近60年黃河流域典型區(qū)域氣溫突變與變暖停滯研究

黃 星,馬 龍,劉廷璽,王靜茹,劉丹輝,李虹雨 (內蒙古農業(yè)大學水利與土木建筑工程學院,內蒙古 呼和浩特市 010018)

近60年黃河流域典型區(qū)域氣溫突變與變暖停滯研究

黃 星,馬 龍*,劉廷璽,王靜茹,劉丹輝,李虹雨 (內蒙古農業(yè)大學水利與土木建筑工程學院,內蒙古 呼和浩特市 010018)

以黃河流域典型區(qū)域–黃河流域內蒙古段為研究區(qū),采用1951～2012年62年氣溫區(qū)域平均數據,應用M-K檢驗等方法對研究區(qū)區(qū)域平均最高氣溫、平均氣溫、平均最低氣溫突變前后變化及氣溫突變后變暖停滯特征進行了分析.結果表明：年(季)平均最低氣溫首先發(fā)生突變(1977～1987年),平均氣溫次之(1978～1993年),平均最高氣溫最晚(1978～1994年),平均最高氣溫與平均氣溫秋、冬季發(fā)生突變時間一樣;年內突變早晚順序為冬季最早(1977～1978),夏季最晚(1987～1994).冬季比夏季、平均最高氣溫比平均最低氣溫變化更劇烈.平均最低氣溫(0.231～ 0.604℃/10a)對升溫貢獻較大.各類氣溫年(季)突變后在 1997～2007年間先后發(fā)生變暖停滯現(xiàn)象,春季和冬季首先發(fā)生變暖停滯,秋季較晚,夏季未停滯,年氣溫最晚(2007年),大部分年(季)氣溫要素變暖停滯晚于全球變暖停滯時間(1998年).年際氣溫突變后到停滯前平均最高氣溫的升溫速率相對最慢,而其停滯后降溫速率反而最快,平均最低氣溫與其相反,初步說明平均最低氣溫對升溫反應較為明顯,平均最高氣溫對降溫反應較為明顯.季節(jié)中,突變后到氣溫停滯前,春季平均最高氣溫增長速率最快;氣溫停滯后,春季最低氣溫下降速率最快(-0.324℃/a1).

氣溫；突變；變暖停滯；黃河流域典型區(qū)域

氣候系統(tǒng)及其各要素在不同層次之間的關系及其相互作用十分復雜,其中周期性和突變性是兩個重要的特征[1].科學家針對氣候變化的周期性開展了大量研究,氣溫變化在世界各地各不同時段表現(xiàn)出區(qū)域性特征[2-3].而氣候突變是指氣候從一個平均值到另一個平均值的急劇變化,它表示為氣候變化不連續(xù)性[4],許多學者已經在不同尺度上對這一氣候現(xiàn)象進行了研究.從近一個世紀的時間尺度上來看,在冰期–間冰期旋回大尺度氣候變化背景下,全球經歷了一系列氣候突變事件,如末次冰期的Dansgaard Oeschger事件、Younger Dryas事件和 Heinrich事件等[5]. Aesawyet[6]研究表明,地中海南部年平均氣溫發(fā)生過顯著的氣候突變.符淙斌[4]對20世紀初、20年代及60年代三次全球性氣候突變事件及其特點進行了分析.此外,許多學者運用不同方法對我國一些地區(qū)開展了氣候突變研究[7-9],涉及的研究區(qū)有海河流域[10]、陜北地區(qū)[11]、西藏[12]、三江平原[13]等.對氣候突變檢驗采用的方法有M-K檢驗[13-14]、分段線性擬合方法[14]、累積距平[15]、滑動T檢驗[16-17]等.

另外,近些年科學家對氣候變暖停滯(hiatus)現(xiàn)象較為關注,最早提出變暖停滯的是來自澳大利亞詹姆斯·庫克大學的Carter[18],2014年出版的Nature雜志將全球氣候變暖停滯評為2014年十大科學事件之一,此次全球變暖停滯是指1998年全球氣溫達到最高后,至今并未再出現(xiàn)明顯的上升趨勢,甚至還出現(xiàn)了微弱的下降變化[19].對于全球變暖停滯現(xiàn)象,近幾年國內外科學家做了大量研究[19-26],一些科學家認為,全球變暖停滯會一直持續(xù),而產生這種現(xiàn)象的原因很多,例如由于地球大氣層上界面太陽輻射的減少[26],地球系統(tǒng)內部的能量有了重新分布、熱量被深層海洋吸收

[28-29]、平流層水汽濃度的減小等[19],另一些科學家則認為,這種變暖停滯現(xiàn)象只是暫時的,在20世紀90年代年代及20世紀60年代都出現(xiàn)過超過10年的溫度下降或保持負距平的情況,另外,模擬研究也表明,即使保持0.2℃/10a的增溫速率,每百年中仍可能出現(xiàn)兩次與當前類似的停滯現(xiàn)象[24].但值得注意的是,即使目前發(fā)生了變暖停滯,但依然保持了很高的溫度.

對于黃河流域氣候系統(tǒng)及各要素,國內學者也做了大量研究[27-28],結果表明,黃河源區(qū)平均氣溫突變發(fā)生在 1997年[27],整個黃河流域平均氣溫的突變發(fā)生在20世紀80年代[28].上述研究大部分從年、年代、季的時間尺度揭示了氣溫升降、周期、突變等基本特征,其中突變是一個明顯的氣候狀態(tài)分界點,可作為氣候變化的自然時間分界點,較少有學者以此為界對突變前后的氣候狀態(tài)做進一步深入分析.另外針對近些年科學家較為關注的氣候變暖停滯現(xiàn)象,黃河流域是否也存在這種現(xiàn)象,研究其對全球變暖停滯現(xiàn)象的響應也是十分必要的.基于此,本文以黃河流域典型區(qū)域—黃河流域內蒙古段為研究區(qū),以其及周邊地區(qū)的52個氣象站點1951～2012年氣象數據為基礎,對研究區(qū)平均最高氣溫、平均氣溫、平均最低氣溫的年、季變化做突變分析,并以突變點為界,對各氣溫要素突變前后的基本特征做對比分析,對突變后是否有氣溫變暖停滯現(xiàn)象及停滯前后變化特征進行深入研究.

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

黃河流域典型區(qū)域—黃河流域內蒙古段由寧夏的石嘴山市進入內蒙古自治區(qū)(分布范圍見圖 1),流經烏海市、巴彥淖爾市、鄂爾多斯市、包頭市、呼和浩特市,由準格爾旗出境,在內蒙古境內全長 830km.流域地貌類型多樣,分布有沙漠、高原、丘陵、山地、平原,地處干旱、半干旱氣候區(qū),冬季漫長嚴寒,春季干旱.多年平均氣溫為6.63℃左右,多年平均降水量變化介于120～420mm之間.境內主要支流有都思兔河、昆獨侖河、大黑河、渾河、納林河、烏蘭木倫河和紅柳河等.

1.2 數據來源

圖 1為研究區(qū)及其周邊地區(qū)分布的氣象站點,共計分布有呼和浩特等 52個氣象站點.本次收集了這些站點自建站以來至2012年的平均最高氣溫、平均氣溫、平均最低氣溫年(月)資料,數據來源于氣象局整編資料.經檢驗,各氣象站點

氣象數據無明顯的突變點和隨機變化,數據變化相對均一和一致,數據可靠,可以代表區(qū)域氣候狀況.本次研究將各類氣象要素統(tǒng)一在 1951～2012年之間,其中包頭站在1951～2012年間數據完整,有5%的站點在1951～1952年間數據缺失,18%的站點在 1951～1953年間數據缺失,8%的站點在1951～1954年間數據缺失,46%的站點在1951～1958年間數據缺失(缺測年份如 1954、1956等不等),23%的站點在1951～1970年間數據缺失(缺測年份如1962年、1965年等不等).

圖1 黃河流域內蒙古段位置及氣象站點分布Fig.1 Locations of Inner Mongolia part of the Yellow River Basin and the meteorological stations

1.3 數據處理及方法選用

(1)對于缺測數據的插補延展,采用相關分析及回歸分析法.

(2)對于研究區(qū)區(qū)域平均值序列的求取,利用研究區(qū)及其周邊地區(qū)52個氣象站點,采用客觀運行法求取,即將區(qū)域分成網格(250m×250m),形成格點,用研究區(qū)內外各氣象站的氣象資料,采用鄰近各站權重(取距離因子)及綜合權重確定各格點氣候數據,取各格點數據的算術平均值,即為整個區(qū)域平均值序列.

(3)對于氣溫突變檢驗用Mann-Kendall非參數統(tǒng)計法,得到UF和UB兩個統(tǒng)計量,當UF與UB兩條線的交點位于信度線之內,且只有一個交點,此交點即為突變年份;當兩條線的交點位于信度線之外,或同時檢驗出多次突變點時,綜合考慮實測值和五年滑動平均值進一步確定突變點.

(4)對于數據序列的趨勢分析,采用最小二乘法.其中對于較長時間序列,氣候傾向率單位采用℃/10a.對于氣溫變暖停滯前后較短時間序列,氣候傾向率單位采用℃/a.

(5)使用5a滑動平均值法進一步分析氣溫各要素的周期及趨勢變化.

(6)對于氣候因子變化的劇烈程度,使用變異系數CV表示：

式中：SD為標準差;MN為平均值;CV值越大;表明氣候因子變化越劇烈.

2 結果與分析

2.1 氣溫的突變檢驗

圖2為研究區(qū)1951～2012年年(季)區(qū)域平均各氣溫要素的 Mann-Kendall突變檢驗.為簡潔清晰,文中將部分平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫(年、春季、夏季、秋季、冬季)用符號T(avg,年)、T(max,年)、T(min,年)、T(min,春)等代替,對于部分總結性分析仍用漢字術語描述.

圖2 研究區(qū)1951～2012年年(季)區(qū)域平均各氣溫要素的Mann-Kendall突變檢驗Fig.2 Annual (seasonal) average temperatures Mann-Kendall mutation test from 1951 to 2012

年、春季、夏季、秋季、冬季平均最高氣溫發(fā)生突變的年份分別為1989年、1989年、1994年、1989年、1978年,開始持續(xù)升溫的趨勢分別從1971年、1957年、1956年、1974年、1975年開始,顯著升溫(超過置信度 α=0.05顯著性檢驗)分別從2000年、2001年、2006年、2008和1997年、1991年開始;冬季突變最早,夏季最晚,二者相隔16a.

年、春季、夏季、秋季、冬季平均氣溫發(fā)生突變的年份分別為1988年、1990年、1993年、1989年、1978年,開始持續(xù)升溫的趨勢分別從1974年、1964年、1960年、1977年、1975年開始,顯著升溫分別從 1996年、2000年、2005年、1997年、1990年開始;亦是冬季突變最早,夏季最晚,二者相隔15a.

年、春季、夏季、秋季、冬季平均最低氣溫發(fā)生突變的年份分別為1982年、1986年、1987年、1987年、1977年,開始持續(xù)升溫的趨勢分別從1951年、1959年、1954年、1956年、1975年開始,顯著升溫分別從1990年、1991年、1994年、1990年、1990年開始;亦是冬季突變最早,夏季最晚,二者相隔10a.

由此可知,T(min,冬)突變時間最早(1977年),T(max,夏)突變時間最晚(1994年).各氣溫要素年內四季突變均冬季最早,平均最高氣溫年內四季突變時間 T(max,秋)和 T(max,春)次之,T(max,夏)最晚;平均氣溫年內四季突變的時間從早到晚為T(avg,冬)、T(avg,秋)、T(avg,春)、T(avg,夏);平均最低氣溫年內突變時間從早到晚為 T(min,冬)、T(min,春)、T(min,秋)(T(min,夏)).除T(avg,春)突變年份(1990年)晚于T(max,春)突變年份外(1989年),年、各季節(jié)的突變年份均表現(xiàn)為平均最低氣溫早于平均氣溫,平均最高氣溫與平均氣溫發(fā)生突變的時間相似,但略晚于平均氣溫,且三者的突變年份間隔為1～6年.

2.2 氣溫突變前后的年(季)變化

各氣溫要素年、四季突變前后的基本特征變化見圖 3(由于圖內篇幅限制,將氣溫突變前后氣候傾向率分別統(tǒng)計于表1、表2、表3).

T(max,年)突變后比突變前升高0.95℃;突變前變異系數為0.046,突變后變異系數為0.049.突變前以較明顯的周期波動緩慢上升,共出現(xiàn)3次峰值,3次谷值(以較大而明顯的周期為準),氣候傾向率為 0.065℃/10a,但不顯著;突變之后周期波動增強,有 2次明顯的谷值,且明顯上升(未通過顯著性水平(α=5%)F檢驗),氣候傾向率為0.09

℃/10a.突變前后傾向率的增量為 0.035℃/10a.

T(avg,年)在1951出現(xiàn)特異值,在趨勢分析中去掉了特異值的影響.T(avg,年)突變后比突變前升高 1.29℃.突變前變異系數為 0.121,氣候傾向率為 0.197℃/10a.突變后變異系數為 0.078,候傾向率為 0.064℃/10a(未通過顯著性水平(α=5%)F檢驗).突變前以較明顯的周期波動緩慢上升,共出現(xiàn)4次峰值,4次谷值,突變后周期波動減弱,只有3次較明顯的峰值,且呈明顯上升趨勢(未通過顯著性水平(α=5%)F檢驗);突變前后傾向率的增量為-0.133℃/10a.

T(min,年)突變后比突變前升高 1.88℃.突變前變異系數為0.63,突變后變異系數為0.64;突變前以較明顯的周期波動上升,出現(xiàn)3次峰值,3次谷值,氣候傾向率為 0.533℃/10a(通過了顯著性水平(α=5%)F檢驗);突變后周期波動亦較明顯,相對突變前增強,出現(xiàn)2次峰值,2次谷值,且呈明顯上升趨勢(通過了顯著性水平(α=5%)F檢驗),氣候傾向率為0.584℃/10a.突變前后傾向率的增量為0.051℃/10a.

綜上所述,T(max,年)和T(avg,年)突變前年際變化相對劇烈,T(min,年)突變后年際變化相對劇烈.T(max,年)、T(avg,年)、T(min,年)突變前后的升溫幅度依次增大,突變前后變化劇烈程度亦依次增強,三者突變前后的升溫速率(氣候傾向率)的增量為 T(avg,年)最大,T(min,年)次之,T(max,年)最小,三者的周期波動突變后均減弱.

限于篇幅,此處不再展開敘述四季各氣溫要素突變前后的變化,現(xiàn)將其基本特征列于表1、表2、表3.

圖3 年(季)區(qū)域平均各氣溫要素值、多年均值、五年滑動平均值突變前后對比及突變后氣溫變暖停滯前后對比Fig.3 Annual (seasonal) regional values of average maximum temperature, annual average minimum temperature and annual average temperature, average value of all the years temperatures, five years moving average of all the temperatures before and after the mutation, and the temperatures before and after the stagnation after the mutation

表1 各季節(jié)區(qū)域平均最高氣溫突變前后的基本特征Table 1 The feature of regional seasonal average maximum temperature before and after the mutation.

表2 各季節(jié)區(qū)域平均氣溫突變前后的基本特征Table 2 The feature of regional seasonal average temperature before and after the mutation.

表3 各季節(jié)區(qū)域平均最低氣溫突變前后的基本特征Table 3 The feature of regional seasonal average minimum temperature before and after the mutation

綜合圖3及表1、表2、表3可知,T(max,年)、T(avg,春、夏、秋、冬)及 T(min,冬)突變前變異系數均小于突變后變異系數,說明突變后氣溫變化更為劇烈;T(min,春、夏、秋)突變前變異系數大于突變后變異系數,說明突變前的氣溫變化更為劇烈.春季、夏季、秋季各氣溫要素突變前變化劇烈程度以平均最低氣溫、平均最高氣溫、平均氣溫的順序依次增大,冬季則以平均最低氣溫、平均氣溫、平均最高氣溫的順序依次減小.各季節(jié)突變后春、夏、秋季變化劇烈程度以平均最高氣溫、平均氣溫、平均最低氣溫的順序依次減小,冬季則以平均最低、平均氣溫、平均最高氣溫的順序依次減小.從整體上來看,平均最低氣溫變化較為劇烈,平均最高氣溫次之,平均氣溫變化幅度最小.

平均最高氣溫突變之前春季(0.147℃/10a)對升溫的貢獻最大,突變之后為夏季(0.392℃/10a).平均氣溫突變前冬季(0.215℃/10a)對升溫的貢獻最大,突變后亦為夏季(0.342℃/10a).平均最低氣溫突變前后均為秋季(0.379℃/10a和0.604℃/10a)對升溫的貢獻最大.平均最高、平均氣溫突變前后升溫趨勢均不顯著,平均最低氣溫只有冬季突變前升溫趨勢不顯著,其余升溫趨勢均較為顯著(通過了顯著性水平(α=5%)F檢驗).春季、夏季、秋季、冬季突變前后均為平均最低氣溫對升溫的貢獻最大,平均氣溫次之,平均最高氣溫最小.另外,整體上各季節(jié)突變后的周期波動較突變前平緩.

2.3 氣溫突變后的變暖停滯

研究區(qū)各類氣溫突變后在 1997～2007年先后出現(xiàn)變暖停滯現(xiàn)象(圖3,由于圖內篇幅限制,將氣溫突變后到停滯年份前后的氣候傾向率統(tǒng)計

于表 4),增溫速率全部接近零或出現(xiàn)微弱的下降趨勢.

多年年際尺度上,T(max,年)、T(avg,年)、T(min,年)突變后均在2007年出現(xiàn)變暖停滯現(xiàn)象,各類氣溫突變后到停滯年份的氣候變化速率分別為0.047℃/a、0.062℃/a、0.081℃/a,變暖停滯后的變化速率分別為-0.172℃/a、-0.128℃/a、-0.078℃/a,均呈現(xiàn)下降趨勢,且T(max,年)、T(avg,年)變暖停滯后下降的速率大于變暖停滯前氣溫上升的速率,停滯前 T(max,年)的升溫速率相對最慢,而停滯后 T(max,年)的降溫速率反而最快;與之相反,T(min,年)是在突變后到變暖停滯年份之間升溫速率最快,而在停滯后降溫速率慢,說明T(min,年)對升溫反應最明顯,T(max,年)對降溫反應最明顯.各類氣溫從突變后到變暖停滯年份的均溫分別是 13.96℃、7.32℃、0.67℃,氣溫變暖停滯后的均溫分別是 13.88℃、7.38℃、0.66℃, T(max,年)和T(min,年)變暖停滯后的均溫相對停滯前有微弱的下降,而T(avg,年)變暖停滯后的平均氣溫依然高于停滯前.

表4 氣溫突變后到停滯年份前后氣候傾向率(℃/a)Table 4 The trend rate of growth of the temperature from the mutation to the stagnation (℃/a)

從季節(jié)上看,平均最高氣溫、平均氣溫、平均最低氣溫(除夏季外)在突變后也在不同年份出現(xiàn)變暖停滯現(xiàn)象,甚至是微弱的負增長,各類氣溫春季、秋季、冬季分別在2002年、2006年、2002年出現(xiàn)了停滯(T(max,冬)在1997年出現(xiàn)了變暖停滯),夏季在突變后氣溫依然呈明顯上升的趨勢,未出現(xiàn)變暖停滯現(xiàn)象.突變后到氣溫停滯前,春季中平均最高氣溫增長速率最快,秋季中平均氣溫增長速率最快,冬季中平均最低氣溫增長速率最快;氣溫停滯后,春季中最低氣溫下降速率最快(為-0.324℃/a),秋季、冬季中平均最高氣溫下降速率最快(各類氣溫突變后到變暖停滯年份前后季節(jié)變化速率見表 4).從各類氣溫突變到停滯前后多年各季節(jié)均值上看(表 5),T(max,春)停滯后的均值有所下降,平均氣溫、平均最低氣溫停滯后均值有所上升;T(min,秋)的均值變暖停滯后上升,其他兩類氣溫停滯后的均值均下降;而冬季各類氣溫在變暖停滯后的均值均大于氣溫突變后到停滯年份的均值.

綜上可知,研究區(qū)除夏季外,其他氣溫要素先后發(fā)生變暖停滯現(xiàn)象,氣溫沒有一直呈上升的趨勢,而是出現(xiàn)微弱的負增長.春季和冬季首先發(fā)生變暖停滯現(xiàn)象,秋季出現(xiàn)此現(xiàn)象時間較晚,夏季氣溫一直呈現(xiàn)上升趨勢.從變暖停滯發(fā)生的時間上看,研究區(qū)大部分氣溫要素發(fā)生的變暖停滯時間明顯晚于全球變暖停滯時間(1998年).從研究區(qū)突變后氣候傾向率上可以明顯的看出,氣溫發(fā)生了的變暖停滯現(xiàn)象,而這一現(xiàn)象在各類氣溫的均值上并未充分體現(xiàn),各類氣溫均值在突變后到變暖停滯前后相對有增有減,但幅度不大.

表5 各類氣溫突變后到氣溫變暖停滯前后多年年際、季均值(℃)Table 5 Annual and seasonal average values of maximum, minimum and average temperature of the years beforeand after the stagnation after the mutation (℃)

3 討論

目前氣溫突變相關研究較多,如北半球冬季在19世紀70年代末期發(fā)生突變,夏季在20世紀90年代中期發(fā)生突變,與本次研究結論一致;春季和秋季大都在20世紀90年代中后期發(fā)生突變,比本次研究區(qū)發(fā)生突變的時間略早[29].中國北方地區(qū)氣溫突變總體發(fā)生在90年代,略晚于本次研究區(qū)發(fā)生突變的時間;1970年以后,中國華北地區(qū)氣溫明顯上升[30],本次研究區(qū)亦符合此變化規(guī)律.

本次研究區(qū)各類氣溫發(fā)生了全面突變和升溫,其歸因及驅動力是目前研究的熱點和難點.已有研究解釋的主要原因包括自然因素和人類活動兩方面[31].在前人研究基礎上,結合本文的研究結果分析發(fā)現(xiàn),中國地區(qū)氣溫的突變與大氣環(huán)流的年代際突變有著一定的聯(lián)系.過去近百年中,西伯利亞高壓和阿留申低壓中心強度、西伯利亞高壓 1030hPa等壓線南伸緯度和兩個大氣活動中心之間的氣壓梯度于20世紀20年代和80年代發(fā)生兩次突變,其中 80年代的突變更為顯著

[36],本次研究區(qū)氣溫發(fā)生突變的時間與大氣環(huán)流突變時間接近.

研究區(qū)氣溫突變后開始呈持續(xù)增長趨勢,但在1997～2007年以后,各類氣溫的升溫幅度基本接近于零,甚至是微弱的負增長,即出現(xiàn)變暖停滯現(xiàn)象,王紹武、宋斌[32-33]等對此現(xiàn)象的形成機制及研究進展做了分析與總結,一種觀點認為全球變暖停滯是由于外強迫造成的,另一種則認為是自然變率產生的.另外,還有人認為造成這種現(xiàn)象的原因是太平洋年代震蕩的影響、熱量被深海吸收、太陽輻射的減少等,總之,人類活動的因素不是造成這種現(xiàn)象的主要原因.而Kerr等[34]則認為這種變暖停滯是暫時的,并做了模擬實驗,表明沒有超過15年的變暖停滯現(xiàn)象,其會在幾年內恢復.本次研究區(qū)變暖停滯原因及是否是暫時的,都不得而知;同時,對比全球氣溫變暖停滯,研究區(qū)很多氣溫要素停滯時間要遠遠晚于全球變暖停滯時間,對于這些問題,需要在以后的研究中進一步增加數據序列長度,結合其他因素等進行深入研究,揭示問題本質.

本次研究成果不僅對于深入了解并揭示我國干旱寒冷地區(qū)氣候變化規(guī)律有一定的科學借鑒意義,而且對于黃河流域典型區(qū)域生態(tài)環(huán)境、農牧業(yè)發(fā)展、水資源開發(fā)利用等生產生活有一定的實踐指導意義,亦為全球氣候研究最終目標——定量闡明地球系統(tǒng)過去變化規(guī)律及其過程,增進對未來氣候、環(huán)境變化預測和制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供一定借鑒.但由于數據資料時間長度有限(1951～2012年),對于研究區(qū)長期氣溫變化規(guī)律分析及氣溫升高、變暖停滯原因剖析存在一定局限性.此外,使用的數據為處理后的區(qū)域平均值序列,由其來反映整個研究區(qū)氣溫突變特征及變暖停滯現(xiàn)象,忽略了區(qū)域異質性,對結果的代表性亦將產生一定影響,需要今后進一步全面考慮和深入研究.

4 結論

4.1 年(季)各氣溫要素(除T(max,春)早于T(vag,春)外)突變年份均表現(xiàn)為平均最低氣溫早于平均氣溫,早于平均最高氣溫.各類氣溫四季均是冬季(1977～1978)突變最早,夏季(1987～1994)突變最晚.

4.2 T(avg,年)、T(min,春、夏、秋)為突變前氣溫變化較為劇烈,T(min,冬)與之相反;年平均氣溫除年序列外,其余均為突變后變化較為劇烈;平均最高、平均氣溫均是突變后變化比較劇烈.不論突變前后,各氣溫要素均表現(xiàn)為冬季氣溫變化較夏季氣溫更劇烈,平均最高氣溫的變化比平均最低氣溫劇烈,平均氣溫居中或最小.

4.3 春(夏)季平均最低氣溫突變前后、T(min,秋)突變前后(0.379℃/10a、0.604℃/10a)、T(min,冬)突變后(0.425℃/10a)對升溫貢獻最大.突變后的周期波動較突變前平緩.

4.4 春(1.85℃)、夏(1.65)、秋(1.6℃)、冬(2.71℃)季均為平均最低氣溫增溫幅度最大,平均最高氣溫最小.突變前后多年均值增量最大為 T(min,冬) (2.71 ℃),最小為 T(max,年)(0.025℃);氣候傾向率增量最大為 T(max,夏)(0.273℃/10a),最小為 T(max,冬)(℃/10a);四季中,各氣溫要素突變前后多年均值增量大的季節(jié),增溫速率增量反而呈減小趨勢.

4.5 各類氣溫年(季)突變后在 1997～2007年間先后發(fā)生變暖停滯現(xiàn)象,春季和冬季首先發(fā)生變

暖停滯,秋季較晚,夏季未停滯,年氣溫最晚(2007年),大部分年(季)氣溫要素變暖停滯晚于全球變暖停滯時間(1998年).

4.6 年際氣溫突變后到停滯前 T(max,年)的升溫速率相對最慢,而停滯后 T(max,年)的降溫速率反而最快;與之相反,T(min,年)是在突變后到變暖停滯年份之間升溫速率最快,而在停滯后降溫速率慢,說明T(min,年)對升溫反應最明顯,T(max,年)對降溫反應最明顯.季節(jié)中,突變后到氣溫停滯前,T(max,夏)增長速率最快;氣溫停滯后,春季中最低氣溫下降速率最快(-0.324℃/a).

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Temperature mutation and globe warming stagnate study in typical area of Yellow River basin in recently 60years.

HUANG Xing, MA Long*, LIU Ting-xi, WANG Jing-ru, LIU Dan-hui, LI Hong-yu (College of Water Conservancy and Civil Engineering College, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018, China). China Environmental Science, 2016,36(11)：3253～3262

The part of Yellow River in Inner Mongolia was chosen as a typical area of Yellow River Basin. The regional annual average maximum temperature (AMaxT), annual average minimum temperature (AMinT) and annual average temperature (AvT) from 1951 to 2012 were selected and analyzed by Mann-Kendall method. The temperature variations before and after the mutation and the warming stagnate following the mutation were also discussed. Annual (or seasonal) AMinT mutation happened first on 1977 to 1987. Then the AvT and AMaxT mutation happened on 1978 to 1993 and 1978 to 1994, respectively. The mutation period of average autumn and winter temperature were same as AMaxT. The earliest intra-annual mutation was winter (1977 to 1978), and the latest was summer (1987 to 1994). The winter and AMaxT had more variations than summer and AMinT. The increase ratio or AMinT was 0.231～0.604℃/10a which have the most contribution. All the annual (or seasonal) temperatures had a warming stagnate from 1997 to 2007 after the mutation, successively. The stagnate occurred in spring and not stagnate occurred in summer. Mostly annual and seasonal temperature stagnate happened later than the global period which winter firstly, then autumn, the AvT was the last one (on 2007). The AMaxT increase rate was lower in the period of after mutation and before stagnate. However, the decrease rate of AMaxT if faster after stagnate. The AMinT was on the contrary. This indicates that the AMinT was sensitive to temperature increase and the AMaxT was sensitive to the temperature decrease. In seasonal, the spring AMaxT increase rate is higher from mutation to stagnate, and the spring AMinT decrease rate was the fastest after the temperature stagnate which is -0.324℃/a.

temperature；mutation；warming stagnate；typical area of Yellow River Basin

X16

A

1000-6923(2016)11-3253-10

黃 星(1990-),女,內蒙赤峰人,蒙古族,內蒙古農業(yè)大學碩士研究生,從事水文及水資源,環(huán)境演變、氣候變化及二者響應關系研究.

2016-03-20

內蒙古自治區(qū)自然科學基金項目(2014MS0407,2010BS0608);教育部《半干旱地區(qū)影響水資源高效利用的水文過程及其調控技術創(chuàng)新人才團隊》資助;國家自然科學基金項目(50869005)

* 責任作者, 教授, malong4444333@163.com