá)0.012℃/年。夏季季長與年平均氣溫呈正相關(guān)，在4季中的相關(guān)性最強(qiáng)。夏季季長對氣候變暖（氣溫升高）有較強(qiáng)的響應(yīng)。

5）M-K突變檢驗結(jié)果表明，年平均氣溫與夏季季長有相似的變化趨勢，年平均氣溫突變發(fā)生在20世紀(jì)80年代末，夏季季長突變發(fā)生在20世紀(jì)90年代初，突變時間夏季季長比年平均氣溫遲4～5年。

［1］繆啟龍，王勇.中國四季的劃分及其變化特征分析［C］//中國氣象學(xué)會2007年年會氣候變化分會場論文集，2007：693-701.

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［10］鄭偉杰，徐碧裕，黃曉東.江門四季長度的變化［J］.廣東氣象，2015，37（5）：48-51.

Analysis of the Characteristics of Seasonal Variation of the Climate of Renhua County

WANG Wen-xing1，CHEN Jie-wen2，ZHONG Li-huɑ1，LIU Qing1
（1.Meteorological Bureau of Renhua County，Renhua 512300；2.Meteorological Bureau of Fogang County，F(xiàn)ogang 511600）

With the day-to-day temperature data from a national observation station in Renhua and the methods of mathematical statistics，linear tendency and Mann-Kendall abruptness test，we analyzed the characteristics of the seasonal variation of the climate of the county in 1962 to 2014.The result is shown as follows.The four seasons differ distinctly in the county，with summer being the longest and winter the shortest. Spring and winter tend to shorten while summer tends to lengthen.The starting dates of autumn and winter tend to postpone while the beginning date of summer tends to advance.The annual mean temperature rises significantly.The seasonal duration of summer responds well to temperature rise.As shown in Mann-Kendall tests，the annual mean temperature（seasonal duration）had abrupt changes at the end of 1980s（early 1990s），with the latter taking place 4 to 5 years later than the former.

climatology；climate；season；Mann-Kendall abruptness test；tendency analysis；Renhua County

P46

A

10.3969/j.issn.1007-6190.2016.05.009

2016-03-20

王文星（1988年生），男，工程師，本科，主要從事預(yù)報服務(wù)工作。E-mail：659967520@qq.com

王文星，陳潔雯，鐘立華，等.仁化縣氣候季節(jié)變化特征分析［J］.廣東氣象，2016，38（5）：37-41.