1961—2013年貴州省地面溫度時(shí)空變化特征

程清平　王平　譚小愛

摘要：利用貴州省1961-2013年逐日0 cm地面溫度觀測資料，采用ArcGIS空間分析、線性趨勢分析、小波分析、Mannkendall非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法等對貴州省地溫的空間分布、變化趨勢、突變特點(diǎn)、周期變化等進(jìn)行研究。結(jié)果表明：平均地溫、平均最低地溫年際、季節(jié)空間分布大致從黔西北向黔東南隨經(jīng)度增加、海拔和緯度的降低而逐漸升高；平均最高地溫年際與秋、冬季空間分布大致從黔東北向黔西南隨著經(jīng)度、緯度的降低和海拔的升高而逐漸升高。平均地溫與平均最低地溫年際、季節(jié)變化均呈增溫趨勢，尤以平均最低地溫年際、季節(jié)增溫趨勢最顯著；平均最高地溫年際與春、夏、秋季均呈增溫趨勢，冬季呈緩慢下降趨勢。平均地溫、平均最高地溫、平均最低地溫年際、季節(jié)突變集中于20世紀(jì)90年代以來；且均以春、秋季突變十分顯著。平均地溫、平均最高地溫、平均最低地溫年際、季節(jié)周期變化主要以長周期為主周期。年平均地溫、年平均最低地溫與海拔呈顯著的負(fù)相關(guān)，與經(jīng)度呈顯著的正相關(guān)，而年平均最高地溫則與緯度呈顯著的負(fù)相關(guān)。

關(guān)鍵詞：貴州??；地面溫度；時(shí)空變化；周期變化

中圖分類號：S159文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：

16721683（2018）02012210

Abstract：

Using the daily 0 cm soil surface temperature data of Guizhou during 1961 to 2013，adopting the methods of ArcGIS spatial analysis，linear trend，wavelet analysis，and Mann Kendall nonparametric test，we analyzed the spatial distribution，change trend，mutation characteristics，and variation period of the surface temperature in Guizhou.The results showed that the annual and seasonal spatial distribution of average surface temperature and average minimum surface temperature was roughly increasing from northwestern Guizhou to southeastern Guizhou along with the increase of longitude and the decrease of altitude and latitude.The annual，autumn，and winter spatial distribution of average maximum surface temperature was roughly increasing from the northeast to the southwest of Guizhou along with the decrease of latitude and longitude and the increase of altitude.The annual and seasonal changes of average surface temperature and average minimum surface temperature all showed a warming trend，which was especially prominent for the annual and seasonal changes of average minimum surface temperature.The annual，spring，summer，and autumn changes of average maximum surface temperature all showed a warming trend，but the winter change showed a slight downward trend.The annual and seasonal mutations of average surface temperature，average maximum surface temperature，and average minimum surface temperature concentrated in the 1990s，and the mutations were very significant in spring and autumn.The annual and seasonal variation periods of average surface temperature，average maximum surface temperature，and average minimum surface temperature were primarily long periods.The annual average surface temperature and annual average minimum surface temperature were both negatively correlated with the altitude and positively correlated with the longitude，while the annual average maximum surface temperature was negatively correlated with latitude.

Key words：

Guizhou；surface temperature；temporal and spatial variation；periodic variation

地溫是表征地表自然生態(tài)環(huán)境的一個(gè)重要物理量，對地表向大氣長波能量的輻射能力具有決定作用，也是氣候系統(tǒng)變化的一個(gè)重要參數(shù)[12]。地溫是指地表面和以下不同深度處土壤溫度的統(tǒng)稱，包括地面溫度（0 cm）、淺層地溫（距離地面5 cm、10 cm、15 cm、20 cm） 和深層地溫（距離地面40 cm、80 cm、160 cm、320 cm）[3]。土壤溫度是重要的土壤物理性質(zhì)，其變化特征直接影響著土壤生物的生長發(fā)育、[JP+1]繁殖和分布，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境緊密相關(guān)[4]。農(nóng)業(yè)是對氣候變化反應(yīng)最敏感的領(lǐng)域之一，氣候變化會影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)和布局，也會對農(nóng)作物的生長發(fā)育等產(chǎn)生影響。在氣候變暖背景下，近地面層氣溫和各層地溫升溫速率是否一致，關(guān)系到利用氣溫?cái)?shù)據(jù)評估氣候變化對農(nóng)作物影響的適用性[5]。此外，各種地溫?cái)?shù)據(jù)對林、牧、工程設(shè)施等均具有實(shí)際作用[6]。因此，對于地溫的研究是十分有價(jià)值和有意義的工作。近年來，有不少學(xué)者采用回歸分析方法、MK非參數(shù)檢驗(yàn)方法和反距離權(quán)重插值等方法對地溫的變化趨勢、周期變化、空間分布等做了研究，發(fā)現(xiàn)大部分地區(qū)地溫升高趨勢和周期變化特點(diǎn)明顯，且在季節(jié)和空間上存在區(qū)域差異[712]。

目前，對于地溫的研究主要集中在時(shí)間變化趨勢特點(diǎn)上，對于空間分布特點(diǎn)研究較少，對于貴州地溫的研究僅有楊平等[7]對黔東南州0～20 cm淺層地溫的周期變化和突變特點(diǎn)進(jìn)行過分析，而對貴州全省0 cm地溫時(shí)空變化特征的研究未見報(bào)道。此外，對于空間分析方法上采用反距離權(quán)重插值方法未能體現(xiàn)特殊地形、地勢影響下地溫的分布特點(diǎn)。本文利用貴州省33個(gè)國家基準(zhǔn)/基本氣象站0 cm地溫觀測資料，通過線性趨勢分析、MannKendall非參數(shù)檢驗(yàn)、小波分析和ArcGIS地統(tǒng)計(jì)中的協(xié)同克里金插值等方法，分析貴州省地溫時(shí)間變化趨勢、突變特征、周期變化和空間分布特點(diǎn)；可為完善和全面認(rèn)識貴州省氣候變化特點(diǎn)，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、護(hù)林防火、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等提供有關(guān)科學(xué)依據(jù)。

1研究區(qū)域概況

貴州?。?03°40′-109°40′E，24°37′- 29°24 N）地處中國西南云貴高原東部，地勢西高東低，地貌以高原、山地為主，平均海拔約1 100 m，國土面積176 167 km2，喀斯特地貌占全省總面積的73%[13]，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，[HJ2.1mm]年均氣溫15 ℃ 左右，年降水800～1 700 mm，光照適中，雨熱同季，無霜期270 d左右[14]。地帶性植被以常綠闊葉林為主，土壤以黃壤為主，次為石灰土等。[HJ2.1mm]

2數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1數(shù)據(jù)來源

逐日平均地溫、平均最高地溫、平均最低地溫來源于中國氣象局國家氣象信息中心（http：//www.nmic.gov.cn/），DEM高程數(shù)據(jù)為90 m分辨率的SRTM，來源于地理空間數(shù)據(jù)云（http：//www.gscloud.cn/），研究站點(diǎn)分布見圖1。各站點(diǎn)數(shù)據(jù)均經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量控制，包括極值檢驗(yàn)、時(shí)間一致性檢驗(yàn)，最終選擇數(shù)據(jù)完整的1961年1月1日-2014年2月28日逐日0 cm地溫?cái)?shù)據(jù)，利用泰森多邊形方法獲得貴州省地溫平均值（其中，思南、習(xí)水平均最高地溫、平均最低地溫缺1961年，松桃平均最低地溫缺1961-1963年，則該站該年不參與計(jì)算）。按春季（3月-5月）、夏季（6月-8月）、秋季（9月-11月）、冬季（12月-翌年2月）統(tǒng)計(jì)各季平均地溫。

2.2研究方法

2.2.1地溫傾向率

xi表示樣本量為 n 的地溫變量，用ti表示xi所對應(yīng)的時(shí)間，建立xi和ti之間的一元線性回歸方程：xi=a+bti ，i=1，2，…，n。式中：a為常數(shù)項(xiàng)（截距）；b為地溫變量的傾向率，b>0 表示直線遞增，b<0表示直線遞減，b×10表示每10 a 的變化率，單位為℃。

2.2.2MannKendall非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法

Mannkendall[15]是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，它具有不需要樣本遵從一定的分布，也不受少數(shù)異常值干擾等優(yōu)點(diǎn)，能明確地溫的演變趨勢是否存在突變現(xiàn)象以及突變開始的時(shí)間，并指出突變區(qū)域。設(shè)此氣候序列為x1，x2，…，xn，mi表示第i個(gè)樣本，xi大于xj（1≤j≤i）累計(jì)數(shù)。定義一秩序列：

查表獲得（取α =005，u0.05=1.96），若|UF|>u0，則表明該氣候序列呈顯著的變化趨勢。按氣候序列x的逆序列（xn，xn-1，…，x1）再重復(fù)上面的過程，同時(shí)使UB[WTB1X]k[WTBX]=-UF[WTB1X]k，k[WTBX]=n，n-1，…，UB1=0，若UF>0，則表明序列呈上升趨勢，UF<0呈下降趨勢，當(dāng)超過置信水平時(shí)，表明上升（下降）趨勢顯著。如果UF和UB兩條曲線出現(xiàn)交點(diǎn)，且交點(diǎn)位于置信區(qū)間內(nèi)，那么交點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻即是突變開始的時(shí)刻。對于MK法突變點(diǎn)較多的情況，同時(shí)結(jié)合滑動t和pettitt法確認(rèn)突變點(diǎn)，取3種方法或2種方法檢測一致的年份為突變點(diǎn)。

2.2.3小波分析

Morlet連續(xù)復(fù)小波[16]基函數(shù) （Complex Morlet Wavelet） 在 matlab 系統(tǒng)中簡稱為cmor，其表達(dá)式為：[HJ1mm]

cmor（x）=[SX（]e2iπxfc×[AKσ-D][SX（]x2[]Fb[SX）][][KF（]πFb[KF）][SX）][JY] （4）

式中：Fb是頻帶寬度系數(shù)；Fc是 wavelet 的中心頻率。將小波系數(shù)的平方值在時(shí)間平移域（b）上積分，可得到小波方差 Var，即：

Var（a）=∫∞-∞|wf（a，b）|2db[JY]（5）

Var隨時(shí)間周期a的變化分布圖， 稱為小波方差分布圖。它能直觀地反映信號波動的能量隨周期 a的分布，可用于確定不同振蕩周期的相對強(qiáng)度和振蕩主周期。

2.2.4空間插值方法

有關(guān)學(xué)者[1719]對氣溫、降水、空氣相對濕度等要素采用多種空間插值分析方法對比分析得出，協(xié)同克里金插值方法由于考慮到經(jīng)度、緯度、地形、地貌等因子的影響，更能提高空間插值的精度。同時(shí)，胡丹桂等[14]也指出，站點(diǎn)數(shù)量少插值時(shí)比站點(diǎn)數(shù)量多插值時(shí)均方根誤差更小，插值效果更佳?；谝陨戏治觯诖瞬捎脜f(xié)同克里金插值法對地溫進(jìn)行空間插值。

[BT2-*3]3地溫時(shí)空變化特征分析

3.1年際、季節(jié)平均地溫

3.1.1年際、季節(jié)平均地溫空間分布

從貴州全省來看，年平均地溫大致從黔西北向黔東南，隨經(jīng)度增加、海拔和緯度的降低而逐漸升高（圖2），黔南高于黔北，黔東南高于黔西北，黔東高于黔西，其值變化范圍在137～227 ℃之間，1961-2013年貴州平均值為179 ℃。低值中心為黔西北[JP3]威寧站（137 ℃）。高值中心為黔西南羅甸站（227 ℃）。四季平均地溫空間分布特征（圖略）與年平均地溫的分布一致，均呈黔東高于黔西，黔南高于黔北的特點(diǎn)。同時(shí)，也存在明顯的區(qū)域差異。四季和年高值中心均為黔西南羅甸站，春、夏、秋、冬季值分別為235 ℃、303 ℃、235 ℃、134 ℃。四季和年低值中心均出現(xiàn)在黔西北，其中春季、秋季低值中心為威寧站，其值分別為155 ℃和135 ℃；夏季低值中心同為普安站和水城站，其值均為232 ℃；冬季低值中心為習(xí)水站，其值為56 ℃。

3.1.2年際、季節(jié)平均地溫變化趨勢及突變特征

從圖3（a）可知，貴州年平均地溫在海拔較高的黔西地區(qū)升溫幅度較大，而海拔較低的黔東地區(qū)升溫幅度較??；同時(shí)，在升溫趨勢明顯的黔西地區(qū)也存在明顯的降溫中心，而東部區(qū)域降溫中心和升溫中心均有分布，區(qū)域差異明顯；升溫趨勢站點(diǎn)中除5個(gè)站升溫趨勢不顯著外，其余24個(gè)站均通過005及以上顯著性檢驗(yàn)；降溫趨勢站點(diǎn)中除興義站不顯著[CM（22]外，其余3個(gè)站點(diǎn)均通過005及以上顯著性檢驗(yàn)。

從圖3（b）可知，貴州年平均地溫呈顯著的升溫趨勢，其傾向率為012 ℃/（10a）（α<001）。四季平均地溫變化趨勢與年一致（圖略），均呈升溫趨勢，其中秋季（0161 ℃/（10a），α<001）升溫趨勢顯著，而春（0112 ℃/（10a），α>005）、夏（0081 ℃/（10a），α>005）、冬季（0128 ℃/（10a），α>005）升溫趨勢不顯著。各站點(diǎn)季節(jié)變化與年際一致，升溫與降溫趨勢均有所表現(xiàn)，只是在區(qū)域上和顯著性水平上表現(xiàn)不同。

年平均地溫在順序列UF和逆序列UB之間于2002年交于一點(diǎn)，突變時(shí)間區(qū)域?yàn)?009-2013年，結(jié)合滑動t和pettitt法檢驗(yàn)突變點(diǎn)分別為2002年（α<001）和1997年（α<001），可見2002為年平均地溫顯著突變點(diǎn)（圖3（c））。春、夏、秋、冬季地溫與年平均地溫一致，均呈突變升溫（圖略），MK法、滑動t法（未檢測到顯著突變點(diǎn)用0表示）、pettitt法檢測突變點(diǎn)分別為2004年（α>005）/1997年（α<005）/1997年（α<005）、2009年（α>005）/2004年（α<005）/2004年（α>01）、1997年（α<005）/1997年（α<005）/1997年（α<001）、1990年（α>005）/0/1985年（α>01）；可見，秋季1997年突變最顯著，[HJ1.95mm]其次是春季1997年，夏、冬季突變不顯著。在005的顯著性水平下各站點(diǎn)年際、季節(jié)突變特征與整個(gè)貴州一致，主要集中突變于20世紀(jì)90年代以來（表1）；3種方法均以MK法和pettitt法檢測的突變年份較一致。

313年際、季節(jié)平均地溫周期分析

從圖4（a）可知，年平均地溫存在2～5 a左右的周期變化，且貫穿整個(gè)研究時(shí)段，正負(fù)相位交替出現(xiàn)。6～9 a左右的短周期變化主要發(fā)生在1970-1980年代；而20～30 a左右的長周期變化，主要發(fā)生在1970年代以來。從圖4（b）可知，年平均地溫在24 a時(shí)間尺度上，振蕩最強(qiáng)，振幅最大，為年平均地溫主周期；此外，還存在4 a和8 a的短周期變化。各站點(diǎn)年際變化主周期中盤縣、習(xí)水、惠水、興仁、威寧、興義、正安站以短周期變化為主周期，其余站點(diǎn)均以長周期變化為主周期（表2）。從不同季節(jié)來看（圖略），春、冬季主要以7 a短周期變化為主周期；同時(shí)，還存在一致的4 a短周期變化。夏、秋季均以[CM（22]長周期變化為主周期，分別為27 a、23 a；同時(shí)還存[CM）]

在一致的3 a短周期變化。各站點(diǎn)季節(jié)變化主周期中春季有10個(gè)站點(diǎn)以長周期變化為主周期，集中在16～22 a之間；23個(gè)站點(diǎn)以短周期變化為主周期，集中在2～7 a之間。夏季有19個(gè)站點(diǎn)以長周期變化為主周期，集中在14～25 a之間；14個(gè)站點(diǎn)以短周期變化為主周期，集中在2～3 a之間。秋季有5個(gè)站點(diǎn)以長周期變化為主周期，集中在16～26 a之間；28個(gè)站點(diǎn)以短周期變化為主周期，集中在3～8 a之間。冬季有25個(gè)站點(diǎn)以長周期變化為主周期，集中在11～25 a之間；8個(gè)站點(diǎn)以短周期變化為主周期，集中在3～4 a之間。

3.2年際、季節(jié)平均最高地溫

3.2.1年際、季節(jié)平均最高地溫空間分布

貴州年平均最高地溫呈現(xiàn)出從黔東北向黔西南隨著緯度和經(jīng)度的降低和海拔的升高而逐漸升高的趨勢（圖5），黔西南高于黔東北，黔西高于黔東，其值變化范圍在269～375 ℃之間，1961-2013年貴州平均值為311 ℃；同時(shí)，也表現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異。年平均最高地溫最大值出現(xiàn)在黔西南的望謨站（373 ℃），最小值為黔西北的習(xí)水站（269 ℃）。春、夏季最小值均出現(xiàn)在黔東南的獨(dú)山站（春季為279 ℃，夏季為381 ℃），而不是緯度最北端的正安站（春季為303 ℃，夏季為452 ℃），春季最大值為黔西南的興義站（393 ℃），夏季最大值為黔西南的羅甸站（467 ℃）；秋、冬季最小值與年平均最高地溫最小值一致均出現(xiàn)在黔西北的習(xí)水站（秋季為260 ℃，冬季為131 ℃），最大值也與年平均最高地溫最大值一致為黔西南的望謨站（秋季為359 ℃，冬季為244 ℃）。

3.3.2年際、季節(jié)平均最高地溫變化趨勢及突變特征

從圖6（a）可知，年平均最高地溫在黔中、東部[HJ1.84mm]降溫與升溫站點(diǎn)均有分布，以降溫站點(diǎn)較升溫站點(diǎn)多；而海拔較高的西部以增溫趨勢為主（圖6（a））。同時(shí)也存在普安站（-0029 ℃/（10a），α>005）、興義站（-0006 ℃/（10a），α>005）2個(gè)略微呈下降趨勢的站點(diǎn)。33個(gè)站點(diǎn)中，有12個(gè)站點(diǎn)呈降溫趨勢，且主要位于貴州東部，但僅有天柱站（-0523 ℃/（10a），α<0001）、榕江站（-0399 ℃/（10a），α<001）、貴陽站（-0370 ℃/（10a），α<001）、思南站（-006 ℃/（10a），α<005）降溫趨勢顯著；其余21個(gè)站點(diǎn)均呈升溫趨勢，其中有11個(gè)站點(diǎn)通過005及以上顯著性檢驗(yàn)，10個(gè)站點(diǎn)未通過顯著性檢驗(yàn)。1961-2013年貴州年平均最高地溫呈升溫趨勢（圖6（b）），其傾向率為0114 ℃/（10a），未通過005的顯著性檢驗(yàn)。從季節(jié)變化來看，春季（0164 ℃/（10a））、夏季（0088 ℃/（10a））、秋季（0219 ℃/（10a））與年平均最高地溫一致呈升溫趨勢，而冬季（-0009 ℃/（10a））呈略微的降溫趨勢，但四季均未通過顯著性檢驗(yàn)。各站點(diǎn)季節(jié)變化與年際變化表現(xiàn)特征較一致，升溫與降溫趨勢并存，只是在區(qū)域上和顯著性水平上有所差別。

年平均最高地溫在正序列UF和逆序列UB之間于2008年交于一點(diǎn)，但未突破臨界線，因此，MK[CM（22]法未檢測出顯著突變點(diǎn)（圖6（c））；結(jié)合滑動t和[CM）]

pettitt法檢驗(yàn)一致的突變[HJ1.95mm]點(diǎn)為2000年（α<005），

可見，2000為年平均最高地溫突變點(diǎn)。春、夏、秋、冬季MK法、滑動t法、pettitt法檢測突變點(diǎn)分別為2005年（α>005）/2000年（α<005）/2000年（α<005）、2010年（α>005）/2002年（α<005）/2002年（α>01）、1998年（α<005）/1998年（α<005）/1997年（α>005）、1965年（α>005）/0/1997年（α>01）；可見，春季突變于2000年、秋季突變于1998年較顯著，夏、冬季不顯著。在005的顯著性水平下各站點(diǎn)年際、季節(jié)突變特征與整個(gè)貴州表現(xiàn)較一致，主要集中突[HJ1.8mm]變于1990年代以來（表1）；3種方法均以MK法和pettitt法檢測的突變年份較一致。

323年際、季節(jié)平均最高地溫周期分析

從圖7（a）年平均最高地溫小波變換系數(shù)實(shí)部得知，年平均最高地溫在2～5 a左右處，正負(fù)相位交替變換且貫穿整個(gè)時(shí)段；6～9 a左右的周期變化主要發(fā)生在1970-1980年代；此外，還存在20～30 a左右貫穿整個(gè)時(shí)段的長周期變化。從圖7（b）小波方差得知，年平均最高地溫在23 a年的長時(shí)間尺度上峰值最大，振幅最強(qiáng)為年平均最高地溫主周期；此外，還存在3 a、8 a的短周期變化。各站點(diǎn)主周期中除惠水、興仁、威寧站以短周期變化為主周期外，其余站點(diǎn)均以長周期變化為主周期（表2）。從四季來看，春、夏季以長周期變化為主周期，分別為22 a和26 a；同時(shí)，春季還存在一致的4 a短周期變化，夏季還存3 a、5 a的短周期變化。秋、冬季主要以短變化周期為主，分別為5 a和8 a；此外，冬季還存在4 a短周期變化。各站點(diǎn)季節(jié)變化主周期中春季有18個(gè)站點(diǎn)以長周期變化為主周期，集中在15～26 a之間；15個(gè)站點(diǎn)以短周期變化為主周期，集中在2～7 a之間。夏季有29個(gè)站點(diǎn)以長周期變化為主周期，集中在11～26 a之間；4個(gè)站點(diǎn)以3 a短周期變化為主周期。秋季有17個(gè)站點(diǎn)以長周期變化為主周期，集中在11～27 a之間；16個(gè)站點(diǎn)以短周期變化為主周期，集中在3～10 a之間。冬季有28個(gè)站點(diǎn)以長周期變化為主周期，集中在11～27 a之間；5個(gè)站點(diǎn)以短周期變化為主周期，集中在4～7 a之間。

33年平均最低地溫

3.3.1年際、季節(jié)平均最低地溫空間分布

從全省來看，年平均最低地溫大致從黔西北向黔東南隨經(jīng)度的增加、海拔和緯度的降低而逐漸升高（圖8），與年平均地溫分布較一致，其值變化范圍在61～159 ℃間，1961-2013年貴州平均值為117 ℃。年平均最低地溫低值中心位于黔西的威寧站（61 ℃），高值中心位于黔西南的望謨站（155 ℃）。四季平均最低地溫空間分布與年平均最低地溫空間分布一致，其最小值均位于黔西的威寧站（春季58 ℃，夏季130 ℃，秋季為72 ℃，冬季為-16 ℃）；最大值與年平均最低地溫不同，夏季最大值為榕江站（232 ℃），春、秋、冬季最大值均為羅甸站（春季162 ℃，秋季167 ℃，冬季76 ℃）。

33.2年際、季節(jié)平均最低地溫變化趨勢及突變特征[BT）]

從年平均最低地溫變化趨勢空間分布（圖9（a））來看，所研究站點(diǎn)中除仁懷（-0172 ℃/（10a），α<005）和盤縣站（-0004 ℃/（10a），α>005）呈降溫趨勢和貴陽（0052 ℃/（10a））、三橞（006 ℃/（10a））和興義（0027 ℃/（10a））升溫趨勢不明顯外。其余28個(gè)站點(diǎn)均通過005及以上顯著性檢驗(yàn)，增溫趨勢十分顯著。從年變化趨勢來看，貴州1961-2013年年平均最低地溫呈極其顯著的增溫趨勢（圖9（b）），其傾向率為024 ℃/（10a）（α<0001）；四季與年平均最低地溫一致呈極其顯著的增溫趨勢，以冬季（0302 ℃/（10a），α<0001）增溫幅度最大，其次是秋季（022 ℃/（10a），α<0001）和夏季（0202 ℃/（10a），α<0001），春季（0179 ℃/（10a），α<0001）增溫幅度最小。各站點(diǎn)季節(jié)變化中除秋季均呈升溫趨勢外，春季、夏季、冬季與年一致，升溫與降溫趨勢均有所表現(xiàn)，只是在站點(diǎn)和顯著性水平上有所差別。

從突變特點(diǎn)來看，年平均最低地溫在順序列UF和逆序列UB之間于1996年和1997年交于一點(diǎn)（圖9（c）），[JP+1]并于2002-2013年突破0001的臨界線，突變增溫趨勢極其顯著；結(jié)合滑動t和pettitt法檢驗(yàn)突變點(diǎn)分別為1997年（α<005）和1993年（α<0001）；可見，顯著突變點(diǎn)為1997年。春、夏、秋、冬季平均最低地溫與年一致，呈突變升溫趨勢，MK法、滑動t法、pettitt法檢測突變點(diǎn)分別為2003年（α<005）/2003年（α<005）/1996年（α<0001）、1990年（α<001）/1977年（α<001）/1977年（α<0001）、2002年（α<001）/2002年（α<005）/2002年（α<005）、1988年（α<001）/0/1975年（α<001）；春季一致突變點(diǎn)為2003年，夏季一致突變點(diǎn)為1977年，秋季一致突變點(diǎn)為2002年，冬季未有一致突變點(diǎn)。在005的顯著性水平下，各站點(diǎn)年際、季節(jié)突變點(diǎn)與整個(gè)貴州一致（表1），突變點(diǎn)主要集中在20世紀(jì)90年代以來，3種方法均以MK法和pettitt法檢測的突變年份較一致。

323年際、季節(jié)平均最低地溫周期分析

從圖10（a）知，年平均最低地溫存在5～10 a左右的短周期變化，正負(fù)相位交替出現(xiàn)，且貫穿整個(gè)研究時(shí)段；此外，還存在25～30 a左右的長周期變化。從小波方差（圖10（b））知，年平均最低地溫在26 a的長時(shí)間尺度上振蕩最強(qiáng)，為年平均最低地溫主周期，同時(shí)還存在8 a短周期變化。各站點(diǎn)年際變化主周期中除安順?biāo)?、都勻、興義站以短周期變化為主周期外，其余站點(diǎn)均以長周期變化為主周期（表2）。春、夏、秋、冬季周期變化與年一致，均以長周期變化為主周期，分別為29 a、28 a、26 a、26 a；此外，春季還存在4 a短周期和14 a長周期變化，夏季還存在4 a、8 a短周期和16 a長周期變化；秋、冬季還存在一致的8 a短周期變化。各站點(diǎn)季節(jié)變化主周期中春季有13個(gè)站點(diǎn)以長周期變化為主周期，集中在15～26 a之間；20個(gè)站點(diǎn)以短周期變化為主周期，集中在2～8 a之間。夏季有19個(gè)站點(diǎn)以長周期變化為主周期，集中在15～27 a之間；14個(gè)站點(diǎn)以短周期變化為主周期，集中在2～8 a之間。秋季有27個(gè)站點(diǎn)以長周期變化為主周期，集中在14～26 a之間；6個(gè)站點(diǎn)以短周期變化為主周期，集中在3～9 a之間。冬季有15個(gè)站點(diǎn)以長周期變化為主周期，集中在11～25 a之間；18個(gè)站點(diǎn)以短周期變化為主周期，集中在2～8 a之間。

4討論

Shao等[20]指出，氣溫的變化與地形、海拔、經(jīng)度、緯度有關(guān)，影響程度從大小表現(xiàn)為海拔>緯度>地形>經(jīng)度的形式。貴州年平均地溫與經(jīng)度、緯度、海拔相關(guān)系數(shù)分別為0424（α<005）、-0328（α>005）、-0750（α<001），影響大小表現(xiàn)為海拔>經(jīng)度>緯度的特點(diǎn)；年平均最高地溫與經(jīng)度、緯度、海拔的相關(guān)性系數(shù)分別為-0247（α>005）、-0601（α<001）、-0064（α>005），影響大小表現(xiàn)為緯度>經(jīng)度>海拔的特點(diǎn)；年平均最低地溫與經(jīng)度、緯度、海拔的相關(guān)性系數(shù)分別為0602（α<001）、-0184（α>005）、-0875（α<001），影響大小表現(xiàn)為海拔>經(jīng)度>緯度的特點(diǎn)；可見經(jīng)度和海拔對年平均地溫和年平均最低地溫有顯著的影響。而年平均最高地溫與緯度密切相關(guān)，與經(jīng)度和海拔相關(guān)性不明顯。此外，年平均地溫、年平均最高地溫、年平均最低地溫的空間分布格局還與大氣環(huán)流有密切的關(guān)系[2122]，尤其是冬半年昆明準(zhǔn)靜（滇黔準(zhǔn)靜止鋒）止鋒在東、西部控制時(shí)間的長短和影響強(qiáng)度的空間差異[2324]。貴州年平均地溫、年平均最高地溫、年平均最低地溫均以21世紀(jì)以來增溫最為顯著，與黔東南州地溫的變化趨勢一致[7]。土壤溫度是重要的土壤物理性質(zhì)，其變化特征直接影響著土壤生物的生長發(fā)育、 繁殖和分布，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境緊密相關(guān)[4]，因此貴州地溫呈顯著增溫這一變化趨勢，可能會對農(nóng)、林、牧和生態(tài)環(huán)境等造成不同影響，是十分有必要關(guān)注的問題。

5結(jié)論

（1）貴州年平均地溫、年平均最低地溫大致從黔西北向黔東南隨著經(jīng)度的增加、緯度和海拔的降低而逐漸升高，黔南高于黔北，黔東南高于黔西北，黔東高于黔西；年平均最高地溫從黔東北向黔西南隨著緯度和經(jīng)度的減少和海拔的升高而逐漸升高。四季平均地溫和平均最低地溫空間分布與年際分布一致。秋、冬季平均最高地溫與年平均最高地溫一致，春、夏季有所不同。

（2）貴州年平均地溫、年平均最高地溫、年平均最低地溫整體均呈增溫趨勢?？臻g分布上表現(xiàn)為海拔較高的黔西地區(qū)年平均地溫和年平均最低地溫升溫幅度大，同時(shí)也存在降溫區(qū)域。海拔較低的黔中、東部地區(qū)年平均地溫升溫幅度小且存在降溫區(qū)域；而年平均最低地溫升溫幅度大，同時(shí)也存在降溫區(qū)域。年平均最高地溫呈現(xiàn)海拔較高的黔西地區(qū)以升溫為主，海拔較低的黔中、東部地區(qū)以降溫為主。年平均地溫、年平均最高地溫、年平均最低地溫四季變化趨勢與年際變化趨勢較一致，升溫與降溫趨勢并存，只是在區(qū)域上有所不同。年平均地溫與年平均最高地溫均以秋季增溫最為顯著，年平均最低地溫以冬季增溫最為顯著。各站點(diǎn)季節(jié)變化趨勢中年平均地溫和年平均最高地溫均以秋季升溫趨勢較顯著；年平均最低地溫四季升溫趨勢均較顯著。

（3）貴州年平均地溫、年平均最高地溫、年平均最低地溫均發(fā)生顯著的突變增溫，突變點(diǎn)分別為2002年、2000年、1997年；年平均地溫、年平均最高地溫、年平均最低地溫均以春、秋季突變十分顯著，同時(shí)年平均最低地溫夏季突變也十分顯著。

（4）貴州年平均地溫、年平均最高地溫、年平均最低地溫及四季地溫均以長周期變化為主周期，長周期變化集中在10～44 a之間，短周期變化集中在2～10 a之間。各站點(diǎn)年平均地溫、年平均最高地溫、年平均最低地溫年際、季節(jié)變化主周期也主要以長周期變化為主，長周期主要集中在10～28 a，短周期主要集中在2～9 a。

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