聶 云，彭俊峰，周繼先

(1.貴州省三穗縣氣象局，貴州 三穗 556500；2.貴州省思南縣氣象局，貴州 思南 565100)

三穗縣近60 a氣溫年際變化的長(zhǎng)期特征分析

聶 云1，彭俊峰1，周繼先2

(1.貴州省三穗縣氣象局，貴州 三穗 556500；2.貴州省思南縣氣象局，貴州 思南 565100)

利用1958—2013年年平均氣溫和逐月氣溫序列，計(jì)算其統(tǒng)計(jì)特征量，進(jìn)行長(zhǎng)期變化趨勢(shì)、震蕩周期和突變分析。分析表明，三穗氣溫具有明顯的亞熱帶季風(fēng)氣候特征，且不具備完全的正態(tài)分布；近60 a氣溫總體呈上升趨勢(shì)，特別是近10多年最為明顯，平均氣溫上升約2.3℃；小波分析三穗氣溫存在準(zhǔn)27 a、準(zhǔn)8 a和準(zhǔn)4 a的顯著周期；滑動(dòng)T檢驗(yàn)和MK檢驗(yàn)分析表明， 20世紀(jì)90年代中期以來(lái)，三穗年平均氣溫具有明顯增暖趨勢(shì)。

氣候變化特征；趨勢(shì)分析；突變分析；三穗

1 引言

近幾十年來(lái)，受溫室效應(yīng)和城市化進(jìn)程不斷加快的影響，全球氣候正經(jīng)歷著一次以變暖為主要特征的顯著變化，全球氣候變暖成為人們普遍關(guān)注的問(wèn)題；據(jù)分析表明近100 a全球平均氣溫升高了0.74℃，在全球變暖的大背景下，我國(guó)近百年的氣候也發(fā)生了顯著的變化[1]。王紹武等[2]研究表明，近100 a來(lái)中國(guó)氣溫升高了0.5℃左右，略低于全球平均的0.6℃；氣候變暖已經(jīng)并將繼續(xù)對(duì)全球自然、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重影響[3]，也將加重對(duì)人類(lèi)健康的威脅。近年來(lái)，三穗連續(xù)數(shù)年出現(xiàn)不同程度的干旱，氣溫偏高，導(dǎo)致農(nóng)作物嚴(yán)重減產(chǎn)甚至絕收，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響；近年來(lái)對(duì)三穗氣候變化特征的研究很少，本文運(yùn)用三穗縣近60 a氣溫序列，通過(guò)統(tǒng)計(jì)特征量的計(jì)算、趨勢(shì)分析、突變分析，找出三穗縣氣溫年際變化的特征，為三穗氣候預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、氣候資源開(kāi)發(fā)利用和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)理論依據(jù)。

2 資料與方法

取三穗縣氣象局1958—2013年逐月氣溫資料、逐年年平均氣溫資料，建立各季節(jié)和全年氣溫時(shí)間序列。計(jì)算氣溫序列的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、偏度系數(shù)和峰度系數(shù)；分析氣溫序列的震蕩周期和長(zhǎng)期變化趨勢(shì)；通過(guò)滑動(dòng)T檢驗(yàn)、MK檢驗(yàn)和小波分析檢驗(yàn)氣溫序列周期的顯著性及突變特征。

3 結(jié)果分析

3.1 氣溫統(tǒng)計(jì)特征量分析

計(jì)算三穗1958—2013年全年、各季節(jié)以及各月氣溫時(shí)間序列的平均值、極值、標(biāo)準(zhǔn)差、偏度系數(shù)和峰度系數(shù)(表1)。

從表1結(jié)果顯示可知，三穗全年平均氣溫為15.1℃，夏季為24.3℃、冬季為5.0℃；其中最冷月為1月，月平均氣溫為3.6℃，最熱月為7月，月平均氣溫為25.4℃，即三穗月平均氣溫年內(nèi)分布呈正弦曲線型，峰值在7月，谷值在1月；三穗冬季不冷、夏季較熱、春季和秋季暖和，具有明顯的亞熱帶季風(fēng)氣候特征。從平均氣溫標(biāo)準(zhǔn)差年內(nèi)分布來(lái)看，夏季小而冬季大，主要是因?yàn)槿胂募臼苣虾＜撅L(fēng)的影響溫度變化小，而冬季受冬季風(fēng)(大陸季風(fēng))的影響溫度變化大。為研究氣溫分布的正態(tài)性，計(jì)算年平均氣溫和各季節(jié)平均氣溫的偏度系數(shù)和峰度系數(shù)，結(jié)果表明，三穗1月、6月和秋季為負(fù)偏高峰分布；3月和8月為負(fù)偏低峰分布；4月、9月、11月和年為正偏高峰分布；2月、5月、7月、10月、12月、春季、夏季和冬季為正偏低峰分布；其中5月、春季和秋季氣溫的偏度系數(shù)接近于正態(tài)分布，但其峰度系數(shù)都不具備正態(tài)特征；所以三穗氣溫不具備完全的正態(tài)分布特性?，F(xiàn)把|γ|≥0.60或|β| ≥0.60視為具有明顯的偏態(tài)或峰態(tài)特征，則僅有6月滿(mǎn)足負(fù)偏分布，12月和年平均氣溫滿(mǎn)足正偏分布，12月和春季滿(mǎn)足低峰分布，9月和年平均氣溫滿(mǎn)足高峰分布。

3.2 氣溫長(zhǎng)期變化趨勢(shì)分析

表2為三穗1958—2013年氣溫長(zhǎng)期趨勢(shì)回歸方程及復(fù)相關(guān)系數(shù)。從表中分析可知，趨勢(shì)方程含有1～2階，其中年平均氣溫趨勢(shì)最明顯，相關(guān)系數(shù)為0.53，其次是夏季。

圖1為年平均氣溫和各季節(jié)平均氣溫的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)曲線圖。從圖1中分析可知，年平均氣溫呈明顯的上升趨勢(shì)，1958—1980年代初緩慢下降，1980年代中期—1990年代末緩慢上升，之后呈迅速上升趨勢(shì)，近10多年來(lái)氣溫上升約2.3℃；春季氣溫趨勢(shì)分析：1958—1970年代中期呈緩慢下降趨勢(shì)，1970年代末—1990年代初，變化趨勢(shì)趨于平緩，之后呈迅速上升趨勢(shì)，近10多年來(lái)大約上升1.0℃；夏季氣溫時(shí)間序列在1958—1970年代中期呈下降趨勢(shì)，1970年代末—1980年代中期趨于平緩，之后呈上升趨勢(shì)，特別是近10多年來(lái)呈快速上升趨勢(shì)(近10多年上升約1.7℃)；在秋季氣溫長(zhǎng)期變化趨勢(shì)曲線圖中可看出，平緩上升為氣溫序列變化的主要趨勢(shì)，近10多年氣溫上升約1.4℃；從冬季氣溫序列變化趨勢(shì)曲線圖中分析，近60 a來(lái)氣溫變化不大，趨于平緩，升溫不很明顯，近10多年來(lái)氣溫上升約0.2℃?？傮w上講近60 a以來(lái)，三穗氣溫呈上升趨勢(shì)，主要升溫出現(xiàn)在1980年代以后，特別是2000年以后尤甚。從圖2三穗年平均氣溫距平圖中分析，2000年以前，年平均氣溫距平數(shù)據(jù)主要呈現(xiàn)震蕩變化，2000年以后為明顯的正距平。

圖1 三穗氣溫年際變化趨勢(shì)曲線圖

圖2 三穗1958—2013年年平均氣溫距平圖

3.3 年平均氣溫震蕩周期分析及突變分析

圖3為三穗縣1958—2013年年平均氣溫小波變換圖，圖中清晰的顯示了近60 a三穗年平均氣溫在不同時(shí)間尺度上的周期振蕩、強(qiáng)弱和突變點(diǎn)位置分布，不同時(shí)間尺度下年平均氣溫的變化結(jié)構(gòu)不同，大尺度變化里嵌著小尺度變化結(jié)構(gòu)。在較大時(shí)間尺度8～16 a上，年平均氣溫周期振蕩非常明顯，經(jīng)歷冷—暖的循環(huán)交替，中心周期為8 a左右，在10 a時(shí)間尺度上的突變點(diǎn)為1978年、1990年和2000年左右。在4～8 a時(shí)間尺度上，年平均氣溫也存在顯著的振蕩周期，經(jīng)歷了暖—冷的循環(huán)交替，周期中心為4 a左右，突變點(diǎn)較多。從準(zhǔn)8 a周期分析，2007年處于準(zhǔn)8 a周期冷中心，預(yù)測(cè)2014—2015年三穗處于偏暖期。

圖3 三穗1958—2013年年平均氣溫小波變換圖

圖4為三穗年平均氣溫小波方差圖，分析可知三穗年平均氣溫存在3個(gè)較為明顯的峰值，它們依次對(duì)應(yīng)著27 a、8 a和4 a的時(shí)間尺度，其中最大峰值對(duì)應(yīng)著27 a的時(shí)間尺度，說(shuō)明27 a左右的周期振蕩最強(qiáng)，準(zhǔn)4 a周期振蕩強(qiáng)于準(zhǔn)8 a周期振蕩；上述3個(gè)周期的波動(dòng)控制著三穗年平均氣溫整個(gè)時(shí)間域內(nèi)的變化特征。

圖4 三穗1958—2013年年平均氣溫小波方差圖

取n1=n2=10，做1958—2013年年平均氣溫滑動(dòng)T檢驗(yàn) ，這里n=56，給定t0.01=±3.20，從圖5分析，20世紀(jì)70年代末80年代初三穗年平均氣溫出現(xiàn)了一次由冷轉(zhuǎn)為暖的突變，與全球氣溫同步回升；90年代中期再次經(jīng)歷暖突變，氣溫回升、氣候變暖；但均未達(dá)顯著性水平。

圖5 三穗1958—2013年年平均氣溫滑動(dòng)T檢驗(yàn)圖

圖6中UF曲線來(lái)看，20世紀(jì)90年代初以來(lái)，三穗年平均氣溫有明顯的增暖趨勢(shì)；UF和UB突變點(diǎn)位于1994—1995年之間，但未超出±1.96的區(qū)間，在突變點(diǎn)之后，特別是近10多年年平均氣溫增暖趨勢(shì)十分明顯。

圖6 三穗1958—2013年年平均氣溫MK檢驗(yàn)圖

4 結(jié)論

①三穗氣溫年內(nèi)分布近似正弦曲線型，具有明顯的亞熱帶季風(fēng)氣候特征，受季風(fēng)影響，年內(nèi)溫度變化冬季大于夏季。

②峰度系數(shù)和偏度系數(shù)的計(jì)算分析表明，三穗氣溫不具備完全的正態(tài)分布特性。

③近60 a以來(lái)，三穗氣溫總體呈上升趨勢(shì)，特別是近10多年以來(lái)，增暖趨勢(shì)十分明顯，平均氣溫迅速上升約2.3℃；2000年以后，年平均氣溫表現(xiàn)為明顯的正距平。

④小波分析表明，三穗年平均氣溫存在準(zhǔn)4 a、準(zhǔn)8 a和準(zhǔn)27 a的顯著周期，其中準(zhǔn)27 a周期振蕩最強(qiáng)，準(zhǔn)4 a周期振蕩強(qiáng)于準(zhǔn)8 a周期振蕩。

⑤滑動(dòng)T檢驗(yàn)和MK檢驗(yàn)分析表明， 90年代中期以來(lái)，三穗年平均氣溫具有明顯增溫趨勢(shì)。

[1] 繆啟龍，江志紅，陳海山，等.現(xiàn)代氣候?qū)W[M].北京：氣象出版社，2011：227-237.

[2] 王紹武，龔道溢.全新世幾個(gè)特征期的中國(guó)氣溫[J].自然科學(xué)進(jìn)展，2000，10(4)：325-332.

[3] IPCC.Climate change 2007：impacts，adaptation and vulnerability.contribution of working group iI to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change[M].Cambridge，UK：Cambridge University Press.2007：1-27.

[4] 楊再禹，吳就勇，彭俊峰.三穗縣、都勻市氣溫及降水等氣候特征分析[J].貴州氣象，2007，31(6)：21-23.

[5] 楊勝海，楊勝忠.三穗縣近46 a極端氣候特征研究[J].貴州氣象，2010，34(6)：22-24.

2014-08-15

聶云(1989—)，男，助工，主要從事綜合業(yè)務(wù)工作。

1003-6598(2015)02-0037-03

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