成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)氣候特征分析

余益祺,肖天貴

（成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，成都 610225）

引言

城市群是由一個(gè)大城市將周圍地區(qū)數(shù)個(gè)小城市串聯(lián)起來，以大城市輻射周圍小城市、帶動(dòng)小城市發(fā)展的經(jīng)濟(jì)區(qū)域。2010年1月30日成都與周邊7市簽署了《成都經(jīng)濟(jì)區(qū)區(qū)域合作框架協(xié)議》（http://www.newssc.org），形成了以成都為中心，包含德陽、綿陽、眉山、樂山、資陽、遂寧和雅安等的一體化經(jīng)濟(jì)區(qū)，即成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)（圖1）。成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)位于28°28′～33°03′N、101°56′～106°59′E，由盆地及盆地西緣山地組成，地勢(shì)從西部山地向東部平原過渡，經(jīng)濟(jì)區(qū)面積占四川省行政面積的17.8%，總?cè)丝谡妓拇ㄊ∪丝诳倲?shù)的46%，2020年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)GDP占全省GDP的60.7%。成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)無論從地理位置、人口密度還是經(jīng)濟(jì)體量上無疑都是四川省發(fā)展的核心，不僅能帶動(dòng)城市群區(qū)域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，還可為四川以及成渝地區(qū)等周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到強(qiáng)有力的推動(dòng)作用。分析成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)的氣候特征，可為區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)，具有十分重要的研究?jī)r(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

圖1 成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)地形（a）和行政區(qū)劃（b）

四川位于青藏高原東南緣，具有高原向平原急劇過渡的復(fù)雜地形，導(dǎo)致四川局地氣候差異明顯，具有獨(dú)特的變化特點(diǎn)，其氣候特征也備受關(guān)注。高文波等[1]研究表明四川氣溫呈升高的趨勢(shì)，且最低氣溫和平均氣溫升高明顯，氣溫高值區(qū)范圍擴(kuò)大，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)四川氣候變化表現(xiàn)出明顯的區(qū)域特征，≥0 ℃積溫和≥10 ℃積溫上升趨勢(shì)顯著，從東南向西北氣溫和積溫的高值區(qū)間均擴(kuò)大，其中川西平原≥0 ℃積溫增加最明顯，川東南地區(qū)≥10 ℃積溫增幅最大。李湘等[2]研究指出四川四季時(shí)間分布為冬夏季較長(zhǎng)、春秋季較短，且不同地區(qū)的季節(jié)劃分也存在差異，特別是在春秋季時(shí)間長(zhǎng)度上差異更為明顯，而成都地區(qū)則表現(xiàn)出春秋季更短和氣候變化幅度更大的特點(diǎn)。向柳等[3]發(fā)現(xiàn)近50～60年來，四川氣溫呈上升趨勢(shì)，降水量呈減少趨勢(shì)，氣候向暖干化發(fā)展，干旱天氣的范圍、強(qiáng)度以及頻次均增加；山區(qū)缺水加劇，冰川凍土退縮、融化，造成四川水資源時(shí)空分布發(fā)生改變?？梢钥闯?，在全球變暖的大背景下，四川氣候不同程度地發(fā)生了變化，其特殊的地理位置則進(jìn)一步導(dǎo)致局地差異愈發(fā)顯著。目前涉及四川氣候變化特征的研究不少，但就成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)氣候變化特征的研究并不多見。針對(duì)這一薄弱環(huán)節(jié)，本文擬利用成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)1981～2015年的氣象觀測(cè)資料，較為系統(tǒng)地開展成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)氣候特征分析，為進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)其氣候變化規(guī)律提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 資料

本文選用成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)50個(gè)氣象臺(tái)站1981～2015年月平均氣溫和降水觀測(cè)資料，開展年、季的氣候變化特征分析。

1.2 方法

（1）線性回歸。線性回歸在氣象要素時(shí)間序列趨勢(shì)分析中廣泛應(yīng)用[4]。本文利用一元線性回歸研究成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)氣溫和降水的時(shí)間變化特征，利用T檢驗(yàn)進(jìn)行變化趨勢(shì)顯著性檢驗(yàn)。

（2）Mann-kendall檢驗(yàn)。Mann-Kendall非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法是由國(guó)際氣象組織(WMO)推薦的應(yīng)用于環(huán)境數(shù)據(jù)時(shí)間序列趨勢(shì)分析的方法[5]，也是檢驗(yàn)氣象時(shí)間序列單調(diào)趨勢(shì)的有效工具[6-8]。本文利用Mann-kendall檢驗(yàn)方法開展成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)氣溫及降水突變檢驗(yàn)分析。

（3）小波分析。小波分析是時(shí)間序列周期性分析的主要方法之一[9]，在氣象時(shí)間序列周期性分析中被廣泛使用[10-16]。本文使用高斯導(dǎo)數(shù)小波分析方法研究成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)1981～2015年年平均氣溫和降水的周期性變化。

（4）徑向基函數(shù)插值法。梁英杰等[17]對(duì)四川氣溫?cái)?shù)據(jù)插值的多種方法對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，徑向基函數(shù)插值方法在數(shù)據(jù)較多、準(zhǔn)確性較高的情況下擬合吻合程度較高。因此，本文選用徑向基函數(shù)插值法對(duì)成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行空間插值，為成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)氣溫和降水的空間分布特征分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（5）季節(jié)劃分：春季3～5月，夏季6～8月、秋季9～11月和冬季12月～次年2月。

2 成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)氣候特征

2.1 氣溫時(shí)空變化特征

圖2是1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均氣溫的空間分布。如圖所示，成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年平均氣溫16.34℃，呈自西北向東南逐漸增高的態(tài)勢(shì)，這與該地區(qū)地形高度自西北山地向東南平原逐漸降低的特征相吻合。樂山和眉山交界處存在一個(gè)明顯的氣溫低值區(qū)即峨眉山地區(qū)，年平均氣溫僅3.42℃，是成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)平均氣溫最低值區(qū)。綿陽北部龍門山脈區(qū)域年平均氣溫低于13℃，屬于成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)次低溫區(qū)。遂寧、資陽、成都東南部、眉山東部、雅安南部以及樂山東北部是成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)氣溫高值區(qū)，年均氣溫均在17℃以上，其中樂山犍為年均氣溫最高（17.66℃）?？偟膩碚f，成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)大部分地區(qū)年均氣溫均在14℃以上，除峨眉山以外，其余地區(qū)溫差較小。

圖2 1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均氣溫空間分布

圖3是1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)四季氣溫的空間分布。從季節(jié)變化來看，成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)四季氣溫和年均氣溫空間分布相似。春季平均氣溫高值區(qū)超過17 ℃，其中仁壽（18℃）、犍為（18.15℃）和漢源（18.17℃）氣溫最高；峨眉山春季平均氣溫最低，僅2.98 ℃。夏季平均氣溫高值區(qū)超過25℃，其中射洪（26.11℃）、遂寧（26.26 ℃）和安岳（26.08 ℃）氣溫最高；峨眉山夏季平均氣溫最低，僅10.95℃。秋季平均氣溫高值區(qū)超過17 ℃，其中夾江（18.03℃）、峨眉（18.01℃）、樂山（18.07℃）和犍為（18.21℃）氣溫最高；峨眉山秋季平均氣溫最低，僅4.12℃。冬季平均氣溫高值區(qū)超過8℃，其分布范圍比春季、夏季和秋季都小，僅覆蓋雅安南部、樂山東部、眉山東南部以及資陽南部地區(qū)，氣溫高值出現(xiàn)在漢源（9.45℃）和石棉（9.4℃）；峨眉山冬季多發(fā)生降雪、霜凍天氣，平均氣溫僅-4.37℃。

圖3 1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)四季氣溫的空間分布（a.春季，b.夏季，c.秋季，d.冬季）

圖4是1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均氣溫的時(shí)間變化特征和突變檢驗(yàn)。從圖4a可以看出，1981～2015年，成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年平均氣溫有明顯上升趨勢(shì)，2015年最高達(dá)17.32℃，1984年出現(xiàn)最低值15.52℃；年平均氣溫升高趨勢(shì)顯著，通過0.001水平的顯著性檢驗(yàn)，線性變化率為0.36℃/10a。從Mann-kendall檢驗(yàn)（圖4b）可知，成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均氣溫突變點(diǎn)為1996年，年均氣溫在1996年前普遍低于均值，而1996年后總體高于均值，特別是1990年后氣溫呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢(shì)，在1998年升溫尤其顯著，通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)。通過小波分析（圖略）表明，成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)1981～2015年年均氣溫具有4a周期變化特征。

圖4 1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均氣溫的時(shí)間變化特征（a）和突變檢驗(yàn)（b）

成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)逐月氣溫（圖略）呈單峰變化趨勢(shì)，7月平均氣溫最高達(dá)到25.36℃，1月最低為5.90℃。3～4月升溫最為明顯，增幅達(dá)5.03℃；11～12月降溫最為明顯，降幅為5.17℃。

圖5是1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)四季氣溫變化特征。如圖5所示，成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)四季氣溫均呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。對(duì)四季氣溫變化進(jìn)行T檢驗(yàn)（圖略），其中春季和秋季通過0.0025水平的顯著性檢驗(yàn)，線性變化趨勢(shì)非常顯著；夏季和冬季通過0.1水平的顯著性檢驗(yàn)，變化趨勢(shì)較為顯著。

如圖5a所示，春季氣溫上升趨勢(shì)在四季中最明顯，變化率達(dá)到0.77℃/10a；春季平均氣溫為11.97℃，最大值出現(xiàn)在2013年（16.42℃），最低氣溫出現(xiàn)在1988年（8.52℃）。春季氣溫在2000年之前大多低于平均值，但1981年（12.85℃）、1987年（12.68℃）、1990年（12.74℃）、1991年（12.69℃）和1997年（12.98℃）高于平均值；2000年后大多高于平均值，但2005年（11.66℃）、2011年（9.94℃）和2012年（11.81℃）低于平均值。

如圖5b所示，夏季平均氣溫為23.48℃，最高值出現(xiàn)在2013年（24.93℃），最低值出現(xiàn)在1982年（21.74℃）；夏季平均氣溫呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，20世紀(jì)80年代較低，2010年之后較高，增溫率0.224℃/10a，2004～2005年存在一次最明顯的升溫。

圖5 1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)春季（a）、夏季（b）、秋季（c）和冬季（d）氣溫變化特征

如圖5c所示，秋季平均氣溫為21.36℃，最高值出現(xiàn)在2005年（23.11℃），最低值出現(xiàn)在1982年（19.78℃）；氣溫升高較為明顯，增溫率為0.393℃/10a，1995年之前氣溫大多低于氣候平均值，但1983年（21.73℃）、1989年（21.61℃）、1990年（21.80℃）和1991年（21.39℃）高于氣候平均值。

如圖5d所示，冬季平均氣溫為7.297℃，最高值出現(xiàn)在1994年（8.62℃），最低值出現(xiàn)在1984年（5.39℃）；冬季氣溫升高速率為0.206℃/10a，是四季中升溫最慢的，20世紀(jì)80年代波動(dòng)較大，1982～1983年冬季平均氣溫升高了2.04℃，1983～1984年降低了2.33℃、1984～1986年氣溫持續(xù)升高了2.37℃。

總體看來，春季氣溫變化幅度最大、升溫速度最快，而夏季、秋季和冬季氣溫變化較為平緩；春季和夏季在21世紀(jì)10年代存在較為明顯的升溫，而秋季和冬季氣溫在21世紀(jì)10年代反而有所下降，冬季氣溫則是在20世紀(jì)90年代達(dá)到最高值。

2.2 降水時(shí)空變化特征

1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均降水量為1019.11 mm，其中雅安漢源年均降水量最小（746.17mm），峨眉山最大（1676.35mm）。圖6是1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均降水空間分布。如圖所示，峨眉山-眉山西部-雅安中部、綿陽中西部和成都西部是成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)的3個(gè)降水大值區(qū)，尤其是峨眉山-眉山西部-雅安中部的降水量遠(yuǎn)大于其他兩個(gè)區(qū)域。

圖7是1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)四季降水空間分布。如圖所示，四季降水的空間分布與年平均相似，峨眉山、眉山西部和雅安中部均為降水量大值區(qū)，著名的“雅安天漏”正好位于該高值區(qū)，這是眾多學(xué)者研究我國(guó)西南地區(qū)降水特征所關(guān)注的重點(diǎn)[18-20]。春季降水量＜155mm的低值區(qū)主要分布于成都東北部、德陽大部和綿陽西南部（圖7a）。夏季降水量普遍在400mm以上，綿陽中部、峨眉山、眉山西部和雅安中部超過640mm，其中峨眉山高達(dá)976.39mm，平武最小為541.95mm（圖7b）。秋季降水量＞220mm的地區(qū)包括峨眉山、遂寧東部、雅安中部、成都西北部、綿陽中東部以及資陽東部（圖7c）。成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)冬季整體降水量偏少，普遍＜45mm，最大降水量為天全的92.41mm，峨眉山也僅為50.32mm（圖7d）。

圖7 1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)春季（a）、夏季（b）、秋季（c）和冬季（d）降水空間分布

圖8是1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均降水的時(shí)間變化特征和突變檢驗(yàn)。如圖8a所示，成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均降水量減少趨勢(shì)較為顯著，通過0.1水平的顯著性檢驗(yàn)，減少率為-26.17mm/10a；年均降水量最小值出現(xiàn)在2006年（781.73mm），但也比當(dāng)年全國(guó)平均值610.8mm高出28%。從Mann-kendall突變檢驗(yàn)（圖8b）可知，成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均降水量整體波動(dòng)幅度較大，較顯著的兩次變化發(fā)生在1986年和2013年，均未達(dá)到顯著性檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

圖8 1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均降水的時(shí)間變化特征（a）和突變檢驗(yàn)（b）

對(duì)1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均降水進(jìn)行小波分析（圖略）表明，年均降水具有3～4a周期變化特征，且年均降水量震蕩尺度越來越小，說明成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均降水波動(dòng)越來越頻繁。

成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)逐月降水（圖略）在7月和8月比較集中，分別為288.91mm和288.89mm。6～7月變化最大，降水量增加達(dá)95.61mm，8～10月降水量連續(xù)驟減，8～9月減少94.13mm，9～10月減少83.03mm。

圖9是1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)四季降水變化特征。如圖9a所示，春季區(qū)域平均降水量為182.58mm，最大值出現(xiàn)在2004年（251.49mm），最小值出現(xiàn)在1994年（120.18mm）；春季降水量呈弱減少趨勢(shì)，但未通過顯著性檢驗(yàn)，整體變化幅度較小。如圖9b所示，夏季區(qū)域平均降水量為591.01mm，最大值出現(xiàn)在1981年（805.33mm），最小值出現(xiàn)在2006年（375.88mm）；夏季降水在四季中波動(dòng)最大，呈顯著減少趨勢(shì)，變化率為-22.71mm/10a。如圖9c所示，秋季區(qū)域平均降水量為209.03mm，1984～1985年出現(xiàn)較大變化，1985年較1984年降水量增加了208.36mm，總體變化趨勢(shì)較為平緩。如圖9d所示，冬季區(qū)域平均降水量最少，僅為36.46mm，呈弱減少趨勢(shì)。

圖9 1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)春季（a）、夏季（b）、秋季（c）和冬季（d）降水變化特征

3 結(jié)論

本文利用1981～2015年成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)50個(gè)氣象站逐月氣溫和降水觀測(cè)資料，統(tǒng)計(jì)分析了成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)的氣候變化特征，得到如下結(jié)論：

（1）成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均氣溫為16.34℃，空間分布為西北向東南升高，其中遂寧、資陽、成都東南部、眉山東部、雅安南部以及樂山東北部地區(qū)為氣溫高值區(qū)，峨眉山以及綿陽北部龍門山一帶為氣溫低值區(qū)。成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)四季氣溫與年平均氣溫的空間分布相似，冬季的高溫地區(qū)范圍較小，僅覆蓋雅安南部、樂山東部、眉山東南部及資陽南部少數(shù)地區(qū)。

（2）成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均氣溫呈明顯上升趨勢(shì)，變化率為0.36℃/10a，在1996年發(fā)生由低到高的突變。四季氣溫均呈上升趨勢(shì)，春季變化幅度最大且速度最快。小波分析發(fā)現(xiàn)成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均氣溫存在4a周期變化特征。

（3）成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均降水量為1019.11mm，其中峨眉山、眉山西部、雅安中部、成都西部、綿陽中部為成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)降水量大值區(qū)，尤其是雅安中部及峨眉山地區(qū)降水量最大。成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)主要降水集中在7月和8月，表現(xiàn)出雨熱同期的氣候變化特征。

（4）成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)1981～2015年降水量呈較為顯著的減少趨勢(shì)，變化率為-26.17mm/10a，降水量整體波動(dòng)幅度較大，但突變特征不顯著。春季、夏季和冬季平均降水量均呈緩慢減少趨勢(shì)，但相對(duì)而言，春季減少趨勢(shì)不顯著，夏季減少趨勢(shì)最明顯，秋季變化趨勢(shì)較為平緩，冬季降水量最小且變化幅度不大。成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)年均降水量具有3～4a周期變化特征，且震蕩尺度越來越小，說明該地區(qū)年均降水波動(dòng)越來越頻繁。