近50年廣寧氣候變化特征分析

周曉儀　康伯乾　吳禮鳳　李婉儀

摘要 利用廣寧縣1961—2010年的常規(guī)氣象觀測(cè)資料，應(yīng)用線性傾向估計(jì)、滑動(dòng)平均、Mann-Kendall突變檢驗(yàn)、滑動(dòng)t檢驗(yàn)等方法，對(duì)廣寧縣氣溫、降水量、降水日數(shù)、日照時(shí)數(shù)、平均風(fēng)速、風(fēng)向的變化特征進(jìn)行氣候分析。結(jié)果表明：廣寧縣1961—2010年年平均氣溫有顯著的振蕩上升趨勢(shì)，1996年出現(xiàn)突變，進(jìn)入相對(duì)偏暖的氣候狀態(tài)，并于1998年后通過信度檢驗(yàn)，增溫趨勢(shì)明顯。降水量總體表現(xiàn)出弱的振蕩上升的趨勢(shì)，21世紀(jì)初為顯著的少雨期，20世紀(jì)70年代則為顯著的多雨期;降水量在這50年間并沒有出現(xiàn)明顯的突變。日照時(shí)數(shù)呈明顯的振蕩下降趨勢(shì)，于1980年出現(xiàn)一次氣候突變，進(jìn)入了日照偏少的氣候狀態(tài)。年平均風(fēng)速呈振蕩上升的趨勢(shì)?？傮w來說，廣寧近50年來呈暖濕的氣候趨勢(shì)，并有春夏暖濕、秋冬干冷的氣候特征。

關(guān)鍵詞 廣寧;氣候變化;特征分析;突變檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)：P467 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2022）02–0065–03

氣候是地球上某一地區(qū)多年時(shí)段大氣的一般狀態(tài)，是各種天氣過程在該時(shí)段的綜合表現(xiàn)，通常以冷、暖、干、濕等作為衡量的指標(biāo)。近年來，在全球氣候變暖的大背景下，有關(guān)氣候變化的研究越來越多[1-6]。政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第四次評(píng)估報(bào)告明確指出，近100年（1906—2005年）地球表面平均溫度上升了0.74℃，近50年的線性增溫速率為0.13℃/10 a，全球變暖已經(jīng)是不爭(zhēng)的科學(xué)事實(shí)[7]。

全球氣候變暖導(dǎo)致地球表面升溫，但各地的升溫幅度并不完全相同。一般認(rèn)為，北半球大于南半球，高緯度地區(qū)大于低緯度地區(qū)[8-12]。利用1961—2010年廣寧縣的氣象觀測(cè)資料研究全球氣候變暖背景下的廣寧縣的氣候變化趨勢(shì)。

1 資料來源與分析方法

1.1 自然地理概況

廣寧縣位于廣東省中部偏西地區(qū)，地處北江支流綏江中游，四面環(huán)山。綏江從西北向東南貫穿全縣，形成一個(gè)以綏江為軸線，中間低、兩邊高的斜凹地形。山脈多為東北西南走向，屬于南嶺余脈。

廣寧縣內(nèi)大部分地區(qū)屬亞熱帶氣候，受季風(fēng)影響，氣候年際變化較大，春季多陰雨，夏季炎熱，秋季涼爽，經(jīng)常出現(xiàn)秋旱，冬冷常伴有霜凍。年平均氣溫在19℃～22℃之間;年平均日照量為1 656 h;年平均降雨量為1 700 mm;年平均風(fēng)速為1.1 m/s。

1.2 資料與方法

利用廣寧縣1961—2010年月平均氣溫、降水量、降水日數(shù)、月平均風(fēng)速、風(fēng)向及日照時(shí)數(shù)等基本觀測(cè)資料，采用線性傾向估計(jì)、滑動(dòng)平均、Mann-Kendall突變檢驗(yàn)以及滑動(dòng)t檢驗(yàn)等方法對(duì)資料進(jìn)行處理。其中3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月—翌年2月為冬季。

2 廣寧縣氣候變化特征的分析與結(jié)果

2.1 廣寧縣氣溫變化特征

2.1.1 平均氣溫變化趨勢(shì)特征 1961—2010年廣寧縣年平均氣溫為20.0℃，月平均氣溫最高值出現(xiàn)在7月，為28.2℃;最低值出現(xiàn)在1月，為12.0℃，兩者相差14.2℃。用線性傾向估計(jì)方法來估計(jì)氣候的變化趨勢(shì)，然后用相關(guān)系數(shù)r進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)合滑動(dòng)平均方法來過濾掉短于7年滑動(dòng)長度的序列周期，分析年平均氣溫的變化趨勢(shì)。結(jié)果顯示：廣寧縣年平均氣溫呈顯著的上升趨勢(shì)，傾向率為0.2291℃/10 a，較接近中國近54年增溫速率0.25℃/10 a，遠(yuǎn)高于全球近50年增溫速率0.13℃/10 a，相關(guān)系數(shù)通過0.01的顯著性水平檢驗(yàn)（表1）。

從年平均氣溫來看（圖1a），最高年平均氣溫為22.0℃，出現(xiàn)于1998年，最低年平均氣溫為19.5℃，出現(xiàn)于1968年，兩者相差2.5℃。由圖1b中的滑動(dòng)平均曲線可知，廣寧縣1961—2010年年平均氣溫上升趨勢(shì)比較明顯，其中20世紀(jì)90年代末至21世紀(jì)初的上升趨勢(shì)最為顯著，2002年后年平均氣溫的上升趨勢(shì)減緩。

2.1.2 年平均氣溫突變檢驗(yàn) 圖2為廣寧縣年平均氣溫的Mann-Kendall突變檢驗(yàn)。由圖2可知，UF與UB的交點(diǎn)處信度檢驗(yàn)水平內(nèi)，并且交于1996年，可見廣寧縣1961—2010年年平均氣溫在1996年發(fā)生突變，于1996年后進(jìn)入偏暖的氣候狀態(tài)，并在1998年后通過了顯著性水平0.05的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，增暖趨勢(shì)明顯。計(jì)算1996年后的年平均氣溫平均值可以得出，1996年后的年平均氣溫平均值為21.5℃，相對(duì)1961—2010年的年平均氣溫平均值21.0℃，上升了0.5℃。

2.2 廣寧縣降水變化特征

2.2.1 降水量變化趨勢(shì)特征 1961—2010年廣寧縣年降水量變化比較明顯，平均年降水量為1 701.5 mm，最高年降水量為2 270.2 mm，出現(xiàn)于1973年，最低為1 220.2 mm，出現(xiàn)于2009年，最高年降水量比最低年降水量多1 050 mm。由降水量線性趨勢(shì)擬合線可看出，廣寧縣1961—2010年年降水量呈增多的趨勢(shì)，氣候傾向率為3.175 mm/10 a。

廣寧縣月降水量差異明顯，降水主要集中于汛期，即4—9月，汛期降水量為1 333.3 mm，占年降水量的78%，月降水量最多為281.7 mm，出現(xiàn)于5月份，最少為33.4 mm，出現(xiàn)在12月份。廣寧縣四季降水量均呈一個(gè)不大明顯的上升趨勢(shì)，其中，夏季降水量的上升趨勢(shì)對(duì)廣寧縣年降水量的上升趨勢(shì)的貢獻(xiàn)最大。1961—2010年廣寧縣總降水量為85 073.0 mm，其中春季總降水量為29 558.8 mm，占總降水量34.75%，夏季總降水量為35 448.4 mm，占總降水量41.67%，秋季總降水量為11 987.0 mm，占總降水量14.09%，冬季總降水量為8 078.9 mm，占總降水量9.5%（圖2b）。可見，廣寧縣降水主要集中于春夏季，秋冬季降水較少，因此廣寧縣氣候特征屬春夏降水豐沛，秋冬少雨的典型的熱帶季風(fēng)氣候。

2.2.2 年降水量突變檢驗(yàn) 根據(jù)廣寧縣1961—2010年年降水量的Mann-Kendall法突變檢驗(yàn)和6年滑動(dòng)t突變檢驗(yàn)。廣寧縣1961—2010年的年降水量的UF與UB統(tǒng)計(jì)量在0.05信度檢驗(yàn)臨界線內(nèi)出現(xiàn)了多個(gè)交點(diǎn)，但并沒有通過信度0.05的信度檢驗(yàn)，因此可以說廣寧縣1961—2010年的年降水量沒有出現(xiàn)明顯的突變，與降水量沒有明顯上升趨勢(shì)一致。本文分析降水量出現(xiàn)多個(gè)突變點(diǎn)的原因，可能是由于降水量是非穩(wěn)定的時(shí)間序列，導(dǎo)致Mann-Kendall突變檢驗(yàn)法并不適用于降水量的突變檢驗(yàn)。因此，再采用滑動(dòng)t檢驗(yàn)法來檢驗(yàn)廣寧1961—2010年年降水量的突變，結(jié)果同樣沒有出現(xiàn)通過信度檢驗(yàn)的突變點(diǎn)。綜合來說，廣寧1961—2010年年降水量整體呈弱的上升趨勢(shì)，但沒有出現(xiàn)氣候突變。

2.3 廣寧縣風(fēng)的變化特征

1961—2010年廣寧縣年平均風(fēng)速為1.1 m/s，呈上升趨勢(shì)，平均風(fēng)速變化傾向率為0.008 1 m/（s·10 a），相關(guān)系數(shù)為0.081 2，無法通過0.05的信度檢驗(yàn)，因此廣寧縣年平均氣溫呈弱的振蕩上升的趨勢(shì)，但上升趨勢(shì)不顯著。1961—2010年廣寧縣平均風(fēng)速最大值為1.3 m/s，出現(xiàn)于1961年和2009年，最小值為1996年的0.8 m/s。月平均風(fēng)速來看，7月平均風(fēng)速最大，達(dá)到1.3 m/s，11月平均風(fēng)速最小，為0.9 m/s。因廣寧縣地處廣東省內(nèi)陸地區(qū)，且縣城四面環(huán)山，因此風(fēng)速比較弱，常年風(fēng)速較小，基本為1～2級(jí)風(fēng)力。累年平均風(fēng)向的盛行風(fēng)向各季度分別為，夏、秋季東南偏南，春、冬季北偏東，全年的盛行風(fēng)向?yàn)楸逼珫|。

2.4 廣寧縣日照時(shí)數(shù)變化特征

2.4.1 日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)特征 由表2可知，1961—2010年廣寧縣年平均日照時(shí)數(shù)為1 656.1 h，呈下降趨勢(shì)，其傾向率為-29.355 h/10 a，相關(guān)系數(shù)為0.258 3，無法通過0.05的信度檢驗(yàn)，因此可以說廣寧縣1961—2010年的日照呈波動(dòng)減少趨勢(shì)，但該趨勢(shì)不明顯。

從1961—2010年廣寧縣日照時(shí)數(shù)的年際變化來看，1961—2010年廣寧縣年日照時(shí)數(shù)最高為1 920.6 h，出現(xiàn)于1971年，最低為1 269.2 h，出現(xiàn)于1961年;廣寧縣年日照時(shí)數(shù)在1961—2010呈波動(dòng)下降的趨勢(shì)，通過7年滑動(dòng)平均可以看出，20世紀(jì)70年代末到20世紀(jì)80年代末的下降趨勢(shì)最為顯著，在20世紀(jì)80年代中期到21世紀(jì)初日照時(shí)數(shù)有一個(gè)較明顯的緩慢上升趨勢(shì)，對(duì)應(yīng)20世紀(jì)90年代末期到21世紀(jì)初氣溫的明顯上升以及降水的明顯減弱呈較好的相關(guān)關(guān)系。1961—2010年廣寧縣月日照時(shí)數(shù)最高為8月的194.4 h，最低為3月的57.6 h，3月的日照時(shí)數(shù)少可能與當(dāng)月的陰雨天氣較多有關(guān);且夏、秋兩季的日照較多，春、冬兩季的日照較少，這可能與當(dāng)?shù)卮?、冬兩季陰雨天氣較多有關(guān)。

2.4.2 日照時(shí)數(shù)突變檢驗(yàn) 從廣寧縣1961—2010年年日照時(shí)數(shù)的Mann-Kendall突變檢驗(yàn)結(jié)果來看，UF與UB統(tǒng)計(jì)量在0.05信度檢驗(yàn)水平臨界線內(nèi)存在3個(gè)交點(diǎn)，分別為1980年、2004年和2006年。因此，需通過5年滑動(dòng)t檢驗(yàn)突變點(diǎn)的真?zhèn)巍?年滑動(dòng)t突變檢驗(yàn)的結(jié)果如圖7，結(jié)果表明，廣寧年日照時(shí)數(shù)于1980年發(fā)生一次氣候突變，可見M-K突變檢驗(yàn)中僅1980年為真實(shí)的突變點(diǎn)。計(jì)算得1980年前后時(shí)間段的年日照時(shí)數(shù)平均值分別為1 733.2 h和1 611.7 h?？梢哉f，1980年后廣寧縣年日照時(shí)數(shù)進(jìn)入了日照偏少的氣候狀態(tài)。

3 結(jié)論

1961—2010年廣寧縣年平均氣溫呈顯著上升趨勢(shì)，各季度平均氣溫除春季外均呈顯著的上升趨勢(shì)，其中秋季、冬季的升溫趨勢(shì)較強(qiáng)，夏季的升溫趨勢(shì)較弱，冬季的升溫趨勢(shì)最強(qiáng)。1961—2010年廣寧縣年平均氣溫于1996年發(fā)生氣候突變，進(jìn)入了一個(gè)相對(duì)偏暖的氣候狀態(tài)，該升溫趨勢(shì)于1998年后通過了信度檢驗(yàn)，升溫更加明顯。累年月平均氣溫差值比較大，最熱月份為7月份，最冷月份為1月份，溫差為14.2℃。

1961—2010年，廣寧縣年降水量呈微弱的上升趨勢(shì)，但沒有發(fā)生氣候突變。夏、秋降水量同樣呈弱的上升趨勢(shì)，而春、秋降水量則呈弱的下降趨勢(shì)，其中秋季降水量的下降趨勢(shì)最強(qiáng);同期，廣寧縣降水日數(shù)呈弱的減少趨勢(shì)，各季的降水日數(shù)也均出現(xiàn)減少的趨勢(shì)，其中秋季的降水日數(shù)減少得最快。廣寧縣月降水量差異明顯，汛期內(nèi)降水占總降水量的78%，5月降水量最大，12月降水量最少。

廣寧縣1961—2010年年平均風(fēng)速呈弱的上升趨勢(shì)，年平均風(fēng)速為1.1 m/s，月平均風(fēng)速最大值為1.3 m/s，最小值為0.8 m/s，風(fēng)力常年處于1～2級(jí)。1961—2010年，廣寧縣全年盛行風(fēng)向?yàn)槠憋L(fēng)，春、冬兩季的盛行風(fēng)向同為偏北風(fēng)，夏、秋兩季的盛行風(fēng)向?yàn)槠巷L(fēng)，可見，廣寧縣的氣候特征是明顯的亞熱帶季風(fēng)氣候。

1961—2010年廣寧縣年平均日照時(shí)數(shù)呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，下降趨勢(shì)不顯著，除秋季外，其他季節(jié)的日照時(shí)數(shù)均呈減少的趨勢(shì)，其中春季日照時(shí)數(shù)減少的趨勢(shì)最快。廣寧縣1961—2010年年日照時(shí)數(shù)于1980年發(fā)生了一次氣候突變，1980年后進(jìn)入了日照偏少的氣候狀態(tài)。廣寧縣1961—2010年日照時(shí)數(shù)的月變化顯著，其中3月份的日照最少，而各季度的日照屬夏、秋的日照最多，春、冬的日照最少，這與廣寧縣春冬陰雨連綿、夏秋副高影響的氣候特性有關(guān)。

廣寧縣1961—2010年，降水量呈上升趨勢(shì)，降水日數(shù)卻趨于減少，表明近50年來，廣寧縣的降水量級(jí)趨于增大，但出現(xiàn)降水的日數(shù)卻越來越少，這與全球氣候變暖，陣性降水增多，暴雨災(zāi)害增多有密不可分的聯(lián)系。年平均氣溫與降水量呈正相關(guān)，與日照時(shí)數(shù)的相關(guān)性不顯著。

綜合來說，近50年來，廣寧縣存在氣溫升高，降水下降，日照減少的暖干的氣候趨勢(shì)，且有春夏暖濕、秋冬干冷的氣候特征。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis on the Character-istics of Guangning Climate Change in the Past 50 Years

ZHOU Xiaoyi et al（Gaoming District Meteorological Bureau of Foshan City/Emergency Warning Information Release Center of Gaoming District of Foshan City， Foshan， Guangdong 528000）

Abstract Using the conventional meteo-rological observation data of Guangning county from 1961 to 2010， applying linear trend estimation， moving average， Mann-Kendall mutation test， sliding t test and other methods to measure the temperature， precipitation， precipitation days， sunshine hours， and average of Guangning county perform climate analysis on the characteristics of changes in wind speed and wind direction. The results show that the annual average temperature in Guangning county from 1961 to 2010 has a significant oscillating upward trend; a sudden change occurred in 1996 and entered a relatively warmer climate. After 1998， it passed the reliability test and showed an obvious trend of increasing temperature. The precipitation generally showed a weak oscillating upward trend; among them， the early 21st century was a markedly drier period， while the 1970s was a markedly rainy period; the precipitation did not have a significant abrupt change during the 50 years. The sunshine hours showed an obvious oscillating downward trend. In 1980， there was a sudden climate change and entered a climate with less sunshine. The annual average wind speed presents an oscillating upward trend. In general， Guangning has shown a warm and humid climate trend in the past 50 years， with the characteristics of warm and wet spring and su mmer， and dry and cold autumn and winter.

Key words Guangning; Climate change; Characteristic analysis; Mutation test

作者簡(jiǎn)介 周曉儀（1993—），女廣東佛山人，助理工程師，本科，主要從事天氣預(yù)報(bào)工作。

收稿日期 2021-11-19