1957—2016年陽春市降水與氣溫的變化特征

陳時東，郭澤勇，陳丹彤，成仕凡，敖健君，楚賽文

（1.陽春市氣象局，廣東陽春 529600；2.陽江市氣象局，廣東陽江 529500）

廣東省內(nèi)降水主要由前汛期鋒面降水與后汛期臺風(fēng)降水構(gòu)成，時空分布不均勻［1］，分析其變化特征對地方經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有積極意義。近年，省內(nèi)有許多氣象工作者都研究了不同地區(qū)的降水、氣溫變化特征［2-6］。前汛期短時強(qiáng)降水出現(xiàn)得最多的是陽江東部和江門西部沿海一帶，后汛期熱帶系統(tǒng)影響下的短時強(qiáng)降水最常出現(xiàn)地區(qū)較前汛期有點(diǎn)分散［2］。非汛期的日降水量較小，而汛期降水日數(shù)多且日降水量大，大雨日、暴雨日、大暴雨日的大值中心主要集中在廣東省的3大暴雨中心地區(qū)，暴雨和大暴雨對年降水的貢獻(xiàn)率由粵北向沿海遞增［1］。吳曉絢等［4］分析發(fā)現(xiàn)，1961—2012年華南地區(qū)年平均氣溫以0.014℃/年的速率顯著上升。陽春市地處廣東省3大暴雨中心的“陽江-恩平-珠?！苯涤陰希?］，研究其降水與氣溫的時間變化特征，有助于人們更好認(rèn)識本地降水、氣溫變化規(guī)律，以便在生產(chǎn)生活中趨利避害。本研究根據(jù)1957—2016年陽春國家氣象觀測站觀測資料，采用線性傾向估計、累積距平、M-K、MTT突變檢驗(yàn)、小波分析等統(tǒng)計方法［7-8］，對陽春市的降水與氣溫變化特征進(jìn)行分析，以期了解近60年來陽春市降水與氣溫有關(guān)變化趨勢和規(guī)律。

1 年降水量與年平均氣溫的變化特征

1.1 降水

由圖1a可知，1957—2016年陽春市降水年際變化總體呈波動變化，無明顯的變化趨勢。近60年的年平均降水量為2 338.3 mm，年極端最大降水量為3 376.9 mm（1998年），年極端最小降水量為1 049 mm（1977年），年降水量極差高達(dá)2 327.9 mm，降水在年際與年代際時間尺度的時域中分布不均勻。1957—1969年降水處于偏少階段，1970—1976年處于偏多階段，1977—1980年處于偏少階段，1981—1985年處于偏多階段，1986—1991年處于偏少階段，1992—1998年處于偏多階段，2002—2007年處于偏少階段，其余基本在均值附近交替波動變化。由降水累積距平變化可知，逐年降水量在1969、1976、1980、1985、1991、1998、2007年發(fā)生了較明顯轉(zhuǎn)折。

1.2 氣溫

近60年陽春市平均氣溫為22.4℃，年均氣溫總體呈增高趨勢，增長幅度為0.02℃/年，通過了α=0.01的顯著性水平檢驗(yàn)（圖1b）。陳新光等［5］分析認(rèn)為，廣東氣候變暖除了受全球變暖影響外，副熱帶高壓、南海海溫以及人類活動等均是較有特色的影響因素。由氣溫累計距平曲線（圖1d）可知，氣溫年際變化則以1987年為主要轉(zhuǎn)折年，1987年之前年均氣溫基本低于近60年的平均水平，1987年之后的則高于平均水平。

圖1 1957—2016年陽春逐年降水量和降水累計距平（a）、平均氣溫和累計距平（b）變化

2 降水與氣溫年變化

由圖2可知，近60年陽春市降水量逐月分布總體呈單峰型，即以6月份降水量最大，為445.7 mm，約占全汛期23%，12月份為最小，僅為34.5 mm。月降水量極端最大值出現(xiàn)在1998年6月，高達(dá)1 416.4 mm；極端最小值為0 mm，10—12月均有出現(xiàn)。降水主要集中在汛期（4—9月），降水量為1 936.7 mm，占全年降水量83%，其中前汛期（4—6月）降水量1 025.4 mm，后汛期（7—9月）降水量911.3 mm，分別占全年降水量的44%、39%。近60年月均降水量為194.9 mm，汛期（4—9月）降水量在平均線以上，10月至次年3月的月均降水量則在平均線以下。

降水類型影響了降水量的時空分布，前汛期降水主要因子為鋒面降水，而后汛期降水主要由臺風(fēng)降水造成［1］。李江南等［10］發(fā)現(xiàn)廣東近海站與內(nèi)陸站的前汛期降水與同期副高脊線位置變化周期很一致，后汛期臺風(fēng)降水對近海站的降水影響則很大。另外，地形影響對陽江強(qiáng)降水有十分重要的作用［11-12］。

圖2 陽春市多年平均降水量的逐月分布

陽春市氣溫年變化也大致呈單峰型（圖略），最高月平均氣溫出現(xiàn)在7月份，為28.3℃，最低月平均氣溫出現(xiàn)在1月份，為14.5℃，高溫天氣集中出現(xiàn)在夏季（6—8月），低溫天氣主要出現(xiàn)在冬季（12月—次年1月）。陽春極端最高氣溫為38.4℃，出現(xiàn)在1990年8月23日與2005年7月19日，極端最低氣溫為-1.8℃，出現(xiàn)在1963年1月16日。近60年月均氣溫為22.4℃，5—10月的月均氣溫在平均線以上，11月至次年4月的月均氣溫則在平均線以下。

3 年降水量與平均氣溫的突變分析

由圖3a可知，近60年陽春市降水在1964、1989—1991、1999、2003、2007、2013年前后可能發(fā)生了轉(zhuǎn)折，而UF線和UB線均在信度線內(nèi)，說明近60年陽春年降水量總體上增加或減少的幅度不大。采用滑動T檢驗(yàn)法（MTT法）對其突變結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)滑動步長為3～7時，1991年突變點(diǎn)均通過了α=0.01的顯著性水平檢驗(yàn)（MTT統(tǒng)計值依次為-6.96、-6.8、-5.33、4.62、-3.57），可判定1991年是明顯突變點(diǎn)，其余可能的突變點(diǎn)滑動T檢驗(yàn)效果則不如1991年明顯。

氣溫在整個研究時間尺度內(nèi)UF＞0（1971年與1976年除外），氣溫總體呈上升趨勢，在1989年前后可能發(fā)生了突變，且1990年后，氣溫M-K檢驗(yàn)中UF線超出了信度線。通過滑動T檢驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)當(dāng)滑動步長僅為7、8、9時，1989年通過α=0.05的顯著性水平檢驗(yàn)，其他步長檢驗(yàn)效果不明顯。但當(dāng)滑動步長為4～9時，1986—1989年期間，1986年對應(yīng)的T檢驗(yàn)統(tǒng)計值的絕對值最大，幾乎都通過了α=0.01的顯著性檢驗(yàn)，且1986年開始，UF值總體呈升高趨勢，可以確定1986年為突變點(diǎn)（圖3b）。

圖3 1957—2016年年降水量（a）與平均氣溫（b）M-K突變檢驗(yàn)

4 降水與氣溫的周期特征

陽春降水與氣溫年際及年代際時間尺度在時域中分布不均勻，具有較明顯的局部化特征。為了解近60年陽春降水與氣溫變化的主要周期和強(qiáng)度變化，對其進(jìn)行墨西哥小帽小波分析。由圖4可知，近60年陽春市年降水變化主要周期為15年（通過α=0.1的顯著性檢驗(yàn)）。另外統(tǒng)計可知，年降水量在20世紀(jì)70年代到80年代存在準(zhǔn)3年左右的周期振蕩，在1995—2016年存在準(zhǔn)4年左右的周期振蕩。近60年年均氣溫變化則不存在明顯周期變化（圖略），總體呈增高趨勢。

圖4 1957—2016年陽春市降水墨西哥小帽小波分析

5 結(jié)論

1）近60年陽春市降水年際變化總體呈波動變化，無明顯的變化趨勢。年平均降水量為2 338.3 mm，極端最大降水量為3 376.9 mm（1998年），極端最小降水量為1 049.0 mm（1977年），年降水量極差高達(dá)2 327.9 mm。而近60年陽春市年平均氣溫總體呈增高趨勢，增長幅度為0.02℃/年。

2）近60年陽春市降水量逐月分布總體呈單峰型，即以6月份降水量最大，為445.7 mm，12月份降水最小，降水量僅為34.5 mm。降水主要集中在汛期（4—9月），降水量為1 936.7 mm，占全年降水量83%。氣溫年變化也大致呈單峰型，最高月平均氣溫出現(xiàn)在7月份，為28.3℃，最低月平均氣溫出現(xiàn)在1月份，為14.5℃，高溫天氣集中出現(xiàn)在夏季（6—8月），低溫天氣主要出現(xiàn)在冬季（12月—次年1月）。

3）陽春年降水突變主要出現(xiàn)在1991年，氣溫突變主要出現(xiàn)在1986年。

4）近60年陽春市年降水存在15年左右尺度的主振蕩周期，年平均氣溫則不存在明顯周期變化。