1961—2015年秦嶺地區(qū)氣溫變化特征分析

徐震宇+李經(jīng)偉+丁園圓

【摘 要】利用秦嶺地區(qū)14個氣象站的日平均氣溫數(shù)據(jù)，采用線性傾向估計法、累積距平法、Mann-Kendall檢驗法和Spline插值等方法，對秦嶺地區(qū)1961-2015年氣溫的變化特征進行分析。結果表明：1）秦嶺地區(qū)年平均氣溫呈增加的趨勢，且南部地區(qū)的增溫幅度小于北部地區(qū)。2）秦嶺南北的四季均溫也增加明顯，其中春季增加幅度最大，夏季最小。3）秦嶺地區(qū)年均溫在空間上整體表現(xiàn)為南高北低的格局，且受海拔的影響較大；冬季由于山脈的阻擋，北部氣溫遠低于南部的氣溫。

【關鍵詞】秦嶺；氣溫變化

0 引言

IPCC第四次評估報告指出，近百年全球地表平均溫度在1906-2005年間上升了0.74℃，比2001年第3次評估報告給出的100年（1901-2001年）上升了0.6℃有所提高[1]。在這種大背景下，中國的年平均氣溫也呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，1951-2004年間年平均地表氣溫變暖幅度約為1.3℃，增溫速率約為0.25℃/10a，比全球同期平均增溫速率高得多[2]。

秦嶺地處暖溫帶和亞熱帶的生態(tài)過渡帶，是中國南北地理環(huán)境的重要分界線，其南北氣候差異大，北坡屬于暖溫帶半濕潤氣候帶，南坡大部分地區(qū)則屬于亞熱帶濕潤氣候帶。作為我國南北地理分界線，秦嶺對氣候變化響應極為敏感，國內(nèi)很多學者已研究了秦嶺地區(qū)的氣溫變化情況，李雙雙等[3]分析秦嶺南北氣溫變化特征，結果表明秦嶺地區(qū)增溫明顯；張立偉等[4]對秦嶺南北近50年來年平均氣溫的時空變化特征進行了分析；白紅英等[5]采取基于DEM的空間插值法，研究了50年來秦嶺山地1月平均氣溫和1月0℃等溫線的變化情況。

本文選取秦嶺地區(qū)作為研究區(qū)域，主要從時間變化和空間分布兩個方面對秦嶺地區(qū)的氣溫變化特征進行分析，對秦嶺地區(qū)農(nóng)業(yè)熱量資源的分析以及農(nóng)業(yè)結構的調(diào)整具有重要的意義。

1 研究區(qū)、資料與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

秦嶺地區(qū)位于陜西省南部，大致在31.5°N～36°N、105.5°E～111°E之間，包括北部的寶雞市、咸陽市、銅川市、渭南市、西安市和南部的漢中市、安康市、商洛市（圖1）。

1.2 資料

本文選取1961-2015年秦嶺地區(qū)14個氣象站點的日平均氣溫數(shù)據(jù)進行研究，站點分布如圖1所示，其中屬于秦嶺南部的氣象站點有：留壩站、南鄭站、佛坪站、西鄉(xiāng)站、鎮(zhèn)安站、嵐皋站、商縣站和白河站；屬于秦嶺北部的氣象站點是：寶雞站、岐山站、乾縣站、長安站、渭南站和華陰站。

1.3 研究方法

本文對秦嶺地區(qū)氣溫的季節(jié)、年和年代際變化進行研究，季節(jié)劃分時間為：春季3-5月，夏季6-8月，秋季9-11月，冬季12月-翌年2月。采用線性傾向估計法和累積距平法對時間序列進行趨勢分析，并使用相關系數(shù)判斷趨勢變化的顯著性；采用Mann-Kendall檢驗法[6]對時間序列進行突變檢測，判斷突變年份；采用Spline插值法對14個站點氣溫的年、季節(jié)變化進行插值，分析秦嶺地區(qū)氣溫的空間分布特征。

2 結果與分析

2.1 年均溫的時間變化

秦嶺地區(qū)1961-2015年年均溫的時間變化特征如圖2和3所示。從圖2可以看出，在分析期內(nèi)秦嶺南北區(qū)域的年均溫均呈增加的趨勢，氣候傾向率分別為0.18℃/10a和0.23℃/10a，均通過了0.01的顯著性檢驗（表1）；對南部而言，年均溫的多年均值為13.71℃，最高值出現(xiàn)在2013年，為14.83℃，最低值出現(xiàn)在1976年，為12.74℃；對北部來說，年均溫的多年均值為13.27℃，最高值出現(xiàn)在2013年，為14.97℃，最低值出現(xiàn)在1984年，為12.16℃。結合秦嶺地區(qū)年均溫距平圖（圖3）可見，在20世紀90年代中期之前，秦嶺南北區(qū)域年均溫以負距平為主，在此之后以正距平為主，變化趨勢非常明顯。

為進一步分析秦嶺地區(qū)年均溫的時間變化特征，對該時間序列進行突變檢測，結果如圖4所示：1）秦嶺南部的正序列UFk和逆序列UBk在1996-1997年間出現(xiàn)交點，說明在此期間出現(xiàn)突變；UFk的值在1997年之前均小于0，在1997年之后均大于0，說明秦嶺南部年均溫在1997年之前呈下降趨勢，1997年之后呈增加趨勢，尤其是在2002年之后UFk越過置信區(qū)間，表明2002年之后增加趨勢顯著性增強。2）秦嶺北部的UFk和UBk在1997年間出現(xiàn)交點，說明在1997年出現(xiàn)突變；UFk的值在1994年之后均大于0，說明秦嶺北部年均溫在1994年之后呈增加趨勢，尤其是在2001年之后UFk越過置信區(qū)間，表明2001年之后增加趨勢顯著性增強。

2.2 四季均溫的時間變化

秦嶺地區(qū)1961-2015年四季均溫的時間變化特征如圖5所示?？梢钥闯觯瑹o論是南部還是北部，四季平均氣溫均呈現(xiàn)增高的趨勢，其中春季增溫幅度最大，分別為0.25℃/10a和0.39℃/10a，冬季次之，分別為0.22℃/10a和0.30℃/10a，秋季分別為0.20℃/10a和0.21℃/10a，夏季幅度最小，均為0.04℃/10a，除夏季外，其余季節(jié)均通過了0.01的顯著性檢驗（表1）。

秦嶺南部氣溫的年代際變化總體呈現(xiàn)增溫趨勢（表2）。春季均溫在20世紀60年代、70年代和80年代偏冷，且期間氣溫逐漸下降，90年代開始變暖，氣溫逐漸上升；夏季均溫在60年代偏暖，70、80年代偏冷，且氣溫逐漸下降，90年代開始氣溫逐漸上升；秋季均溫在60年代、70年代和80年代偏冷，期間氣溫已呈現(xiàn)上升趨勢；冬季均溫在60年代、70年代和80年代偏冷，期間氣溫先上升后下降，之后與春季均溫變化一致。

秦嶺北部氣溫的年代際變化也表現(xiàn)出增加的趨勢（表3）。春季均溫在60年代、70年代和80年代偏冷，期間氣溫先上升后下降，90年代開始變暖，氣溫逐漸上升，；夏季均溫僅在20世紀80年代偏冷，且波動變化明顯；秋、冬季均溫在60年代、70年代、80年代和90年代偏冷，期間氣溫已呈現(xiàn)上升趨勢。

對比南、北部的氣溫變化趨勢可發(fā)現(xiàn)，北部氣溫的增溫幅度高于南部，原因可能是北部以夜間增暖為主，南部以日間增暖為主，同時平均最高氣溫和最低氣溫增加對北部區(qū)域增暖的影響高于南部[7]。

2.3 空間變化

秦嶺地區(qū)年均溫的空間分布及其變化趨勢如圖6所示。從圖6a可以看出，秦嶺山脈的氣溫普遍較低，可見氣溫受海拔的影響較大，區(qū)域南部和西北部氣溫較高，整體呈現(xiàn)為南高北低的空間格局。從氣溫的趨勢變化（圖6b）來看，除商州市東部的年均溫呈減小趨勢外，大部分區(qū)域的年均溫都在增加，且空間上表現(xiàn)為增加趨勢由東南向西北逐漸遞增。

秦嶺地區(qū)四季均溫的空間分布如圖7所示?？梢钥闯?，春、夏兩季除秦嶺山脈氣溫相對較低之外，其余地區(qū)氣溫均較高，表明氣溫受海拔的影響較大；秋、冬季則表現(xiàn)為秦嶺北部的氣溫普遍高于南部的氣溫，其原因可能是因為冬季風被秦嶺山脈阻擋，大量冷空氣盤踞在秦嶺北部地區(qū)，導致北部氣溫較南部低。

3 結論與討論

本文采用線性傾向估計法、累積距平法、Mann-Kendall突變檢驗法和Spline插值法對秦嶺地區(qū)14個站點1961-2015年氣溫的變化特征進行分析，得到結論如下：

1）秦嶺地區(qū)年平均氣溫呈增加的趨勢，南北區(qū)域具有較好的同步性，但幅度有所不同，氣候傾向率南部（0.18℃/10a）<北部（0.23℃/10a）；南部地區(qū)年均溫突變年份（1996-1997年間）略早于北部地區(qū)（1997年）。

2）秦嶺南北的四季均溫也呈現(xiàn)明顯的增暖趨勢，氣候傾向率春季>冬季>秋季>夏季，基本上從20世紀90年代開始變暖，且北部地區(qū)的增溫幅度大于南部地區(qū)。

3）秦嶺地區(qū)年均溫在空間上整體表現(xiàn)為南高北低的格局，且受海拔的影響較大，其氣候傾向率在空間上表現(xiàn)為增加趨勢由東南向西北逐漸遞增；春、夏兩季除秦嶺山脈氣溫相對較低之外，其余地區(qū)氣溫均較高，而冬季則表現(xiàn)為秦嶺北部的氣溫普遍低于南部的氣溫。

【參考文獻】

[1]IPCC.Contribution of Working GroupⅠto the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.Climate Change 2007：The Physical Science Basis，2007.

[2]任國玉，徐銘志，初子瑩，等.近54年中國地面氣溫變化[J].氣候與環(huán)境研究，2005，10（4）：717-727.

[3]李雙雙，延軍平，萬佳.全球氣候變化下秦嶺南北氣溫變化特征[J].2012，32（7）：853-858.

[4]張立偉，宋春英，延軍平.秦嶺南北年極端氣溫的時空變化趨勢研究[J].地理科學，2011，31（8）：1007-1011.

[5]白紅英，馬新萍，高翔，等.基于DEM的秦嶺山地1月氣溫及0℃等溫線變化[J].地理學報，2012，67（11）：1443-1450.

[6]魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷與預測技術[M].北京：氣象出版社，2007.

[7]王釗，彭艷，魏娜.近52a秦嶺南北極端溫度變化及其與區(qū)域增暖的關系[J].干旱氣象，2016，34（2）：269-275+296.

[責任編輯：田吉捷]