西充縣1959—2020年氣候變化特征分析

饒智杰，廖文超，周子欽，刁華鑫，劉爽，戶曉琴

摘要 根據(jù)西充國(guó)家氣象觀測(cè)站1959—2020年的氣溫、降雨量、日照等氣象資料，采用線性傾向估計(jì)、Mann-Kendall突變檢驗(yàn)、滑動(dòng)t檢驗(yàn)等方法，對(duì)西充地區(qū)60多年來(lái)的氣溫、降水和日照等氣候變化特征進(jìn)行了研究。結(jié)果得出：（1）西充地區(qū)的年平均氣溫整體呈小幅度上升趨勢(shì)，1959—2020年變化率為0.033℃/10 a;年總降雨量整體呈小幅度上升趨勢(shì)，1959—2020年變化率為0.088 mm/10 a;年日照時(shí)數(shù)呈顯著的下降趨勢(shì)，日照變化率為-4.76 h/10 a;（2）由M-K檢驗(yàn)可以得知，西充地區(qū)年平均氣溫在1959年、1963年、2012年、2013年、2018年確實(shí)發(fā)生了突變現(xiàn)象;由滑動(dòng)t檢驗(yàn)得知，西充地區(qū)年平均氣溫確實(shí)在2012年發(fā)生了增強(qiáng)的突變;由M-K檢驗(yàn)和滑動(dòng)t檢驗(yàn)可以得知，西充地區(qū)的年降雨量在1992年前后有一次突變現(xiàn)象;由M-K檢驗(yàn)可以得知，西充地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)在2002年有一次突變現(xiàn)象;由滑動(dòng)t檢驗(yàn)得知，在2002年發(fā)生了減弱的突變。

關(guān)鍵詞 氣溫;降雨量;日照;氣候變化

中圖分類號(hào)：P467 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2022）03–0149–03

全球氣象環(huán)境日益復(fù)雜，氣候變化已經(jīng)逐漸成為學(xué)者關(guān)注和關(guān)心的研究論題[1]。目前，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者專家對(duì)氣候變化特征進(jìn)行了大量的科學(xué)研究工作，取得了豐富的科研成果。

左洪超等[2]研究表明，近25年全國(guó)平均溫度有明顯的上升趨勢(shì)。任國(guó)玉等[3]研究表明，中國(guó)1951—2001年氣溫呈上升趨勢(shì)，增溫速率為0.22℃/10 a，從20世紀(jì)80年代中后期開(kāi)始，全國(guó)平均增溫速率有加大趨勢(shì)，并有以冷季增暖為主向全年性增暖轉(zhuǎn)變的跡象;全國(guó)年降水量變化的空間特征十分清晰，比較穩(wěn)定，其中東北北部，包括長(zhǎng)江中下游的東南地區(qū)和西部地區(qū)降水增加，而華北地區(qū)、東北東南部和西北東部降水減少，減少最明顯的區(qū)域在環(huán)渤海地帶;全國(guó)平均日照時(shí)間呈顯著的下降趨勢(shì)，日照時(shí)間減少主要發(fā)生在東南部，尤其是華北和華東地區(qū)，新疆也比較明顯。

李冀康等[4]研究表明，1960—2019年麗江地區(qū)近60年的氣溫變化呈極顯著的上升趨勢(shì)，平均增溫率為0.23℃/10 a;在20世紀(jì)90年代后增溫開(kāi)始比較明顯，2010年后的增溫最為突出，由M-K檢驗(yàn)可以得知，年平均氣溫在1999年出現(xiàn)了一次突變;麗江地區(qū)近60年的降水處于的下降趨勢(shì)，但并不顯著，降水量減少率為-2.7 mm/10 a，由M-K檢驗(yàn)可以得知年降水量在1985年出現(xiàn)了一次減少的突變;麗江地區(qū)近60年的年日照時(shí)數(shù)呈十分顯著的下降趨勢(shì)，其減少率為-30.2 h/10 a，由M-K檢驗(yàn)可以看到，麗江的日照時(shí)數(shù)在1982年發(fā)生一次下降突變。

有利于把握氣候變化的整體趨勢(shì)，合理地開(kāi)展各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)[5]。目前，還沒(méi)有針對(duì)西充本地的氣候變化特征的研究分析。區(qū)域氣候變化的檢測(cè)和原因識(shí)別要求對(duì)過(guò)去盡可能長(zhǎng)的氣候要素時(shí)間序列進(jìn)行研究[6]。本文利用西充國(guó)家氣象觀測(cè)站1959年建站以來(lái)到2020年的氣象資料，研究分析得出：西充縣氣候變化的規(guī)律特征，對(duì)推動(dòng)西充縣“中國(guó)西部現(xiàn)代農(nóng)業(yè)公園”的建設(shè)和西充有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展都具有較大的意義，同時(shí)也能為氣象部門更好地開(kāi)展本地化的農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)提供了科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

西充縣位于四川盆地中偏北部，介于105°36′E～106°04′E、30°52′N～ 31°15′N，東西長(zhǎng)44.7 km，南北寬42.4 km，面積為1 108.6 km2?？h域處于川東北丘陵地區(qū)，嘉陵江、涪江的脊背地帶，屬淺丘地貌，溝谷縱橫，丘陵密布。地勢(shì)西北高，東南低，由西北向東南緩緩傾斜，山脈呈南北走向，北面略高。四季分明，氣候溫和，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，春早冬晏。

2 資料與方法

2.1 資料選取

西充國(guó)家氣象觀測(cè)站位于西充縣常林鄉(xiāng)石板河村廟靈宮山，經(jīng)度為105°52′55″E，緯度為30°58′43″N，觀測(cè)場(chǎng)海拔為378.4 m，區(qū)站號(hào)57309。現(xiàn)利用西充國(guó)家氣象觀測(cè)站1959—2020年的逐日氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)等氣象資料，對(duì)西充地區(qū)氣候特征進(jìn)行相關(guān)性分析。

2.2 方法說(shuō)明

統(tǒng)計(jì)手段成功地揭露氣候突變事實(shí)[7]。運(yùn)用線性傾向估計(jì)、Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法、滑動(dòng)t檢驗(yàn)法等方法[8]。用線性傾向趨勢(shì)分析法，分析各個(gè)氣象要素的主要線性變化趨勢(shì)，即趨勢(shì)的大小以及趨勢(shì)的顯著性特征等[9]。對(duì)于氣候的突變情況，選擇使用M-K檢驗(yàn)的方法，并對(duì)于氣候序列的突變點(diǎn)使用t檢驗(yàn)，這樣可以驗(yàn)證突變點(diǎn)真?zhèn)巍?/p>

3 西充1959—2019年氣候變化特征

3.1 氣溫的逐年變化特征

對(duì)西充國(guó)家氣象觀測(cè)站1959—2020年的逐年平均氣溫進(jìn)行了線性傾向估計(jì)方法計(jì)算。圖1中的方程是對(duì)應(yīng)時(shí)間序列的回歸方程，t代表時(shí)間，y代表變量，r值是變量與對(duì)應(yīng)時(shí)間的相關(guān)系數(shù)。

1959—2020年西充地區(qū)的年平均氣溫為17.1℃。從多年變化趨勢(shì)來(lái)看，西充地區(qū)近60多年的年平均氣溫整體呈上升趨勢(shì)，但上升趨勢(shì)不明顯。1959—2020年平均增溫率為0.033℃/10 a，從圖1還可以看出，在1959—2020年期間，2006年的年平均氣溫最高，為18.1℃;1986年和1989年的年平均氣溫最低，為16.1℃（圖1）。

由圖2可知，西充地區(qū)氣溫的發(fā)展趨勢(shì)呈波動(dòng)狀態(tài)，UF和UB曲線在臨界線內(nèi)存在5個(gè)明顯的交點(diǎn)，說(shuō)明這些時(shí)間點(diǎn)上年平均氣溫存在顯著的突變特征，根據(jù)其交匯點(diǎn)的位置，可以確定西充地區(qū)的年平均氣溫在1959年、2012年、2013年、2018年發(fā)生了突變。通過(guò)數(shù)據(jù)資料顯示，1959年年平均氣溫為17.7℃，突變后1960年的年平均氣溫為17.2℃，降幅為0.5℃;2012年年平均氣溫為16.7℃，突變后2013的年平均氣溫為17.9℃，增幅為1.2℃;2014年年平均氣溫為16.9℃，降幅為1.0℃;2018年年平均氣溫為17.6℃，突變后的年平均氣溫為17.1℃，降幅為0.5℃。對(duì)比圖1的時(shí)間序列，發(fā)現(xiàn)西充地區(qū)年平均氣溫在1959年、2012年、2013年、2018年確實(shí)發(fā)生了突變現(xiàn)象。

由圖3可見(jiàn)，1959—2020年西充地區(qū)年平均氣溫t統(tǒng)計(jì)量有5處值較大，其中正值是出現(xiàn)在1981年、2007年，負(fù)值是出現(xiàn)在1968年、1996年和2012年，表明可能在這些年份附近是西充地區(qū)氣溫變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。并且其中1981年、2007年、1996年、2012年這4年

|t|>tα，這4處的滑動(dòng)t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量都超過(guò)0.05顯著性水平，說(shuō)明西充地區(qū)氣溫在1981年、1996年、2007年和2012年發(fā)生了突變。對(duì)比圖2的時(shí)間序列，發(fā)現(xiàn)西充年平均氣溫確實(shí)在2012年發(fā)生了增強(qiáng)的突變。

3.2 降雨量的逐年變化特征

對(duì)西充國(guó)家氣象觀測(cè)站1959—2020年的逐年降雨量進(jìn)行了線性傾向估計(jì)方法計(jì)算。圖4中的方程是對(duì)應(yīng)時(shí)間序列的回歸方程，t代表時(shí)間，y代表變量，r值是變量與對(duì)應(yīng)時(shí)間的相關(guān)系數(shù)。

1959—2020年西充地區(qū)的年平均降雨量為963.0 mm。從多年變化趨勢(shì)來(lái)看，西充地區(qū)60年來(lái)降雨量呈上升趨勢(shì)，與氣溫的變化趨勢(shì)一致，上升趨勢(shì)都不明顯。1959—2020年降雨量變化率為 0.016 mm/10 a，1993年的降雨量最高，為1 442.6 mm;1997年的降雨量最低，為459.8 mm。

由圖5可知，西充地區(qū)降雨量的發(fā)展趨勢(shì)呈增加狀態(tài)，西充地區(qū)年降雨量1963—1965年、1969年、1974年、1990—1994年通過(guò)了α=0.05的檢驗(yàn)線，表明這期間內(nèi)西充地區(qū)降雨量顯著增加。UF和UB曲線在臨界線內(nèi)存在多個(gè)明顯的交匯點(diǎn)，說(shuō)明年降雨量存在突變特征，根據(jù)其交匯點(diǎn)的位置，可以確定西充地區(qū)的年降雨量在1960年、1993年、1998年、2006年和2018年前后有一次突變現(xiàn)象。

圖6為年平均降雨量的滑動(dòng)t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，1959—2020年西充地區(qū)年降雨量t統(tǒng)計(jì)量有5處值較大，1處是正值，出現(xiàn)在1993年;4處是負(fù)值，分別出現(xiàn)在1980年、1987年、1998年和2007年，表明可能在這些年份附近是西充地區(qū)降雨量變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。其中，1980年、1987年、1993年和1998年，|t|值最大，且|t|>tα，這4處的滑動(dòng)t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量都超過(guò)0.05顯著性水平，說(shuō)明西充地區(qū)降雨量在這些年內(nèi)發(fā)生了明顯的突變。對(duì)比圖4的時(shí)間序列，發(fā)現(xiàn)西充地區(qū)年降雨量確實(shí)在1993年前后發(fā)生了減弱的突變，在1998年發(fā)生了增強(qiáng)的突變。

3.3 日照時(shí)數(shù)的逐年變化特征

對(duì)西充國(guó)家氣象觀測(cè)站1959—2020年的逐年日照時(shí)數(shù)進(jìn)行了線性傾向估計(jì)方法計(jì)算。圖7中的方程是對(duì)應(yīng)時(shí)間序列的回歸方程，t代表時(shí)間，y代表變量，r值是變量與對(duì)應(yīng)時(shí)間的相關(guān)系數(shù)。

1959—2020年西充地區(qū)的年平均日照時(shí)數(shù)為1 334.7 h。從多年變化趨勢(shì)來(lái)看，年平均日照時(shí)數(shù)整體呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，1959—2020年日照時(shí)數(shù)變化率為-0.316 h/10 a，1978年的日照時(shí)數(shù)最高，為1699.7 h;2019年的日照時(shí)數(shù)最低，為990.9 h。

由圖8可見(jiàn)，西充地區(qū)日照時(shí)數(shù)1994——2000年、2002—2020年通過(guò)了α= 0.05的檢驗(yàn)線，說(shuō)明這期間內(nèi)呈顯著性下降趨勢(shì)。UF和UB曲線在臨界線內(nèi)存在一個(gè)明顯的交點(diǎn)，說(shuō)明日照時(shí)數(shù)存在顯著的突變特征，根據(jù)其交匯點(diǎn)的位置，可以確定西充地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)在2002年前后有一次突變現(xiàn)象。

圖9為日照時(shí)數(shù)的滑動(dòng)t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，1959—2020年西充地區(qū)日照時(shí)數(shù)t統(tǒng)計(jì)量有6處值較大;2處是負(fù)值，出現(xiàn)在1968年、1996年;4處是正值，分別出現(xiàn)在1963年、1980年、1987年和2002年，表明在這些年份附近是西充地區(qū)日照變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。并且這6處的滑動(dòng)t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量都超過(guò)0.05顯著性水平，說(shuō)明西充地區(qū)日照在這些時(shí)間內(nèi)都發(fā)生了明顯的突變。對(duì)比圖9的時(shí)間序列，發(fā)現(xiàn)西充地區(qū)年日照在2002年后發(fā)生了減弱的突變。

4 結(jié)論

利用西充國(guó)家氣象觀測(cè)站1959—2020年的逐日氣象資料，分析了西充地區(qū)1959—2020年的氣候變化特征，得到以下主要結(jié)論。

（1）西充地區(qū)的氣溫變化呈小幅度上升趨勢(shì)。1959—2020年平均增溫率為0.033℃/10 a。在2006年的年平均氣溫最高，為18.1℃;1986年和1989年的年平均氣溫最低，為16.1℃;由M-K檢驗(yàn)可以得知西充地區(qū)年平均氣溫在1959年、1963年、2012年、2013年和2018年確實(shí)發(fā)生了突變現(xiàn)象。由滑動(dòng)t檢驗(yàn)得知西充地區(qū)年平均氣溫確實(shí)在2012年發(fā)生了增強(qiáng)的突變。

（2）西充地區(qū)年降雨量整體呈小幅度上升趨勢(shì)，降雨量變化率為0.088 mm/10 a。由M-K檢驗(yàn)和滑動(dòng)t檢驗(yàn)可以得知西充地區(qū)的年降雨量在1992年前后有一次突變現(xiàn)象。

（3）西充地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)呈顯著的下降趨勢(shì)。日照變化率為-4.76 h/10 a。由M-K檢驗(yàn)可以看到，西充地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)在2002年有一次突變現(xiàn)象。由滑動(dòng)t檢驗(yàn)得知在2002年發(fā)生了減弱的突變現(xiàn)象。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis on the Charact-eristics of Climate Change from 1959 to 2020 in Xichong County

RAO Zhijie et al （Xichong Meteorological Bureau， Xichong， Sichuan 637200）

Abstract Based on the temperature， rainfall， sunshine and other meteorological data of Xichong National General Meteorological Station since its establishment in 1959 to 2020， this paper adopted linear trend estimation， Mann-Kendall mutation test， and sliding t-test. The characteristics of climate change such as temperature， precipitation and sunshine have been studied. The results were as follows： （1） The annual average temperature in Xichong area showed a slight upward trend， with a change rate of 0.033℃/10 a from 1959 to 2020; the total annual rainfall showed a slight upward trend， with a change rate of 0.088 mm/10 a; the annual sunshine hours showed a significant downward trend， and the sunshine change rate was -4.76 h/10 a; （2） The MK test showed that the annual average temperature in Xichong was in 1959， 1963， 2012， 2013、A sudden change occurred in 2018. The sliding t test showed that the annual average temperature of Xichong did have an enhanced abrupt change in 2012; the M-K test and sliding t-test show that the annual rainfall in Xichong was around 1992. There was a sudden change; according to the M-K test， the annual sunshine hours of Xichong had a sudden change in 2002. According to the sliding t-test， a weakening mutation occurred in 2002.

Key words Temperature; Rainfall; Suns-hine; Climate change