仲復捷

(甘肅省臨洮水文水資源勘測局，甘肅 臨洮 730500)

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臨夏市極端氣溫變化特征及趨勢分析

仲復捷

(甘肅省臨洮水文水資源勘測局，甘肅 臨洮 730500)

依據(jù)折橋站最高、最低氣溫資料，采用線性趨勢分析、Mann-Kendal突變檢驗等方法，對臨夏市極端氣溫變化特征及趨勢進行分析，得出如下結論：臨夏市極端最高氣溫主要出現(xiàn)在6—8月，其中7月出現(xiàn)次數(shù)最多，極端最低氣溫主要出現(xiàn)在1月、12月，其中1月出現(xiàn)次數(shù)最多；極端最高氣溫年際變化總體呈上升的趨勢變化，上升傾向率為0.07℃∕a，且上升的趨勢明顯。極端最低氣溫年際變化總體呈上升的趨勢變化，上升傾向率為0.03℃∕a，上升的趨勢較緩；極端最高氣溫有明顯的增暖突變特征，其突變點在1997年前后，而極端最低氣溫沒有明顯的突變特性；在20世紀90年代極端氣溫均有明顯的由冷向暖的突變過程。

極端氣溫；線性趨勢；突變檢驗；臨夏市

近些年來全球氣溫變暖是目前共識，據(jù)研究全球氣溫平均升高了0.5℃左右[1]。中國近百年來地面氣溫已明顯增暖與全球同期平均相當或略強[2-3]。我國北方地區(qū)夜間溫度極端偏低的日數(shù)顯著減少，白天溫度偏高的日數(shù)顯著增加[4]。目前，有關我國西北干旱半干旱地區(qū)近幾十年的氣候變化研究較多，主要集中在新疆、河西走廊的石羊河流域、黑河流域、祁連山區(qū)及河套灌區(qū)等地[5-9]。由于工業(yè)化和城市化進程加快，隨著城市規(guī)模的不斷擴大，使城市本身氣候狀況同自然條件下的氣候狀況相比有很大差異，所以通過研究該城市極端氣候的變化規(guī)律，形成該地區(qū)氣候變化特征更準確的認識，為該地區(qū)社會的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設提供參考依據(jù)。

臨夏市位于甘肅省西南部。東與臨夏回族自治州東鄉(xiāng)族自治縣接壤，南、西、北三面與臨夏回族自治州臨夏縣毗鄰，地處北緯35°31′～35°39′，東經(jīng)103°00′～103°16′。區(qū)域面積88.6 km2。臨夏市四面環(huán)山，平均海拔1 917 m，地勢自西向東傾斜，相對高度差398.3 m。臨夏市四季分明，氣候濕潤，屬溫帶大陸性氣候，年平均降水量484 mm，蒸發(fā)量1 343 mm，年日照時數(shù)2 520 h，全年無霜期163 d以上，年平均氣溫8.1℃。

1　資料與方法

1.1資料來源

選取臨夏市折橋站1980～2015年最高、最低氣溫資料，采用線性趨勢分析、Mann-Kendal突變檢驗等方法，對臨夏市極端氣溫變化特征及趨勢進行分析。數(shù)據(jù)資料摘自歷年水文年鑒和甘肅省水文資料整編成果，準確翔實，具有較好的連續(xù)性。

1.2分析方法

(1) 線性趨勢分析法：通過建立水文序列xi與相應的時序i之間的線性回歸方程，進而檢驗時間序列的趨勢性，其斜率在一定程度上表征了時間序列的平均趨勢變化率。用一次線性回歸方程表示為：

xi=a×i+b

式中：xi為時間序列，i為相應時序；a為線性方程斜率，用于定量描述序列的趨勢變化特征；b為截距。

(2) 非參數(shù)Mann-Kendall(以下簡稱M-K法)[10-11]，趨勢分析檢驗法是用來評估氣候要素時間序列趨勢的常用檢驗方法之一，以適用范圍廣、人為性少、定量化程度高而著稱，其檢驗統(tǒng)計量公式是

(1)

其中，sign()為符號函數(shù)。當xi-xj小于、等于或大于零時sign(xi-xj)分別為-1、0或1；M-K統(tǒng)計量公式分別在s大于、等于、小于零時為z

(2)

圖1　臨夏市最高氣溫年際變化趨勢

2　分析與結果

2.1極端氣溫年內(nèi)變化

臨夏市平均年最高氣溫為33.6℃，平均年最低氣溫為-17.9℃，從表1中可知：最高氣溫主要出現(xiàn)在6—8月，其中7月出現(xiàn)24次，出現(xiàn)次數(shù)最多，所占比例為66.7%；最低氣溫主要出現(xiàn)在1月、2月和11月、12月，其中1月出現(xiàn)28次，出現(xiàn)次數(shù)最多，所占比例為78.0%。這與夏季地球輻射量增大，氣溫升高，出現(xiàn)年極端最高氣溫，冬季地球輻射量減小，氣溫下降，出現(xiàn)年極端最低氣溫的理論一致。

2.2極端氣溫年際變化

表1　臨夏市極端氣溫次數(shù)統(tǒng)計表

圖2　臨夏市最低氣溫年際變化趨勢

從圖1、圖2可知臨夏市極端最高、最低氣溫高低程度逐年不同，有明顯的年際變化特征。多年平均最高氣溫33.6℃，歷史極值分別為37.5℃和30.2℃，出現(xiàn)的時間分別在2000年和1993年。最高氣溫年際變化總體呈上升的趨勢變化，上升傾向率為0.07℃∕a，且一元線性回歸模型未通過α=0.05的顯著性檢驗，說明上升的趨勢明顯；多年平均最低氣溫-17.9℃，歷史極值分別為-14.5℃、-23.8℃，出現(xiàn)的時間分別在1997年和1991年。最低氣溫年際變化總體呈上升的趨勢變化，上升傾向率為0.03℃∕a，且一元線性回歸模型未通過α=0.05的顯著性檢驗，說明上升的趨勢較緩。

2.3極端氣溫的年代尺度變化

圖3　臨夏市最高氣溫距平圖

圖4　臨夏市最低氣溫距平圖

從圖3可以看出，20世紀80年代至90年代中后期，臨夏市極端最高氣溫明顯偏低，在年代尺度上均對應為明顯的負距平，并在20世紀90年代中期達到最低水平，極端最高氣溫在20世紀90年代中后期有一次明顯的突變過程，20世紀90年代中后期至今，極端最高氣溫呈現(xiàn)偏高狀態(tài)，在21世紀初達到最高水平，2010年至今仍然處于偏高狀態(tài)且呈明顯上升趨勢。

從圖4可以看出，20世紀80年代初至80年代中期，臨夏市極端最低氣溫有一次上升過程，隨后開始下降，并在90年代初達到最低。20世紀90年代初開始上升，并在90年代中后期達到最高。20世紀80年代中期至90年代中期，極端最低氣溫明顯偏低，90年代中期至2007年極端最低氣溫又明顯偏高，2007年至2013年處于偏低水平。2013年后處于上升趨勢。

2.4極端氣溫的M-K突變檢驗

圖5　臨夏市最高氣溫M-K突變檢驗圖

圖6　臨夏市最低氣溫M-K突變檢驗圖

從圖5、6可以看出，臨夏市極端最高氣溫有明顯的突變特征，其突變點在1997年前后，突變前極端最高氣溫偏低，突變后均轉為偏高，而極端最低氣溫沒有明顯的突變特性。從M-K突變檢驗可以看出，臨夏市極端最高、最低氣溫的突變特征與我國大部分地區(qū)的溫度變化特征相似，即極端最高、最低溫度均有升高，且在20世紀90年代均有明顯的由冷向暖的突變過程。

3　結語

(1)臨夏市極端最高氣溫出現(xiàn)在6—8月，其中7月出現(xiàn)次數(shù)最多，所占比例為66.7%；最低氣溫主要出現(xiàn)在1月、12月，其中1月出現(xiàn)次數(shù)最多，所占比例為78.0%。

(2)臨夏市極端最高、最低氣溫高低程度逐年不同，有明顯的年際變化特征，均呈現(xiàn)上升的趨勢。最高氣溫上升傾向率為0.07℃∕a，且上升的趨勢明顯；最低氣溫上升傾向率為0.03℃∕a，上升的趨勢較緩。

(3)臨夏市極端最高氣溫20世紀80年代至90年代中期，呈現(xiàn)偏低狀態(tài)，在年代尺度上均對應為負距平，20世紀90年代中期至今，呈現(xiàn)偏高狀態(tài)，在年代尺度上均對應為正距平；臨夏市極端最低氣溫20世紀80年代中期至90年代中期，呈現(xiàn)偏低狀態(tài)，20世紀90年代中期至2007年，呈現(xiàn)偏高狀態(tài)，2007年至2012年處于偏低水平。2012年后處于上升趨勢。

(4)臨夏市極端最高氣溫有明顯的突變特征，其突變點在1997年前后，突變前極端最高氣溫偏低，突變后均轉為偏高，而極端最低氣溫沒有明顯的突變特性。在20世紀90年，極端氣溫均有明顯的由冷向暖的突變過程。

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2016-04-26

仲復捷(1975-)，男，甘肅臨洮人，工程師，主要從事水文水資源評價和研究工作。

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