1961—2016年隴東南夏季氣溫變化特征分析

吳 麗，蒲金涌，謝 蕊，鄧卓雅，李 娟

(甘肅省天水市氣象局，甘肅天水 741000)

氣溫升高是近百年來氣候變化的趨勢，我國氣候變化趨勢與全球變化基本一致[1]。在全球變暖的背景下，各種極端氣候事件頻繁出現(xiàn)，引起了國內(nèi)外學(xué)者的極大關(guān)注，對全球的響應(yīng)進行了多方面的研究[2-7]。我國西北是氣候變化的脆弱區(qū)域之一，大部分地區(qū)春季和冬季氣溫升高比較明顯，秋季和夏季氣溫變化比較平緩[8]。許多學(xué)者對新疆[9-10]以及黃河流域、黃土高原及秦嶺一帶[11-13]、甘肅河西走廊地區(qū)[14]的氣溫和極端氣溫的變化特征進行了分析。對隴東南氣溫變化的研究重點集中在年平均氣溫的逐年及年代際變化[15-17]，對夏季氣溫變化的研究相對較少，2016年夏季氣溫異常偏高。筆者利用天水市7個氣象站1961—2016年夏季平均氣溫等資料，對近56年隴東南的夏季氣溫變化進行了分析，并對2016年夏季氣溫異常變化進行了探討。

1 資料與方法

1.1研究區(qū)概況甘肅隴東南地區(qū)位于半干旱和半濕潤氣候的過渡帶，地處黃土高原的南緣與秦嶺山脈的西段相接(104.88°～106.20°E，34.55°～34.98°N)，是我國氣候變化敏感帶之一。受地形地貌影響，氣候因子變化的區(qū)域性明顯。

1.2資料來源與研究方法日平均氣溫、最高氣溫、降水、日照等資料取自甘肅省天水市境內(nèi)7個國家基本(一般)氣象站(表1)，時間序列為1961—2016年夏季(其中麥積站資料開始年份遲于1961年)。取7個氣象站的平均序列值為研究序列值。采用氣候趨勢傾向率和Mann-Kendall突變檢測法[18]進行氣溫變化特征分析。

表1 天水市7個氣象站基本情況

2 結(jié)果與分析

2.1年平均氣溫變化特征從圖1可以看出，1961—2016年隴東南年平均氣溫為10.0 ℃，氣候傾向率為0.32 ℃/10 a，其變化的轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)在1990年，突變前(1961—1989年)的氣候傾向率為0.08 ℃/10 a，突變后(1990—2016年)的氣候傾向率為0.39 ℃/10 a，突變前的氣候傾向率明顯低于突變后，進入21世紀后區(qū)域增溫的幅度明顯增大。

一年之中，各個季節(jié)的溫度變化是不相同的。春季的增溫幅度最大，為0.36 ℃/10 a；其次為冬季(0.35 ℃/10 a)；秋季為0.30 ℃/10 a；夏季最小，為0.25 ℃/10 a。春、夏、秋、冬各季對年平均氣溫增溫的貢獻率分別為28.6%、19.8%、23.8%和27.8%。

2.2夏季氣溫變化特征從圖2a可以看出，1961—2016年隴東南夏季平均氣溫為20.8 ℃，與年平均溫度相比夏季溫度變化較小，2016年是氣溫最高的夏季。近56年來隴東南6、7、8月平均氣溫分別為19.7、21.9、20.9 ℃；6月份氣溫變化較小，8月氣溫變化較大；6、7、8月氣候傾向率分別為0.26、0.25和0.24 ℃/10 a。

圖1 1961—2016年隴東南年平均氣溫變化(a)及M-K檢驗曲線(b)Fig.1 Variation trend(a)and curves of M-K test(b)of annual temperature in southeastern Gansu from 1961 to 2016

圖2b顯示，1961—2016年隴東南夏季氣溫的突變點在1992年。突變前(1961—1992年)的氣候傾向率為-0.09 ℃/10 a，趨勢不明顯，不能通過統(tǒng)計假設(shè)檢驗；突變后(1993—2016年)的氣候傾向率為0.28 ℃/10 a。自20世紀90年代以來，夏季增溫的趨勢是比較明顯的。

圖2 1961—2016年隴東南夏季各月平均氣溫變化(a)及M-K檢驗曲線(b)Fig.2 Variation trend(a)and curves of M-K test(b)of monthly average temperature in southeastern Gansu from 1961 to 2016

2.3夏季炎熱天氣變化特征高溫?zé)崂颂鞖馐潜碚飨募緶囟茸兓牧硪粋€特征[19]。經(jīng)統(tǒng)計，隴東南各個觀測站夏季日最高氣溫≥30.0 ℃的日數(shù)與夏季平均氣溫均呈較顯著的相關(guān)關(guān)系，1961—2016年隴東南6、7、8月最高氣溫平均出現(xiàn)≥30.0 ℃的日數(shù)分別為5.7、10.2和7.3 d，7月是最高氣溫≥30.0 ℃出現(xiàn)日數(shù)最多的月份。從圖3可以看出，1961—2006年隴東南夏季日最高氣溫≥30.0 ℃的日數(shù)以2.8 d/10 a的速度逐年遞增。其中1961—1980年夏季日最高氣溫≥30.0 ℃的日數(shù)呈先升后降的趨勢，1973—1974年日數(shù)較多；1981—2016年夏季日最高氣溫≥30.0 ℃的日數(shù)以4.7 d/10 a的速度線性遞增，這與夏季平均氣溫變化趨勢基本一致。

圖3 1961—2016年隴東南夏季日最高氣溫≥30.0 ℃的日數(shù)變化Fig.3 Variation of the days of daily maximum temperature being equal or greater than 30.0 ℃ in summer in southeastern Gansu from 1961 to 2016

從圖4可以看出，近56年隴東南夏季日最高氣溫≥30.0 ℃的日數(shù)從西北到東南逐漸增加，最多日數(shù)出現(xiàn)在渭河谷地的麥積、天水及北部的秦安等地，105°E以西逐漸減少，西部的武山僅有17 d，西北遞減的速度更快，張家川僅有2 d。受地形地勢影響，夏季日最高氣溫≥30.0 ℃的日數(shù)變化較大。

圖4 1961—2016年隴東南夏季日最高氣溫≥30.0 ℃日數(shù)分布Fig.4 Distribution of the days of daily maximum temperature being equal or greater than 30.0 ℃ in summer in southeastern Gansu from 1961 to 2016

2.4夏季氣溫最高月變化從表2可看出，1961—2016年隴東南夏季氣溫最高月7月居多，近56年中最高月出現(xiàn)在7月的為45年，占研究年份的80%；出現(xiàn)在8月的為9年，占16%；夏季氣溫最高月為6月的僅為2年(1966、1979年)，占4%，6月為夏季最熱月概率相對較低。20世紀60和70年代，7月為夏季氣溫最高月的年份占70%，8月為氣溫最高月的年份占20%，6月占10%；20世紀80年代以后就沒有出現(xiàn)過6月份為夏季氣溫最高的月份。說明隨年代際變化，6月份為夏季氣溫最高的月份越來越少。而8月份為夏季氣溫最高月份的概率卻越來越多，7月為夏季氣溫最高月的概率變化不大。

表21961—2016年隴東南各年代夏季氣溫最高月份年數(shù)變化

Table2ChangeofyearsofthehighestmonthofsummertemperatureinsoutheasternGansufrom1961to2016

時段Period6月June7月July8月August1961—1970年1721971—1980年1721981—1990年01001991—2000年0822001—2010年0912011—2016年042合計Total2459

7月平均氣溫與8月平均氣溫差值(T7-T8)≥2.0 ℃的年數(shù)占研究年數(shù)的14%，差值在0～2.0 ℃的年數(shù)占70%，差值在-1.0～0 ℃的年份占13%，差值在-2.0～-1.0 ℃年份占4%，說明即使8月為夏季氣溫最高月，8月與7月的氣溫差值仍比較小，對溫度變化的總趨勢影響不大。7月平均氣溫與6月平均氣溫差值(T7-T6)≥2.0 ℃的年數(shù)占研究年數(shù)的54%，差值在0～2.0 ℃的年數(shù)占43%，差值在-1.0～0 ℃的年份為4%(表3)。說明以時間順序而論，夏季溫度升溫的幅度高于夏季溫度回落的幅度。8月平均氣溫與6月平均氣溫差值(T8-T6)≤0占研究年份的18%，差值>0的年份占82%，也說明氣溫初夏溫度低于夏末的概率較大。T8-T6≥2.0 ℃的年數(shù)占研究年數(shù)的21%，僅為T7-T6≥2.0 ℃的年數(shù)概率的40%，差值在0～2.0 ℃的年數(shù)占61%，雖然夏末與初夏有較大氣溫差出現(xiàn)，但在大多數(shù)年份變化幅度小很多。

2.52016年夏季氣溫變化特征2016年夏季是歷年夏季氣溫最高的年份，氣溫從初夏到夏末一直處于持續(xù)偏高狀態(tài)，初夏和盛夏均比歷年平均偏高1.4 ℃，夏末偏高3.5 ℃，以旬為時間單位，平均夏季氣溫變化為先升后降的單峰型(圖5)，平均氣溫的最高點出現(xiàn)在7月中、下旬。2016年夏季氣溫的變化6月上旬—8月上旬也遵循平均變化規(guī)律，8月中旬氣溫開始突變升高，8月下旬又回落到正常變化軌跡。

表3 1961—2016年隴東南夏季各月平均氣溫各級差年數(shù)

圖5 2016年隴東南夏季各旬平均氣溫與歷年平均值比較Fig.5 Comparisons of every decade mean temperature in summer in 2016 and historic average in southeast of Gansu

2016年各站點的極端最高氣溫均在歷史極值以下(表4)，說明研究區(qū)域夏季氣溫升高是日平均值的普遍升高，不是極端最高氣溫的歷史性突破，與夏季每旬氣溫都高于平均值的結(jié)論相互印證。整個夏季天水站≥30.0 ℃的炎熱日數(shù)達到67 d，超出了1997年66 d的歷史記錄；≥35.0 ℃的高溫日數(shù)達9 d，也高出1997年8 d的記錄。2016年夏季創(chuàng)造了≥30.0 ℃炎熱日數(shù)和≥35.0 ℃高溫?zé)崂巳諗?shù)的歷史記錄。

表42016年各站點年極端最高氣溫與歷年極值的比較

Table4Comparisonofextrememaximumtemperaturein2016andhistoricextremumvalueineverysite

℃

3 結(jié)論

(1)自1961年以來，隴東南年平均氣溫呈比較明顯的增加趨勢，夏季氣溫的變化與年平均氣溫的變化趨勢一致，增溫幅度小于年平均氣溫，對年增溫的貢獻率為19.8%。

(2)7月為夏季平均氣溫最高月的概率最高，其次為8月，6月為夏季氣溫最高月的概率較小。自20世紀90年代

以來，8月氣溫為夏季最高月的趨勢有逐漸增加的趨勢。絕大多數(shù)年份夏末平均氣溫高于初夏。

(3)夏季最高氣溫≥30.0 ℃的日數(shù)呈逐年增加趨勢，與夏季平均氣溫的變化趨勢一致，炎熱天氣集中出現(xiàn)在東南部的渭河谷地，空間變化幅度較大。

(4)2016年夏季氣溫是自1961年以來氣溫最高的年份，從初夏6月開始氣溫持續(xù)升高，夏末8月達到最高，屬概率較小事件。氣溫偏高的時間主要在8月中旬。夏季氣溫變化的特點是≥30.0 ℃的炎熱及≥35.0 ℃的高溫?zé)崂颂鞖廨^多，絕大部分站點沒有突破極端最高氣溫歷史極值。2016年夏季氣溫偏高是大氣環(huán)流異常作用的結(jié)果。

[1] 任國玉，初子瑩，周雅清，等.中國氣溫變化研究最新進展[J].氣候與環(huán)境研究，2005，10(4)：701-716.

[2] 司東，馬麗娟，王朋嶺，等.2015/2016年冬季北極濤動異常活動及其對我國氣溫的影響[J].氣象，2016，42(7)：892-897.

[3] 楊保，譚明.近千年東亞夏季風(fēng)演變歷史重建及與區(qū)域溫濕變化關(guān)系的討論[J].第四紀研究，2009，29(5)：880-887.

[4] 莫嘉琪，林一驊，林萬濤.海-氣振子厄爾尼諾-南方濤動模型的近似解[J].物理學(xué)報，2010，59(10)：6707-6711.

[5] CAI J X，GUAN Z Y，GAO Q J，et al.Summertime temperature variations in the middle and lower reaches of Yangtze River and their related circulation anomalies in the past five decades[J].地理學(xué)報：英文版，2010，20(4)：581-598.

[6] 董李麗，李清泉，丁一匯.全球變暖背景下我國春季氣溫的時空變化特征[J].氣象，2015，41(10)：1177-1189.

[7] 黃琰，封國林，董文杰.近50年中國氣溫、降水極值分區(qū)的時空變化特征[J].氣象學(xué)報，2011，69(1)：125-136.

[8] 陳少勇，郭江勇，郭忠祥，等.中國西北干旱半干旱區(qū)年平均氣溫的時空變化規(guī)律分析[J].干旱區(qū)地理，2009，32(3)：364-372.

[9] 韓建康，劉業(yè)祥，劉永健.塔克拉瑪干沙漠周邊地區(qū)20世紀前半葉夏季氣溫趨勢變化[J].干旱區(qū)地理，2007，30(1)：89-93.

[10] 蒲云錦，韓春光.石河子溫度變化特征及影響[J].山西氣象，2010(2)：25-28，45.

[11] 徐宗學(xué)，隋彩虹.黃河流域平均氣溫變化趨勢分析[J].氣象，2005，31(11)：7-10.

[12] 王濤，楊強，于冬雪.陜北黃土高原地區(qū)極端氣溫事件變化特征[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2016，31(21)：237-243.

[13] 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].地理科學(xué)，2012，32(7)：853-858.

[14] 賈文雄.近50年來祁連山及河西走廊極端氣溫的季節(jié)變化特征[J].地理科學(xué)，2012，32(11)：1377-1383.

[15] 蒲金涌，李曉薇，李蓉.天水市1961—2010年積溫變化特征[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2013，27(5)：151-156.

[16] 吳麗，陳薇，馬杰，等.1961-2010天水市光、溫、水資源變化特征及其與糧食產(chǎn)量的關(guān)系[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2014，30(17)：245-249.

[17] 胡利平，姚延鋒，裴古娥，等.天水地區(qū)近50年氣溫與降水變化特征[J].地理科學(xué)進展，2009，28(4)：651-656.

[18] 王清，王琪延，蘇成義，等.應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計學(xué)[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，1991：85-88，397-401.

[19] 蒲金涌，姚小英.甘肅省主要城市人居氣候舒適性評價[J].資源科學(xué)，2010，32(4)：679-685.