1961～2010年海南興隆氣候變化趨勢(shì)與突變分析

李志剛+王燦+祖超+鄭維全+魚(yú)歡+楊建峰

摘 要 利用趨勢(shì)分析和Mann-kendall檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)海南省萬(wàn)寧市興隆旅游經(jīng)濟(jì)區(qū)近50年（1961～2010年）降水量、氣溫和相對(duì)濕度等氣象因子進(jìn)行趨勢(shì)分析和突變分析。結(jié)果表明：興隆地區(qū)年平均溫度呈明顯上升趨勢(shì)，變化傾向率約0.288℃/（10 a）；年降水量變化整體變化呈下降趨勢(shì)，但未能通過(guò)顯著性檢驗(yàn)；年平均相對(duì)濕度的變化整體上表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，變化傾向率為-1.052%/（10 a）；興隆地區(qū)年平均氣溫的自20世紀(jì)70年代起開(kāi)始呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，到1990年左右發(fā)生了突變，但年降水量、相對(duì)濕度未發(fā)現(xiàn)突變點(diǎn)。綜上所述，興隆地區(qū)近50年來(lái)氣候變化趨勢(shì)與全國(guó)范圍基本一致，增溫幅度略高于全島水平；而降水量變化趨勢(shì)與海南島相反，呈現(xiàn)出微弱的線性下降趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞 海南興隆 ；氣候變化 ；趨勢(shì)分析 ；突變分析 ；Mann-Kendall檢驗(yàn)

中圖分類號(hào) P467 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.06.010

Analysis of Climate Trend and Abrupt Climate Change from

1961 to 2010 in Xinglong， Wanning， Hainan

LI Zhigang WANG Can ZU Chao ZHENG Weiquan YU Huan YANG Jianfeng

（Spice and Beverage Research Institute， CATAS / Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Crops， Ministry of Agriculture / Hainan Key Laboratory of Genetic Improvement and Quality Regulation for Tropical Spice and Beverage Crops， Wanning， Hainan 571533）

Abstract The data on climatic factors such as precipitation， temperature and relative humidity in the past 50 years （1961～2010） in Xinglong， Wanning， Hainan Province were used to analyze the climate trend and abrupt climate change by using the method of trend analysis and Mann-kendall test. The results showed that the annual mean temperature was significantly increased with the linear trend rate of 0.288 Co（10a）-1. The annual precipitation tended to decrease but did not pass the significance test. The annual average relative humidity showed a downward trend， with a trend rate of -1.052%o（10a）-1. The annual average temperature started to show a rising trend from 1970s， but an abrupt climate change occurred in around 1990. No abrupt climate change was observed in the annual precipitation and relative humidity. It was concluded that the climate trend in the past 50 years in Xinglong was generally consistent with that in the whole country. The annual average temperature was slightly higher in Wanning than in the whole Hainan Island， and the annual average precipitation trend in Wanning was opposite to that in the whole Hainan Island and showed a weak linear downward trend.

Keywords Hainan Xinglong ； climate change ； trend analysis ； abrupt change analysis ； Mann-Kendall test

近年來(lái)，氣候變化規(guī)律成為中國(guó)氣象界普遍關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，許多科技人員針對(duì)我國(guó)氣候變化規(guī)律開(kāi)展研究，并取得一定進(jìn)展[1-6]。關(guān)于海南島的氣候變化特征也有過(guò)一些研究：周茂華等[7]研究了海南島各季和年的平均氣溫和降水量的統(tǒng)計(jì)特征；吳慧等[8]利用小波分析對(duì)全島月平均氣溫和降水量的多層次時(shí)間尺度結(jié)構(gòu)作了詳細(xì)分析；陳小麗等[9]采用Mann-Kendall檢驗(yàn)方法分析了海南島近42年氣候變化特征。類似的研究均針對(duì)海南全島范圍進(jìn)行大尺度的年際動(dòng)態(tài)比較分析，但島內(nèi)各縣由于地理位置和地形的不同，形成的一些典型氣候類型區(qū)的氣候變化規(guī)律特征尚未見(jiàn)報(bào)道。本文分析了海南興隆1961～2010年的降水量、平均氣溫和相對(duì)濕度的變化情況，討論該區(qū)域的氣候變化規(guī)律特征，以期為今后開(kāi)展氣候變化對(duì)該區(qū)域農(nóng)業(yè)活動(dòng)等影響的研究提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

興隆位于海南省東南部萬(wàn)寧市境內(nèi)，距萬(wàn)寧市城區(qū)25 km，海榆東線公路205 km處，是海南省著名旅游勝地。該地區(qū)東臨南海（距海邊約10 km），三面環(huán)山，日照充足，長(zhǎng)夏無(wú)冬，濕度大、雨量充沛，屬典型的熱帶季風(fēng)氣候，絕大多數(shù)熱帶、亞熱帶植物在這里均能正常生長(zhǎng)開(kāi)花結(jié)果，有著我國(guó)其它熱帶、亞熱帶地區(qū)所不可比擬的氣候條件。

2 資料與方法

本研究的所有氣象數(shù)據(jù)，由興隆華僑農(nóng)場(chǎng)氣象站提供。氣象站觀測(cè)場(chǎng)位于北緯18°45′，東經(jīng)110°08′，海拔高度約26.0 m。 本文首先利用一元線性回歸、5 a趨勢(shì)滑動(dòng)和多年趨勢(shì)線進(jìn)行氣候變化趨勢(shì)與特征分析；其次對(duì)氣候要素氣溫、降水量、相對(duì)濕度進(jìn)行氣候突變分析。檢驗(yàn)氣候要素突變的方法較多，文中主要采用Mann-Kendall法對(duì)氣候要素進(jìn)行突變分析。具體的突變分析過(guò)程詳見(jiàn)文獻(xiàn)[10-11]，在此不作贅述。

3 結(jié)果與分析

3.1 氣溫變化特征分析

1961～2010年興隆地區(qū)年平均氣溫呈上升趨勢(shì)（圖1），變化傾向率為0.288℃/（10 a）（表1）?？傮w上與全球平均氣溫變化趨勢(shì)一致，但變化規(guī)律與幅度有所不同，增溫幅度略高于陳小麗等[9]得出的海南島年平均氣溫以0.27℃/（10 a）的傾向率上升的研究結(jié)果。

有研究表明，在全球變暖的氣候背景下，自20世紀(jì)以來(lái)的100年間全球平均氣溫升高了0.3～0.6℃[12]。李慶祥等[13]研究表明：1954～2006年我國(guó)平均氣溫增暖趨勢(shì)約為（0.26±0.032）℃/（10 a），冬季最大為（0.35±0.046）/（10 a），春季為（0.25±0.051）/（10 a），秋季為（0.22±0.055）/（10 a），夏季最小為（0.16±0.037）/（10 a）。用線性傾向估計(jì)分析1961～2010年興隆地區(qū)春、夏、秋、冬及年平均氣溫的變化趨勢(shì)，結(jié)果見(jiàn)表1。興隆地區(qū)近50年來(lái)春、夏、秋、冬及年平均氣溫隨時(shí)間變化均呈現(xiàn)出顯著的線性增加趨勢(shì)，線性傾向率大小順序?yàn)椋憾?gt;秋>年平均>夏>春。與全國(guó)范圍相比較，除冬季外，興隆地區(qū)春、夏、秋季的氣溫升高的線性傾向率均較大，但冬季仍為該地區(qū)升溫最明顯的季節(jié)，升溫速率為0.325℃/（10 a）。

3.2 降水變化特征分析

興隆地區(qū)1961～2009年多年平均降水量為2 150.8 mm，降水變化周期短，整體變化呈下降趨勢(shì)（圖2），但未能通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。這一結(jié)果與左洪超等[14]對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)降水量變化的研究結(jié)果一致；而與陳小麗等[9]的研究結(jié)果相反，其研究表明，1961～2002年海南島降水量連時(shí)間的增加呈弱的上升趨勢(shì)，以42.9 mm/（10a）的傾向率增加。

整體上來(lái)看興隆地區(qū)在20世紀(jì)60、70年代降水量變化較大，近50年雨量最大的十年中有6年發(fā)生在這一時(shí)期，其中包括雨量最大年（1972年的3 042.5 mm）和次大年（1973年的3 003.1 mm）；同時(shí)，雨量最少的10年也有4年在這一時(shí)期，其中雨量最小年（1977年的1 084.5 mm）。80和90年代是雨量相對(duì)來(lái)說(shuō)變化不劇烈的豐雨時(shí)期，這一時(shí)期的平均降水量在2 183 mm左右。然而，進(jìn)入21世紀(jì)后，降水量顯著下降到1 990 mm，且2000～2009年有8年的降水量低于多年平均值或持平，有3年是雨量最少的十年之一。韓奇等[9]對(duì)海南儋州近年氣候變化的研究也得出了同樣的結(jié)果。

海南四季不分明，當(dāng)?shù)厝肆?xí)慣將每年的5～10月稱為雨季（也是臺(tái)風(fēng)季節(jié)）。由圖3可知，11月至次年4月稱為旱季。雨季的降水量占全年降水量的75.1%，雨季6個(gè)月的平均降水量為269.1 mm；旱季的降水量占全年降水量的24.9%，旱季6個(gè)月的平均降水量為89.4 mm。因此，雨季、旱季之分明顯。從多年平均降水量的月度分布情況可見(jiàn)，興隆地區(qū)降水量的月度分布較不均勻，9、10月為全年降水最為集中的月份，占全年31.3%，降水量分別為406.8、376.2 mm。12月至次年3月的降水量最小，在38.1～59.7 mm，降水最多月9月的降水量是最少月1月的10余倍。原因?yàn)?、10月份是臺(tái)風(fēng)天氣最頻繁發(fā)生的月份，臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的強(qiáng)降水天氣是這2個(gè)月份降水量高的主要原因，如：1973、1978年9月的降水量都超過(guò)了1 000 mm，分別為1 053.3和1 010.9 mm。1973年9月14日，在瓊海登陸的7314號(hào)18級(jí)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“瑪琪”和1978年9月24、29日分別在陵水、瓊海登陸的2次9級(jí)熱帶氣旋，是造成這2個(gè)時(shí)間降水量較集中的重要原因。

3.3 相對(duì)濕度變化特征分析

興隆1961～2010年平均相對(duì)濕度的變化整體上表現(xiàn)出顯著的線性下降趨勢(shì)（α=0.05），變化傾向率為-1.052%/（10a），見(jiàn)圖4（年份）。1968年全年平均相對(duì)濕度最高，超過(guò)90%；最低年為2006年的80.33%；自1995年起，年平均相對(duì)濕度均低于多年平均值84.74%，降低趨勢(shì)明顯。從近50年來(lái)多年月平均相對(duì)濕度來(lái)看，興隆地區(qū)相對(duì)濕度的各月分布大致上呈雙峰型。相對(duì)濕度的最大值出現(xiàn)在9月，次大值出現(xiàn)在2、8月，最小值出現(xiàn)在12月，次小值出現(xiàn)在11月，見(jiàn)圖4（月份）。

3.4 氣候變化的突變分析

利用Mann-Kendall 法對(duì)興隆地區(qū)1961～2010年平均氣溫、年降水量和相對(duì)濕度進(jìn)行突變檢驗(yàn)，見(jiàn)圖5。分析發(fā)現(xiàn)：自20世紀(jì)70年代以來(lái)，興隆地區(qū)年平均氣溫有一明顯的增暖趨勢(shì)，90年代后這種增暖趨勢(shì)大大超過(guò)0.05臨界線，表明90年代起興隆氣溫的上升趨勢(shì)十分顯著。UF和UB曲線的交點(diǎn)位于0.05臨界線內(nèi)（圖5），因此可確定興隆地區(qū)的氣溫變化在1990年前后發(fā)生了突變。而陳小麗等[9]的研究發(fā)現(xiàn)，海南島年平均氣溫在1961～1986年處于波動(dòng)下降階段，1986～2002年處于波動(dòng)上升階段，1986年前后發(fā)生突變，1987年開(kāi)始增暖趨勢(shì)顯著（α=0.05）。興隆地區(qū)的氣溫變化與海南變化在趨勢(shì)上基本一致，但相對(duì)來(lái)說(shuō)變化延后2～3年。