鄂托克旗1971—2021年氣溫變化特征分析

摘要 利用1971—2021年鄂托克旗氣溫資料，用線性傾向估計(jì)法、累積距平法進(jìn)行氣溫變化特征和突變分析。結(jié)果表明：年平均氣溫傾向率為0.293 ℃/10年，整體呈升高趨勢，1997年前是偏冷期，之后是偏暖期；春季氣溫的回升對年平均氣溫增暖的貢獻(xiàn)最大，氣溫線性增溫趨勢十分明顯；1986—1996年鄂托克旗氣溫出現(xiàn)了比較明顯的增暖突變。

關(guān)鍵詞 鄂托克旗；平均氣溫；突變；線性傾向估計(jì)；累積距平法

中圖分類號：P423.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號：2095–3305（2023）03–0061-03

在全球氣候變暖的情況下，左洪超等[1]分析了中國近50年氣溫和降水量的變化趨勢并得出結(jié)論：近25年來，全國平均溫度有明顯的上升趨勢，華北與東北的廣大地區(qū)是增溫最快、范圍最大的地區(qū)。

蘭玉坤[2]研究發(fā)現(xiàn)近50年內(nèi)蒙古地區(qū)氣溫上升了2～3 ℃，并且平均最低氣溫的升幅大于平均氣溫和平均最高氣溫。全區(qū)平均以0.41 ℃/10年的趨勢在變暖，50年增長約2.05 ℃[3]。在氣候變暖的大趨勢下，已對鄂托克旗人民生活和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生影響，通過對鄂托克旗1971—2021年51年的氣溫要素演變趨勢和突變進(jìn)行研究，對掌握鄂托克旗的氣溫變化特征具有一定的參考價(jià)值，能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)氣候熱量資源和農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)更好的服務(wù)，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展、防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)業(yè)災(zāi)害預(yù)防等工作提供決策支持。

1 鄂托克旗區(qū)域概況

鄂托克旗位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市西部，地理坐標(biāo)為106o 41′E～108o 54′E，38o 18′N～40o 11′N之間。全旗東西寬188 km，南北長209 km，土地總面積為20 367.18 km2。鄂托克旗以波狀高原為主，呈西北高、東南低地勢，平均海拔1 800 m[4]。

鄂托克旗屬于典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候，受中緯度和西伯利亞—蒙古冷高壓的控制，氣候干旱少雨、風(fēng)大沙多、春遲秋旱、冬長夏短、日照充足，屬于中溫帶溫暖型干旱、半干旱大陸性氣候。

2 資料與方法

2.1 資料來源

采用的是鄂托克旗國家基本觀測站1971—2021年的降水觀測資料。

2.2 研究方法

2.2.1 線性傾向估計(jì)法 建立氣溫與時(shí)間之間的一元線性回歸方程，計(jì)算傾向率（℃/10年）、相關(guān)系數(shù)γ，并給定顯著性水平α進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，當(dāng)γ＞γa，表示氣溫隨時(shí)間的一元線性變化趨勢是顯著的，否則表示氣溫隨時(shí)間的變化趨勢不顯著。

2.2.2 累積距平法 累積距平法是一種較常用的、通過曲線直觀判別變化趨勢的方法。如果曲線呈下降趨勢，則表示變量低于歷史平均值，為負(fù)距平；如果曲線呈上升趨勢，則表示變量高于歷史平均值，為正距平。當(dāng)累積距平曲線從下降轉(zhuǎn)為上升或從上升轉(zhuǎn)為下降的點(diǎn)，是突變時(shí)間點(diǎn)。若時(shí)間尺度較長，還能夠判斷變化的相對周期的長短。

LPi=（Ti－T）（1）

3 結(jié)果與分析

3.1 氣溫的變化趨勢分析

3.1.1 年平均氣溫的年際和年代際變化趨勢分析 1971—2021年鄂托克旗年平均氣溫呈上升趨勢，氣溫傾向率是0.293 ℃/10年。近51年氣溫平均值為7.4 ℃，氣溫變化范圍為5.8～8.9 ℃，其中年平均氣溫最低值是5.8 ℃，出現(xiàn)在1984年，年平均氣溫最高值為8.9 ℃，出現(xiàn)在1998年，年平均氣溫最大值與最小值之差為3.1 ℃。1993年以前，10 年滑動(dòng)平均值始終在多年平均值以下；1993年后，高于多年平均值且持續(xù)上升，在2001年達(dá)到極值，這說明鄂托克旗年平均氣溫表現(xiàn)為上升趨勢，且1981—2001年氣溫持續(xù)上升。按Vt＞0（Vt為年平均氣溫的10年滑動(dòng)平均值與多年平均值之差）為偏暖期、Vt＜0為偏冷期的標(biāo)準(zhǔn)劃分，年平均氣溫經(jīng)歷了冷暖兩個(gè)時(shí)期，1993年以前是偏冷期，1993年以后是偏暖期。

鄂托克旗年平均氣溫年代際變化特征較為顯著，從1971年開始，每 10年氣溫平均值分別為6.6、6.9、7.7、8.0、7.6 ℃。由此可見，鄂托克旗從20世紀(jì)70年代至21世紀(jì)初年平均氣溫年代際變化呈上升趨勢，21世紀(jì)10年代后氣溫成下降趨勢。此外，1991—2020年30 年氣溫平均值（7.8 ℃）相比1971—1990年（6.8 ℃）上升了1.0 ℃（圖1）。

3.1.2 季節(jié)氣溫、年平均氣溫的變化特征和顯著性檢驗(yàn) 根據(jù)鄂托克旗氣候特征，四季劃分：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。

由圖2可知，四季溫度均顯著上升。春季升溫幅度最大，約為0.419 ℃/10年；冬季次之，約為0.305 ℃/10年；秋季約為0.234 ℃/10年，夏季升溫幅度最低，約為0.21 ℃/10年。年際與年代際變化總趨勢不一致，年際變化增幅順序依次為：春季＞冬季＞年平均＞秋季＞夏季，而年代際變化增幅順序?yàn)椋捍杭荆径荆灸昶骄鞠募荆厩锛?。由年代際變化趨勢可知，氣溫增幅最大的是20世紀(jì)90年代，初步可以判定在此時(shí)期氣溫發(fā)生突變。

分析1971—2021年鄂托克旗氣溫與時(shí)間序列的年際、年代際變化特征并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。春季氣溫的回升對年平均氣溫增暖貢獻(xiàn)最大；春季、夏季、秋季、年平均氣溫都通過了α=0.01，即99％水平的顯著性檢驗(yàn)，冬季年平均氣溫通過了α=0.05，即95％水平的顯著性檢驗(yàn)，說明氣溫線性增溫趨勢是非常明顯的，春季年平均氣溫的顯著相關(guān)性最大，相比冬季氣溫的顯著相關(guān)性最小（表1）。

3.2 氣溫突變分析

從圖3可以看出，春季平均氣溫累積距平曲線在1971—1991年呈下降趨勢，由-0.6 ℃降至-15.5 ℃，1992—1994年累積距平曲線在-15.5 ℃附近呈水平波動(dòng)，1995—1996年從-15.5 ℃降至-17.6 ℃（最低點(diǎn)），1996—2009年累積距平值從-17.6 ℃上升至-6.2 ℃，2012—2021年累積距平值從-8.5 ℃升至0.2 ℃呈線性上升趨勢；由冷變暖的突變點(diǎn)在1996年。

夏季平均氣溫累積距平曲線在1968—1996年從0.1 ℃降至-9.7 ℃；1996—2021年整體呈上升趨勢，累積距平值從-9.7 ℃升至1.0 ℃由冷變暖的突變點(diǎn)同樣在1996年。

秋季平均氣溫累積距平曲線在1971—1993年呈下降趨勢，從 -1.0 ℃降至-11.5 ℃，1993—2021曲線整體呈上升趨勢，從-11.5 ℃增至-1.6 ℃，秋季由冷變暖的突變點(diǎn)在1993年。

冬季平均氣溫在1971—1986年從-2.7 ℃降至-17.1 ℃，（其中在1979年、1982年有上升波動(dòng)）；1986—2021年由-17.1 ℃上升至1.4 ℃，冬季由冷變暖的突變點(diǎn)在1986年。

年平均氣溫累積距平值在1971—1996年從 -0.6 ℃降至-13.5 ℃；1996—2021年累積距平曲線從-13.5 ℃上升至-1.7 ℃，年平均氣溫在1996年由冷變暖出現(xiàn)突變。

4 結(jié)論

對鄂托克旗1971—2021年的氣溫資料進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

（1）年平均氣溫傾向率為0.293 ℃/10年，整體呈上升趨勢，近51年氣溫平均值為7.4 ℃，氣溫變化范圍為5.8～8.9 ℃；年平均氣溫經(jīng)歷了冷暖2個(gè)時(shí)期，1993年前是偏冷期，之后是偏暖期；年平均氣溫年代際變化特征較為顯著，20世紀(jì)70年代至21世紀(jì)初年平均氣溫年代際變化呈上升趨勢，21世紀(jì)10年代后氣溫呈下降趨勢。

（2）春季氣溫的回升對年平均氣溫增暖的貢獻(xiàn)最大，變化趨勢基本同步的是冬季與年平均氣溫；春季、夏季、秋季、年平均氣溫都通過了α=0.01，即99％水平的顯著性檢驗(yàn)，冬季年平均氣溫通過了α=0.05，即95％水平的顯著性檢驗(yàn)，春季年平均氣溫的顯著相關(guān)性最大，冬季氣溫的顯著相關(guān)性最小。

（3）1986—1996年鄂托克旗氣溫出現(xiàn)比較明顯的增暖突變，1996年春季、夏季平均氣溫和年平均氣溫出現(xiàn)氣溫突變點(diǎn)，1993年秋季平均氣溫出現(xiàn)增暖突變點(diǎn)，1986年冬季平均氣溫有增暖突

變點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 左洪超，呂世華，胡隱樵.中國近50年氣溫及降水量的變化趨勢分析[J].高原氣象，2004，23（2）：238-244.

[2] 蘭玉坤.內(nèi)蒙古地區(qū)近50年氣候變化特征研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 2007.

[3] 蔣春宇，張圣微，趙鴻彬，等.內(nèi)蒙古地區(qū)近50年氣溫時(shí)空變化研究[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，35 （3）：69-80.

[4] 張卉，郭慕萍，趙雙巧，等.1960—2008年山西省氣溫變化特征[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，28（2）：16-21.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis of Temperature Variation Characteristics in Etuokeqi from 1971 to 2021

Wang Yue et al（Meteorological Bureau of Otoke Banner， Ordos， Inner Mongolia 016100）

Abstract Using the temperature data of Etuokeqi from 1971 to 2021， the linear trend estimation method and cumulative anomaly method were used to analyze the temperature variation and mutation analysis. The annual average temperature trend rate was 0.293 ℃/10 a， showing an overall upward trend. The cold period before 1997， and the warmer period afterwards. In spring， the temperature rise makes the greatest contribution to the annual average temperature warming， and the linear warming trend of temperature was relatively obvious. From 1986 to 1996， the temperature of Etuokeqi had a fairly marked abrupt warming.

Key words Etuokeqi; Mean temperature; Mutation; Linear estimate linear estimation; Cumulative anomaly method

作者簡介 王悅（1994—），女，寧夏石嘴山人，助理工程師，主要從事氣象服務(wù)工作。

收稿日期 2023-01-12