1973—2019年黃石市氣溫變化特征分析

摘要 利用黃石市3個國家氣象觀測站1973—2019年的地面觀測資料，采用線性傾向估計、M-K突變檢驗和異常分析等方法對黃石市氣溫變化特性進行分析。結(jié)果表明：黃石市年平均氣溫呈極顯著波動上升趨勢，四季平均氣溫呈較顯著的上升趨勢，其中春季增溫最快，秋季、冬季次之，夏季最為緩慢;氣溫一般在20世紀(jì)80年代末期至20世紀(jì)90年代末期之間發(fā)生突變，之后氣溫呈現(xiàn)顯著變暖趨勢。黃石市近47年來沒有出現(xiàn)異常偏冷年和異常偏暖年。

關(guān)鍵詞 氣溫;趨勢變化;M-K突變檢驗;異常分析;黃石市

中圖分類號 P 468.0+21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）23-0244-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.23.064

Characteristics Analysis of Temperature Changes from 1973 to 2019 in Huangshi

SONG Ge1，2

（1.Daye City Meteorological Bureau，Daye，Hubei 435100;2.Chengdu University of Information Technology，Chengdu，Sichuan 610225）

Abstract Based on the surface observation data from 1973 to 2019 in Huangshi，the variation characteristics of temperature were investigated using linear tendency analysis，M-K mutation test and anomalous analysis methods.The results show that the annual average temperature in Huangshi exhibited a very significant rising trend，and the average temperature in the four seasons showed a significant upward trend，in which the average temperature increased fastest in spring，followed by autumn，year and winter，and the summer was slowest.Generally，the mutations of temperatures occurred between the late 1980s and late 1990s，and then the climate was warming up significantly.There were no anomalous cold and warm year during the past 47 years in Huangshi.

Key words Temperature;Trend variation;M-K mutation test;Anomalous analysis;Huangshi City

近百年來，受自然因素和人類活動的共同作用，地球氣候正經(jīng)歷一次以全球變暖為主要特征的顯著變化，全球氣溫逐漸攀升;而中國的變暖速度高于全球平均值，處于百年來氣溫最高的階段[1]。氣候變暖可致使生物銳減、生態(tài)系統(tǒng)失衡，甚至給人類的生活生產(chǎn)帶來諸多影響。

黃石市位于湖北省東南部，長江中游南岸，東北臨長江;境內(nèi)地勢西南高、東北低，由西南向東北傾斜，獨特的地理位置環(huán)境使其氣溫變化具有自身的特點[2-5]。目前，關(guān)于黃石市氣溫變化特征分析的研究不多[6-7]，且這些研究僅采用了黃石市單個氣象站的地面觀測資料進行分析，但有關(guān)近6年以內(nèi)的相關(guān)研究還未見報道。筆者采用黃石市已有的3個國家氣象觀測站1973—2019年地面觀測氣象資料，對該市的氣溫變化特征和變化規(guī)律進行細(xì)致地分析研究，旨在為應(yīng)對氣溫變化并降低其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響提供參考。

1 資料與方法

選取黃石市所屬黃石、大冶和陽新3個國家氣象觀測站1973—2019年地面觀測的逐日平均氣溫資料，對其進行算術(shù)平均得到黃石市的逐日平均氣溫。采用線性傾向估計和Mann-Kendall突變檢驗等方法[8]對氣溫的變化趨勢進行分析研究。另外，還將對氣溫變化進行異常分析[9-10]，定義冷暖指數(shù)（CHL）：

CHL=（T-T_p）/S

式中，T、Tp和S分別表示平均氣溫、多年氣溫平均值和平均氣溫標(biāo)準(zhǔn)差。

根據(jù)冷暖等級標(biāo)準(zhǔn)，CHL≥2.0為異常偏暖，1.5≤CHL<2.0為顯著偏暖，1.0≤CHL<1.5為偏暖，-1.0≤CHL<1.0為正常，-1.5≤CHL<-1.0為偏冷，-2.0

2 結(jié)果與分析

2.1 黃石市年平均氣溫的變化特征 由圖1分析可知，1973—2019年黃石市年平均氣溫呈極顯著的波動上升趨勢（P<0.001），其氣候傾向率為0.303 ℃/10 a，高于全國的增溫幅度0.270 ℃/10 a，說明黃石市氣候整體呈明顯變暖趨勢。從圖1局部可以看出，在20世紀(jì)80年代前期和21世紀(jì)00年代末期，年平均氣溫呈下降趨勢，而在1973—1980年、1982—2006年和2010—2019年3個階段，其呈現(xiàn)快速上升的趨勢。年平均氣溫的多年均值為17.482 ℃，其最高值和最低值分別為18.533 ℃（2007年）和16.467 ℃（1984年）。20世紀(jì)70年代至21世紀(jì)10年代，各年代的年平均氣溫分別為16.979、17.017、17.470、18.003和17.882 ℃，可以看出黃石市年平均氣溫在21世紀(jì)10年代之前呈上升趨勢，而在21世紀(jì)10年代略有下降，進入21世紀(jì)00年代以后均超過多年均值。由20世紀(jì)90年代進入21世紀(jì)00年代，年代氣溫增幅最大;氣溫在20世紀(jì)70年代相對較低，偏離多年平均值-2.88%（-0.503 ℃），氣溫在21世紀(jì)初相對較高，偏離多年平均值2.98%（0.521 ℃），其偏離多年平均值均在±5%以內(nèi)，故年平均氣溫的年代際變化較小。

由圖2可知，1973—1986年，UF小于0，年平均氣溫呈下降趨勢，但未超過0.05顯著性水平臨界線，說明下降不顯著;自1987年之后，UF大于0，年平均氣溫呈上升趨勢，其中在1997年之后，UF超過0.05顯著性水平臨界線，甚至超過0.001顯著性水平線，說明上升趨勢顯著;年平均氣溫UF和UB曲線的交點位于置信區(qū)間內(nèi)，表明黃石市年平均氣溫在1995年前后發(fā)生突變，即發(fā)生由冷到暖的突變，之后氣溫呈顯著的增暖趨勢。

由圖3可以看出，黃石市近47年來，沒有出現(xiàn)異常偏冷年和異常偏暖年;顯著偏冷年出現(xiàn)過2次（1980年和1984年），偏冷年和顯著偏冷年都出現(xiàn)在1994年以前，1994年以后沒有出現(xiàn)過偏冷年;顯著偏暖年出現(xiàn)過3次（2006年、2007年和2013年），偏暖年出現(xiàn)過4次（1998年、2004年、2018年和2019年）。

2.2 黃石市四季平均氣溫的變化特征 由表1可知，近47年來，黃石市四季的平均氣溫表現(xiàn)出較顯著的上升趨勢（P<0.05），除夏季外，平均氣溫還表現(xiàn)出顯著的上升趨勢（P<0.01）。四季中，春季增溫最快，秋季、冬季次之，夏季最為緩慢，表明氣候變暖背景下黃石市在冷季增溫更劇烈。春、夏、秋、冬四季平均氣溫的多年均值分別為17.086、27.988、18.653和6.192 ℃，各年代氣溫分別為春季16.274、16.467、16.906、17.787和17.916 ℃，夏季27.646、27.832、27.781、28.413和28.222 ℃，秋季18.183 3、18.167 8、18.587 8、19.231 1和19.038 3 ℃和冬季5.649、5.678、6.611、6.461和6.482 ℃。從這些氣溫資料可以看出，春、夏、秋、冬4季的平均氣溫隨年代際變化整體呈上升趨勢，其中夏季氣溫在20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)10年代略有下降，秋季氣溫在20世紀(jì)80年代和21世紀(jì)10年代略有下降，冬季氣溫在20世紀(jì)90年代出現(xiàn)較大的峰值。對于春、夏、秋3個季節(jié)，由20世紀(jì)90年代進入21世紀(jì)00年代，年代氣溫增幅最大，且進入21世紀(jì)以后均超過多年平均值;而對于冬季，由20世紀(jì)80年代進入20世紀(jì)90年代，年代氣溫增幅最大，且進入20世紀(jì)90年代以后均超過多年平均值。

由圖4可知，四季氣溫的UF曲線均超過0.05顯著性水平臨界線，呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢，且春、夏、秋、冬4季平均氣溫分別在1997年、1997年、1995年和1988年前后發(fā)生突變。

由圖5可以看出，沒有出現(xiàn)異常冷春和異常暖春，顯著冷春出現(xiàn)過2次（1980年和1991年），顯著暖春出現(xiàn)過3次（2007年、2008年和2018年）;異常冷夏和異常暖夏各出現(xiàn)過1次（分別是1980年和2013年），顯著冷夏出現(xiàn)過2次（1982年和1999年），顯著暖夏出現(xiàn)過2次（1978年和2006年）;異常冷秋出現(xiàn)過2次（1976年和1981年），顯著冷秋出現(xiàn)過1次（1986年），異常暖秋出現(xiàn)過1次（1998年），顯著暖秋出現(xiàn)過2次（2005年和2019年）;異常冷冬和顯著冷冬各出現(xiàn)過1次（分別是1976年和1983年），異常暖冬出現(xiàn)過1次（1998年），顯著暖冬出現(xiàn)過2次（2016年和2019年）。

3 結(jié)論與討論

（1）1973—2019年黃石市年平均氣溫呈極顯著波動上升趨勢，四季平均氣溫呈較顯著的上升趨勢（P<0.05），其中春季增溫最快，秋季、冬季次之，夏季最為緩慢;氣溫一般在20世紀(jì)80年末期至20世紀(jì)90年代末期之間發(fā)生突變，之后氣溫呈現(xiàn)顯著變暖趨勢。

（2）黃石市近47年來沒有出現(xiàn)異常偏冷年和異常偏暖年。在四季中，沒有出現(xiàn)異常冷春和異常暖春;異常冷夏和異常暖夏各出現(xiàn)過1次（分別是1980年和2013年）;異常冷秋出現(xiàn)過2次（1976年和1981年），異常暖秋出現(xiàn)過1次（1998年）;異常冷冬和異常暖冬各出現(xiàn)過1次（分別是1976年和1998年）。

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作者簡介 宋鴿（1992—），女，遼寧錦州人，助理工程師，碩士，從事地面氣象觀測研究。

收稿日期 2020-05-12;修回日期 2020-06-03