鹽津1961—2020年氣溫變化特征分析

趙軍學(xué) 包莎莎

摘要 利用鹽津國家氣象站1961—2020年氣溫、降水和日照資料，經(jīng)過新舊站點(diǎn)海拔訂正，采用線性傾向率、滑動平均、異常分析、M-K檢驗(yàn)等統(tǒng)計(jì)方法，分析鹽津60年來的年、季、月平均氣溫和極值、高溫天氣的氣候變化特征，并加以統(tǒng)計(jì)降水、日照情況，旨在探索氣溫變化原因同降水、日照的關(guān)系。結(jié)果表明：近60年來年降水和日照均呈現(xiàn)減少的趨勢，年降水1 134.6 mm。年平均氣溫為17.8℃，且整體呈上升趨勢，每10年升高0.127℃，變化通過了M-K突變檢驗(yàn)，并在1987年發(fā)生突變，突變前后平均氣溫相差0.3℃，20世紀(jì)70～80年代為相對較冷時期。四季的降水均呈減少趨勢，季平均氣溫皆為增暖趨勢，秋季增暖最明顯。鹽津冷暖指數(shù)在不斷上升，偏冷年主要出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代以前，進(jìn)入21世紀(jì)后，偏暖年較多。高溫平均日數(shù)為24.7 d，近60年高溫日數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢。

關(guān)鍵詞 氣溫;冷暖指數(shù);特征;變化

中圖分類號：P467文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）04–0068–03

IPCC第四次評估報告指出，從1906—2005年的100年里，全球平均地表溫度上升了大約0.74℃，且溫度上升不連續(xù)，后50年的線性增暖趨勢為0.13℃/10 a，是近100年的2倍[1]。國內(nèi)大量的學(xué)者研究表明，我國同時間內(nèi)氣溫變化與全球的變化趨勢相差無幾，但中國疆域?qū)拸V，不同地區(qū)也有很大的差異，不同地域所處氣候帶不同，即使氣候帶相同，但因地形變化等引起的氣溫變化特征也不相同。張慧琴等研究1951—2004年我國氣候趨勢時指出，我國年平均氣溫以0.25℃/10 a的傾向率明顯上升，增暖最明顯的地區(qū)是東北、華北、西北和青藏高原北部，最顯著的季節(jié)在冬季和春季，極端最低氣溫顯著升高，而極端最高氣溫升高不多[2]。王遵婭等研究表明全國平均氣溫在20世紀(jì)80年代以后上升更為明顯，西南低溫區(qū)在90年代以后溫度已處于上升狀態(tài)[3]。

鹽津位于云南省東北部、四川盆地南緣，處于盆地至高原過渡階段，橫江、白水江下游的峽谷地段，大部分海拔在600 m以下。針對近百年來氣溫變暖情況，不少學(xué)者對此做許多研究，尤衛(wèi)紅等在分析云南近百年來的氣溫突變特性時，發(fā)現(xiàn)云南氣溫變化主要經(jīng)歷了4個較大時間尺度的演變，分別是1919年以前的偏冷期，1920—1954年的偏暖期，1955—1986年的偏冷期以及1987年以后的偏暖期[4]。鹽津縣內(nèi)山高谷深，溝壑縱橫，地形復(fù)雜，屬于中亞熱帶與溫帶共存的季風(fēng)立體氣候，夏季炎熱，而高溫又是夏季常見的災(zāi)害性天氣，當(dāng)高溫天氣的強(qiáng)度達(dá)到一定程度時就可能產(chǎn)生氣象災(zāi)害，引起人員、動植物無法適應(yīng)的現(xiàn)象，氣溫變化對人們生活與生產(chǎn)有重要影響。因此，對鹽津的氣溫變化特征進(jìn)行分析可為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、旅游、生活、防災(zāi)減災(zāi)等提供參考意見。

1 資料與方法

1.1 資料來源

本文采用鹽津縣國家氣象站1961—2020年氣溫、降水和日照資料，包括年、月、日氣溫和極值。鹽津站始建于1958年，始建地于云南省鹽津縣鹽井鎮(zhèn)水田村（104°13' E、28°01' N），海拔794.9 m。建站后歷經(jīng)3次遷站，于1959年遷至縣城后玄武廟山頂（104°15' E、28°03' N），海拔595.8 m;1981年遷至玄武廟山腰，海拔484.3 m;2003年觀測站向北遷移5 300 m至黃葛槽新區(qū)津民路106號（104°14' E、28°06' N），海拔變?yōu)?48.8 m。鑒于1959年前時間較短和資料原因，所以資料分析從1961年開始。玄武廟山頂站址海拔高于玄武廟山腰111 m，因此將1961—2020年氣溫變化分兩段來分析研究，1961—1980位第一階段，1981—2020位第二階段。根據(jù)趙曉莉[5]等提出的海拔每升高100 m，氣溫下降0.6℃。以鹽津站現(xiàn)址的海拔高度為基準(zhǔn)點(diǎn)，將前2個觀測站的氣溫數(shù)據(jù)進(jìn)行海拔訂正，黃葛槽站和玄武廟山腰站雖然距離較遠(yuǎn)，但海拔高差不大，且仍處同一氣候區(qū)，溫度變化影響較小，因此不再考慮后面遷站的溫度變化。

1.2 分析方法

依據(jù)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《氣候季節(jié)劃分》，以3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12至次年2月為冬季，進(jìn)行四季的統(tǒng)計(jì)分析[6]。中國氣象局將高溫定義為日最高氣溫≥35℃，將日最高氣溫≥35℃的天數(shù)定義為高溫日數(shù)[7]。使用物理分析方法、線性擬合分析平均氣溫、極端氣溫、高溫、降水、日照等變化特征，并用Mann-Kendall突變檢驗(yàn)?zāi)昶骄鶜鉁豙8]。根據(jù)林培松等[8-9]對冷暖等級標(biāo)準(zhǔn)的研究定義，冷暖指數(shù)CHL=（T-Tp）/S，其中T、Tp和S分別表示平均、多年平均和平均氣溫標(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 年平均氣溫變化特征

根據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，鹽津站1961—2020年的歷年平均氣溫在17.0℃～18.9℃之間波動（圖1），最低出現(xiàn)在1976、1996年，為17.0℃，最高出現(xiàn)在2015年，為18.9℃，60年平均氣溫為17.8℃。歷年平均氣溫的波動幅度范圍較小，均在±1.1℃以內(nèi)，多年平均氣溫大體呈上升趨勢，利用Mann-Kendall對鹽津縣近60年平均氣溫進(jìn)行趨勢檢驗(yàn)，得出其線性擬合直線方程為：y=0.0127x-7.5381，趨勢系數(shù)R=0.47（顯著性水平為0.05），說明增溫趨勢明顯，氣溫變化傾向率為0.127℃/10 a，略高于同期云南省的平均氣溫增速0.14℃/10 a[10]。60年中有28年的氣溫低于60年平均值，有32年的氣溫高于60年平均值，偏離平均值最大的年份是2015年，高于均值1.1℃。從5年持續(xù)滑動平均值方面看變化趨勢，鹽津縣1961—1997年為相對較冷時期且有略微下降趨勢，但進(jìn)入21世紀(jì)后，氣溫上升趨勢明顯，除特殊年份外，年平均氣溫均高于60年平均值。

利用Mann-Kendall對鹽津縣1961—2020年平均氣溫進(jìn)行突變檢驗(yàn)（圖2），根據(jù)UF與UB交點(diǎn)的位置可以看出，60年平均氣溫在1987年發(fā)在突變，并在1987年通過0.05顯著性檢驗(yàn)，1961—1987年平均氣溫為17.6℃，1988—2020年平均氣溫為17.9℃，在突變前后差值明顯，且在1989年后變化更為顯著。

從各年代10年間的平均氣溫上看，20世紀(jì)60～70年代平均氣溫均為17.6℃，80年代為17.5℃，90世紀(jì)為17.7℃，21世紀(jì)初18.1℃，10年代為18.2℃所示，20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)初變化最為明顯。

2.2 年冷暖指數(shù)分析

由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出，1961—2020年氣溫標(biāo)準(zhǔn)差為0.5，根據(jù)冷暖指數(shù)（CHL）計(jì)算得出，近60年，鹽津出現(xiàn)過1次異常偏暖年（圖3），為2015年;顯著偏冷2次，分別是1976和1996;顯著偏暖4次，分別是2006、2007、2013、2016年;偏冷5次，分別是1967、1968、1974、1984、1986年;偏暖4次，分別是1963、1998、2002、2017年。根據(jù)冷暖指數(shù)線性擬合方程為y=0.0254x-50.676，也可以看出，冷暖指數(shù)在不斷上升，變化傾向率為0.254℃/10 a，趨勢系數(shù)R=0.47（顯著性水平為0.05），且在20世紀(jì)90年代后鹽津沒有再出現(xiàn)過偏冷年份，70～80年代冷暖指數(shù)較小。

2.3 年降水和日照變化特征

從鹽津站1961—2020年歷年降水量（圖4）上可看出，降水最少的是2011年，為717.1 mm，最高1 670.9 mm，是2016年，年平均降水量為1 134.6 mm。在1980年以前，年降水量相對較多，而1980年以后，年降水雖有波動，但總體呈現(xiàn)減少的趨勢，值得關(guān)注的是降水在1972—1973、1987—1988、2015—2016年發(fā)生轉(zhuǎn)折變化比較明顯，均從波谷突然變?yōu)轫敺澹?次降水分別增加795.5、710.1、770.8 mm。

鹽津60年平均日照時數(shù)為872.1 h，年日照時數(shù)最多的年份是1978年，達(dá)1 295.5 h，最少的是2019年，為622.5 h。從年日照時數(shù)變化圖上（圖5）可看出，鹽津年日照時數(shù)呈現(xiàn)較為明顯的較少趨勢。日照時數(shù)在20世紀(jì)80～90年代的變化較小，在60～70年代，2000年以后日照時數(shù)波動范圍較為明顯。

2.4 季氣溫和降水變化特征

由于鹽津地理位置特殊，夏季炎熱，冬季受冷空氣和靜止鋒影響時間多，四季氣溫變化差異明顯，特對鹽津四季的氣溫變化進(jìn)行分析。從季平均氣溫變化也可看出（圖6），春、夏、秋、冬的平均氣溫分別為：18.3℃、25.6℃、18.3℃、9.2℃，春季最高20.1℃，出現(xiàn)在2018年，最低16.1℃，出現(xiàn)在1996年;夏季最高26.9℃，出現(xiàn)在1972年和2006年，最低24.7℃，出現(xiàn)在1965年和1982年;秋季最高19.6℃，出現(xiàn)在1996年，最低的年份是1986年，為16.9℃;冬季最高是1979年和2017年，為11.0℃，最低1984年，為6.8℃。從中可以看出，夏、秋、冬3季的平均最低氣溫都出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代[2-5]。

1961—2020年，氣溫變化傾向率春季為0.09℃/10年，趨勢系數(shù)R=0.18（顯著性水平為0.05，下同）;夏季為0.014℃/10年，趨勢系數(shù)R=0.04;秋季為0.133℃/10年，趨勢系數(shù)R=0.33;冬季為0.119℃/10年，趨勢系數(shù)R=0.26。四季的氣溫均呈增長趨勢，其中秋季的氣溫變化傾向率最高，且春季與秋季平均氣溫相同，說明鹽津在夏季前后氣溫相差不大。

60年來鹽津的四季降水量均值分別為191.0、653.7、229.7、60.6 mm。冬季最少，夏季降水量占全年的57.6%，并且四季的60年降水量變化均呈現(xiàn)逐漸較少的趨勢，在四季中變化最大的也是夏季。

2.5 月平均氣溫和月降水變化特征

鹽津60年的月平均氣溫在8℃～27 ℃之間，月較差較小。月平均最低氣溫為8.2℃，出現(xiàn)在1月，月平均最高26.5℃，出現(xiàn)在7月。60年的月降水量在19.2～259.7 mm之間，月較差較大，月降水量最少是12月，多年月平均降水量為19.2 mm，降水量最多的月份是7月，達(dá)259.7 mm，多年夏季降水量均值達(dá)653.3 mm，占年降水量的57.6%。說明鹽津夏季炎熱，雨熱同期，冬無嚴(yán)寒，氣溫和降水均呈現(xiàn)年中高，年頭、年尾低的特點(diǎn)，這主要由鹽津地處低緯度、低海拔河谷地區(qū)的地理位置所決定的[6-9]。

2.6 極值氣溫時間變化特征

2.6.1 最高氣溫時間變化特征1961—2020年，氣溫極大值為42.8℃，出現(xiàn)在2011年，極小值為36.4℃，出現(xiàn)在1973年。從（圖7a）可看出，最高氣溫出現(xiàn)3個相對較高的階段，是20世紀(jì)60年代中葉至70年代初、20世紀(jì)90年代、21世紀(jì)10年代前后，最高氣溫在20世紀(jì)70～80年代、21世紀(jì)初期處于相對較低時期。60年最高氣溫的平均值為39℃，多年波動值均在±3℃以內(nèi)，其變化的線性擬合方程為：y=0.013x+13.085，趨勢系數(shù)R=0.16（顯著性水平為0.05），氣溫變化傾向率為0.13℃/10 a，整體趨勢在波動中上升。

2.6.2 最低氣溫時間變化特征 1961—2020年，氣溫極小值為-2.5℃，出現(xiàn)在1975年。60年來最低氣溫有較為明顯的上升趨勢（圖7b），其線性擬合方程為：y=0.0448x-87.904，趨勢系數(shù)R=0.51（顯著性水平為0.05），氣溫傾向率為0.448℃/10年，增速是年平均氣溫的3.34倍。

2.7 高溫日數(shù)特征

由于鹽津地處橫江河谷，春、夏、秋三季高溫天氣頻繁，因此，特對鹽津的高溫日數(shù)特征進(jìn)行分析。高溫日數(shù)在長期波動中呈上升趨勢（圖8），其線性擬合方程為：y=0.2009x-375.25，趨勢系數(shù)R=0.35（顯著性水平為0.05），變化傾向率為2.0/10 a，高溫天氣最少的是1965和1974年，均只出現(xiàn)了10 d，最突出的年份是2006和2011年，分別出現(xiàn)了58 d和60 d。高溫平均日數(shù)為24.7 d，60年中，有29年的高溫日數(shù)大于平均值，低于平均值的年份主要是20世紀(jì)70年代至80年代末、20世紀(jì)末至21世紀(jì)初，高于平均值的年份主要是20世紀(jì)90年代和2006年以后。

3 結(jié)論與討論

通過以上分析，得出以下結(jié)論：（1）鹽津60年平均氣溫為17.8℃，年降水量為1 134.6 mm，月平均氣溫在8℃～27℃之間，月降水在19.2℃～259.7 mm之間。年降水呈減少趨勢，年平均氣溫整體呈現(xiàn)上升趨勢，并通過了0.05顯著性檢驗(yàn)，在1987年發(fā)在突變，突變前后平均氣溫相差0.3℃，氣溫變暖與全國、云南省保持一致，在緩慢中呈上升趨勢，其變化傾向率為0.127℃/10 a，略高于云南省的平均氣溫增速。（2）60年以來冷暖指數(shù)在不斷上升，出現(xiàn)1次異常偏暖年，2次顯著偏冷年，4次顯著偏暖年，5次偏冷年，偏暖年4次，20世紀(jì)90年代后沒有偏冷年。最高氣溫為42.8℃，出現(xiàn)在2011年，最高氣溫有3個相對較高的階段。最低溫-2.5℃出現(xiàn)在1975年。年平均高溫日數(shù)為24.7 d，整體呈上升趨勢，高溫日數(shù)在20世紀(jì)70年代至80年代末、20世紀(jì)末至21世紀(jì)初較低。（3）四季的的降水和日照在60年以來均呈現(xiàn)減少趨勢，季氣溫呈增加趨勢，夏、秋、冬三季的平均最低氣溫都出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代，秋季的氣溫變化傾向率最高，在夏季前后氣溫相差不大。結(jié)合年、季平均氣溫、極端氣溫及各項(xiàng)的5年滑動平均值和高溫日數(shù)的變化情況來看，鹽津在20世紀(jì)70～80年代為相對較冷時期，進(jìn)入90年代后氣溫增長趨勢明顯，高溫天氣異常偏多。（4）鹽津縣60年來氣溫和降水、日照的變化可能存在一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，隨著全球變暖，鹽津降水與隨氣溫的升高而減少;日照時數(shù)減少，氣溫反而增高。鹽津氣溫升高的原因可能有全球變暖的影響，城市人為活動的影響，具體關(guān)系和原因，留待進(jìn)一步研究。

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責(zé)任編輯：黃艷飛