1960—2015年當(dāng)涂縣氣溫變化特征及突變分析

蔡磊　付敏　陳裕

摘 要：該文基于一元線性回歸分析法和M-K檢驗方法，利用當(dāng)涂縣1960—2015年氣溫數(shù)據(jù)資料，對當(dāng)涂縣56a氣溫變化特征進行了統(tǒng)計分析。結(jié)果表明：近56年來，當(dāng)涂縣氣溫變化呈上升趨勢，增溫率為0.236℃/10a。1960—2015年當(dāng)涂年平均氣溫、四季平均氣溫均表現(xiàn)為不同程度的增暖趨勢，增溫率最大是春季，其次為冬季、秋季，最小為夏季。秋季增溫率與年平均氣溫增溫率最為接近。當(dāng)涂年平均氣溫和平均最低氣溫均在1998年發(fā)生一次突變，平均最低氣溫在1997年發(fā)生一次突變。

關(guān)鍵詞：氣溫；變化特征；突變分析；當(dāng)涂縣

中圖分類號 P468.02 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）01-0090-03

氣候變化和全球變暖是當(dāng)今國際社會普遍關(guān)注的熱點問題之一。根據(jù)政府間氣候變化專業(yè)委員會IPCC第5次全球氣候變化研究報告中指出，在1880—2012年期間，全球平均地表氣溫升高了0.85（0.65～1.06）℃，尤其是從20世紀(jì)后半葉開始，氣溫升高的趨勢更加明顯[1]。21世紀(jì)全球平均氣溫將繼續(xù)上升[2]。近年來，我國很多學(xué)者也對全國或區(qū)域性的氣溫變化進行了大量研究[3-12]，證明了100年來我國溫度的增暖趨勢與全球增暖趨勢相一致，但不同城市不同區(qū)域溫度變化特征不盡相同。

當(dāng)涂縣位于安徽省東部，長江下游南岸，地處長三角經(jīng)濟圈與皖江城市帶交匯處，介于南京、馬鞍山和蕪湖之間。在全球氣候變暖的背景下，尋找當(dāng)涂氣溫的變化特征，有利于為開發(fā)利用氣候資源，保護和改善環(huán)境，促進可持續(xù)發(fā)展和社會經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)提供科學(xué)依據(jù)，也為當(dāng)涂縣的短期氣候預(yù)測提供一些參考。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，利用當(dāng)涂縣1956—2015年的氣溫資料對當(dāng)涂縣氣溫變化特征及突變進行分析。

1 資料與方法

1.1 資料來源及說明 本文資料來自當(dāng)涂國家氣象觀測站1960—2015年共56a的年平均氣溫資料。當(dāng)涂國家氣象觀測站分別在2007年、2010年、2016年3次遷站。四季的氣溫定義如下：春季3—5月、夏季6—8月、秋季9—11月、冬季12月至次年2月。在研究方法上采用一元線性回歸分析法、Mann-Kendall（M-K檢驗）非參數(shù)統(tǒng)計檢驗方法[13]來研究氣溫變化的總趨勢。

1.2 研究方法

1.2.1 一元線性回歸分析 線性傾向估計用表示樣本數(shù)為n的某一氣候變量，用年代為自變量[t]表示所對應(yīng)的時間，建立[xi]與[ti]之間的一元線性回歸方程氣象要素的年代變化趨勢用式：[xi=ati+b，i=1，2...，n]。a為氣溫變化傾向率，當(dāng)[a>0]表示遞增趨勢，[a<0]表示遞減趨勢，[a=0]趨勢沒有變化。其中：[a]為回歸系數(shù)、[b]為回歸常數(shù)，[a]和[b]可以用最小二乘法進行估計；對[xi]與[ti]之間的相關(guān)系數(shù)進行檢驗。

1.2.2 Mann-Kendall法 M-K檢驗法是一種非參數(shù)統(tǒng)計檢驗方法，該檢驗方法是不需要樣本遵從一定的分布，也不受少數(shù)異常值的干擾，并且可以明確突變開始的時間，并指出突變區(qū)域。方法是對于具有[n]個樣本量的時間序列為[x]，構(gòu)造一秩序列：

式中：[ESK]是[Sk]均值，[VARS看k]是[Sk]方差，給定顯著性水平[α]，當(dāng)[UFk>Uα]時，表明序列存在明顯的增長或減少趨勢。所有的統(tǒng)計量成一條曲線[C1]。把同樣的方法引用到反序列中，得到另一條曲線[C2]。如果曲線[C1]和[C2]的交叉點位于信度線之間，這個點便是突變的開始。

2 當(dāng)涂地區(qū)氣溫變化特征

2.1 平均氣溫變化趨勢 當(dāng)涂地區(qū)氣象站年平均氣溫變化如圖1所示。由圖1可知，當(dāng)涂地區(qū)年平均氣溫16.0℃，1960—2015年年平均氣溫最高為17.5℃（2007年），年平均氣溫最低為15.1℃（1980年）。當(dāng)涂地區(qū)氣溫年平均氣溫呈明顯上升趨勢，增溫率為為0.24℃/10a。

2.3 氣溫序列進行突變分析 對1960—2015年當(dāng)涂縣逐年平均氣溫序列進行突變分析，分析匯出UFK、UBK曲線圖。從圖3可以看出：自1998年以來，當(dāng)涂縣氣溫有增暖趨勢，但并不顯著，2005年以來這種增暖變化趨勢明顯，當(dāng)涂氣溫上升趨勢顯著，UFk和UBk曲線在1998年有一個交點，表明1998年當(dāng)涂縣氣溫發(fā)生了突變。

對于當(dāng)涂縣1955—2015年平均最低氣溫進行M-K檢驗，結(jié)果表明，1995年平均最低氣溫有上升趨勢，但并不顯著，2003年開始UFk超過臨界值，上升趨勢顯著，UFk和UBk在置信水平區(qū)間內(nèi)有交點，交點位置表明平均最低氣溫發(fā)生突變時間發(fā)生在1998年（圖5）。

3 結(jié)論

（1）近56年來，當(dāng)涂氣溫變化趨勢與全球氣候變暖趨勢相一致，呈上升趨勢，當(dāng)涂縣增溫率為0.0236℃/年。

（2）1960—2015年當(dāng)涂年平均氣溫、四季平均氣溫均表現(xiàn)為不同程度的增暖趨勢，增溫率最大是春季，其次為冬季、秋季，最小為夏季。秋季增溫率與年平均氣溫增溫率最為接近。

（3）當(dāng)涂年平均氣溫和平均最低氣溫均在1998年發(fā)生一次突變，平均最低氣溫在1997年發(fā)生一次突變。

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（責(zé)編：張宏民）endprint