邵東縣近50年氣候變化特征分析

伍湘渭 王賽蘭 謝德欣 黃鶴群

摘要 本文利用1967—2016年邵東縣的氣溫、降水等資料進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，近50年來邵東縣的各項(xiàng)氣溫均呈上升趨勢，并都超過了0.001的極顯著性檢驗(yàn)；氣溫變化以年平均最高氣溫、春季平均氣溫和冬季平均氣溫的上升速率為最大。近50年來，邵東縣的年降水、春季和秋季降水呈下降趨勢；夏、冬季降水略呈上升趨勢，春季降水通過了0.1的顯著性檢驗(yàn)。年平均氣溫、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫、春季平均氣溫存在突變，突變年份均出現(xiàn)在1989年以后；夏、秋、冬季平均氣溫存在轉(zhuǎn)折，轉(zhuǎn)折年份均出現(xiàn)在1988年以后。年降水及春、夏、秋、冬季降水存在轉(zhuǎn)折，轉(zhuǎn)折年份均出現(xiàn)在1977年以后。

關(guān)鍵詞 氣候；氣溫；降水；變化特征；湖南邵東；1967—2016年

中圖分類號 P467 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）21-0195-05

Analysis on Climatic Change Characteristics in Shaodong County in the Past 50 Years

WU Xiang-wei WANG Sai-lan XIE De-xin HUANG He-qun

（Shaodong Meteorological Bureau in Hunan Province，Shaodong Hunan 422800）

Abstract Based on the data of temperature and precipitation in Shaodong County from 1967 to 2016，the statistical analysis was conducted.The results showed that，the temperature changes in Shaodong County in the past 50 years all showed the rising trends，all of which passed the extremely significant test（0.001）.The rising rates of annual average maximum temperature，average temperature in spring and winter were the highest.In recent 50 years，the annual precipitation、spring precipitation and autumn precipitation showed decreasing trends，the precipitation in summer and winter all showed slight rising trends，and the changes of precipitation in spring passed the significant test（0.1）.There were sudden changes in annual average temperature，annual average maximum temperature，annual average minimum temperature and average temperature in spring，which all appeared after 1989.The average temperatures in summer，autumn and winter suddenly changed after 1988.The average precipitations in spring，summer，autumn and winter suddenly changed after 1977.

Key words climate；temperature；precipitation；change characteristic；Shaodong Hunan；1967-2016

IPCC第五次評估報(bào)告闡述了迄今為止氣候變化產(chǎn)生的各種影響和未來風(fēng)險(xiǎn)等[1]，因而氣候變化的研究受到廣泛關(guān)注。眾多的氣候?qū)W者對我國氣候變化規(guī)律開展了不少研究[2-5]，指出20世紀(jì)50年代以來，我國氣候漸趨干旱；70年代后期起，氣溫明顯升高，而變暖區(qū)主要在北緯35°以北地區(qū)。羅伯良等[6]對近40年湖南省極端強(qiáng)降水氣候變化趨勢與突變特征進(jìn)行了研究，文中指出隨著全球變暖，將出現(xiàn)更多高溫、暴雨洪澇、干旱等極端天氣。王 欣等[7]對湘潭市近20年來夏極端氣候事件進(jìn)行了分析，得出湘潭市的夏季日最高溫日數(shù)呈上升趨勢。這些研究表明，在全球變暖背景下，我國省、市氣候也漸趨干旱，氣溫明顯升高。不過對于大范圍的氣候變化研究頗多，而針對局部地區(qū)的研究較少。在全球氣候變暖背景下，我國局部地區(qū)邵東縣氣候也表現(xiàn)為變暖趨勢，給經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人們生活帶來了嚴(yán)重影響。為進(jìn)一步揭示邵東縣氣候變化趨勢、突變特征，本文依據(jù)標(biāo)志一地氣候狀況的重要?dú)庀笠豙8]——?dú)鉁睾徒邓Y料，利用最小二乘法、M-K非參數(shù)檢驗(yàn)方法[9]和累計(jì)距平法[10]對邵東縣近50年來氣候變化特征進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明，可全面認(rèn)識全球氣候變暖背景下邵東縣氣候變化趨勢，有利于預(yù)防和減少因氣候變化而帶來的損失，為氣候預(yù)測預(yù)估、應(yīng)對氣候變化、合理開發(fā)利用氣候資源等提供科學(xué)依據(jù)，具有一定的科學(xué)意義和使用價值。

1 資料與方法

邵東縣位于東經(jīng)111°72′、北緯27°25′，地處湘東南，屬亞熱帶季風(fēng)區(qū)大陸性氣候。選用本站資料年限為1967—2016年，資料項(xiàng)目有平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、降水量等（表1）。

資料處理及統(tǒng)計(jì)研究方法：①作出各年代氣候要素分析表；②作出逐年氣溫、降水等分布及5年滑動平均變化曲線圖，利用最小二乘法進(jìn)行序列的線性變化趨勢分析，并通過相關(guān)性的顯著性統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)進(jìn)行判斷；③利用M-K非參數(shù)檢驗(yàn)方法對平均氣溫、降水時間序列進(jìn)行趨勢分析和突變檢驗(yàn)；④利用累計(jì)距平法對氣溫、降水時間序列進(jìn)行趨勢分析和突變檢驗(yàn)。

20世紀(jì)70年代年平均氣溫（16.5 ℃）較1967—1970年代（16.4 ℃）上升0.1 ℃；80年代（16.5 ℃）穩(wěn)定不變；90年代（16.8 ℃）較80年代上升0.3 ℃；2001—2010年代（17.2 ℃）又較90年代上升了0.4 ℃；之后2011—2016年代（17.0 ℃）較2001—2010年代下降0.2 ℃（年平均最高氣溫、年平均最低氣溫及年降水量分析方法同上）。

2 結(jié)果與分析

2.1 利用最小二乘法對氣溫、降水進(jìn)行序列的線性變化趨勢分析，并通過相關(guān)性的顯著性統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)進(jìn)行判斷

2.1.1 年平均氣溫、年平均最高、最低氣溫及季平均氣溫變化趨勢分析與檢驗(yàn)判斷。從圖1可以看出，年平均氣溫為16.8 ℃，最低值出現(xiàn)在1984年（15.8 ℃），最高值出現(xiàn)在1998年（17.7 ℃）。從5年滑動平均氣溫曲線可以看到，20世紀(jì)60—70年代呈上升趨勢；80年代初中期呈下降趨勢，后期緩升；至90年代后期明顯上升，維持了較長時間的上升趨勢，以后呈現(xiàn)出上升、短暫下降、上升的趨勢。R2=0.39，相關(guān)系數(shù)R=0.624，R>Ra（Ra為0.001），即超過了0.001的極顯著性上升檢驗(yàn)。即近50年來，邵東縣的年平均氣溫呈明顯上升趨勢，上升速率為0.19 ℃/10年。這與林學(xué)椿[11]研究結(jié)果“我國年平均氣溫以0.04 ℃/10年的傾向率上升”相吻合，只是速率（傾向率）因地域差異而不同。

從圖2可以看出，近50年來，邵東縣的年平均最高氣溫呈明顯上升趨勢，速率為0.3 ℃/10年，R=0.618，超過了0.001的極顯著性上升檢驗(yàn)。從圖3可看出，近50年來，邵東縣的年平均最低氣溫呈明顯上升趨勢，速率為0.165 ℃/10年，相關(guān)系數(shù)R=0.587，超過了0.001的極顯著性上升檢驗(yàn)。

以各項(xiàng)目的月資料為基礎(chǔ)，形成冬季（12月至翌年2月）、春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）資料序列，然后進(jìn)行距平化處理，得到各季距平序列。從圖4可以看出，50年來，邵東縣春、夏、秋、冬季平均氣溫均呈上升趨勢，其中春、秋、冬季平均氣溫呈明顯上升趨勢，春、夏、秋、冬季升幅分別為0.324、0.029、0.187、0.320 ℃/10年，升幅順序?yàn)榇杭?gt;冬季>秋季>夏季；其中春、冬季升溫水平達(dá)到了全球平均變化水平0.3 ℃/10年。春、夏、秋、冬季相關(guān)系數(shù)分別為0.566、0.073、0.379、0.427，均超過了0.001的極顯著性檢驗(yàn)。年平均、年最高、年最低溫度的變化速率分別為0.191、0.300、0.165 ℃/10年，相關(guān)系數(shù)分別為0.624、0.618、0.587（表2）。

綜上分析可知，近50年來邵東縣的各項(xiàng)氣溫均呈上升趨勢，并都超過了0.001的極顯著性檢驗(yàn)。氣溫變化以年平均最高氣溫、春季平均氣溫和冬季平均氣溫的上升速率為最大。這與眾多氣候?qū)W者研究我國氣候變化規(guī)律指出的“20世紀(jì)70年代后期起，氣溫明顯升高，而變暖區(qū)主要在北緯35°以北地區(qū)”相吻合，不同的是邵東縣處在北緯35°以南地區(qū)。

2.1.2 年降水量、四季降水量變化趨勢分析與檢驗(yàn)判斷。從圖5可以看出，雨量最多的年份是1970年（1 906.8 mm），雨量最少的年份是2007年（859.4 mm），前者約是后者雨量的2.2倍。從表1可以看出，近50年邵東縣的平均年降水為1 272.8 mm，其中20世紀(jì)60年代降水最多（1 347.0 mm），90年代次之（1 325.5 mm），2011—2016年代最少（1 192.5 mm），70年代次少（1 201.3 mm），最多的60年代較最少的2011—2016年代多出154.5 mm。年降水的相關(guān)系數(shù)R=0.086，未通過0.1的顯著性檢驗(yàn)。近50年來，邵東縣的年降水呈下降趨勢，速率為-12.8 mm/10年。春、夏、秋、冬季降水量變化速率分別為-26.800、2.000、-2.639、0.292 mm/10年，相關(guān)系數(shù)分別為0.287、0.020、0.039、0.008。

從圖6可以看出，在四季降水的變化中，以春季降水變化最大，呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢，速率-26.765 mm/10年；秋季降水略呈下降趨勢，速率為-2.639 mm/10年；夏、冬季降水變化很小，略呈上升趨勢，速率分別為2.000、0.292 mm/10年。相關(guān)系數(shù)R春=0.287，即只有春季通過了0.1的顯著性檢驗(yàn)。

綜上分析可得，近50年來邵東縣的年降水量及春、秋季降水量呈下降趨勢，夏、冬季降水量呈上升趨勢，但只有春季通過了0.1的顯著性檢驗(yàn)。

2.2 利用M-K非參數(shù)檢驗(yàn)方法對氣溫進(jìn)行趨勢分析和突變檢驗(yàn)

從圖7可以看出，年平均氣溫突變年份出現(xiàn)在1990年，突變后上升了0.5 ℃；年平均最高氣溫突變年份出現(xiàn)在1995年，突變后上升了0.9 ℃；年平均最低氣溫突變年份出現(xiàn)在1990年，突變后上升了0.4 ℃；春季平均氣溫突變年份出現(xiàn)在1996年，突變后上升了1.0 ℃。可見，年平均氣溫、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫、春季平均氣溫均呈明顯上升趨勢，存在上升突變，突變年份都出現(xiàn)在1989年以后。這與姚小英等[12]研究結(jié)論“廣東各地平均氣溫1976年以后呈明顯的上升趨勢，上升突變年出現(xiàn)在1989年”相吻合，但邵東縣因地域不同而突變年份滯后。

2.3 利用累計(jì)距平曲線法對氣溫、降水進(jìn)行趨勢分析與檢驗(yàn)

因夏、秋、冬季平均氣溫及年降水、四季降水利用M-K方法分析檢驗(yàn)時，UF和UB有多個交叉點(diǎn)，突變點(diǎn)難以判斷，因而又采用了累計(jì)距平法對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和檢驗(yàn)，變化大的年份為轉(zhuǎn)折年份[13]。

2.3.1 夏、秋、冬季平均氣溫。從圖8可以看出，夏季平均氣溫轉(zhuǎn)折年份現(xiàn)出在2002年，轉(zhuǎn)折后上升了0.2 ℃；秋季平均氣溫轉(zhuǎn)折年份現(xiàn)出在1997年，轉(zhuǎn)折后上升了0.6 ℃；冬季平均氣溫轉(zhuǎn)折年份現(xiàn)出在1989年，轉(zhuǎn)折后上升了1.0 ℃?？梢?，夏、秋、冬季平均氣溫存在上升轉(zhuǎn)折，轉(zhuǎn)折年份都出現(xiàn)在1988年以后。

2.3.2 年降水及各季降水。從圖9可以看出，年降水轉(zhuǎn)折年份現(xiàn)出在2002年，轉(zhuǎn)折后下降了108.5 mm。

從圖10可以看出，春季降水轉(zhuǎn)折年份出現(xiàn)在1981年，轉(zhuǎn)折后下降了89.2 mm；夏季降水轉(zhuǎn)折年份出現(xiàn)在1985年，轉(zhuǎn)折后上升了56.1 mm；秋季降水轉(zhuǎn)折年份出現(xiàn)在1990年，轉(zhuǎn)折后較轉(zhuǎn)折前下降34.4 mm；冬季降水轉(zhuǎn)折年份出現(xiàn)在1978年，轉(zhuǎn)折后上升了28.0 mm?？梢?，春、秋季降水量存在下降轉(zhuǎn)折，轉(zhuǎn)折年份分別出現(xiàn)在1981年、1990年；夏、冬季降水量存在上升轉(zhuǎn)折。

綜上可得出，年降水、春季和秋季降水呈下降趨勢，都存在下降轉(zhuǎn)折，轉(zhuǎn)折年份在1980年以后，其中春季降水下降趨勢明顯。這說明邵東縣氣候也漸趨干旱，這與眾多的氣候?qū)W者研究我國氣候變化規(guī)律指出的“20世紀(jì)50年代以來，我國氣候漸趨干旱”相一致，但轉(zhuǎn)折年份存在明顯滯后。

3 結(jié)論與討論

通過以上分析可知，近50年來，邵東縣的各項(xiàng)氣溫均呈上升趨勢，并都超過了0.001的極顯著性檢驗(yàn)。氣溫變化以年平均最高氣溫、春季平均氣溫和冬季平均氣溫的上升速率為較大。近50年來，邵東縣的年降水量、春季降水量、秋季降水量呈下降趨勢；夏、冬季降水量略呈上升趨勢，僅春季降水量通過了0.1的顯著性檢驗(yàn)。年平均氣溫、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫、春季平均氣溫存在上升突變，突變年份均出現(xiàn)在1989年以后；夏、秋、冬季平均氣溫存在上升轉(zhuǎn)折，轉(zhuǎn)折年份均出現(xiàn)在1988年以后。年降水以及春、夏、秋、冬季降水存在轉(zhuǎn)折，轉(zhuǎn)折年份均出現(xiàn)在1977年以后。

由此可見，近50年來，邵東縣的氣溫變化反映了近期氣溫偏暖的特征；年降水減少氣候趨于干旱，主要由于春季降水明顯下降所致。降水下降轉(zhuǎn)折年份都出現(xiàn)在1977年以后，氣溫上升突變轉(zhuǎn)折年份都出現(xiàn)在1988年以后，這說明邵東縣氣候趨于干旱出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代后期，明顯升溫出現(xiàn)在80年代后期。這較眾多氣候?qū)W者指出的“20世紀(jì)50年代以來，我國氣候漸趨干旱；70年代后期起，氣溫明顯升高”年代明顯滯后。這表明，在我國氣溫偏暖背景下，近50年來邵東縣氣候變化與全國氣候變化趨勢大體一致，氣候漸趨干旱，氣溫明顯升高，但明顯滯后，且有明顯的地域特色。這與近代城市工業(yè)化發(fā)展、城市人口大量增加、農(nóng)業(yè)耕地面積逐漸減少，有著必然的關(guān)系[13]。在全面認(rèn)識氣候變暖背景下邵東縣氣候變化特征后，人們應(yīng)該采取更多的措施來應(yīng)對氣候變化[14]。

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