本溪市郊近60年氣溫變化特征和突變分析

韓梅 劉闖 廖晶晶 張鳳鳴

摘? 要：根據(jù)本溪市郊1953—2015年近63年的氣溫資料，運(yùn)用線性傾向估計(jì)、累積距平和Mann—Kendall法，分析年際和各個(gè)季節(jié)平均氣溫的變化趨勢(shì)和突變情況。結(jié)果表明：近63年來本溪市郊?xì)鉁匾栽鰷貫橹?，冬季氣溫增溫最為顯著;年、春和冬季氣溫以20世紀(jì)80年代后期為界，夏季和秋季以20世紀(jì)90年代初期為界，之前為相對(duì)冷期，其后為相對(duì)暖期;根據(jù)Mann-Kendall檢驗(yàn)法，得出年和冬季在20世紀(jì)80年代期間發(fā)生突變，20世紀(jì)90年代初期后氣溫顯著增高;而夏季和秋季在20 世紀(jì)90年代中期發(fā)生突變，21世紀(jì)初期后增溫顯著，春季在20世紀(jì)70年代后期發(fā)生突變，20世紀(jì)90年代初期后氣溫顯著增高。

關(guān)鍵詞：本溪市郊;氣溫;趨勢(shì)分析;Mann—Kendall檢驗(yàn)

中圖分類號(hào) P468.021文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2019）01-0137-03

Analysis on the Variation Characteristics and Mutations of Temperature in the Suburbs of Benxi in the Past 60 Years

Han Mei1 et al.

（1Benxi City of Meteorology，Benxi 117000，China）

Abstract：According to the temperature data of the past 63 years from 1953 to 2015 in the suburbs of Benxi，linear tendency estimation，cumulative distance and Mann-Kendall method were used to calculate the changes and mutations in the average temperature trends between years and seasons.The results show that：In the past 63 years，The temperature in the suburbs of Benxi is mainly increased，and the temperature increase in winter is the most significant;In the suburbs of Benxi，the temperature in spring and winter is bounded by the late 1980s，while Xiahe's autumn is bounded by the early 1990s，before the relatively cold period followed by a relatively warm period;According to the Mann-Kendall test，the year and winter mutated during the 1980s，and the temperature increased significantly after the early 1990s，while Xiahe's autumn mutated in the mid-1990s，in the early 21st century.After significant warming，The spring mutated in the late 1970s and the temperature increased significantly after the early 1990s.

Key words：Benxi suburbs;Temperature;Trend analysis;Mann-Kendall

近年來，世界氣象組織（WMO）和聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）建立政府間機(jī)構(gòu)，對(duì)氣候變化的科學(xué)認(rèn)識(shí)、氣候變化的影響以及適應(yīng)和減緩氣候變化的可能對(duì)策進(jìn)行了評(píng)估[1-2]。據(jù)了解，近百年來，中國(guó)平均氣溫上升了0.4～0.5℃，略低于全球平均的0.6℃[3-4]，中國(guó)與全球氣溫相關(guān)系數(shù)在0.3～0.4。本文通過對(duì)本溪市郊63年來的逐年和月氣溫?cái)?shù)據(jù)資料整理，通過線性傾向估計(jì)法、累積距平法和Mann-Kendall法，研究了本溪市郊?xì)鉁刈兓?guī)律及趨勢(shì)，為本溪市郊?xì)夂蛸Y源開發(fā)和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料 選用1953—2015年草河口（40°52′19″N，123°54′06″E）逐年和月平均氣溫?cái)?shù)據(jù)資料，代表本溪市郊的氣候資料。選取該樣本的依據(jù)：一是草河口氣象站是本溪市郊唯一的國(guó)家氣候基本觀測(cè)站;二是草河口站建站較早，其保存的氣象數(shù)據(jù)最完整和詳實(shí)。

1.2 研究方法

1.2.1 線性傾向估計(jì)方法[5-6]建立Yi與Xi之間的一元線性回歸：Yi=a+bXi，趨勢(shì)變化率b，即10b為氣候傾向率。利用最小二乘法計(jì)算相關(guān)系數(shù)r值，進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)分析。

1.2.2 累積距平[5]利用累積距平來判斷本溪市63年來氣溫變化的階段性冷暖季分析。

1.2.3 突變分析 采用Mann—Kendall法[6]對(duì)本溪市郊63年來氣溫突變點(diǎn)進(jìn)行分析和顯著性檢驗(yàn)。

2 氣溫的年、季變化特征分析

2.1 年代際氣溫變化 通過圖1得出，1953—2015年本溪市郊年代際平均氣溫分別為6.00℃，6.04℃，6.08℃，6.36℃，6.85℃，6.90℃，6.73℃，年代際氣溫最大值與最小值相差0.9℃，接近于1℃，可知63年來本溪市郊?xì)鉁卦鲩L(zhǎng)顯著。20世紀(jì)90年代初期往后氣溫增溫明顯，21世紀(jì)初平均氣溫達(dá)到最高值（6.90℃），變暖趨勢(shì)明顯，同時(shí)可以驗(yàn)證本溪市郊?xì)鉁刈兓腿蜃兣健?/p>

2.2 年氣溫變化特征 由圖2得出，本溪市郊63年來平均氣溫為6.4℃，氣溫曲線波動(dòng)上升趨勢(shì)明顯，自從20世紀(jì)90年代初期往后年間，高于63年來的平均氣溫，且增溫明顯，最高氣溫出現(xiàn)在2015年（7.7℃），最低氣溫出現(xiàn)在1956年（4.8℃），相差2.9℃。由此可見，年際溫差變化大，差異性明顯，年氣象傾向值為0.186℃/l0a，并且增溫趨勢(shì)通過0.01顯著性檢驗(yàn)。從圖2可以看出5年滑動(dòng)平均曲線，大致分以下2個(gè)階段，1987年為分界點(diǎn)，之前為冷期，之后為暖期，同時(shí)對(duì)于冷、暖期在氣溫增溫過程中有上升、下降趨勢(shì)的存在，進(jìn)一步說明氣溫波動(dòng)明顯，存在冷（暖）中有暖（冷）。

2.3 季節(jié)氣溫變化特征 由表1可知，年和各季平均氣溫分別為6.4℃，7.0℃，21.0℃，7.4℃，-9.7℃;63年來溫差變化幅度最大為冬季6.8℃，最高-6.3℃（2007年），最低-13.1℃（1956年），春季差次之為4.4℃，夏和秋季差最小為3.2℃。氣溫最高值往往出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初期，而最低值出現(xiàn)在19世紀(jì)50—80年代，尤其在20世紀(jì)90年代后期增溫尤其顯著。年和各季平均氣溫氣候傾向率為0.186℃/10a，0.226℃/10a，0.117℃/10a，0.117℃/10a，0.285℃/10a，其本溪市郊年和四季氣溫增長(zhǎng)速率高于全國(guó)平均0.04℃/10a的增長(zhǎng)率水平[7]，呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，波動(dòng)上升至今，其上升趨勢(shì)和整個(gè)東北地區(qū)氣溫變化一致[8]。冬季氣溫氣象傾向率高于年和各季，表明冬季氣溫上升趨勢(shì)明顯，對(duì)63年來本溪市郊平均氣溫增溫影響最顯著的是冬季，貢獻(xiàn)率高于年和各季。且根據(jù)表1所得夏季平均氣溫符合0.05的顯著檢驗(yàn)要求，年和其余各季平均氣溫均通過0.01顯著檢驗(yàn)，表明年和四季平均氣溫增加異常顯著。

3 氣溫階段性和突變性

3.1 氣溫累積距平分析 從圖3可以看出，本溪市郊年和四季氣溫有冷期和暖期之分，本溪市郊區(qū)年、春和冬季的拐點(diǎn)出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代后期，夏、秋季的拐點(diǎn)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代初期。年平均氣溫1953—1987年為冷期，1987—2015年為暖期;春季1953—1988年為冷期，1988—2015為暖期;夏季1953—1993年為冷期，1993—2015年為暖期;秋季1953—1993年為冷期，1993—2015年為暖期;冬季1953—1986年為冷期，1986—2015年為暖期。在研究暖期和冷期變化時(shí)，分別存在暖期中有下降和冷期中有上升階段，幅度很小，可以看出，暖中有冷，冷中有暖，且相對(duì)存在和對(duì)立，顯現(xiàn)出年和四季之間氣溫變化更加復(fù)雜，波動(dòng)頻繁。

3.2 氣溫突變分析 由圖4可知，年突變點(diǎn)為1986年，春季突變點(diǎn)為1978年，夏和秋季突變點(diǎn)同為1995年，冬季突變點(diǎn)為1982年。由圖4交叉曲線中超過上虛線部分為通過0.05顯著水平得出，年平均氣溫為1993年后顯著，春季為1991年后顯著，夏季為2005年后顯著，秋季為2012年后顯著，冬季為1992年后顯著。年和冬季在20世紀(jì)80年代期間發(fā)生突變，而在20世紀(jì)90年代初期后氣溫顯著增高，而夏和秋季于20世紀(jì)90年代中期發(fā)生突變，春季于20世紀(jì)70年代后期發(fā)生突變。根據(jù)累積距平法和M-K法對(duì)比可知，M-K法突變點(diǎn)與累積距平拐點(diǎn)相差無幾，沒有太大的區(qū)別，更加證明突變和冷暖期劃分的合理性。

4 結(jié)論

（1）本溪市郊近63年來氣溫以增長(zhǎng)為主，增長(zhǎng)率為0.186℃/l0a，年和四季均符合0.05顯著性檢驗(yàn)要求，增溫趨勢(shì)顯著，尤其冬季對(duì)于全年增溫貢獻(xiàn)率最高，暖冬趨勢(shì)日漸明顯。

（2）本溪市郊年、春季及冬季氣溫以20世紀(jì)80年代后期為界，而夏季和秋季以20世紀(jì)90年代初期為界，可將氣候劃分冷、暖2個(gè)階段。

（3）通過M-K檢驗(yàn)法分析突變點(diǎn)和顯著檢驗(yàn)得出年和冬季在20世紀(jì)80年代期間發(fā)生突變，20世紀(jì)90年代初期后氣溫顯著增高;而夏季和秋季于20世紀(jì)90年代中期發(fā)生突變，在21世紀(jì)初期后增溫顯著;春季于20世紀(jì)70年代后期發(fā)生突變，20世紀(jì)90年代初期后氣溫增高。

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（責(zé)編：張宏民）