薩日娜

（內(nèi)蒙古通遼市氣象局，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

1961—2015年內(nèi)蒙古通遼地區(qū)氣溫變化趨勢(shì)分析

薩日娜

（內(nèi)蒙古通遼市氣象局，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

為了研究?jī)?nèi)蒙古通遼地區(qū)氣溫變化特征趨勢(shì)，利用通遼地區(qū)1961—2015年8個(gè)氣象臺(tái)站的氣溫資料，采用線(xiàn)性趨勢(shì)分析、Mann-Kendall突變檢驗(yàn)及R/S分析法分析了通遼地區(qū)氣溫變化特征。結(jié)果表明：近50年間通遼地區(qū)年平均氣溫及最高、最低氣溫均呈上升趨勢(shì)，其中，1988年為年平均氣溫升高突變點(diǎn)；通遼地區(qū)年和四季平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫存在明顯的Hurst現(xiàn)象。

氣溫；通遼地區(qū)；Mann-Kendall檢驗(yàn)；R/S分析

氣候與人類(lèi)社會(huì)有著密切的聯(lián)系，是人類(lèi)賴(lài)以生存的自然環(huán)境和資源的一個(gè)重要組成部分。近年來(lái)，氣候變化引起公眾的廣泛關(guān)注，并且全球變暖［1］問(wèn)題更成為熱點(diǎn)問(wèn)題。近些年來(lái)，不少學(xué)者對(duì)我國(guó)氣候變化進(jìn)行了大量的分析，特別是在氣溫的變化方面進(jìn)行了相關(guān)研究［2-5］，也有部分學(xué)者對(duì)內(nèi)蒙古通遼地區(qū)氣溫變化進(jìn)行了研究，李莉［6］分析了通遼地區(qū)近55年氣溫季節(jié)變化特征；王美蓮［7］等利用多項(xiàng)式模擬法對(duì)通遼市氣溫變化規(guī)律和趨勢(shì)進(jìn)行了分析。筆者主要采用線(xiàn)性趨勢(shì)分析通遼地區(qū)氣溫變化規(guī)律，通過(guò)Mann-Kendall法等統(tǒng)計(jì)方法分析氣溫的突變特征，同時(shí)采用重標(biāo)極差分析法分析未來(lái)變化趨勢(shì)，以期為當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源 1961—2015年通遼地區(qū)8個(gè)氣象臺(tái)站的年平均氣溫、年平均最高氣溫、最低氣溫資料來(lái)自通遼市氣象局。

1.2 研究方法

1.2.1 線(xiàn)性趨勢(shì)分析：用xi表示樣本量為n的氣候變量，用ti表示xi所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，利用最小二乘法建立一元線(xiàn)性回歸方程：xi=a+bti（i=1，2，3，…，n），b為氣候變化量的傾向率，b＞0表示直線(xiàn)遞增，b＜0表示直線(xiàn)遞減，b×10表示每10年的變化率，表征時(shí)間序列的變化趨勢(shì)。變化趨勢(shì)的顯著性，采用時(shí)間t與序列變量x之間相關(guān)系數(shù)，即氣候趨勢(shì)系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)［8］。

1.2.2 Mann-Kendall突變檢驗(yàn)：MK 法［8］通過(guò)構(gòu)造正序列（UF）和逆序列（UB）進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)正逆序列統(tǒng)計(jì)量的曲線(xiàn)判斷氣象要素的變化趨勢(shì)及突變特征。該方法的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)序列不需要遵從一定的分布，也不受少數(shù)異常值的干擾。

1.2.3 重標(biāo)極差分析法（R/S分析法）：R/S分析法，屬于非參數(shù)分析法，不必假定潛在的分布是高斯分布，僅獨(dú)立就可以。對(duì)于樣本較長(zhǎng)的時(shí)間序列，R/S分析法是一種有效的檢測(cè)長(zhǎng)程依賴(lài)性的方法，也是目前計(jì)算Hurst指數(shù)應(yīng)用最廣的一種方法［9］。Hurst等人曾證明，對(duì)于不同的Hurst存在以下情況：當(dāng)0.5＜H＜1.0時(shí)，表明時(shí)間序列具有持續(xù)性，即未來(lái)與過(guò)去的變化趨勢(shì)相同，H值越大，持續(xù)性越強(qiáng)；當(dāng)0.0＜H＜0.5時(shí)，表明時(shí)間序列具有反持續(xù)性，即未來(lái)變化的趨勢(shì)與過(guò)去相反，H值越小，反持續(xù)性越強(qiáng)；H=0.5，表明時(shí)間序列具有獨(dú)立性，即現(xiàn)在與過(guò)去變化趨勢(shì)無(wú)關(guān)。

2 結(jié)果與分析

圖1 通遼地區(qū)年平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫趨勢(shì)變化

2.1 氣溫的趨勢(shì)變化分析 從通遼地區(qū)年平均氣溫、最高氣溫及最低氣溫的變化趨勢(shì)（見(jiàn)圖1）可以看出，1961—2015年通遼地區(qū)氣溫整體呈變暖趨勢(shì)。年平均氣溫、最高氣溫及最低氣溫的歷年平均值為6.2℃、12.6℃和0.4℃，氣候傾向率分別為0.334℃/10年、0.211℃/10年和0.481℃/10年。其中，年平均氣溫的最高值為8.1℃（2007年），最低值為4.1℃（1969年）；年最高氣溫最高值為14.5℃，出現(xiàn)在2007年；最低值為10.6℃，出現(xiàn)在1969年，兩者相差3.9℃；而年最低氣溫的最高值為2.3℃（2007年）；最低達(dá)-1.8℃（1969年），與最高值相差4.1℃。從總體趨勢(shì)來(lái)看，通遼地區(qū)氣溫在20世紀(jì)60—70年代，呈偏低態(tài)勢(shì)，年平均氣溫、最高氣溫及最低氣溫均低于歷年平均值；在80年代后期開(kāi)始出現(xiàn)整體變暖趨勢(shì)。

2.2 氣溫的突變分析 通過(guò)對(duì)通遼地區(qū)氣溫資料的趨勢(shì)分析可以看出通遼氣溫有明顯的增暖趨勢(shì)。為了確定通遼地區(qū)氣溫的突變時(shí)間，采用Mann-Kendall法對(duì)氣溫進(jìn)行分析。由圖2中UF曲線(xiàn)可見(jiàn)，自80年代以來(lái)通遼地區(qū)年平均氣溫有明顯的增暖趨勢(shì)。90年代至2015年這種升溫趨勢(shì)明顯超過(guò)1.96（0.05顯著性水平臨界線(xiàn)），同時(shí)還超過(guò)了2.56（0.001的顯著性水平臨界線(xiàn)），說(shuō)明通遼地區(qū)年平均氣溫上升趨勢(shì)是十分顯著的。根據(jù)UF曲線(xiàn)和UB曲線(xiàn)的交點(diǎn)，并且交點(diǎn)在臨界值之間，可以確定1988年為通遼地區(qū)年平均氣溫升高的突變點(diǎn)。

通遼地區(qū)年平均最高氣溫也存在著明顯的突變現(xiàn)象（見(jiàn)圖3），但與年平均氣溫的突變過(guò)程不同。最高氣溫是從90年代開(kāi)始出現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，而到了2000年左右增暖趨勢(shì)開(kāi)始突破顯著性0.05水平臨界線(xiàn)。根據(jù)UF和UB曲線(xiàn)交點(diǎn)的位置，確定突變開(kāi)始于1993年，晚于年平均氣溫突變點(diǎn)。

圖2 1961—2015年通遼地區(qū)年平均氣溫Mann-Kendall統(tǒng)計(jì)量曲線(xiàn)

圖3 1961—2015年通遼地區(qū)年平均最高氣溫Mann-Kendall統(tǒng)計(jì)量曲線(xiàn)

表1 通遼各季年平均氣溫、年平均最高、最低氣溫變化Hurst指數(shù)及強(qiáng)度

由圖4可以看出，通遼地區(qū)年平均最低氣溫的UF曲線(xiàn)和UB曲線(xiàn)在1981年有交叉，但未通過(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)，故不能說(shuō)明具有突變現(xiàn)象。

2.3 氣溫的未來(lái)變化趨勢(shì)分析 為了研究通遼地區(qū)氣溫未來(lái)變化趨勢(shì)，采用重標(biāo)極差分析法（R/S）分別計(jì)算通遼地區(qū)各季年平均氣溫、年平均最高氣溫及年平均最低氣溫的Hurst指數(shù)（見(jiàn)表1）。

2.3.1 年平均氣溫未來(lái)變化趨勢(shì)分析：由表1可以看出，通遼市年、各季年平均氣溫的Hurst指數(shù)均大于0.6，存在明顯的Hurst現(xiàn)象，說(shuō)明通遼市未來(lái)氣溫變化趨勢(shì)與過(guò)去整體升溫趨勢(shì)相同，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生變化。其中，秋季、冬季和年平均氣溫Hurst指數(shù)分別為0.68、0.73、0.76，具有較強(qiáng)的持續(xù)性；而春季、夏季的Hrust值分別為0.63、0.64，小于 0.65，說(shuō)明未來(lái)氣溫變化趨勢(shì)仍將變暖，但變暖趨勢(shì)相對(duì)較弱。

2.3.2 年平均最高、最低氣溫未來(lái)變化趨勢(shì)分析：由表1可知，年平均最高、最低氣溫的Hurst指數(shù)都具有較強(qiáng)的持續(xù)性，說(shuō)明通遼市未來(lái)年平均最高、最低氣溫仍呈升高趨勢(shì)，但最低氣溫的升溫趨勢(shì)比最高氣溫強(qiáng)度大；春季、夏季和秋季平均最高氣溫的Hurst指數(shù)均在0.65以下，增溫趨勢(shì)較弱，其中夏季Hurst指數(shù)小于0.60，未來(lái)變化趨勢(shì)具有較大的隨機(jī)性；而冬季平均最高氣溫的Hurst指數(shù)較大，說(shuō)明其未來(lái)變化趨勢(shì)與之前增暖趨勢(shì)較一致，持續(xù)性較強(qiáng)。同樣，夏季和秋季平均最低氣溫的未來(lái)增暖趨勢(shì)較弱，而春季和冬季的Hurst指數(shù)均大于0.70，則其未來(lái)氣溫上升趨勢(shì)明顯，且持續(xù)時(shí)間也較長(zhǎng)。

3 結(jié)論

3.1 氣溫趨勢(shì)變化 從總體趨勢(shì)上看，通遼地區(qū)氣溫在20世紀(jì)60—70年代，呈偏低態(tài)勢(shì)，年平均氣溫、最高氣溫及最低氣溫均低于歷年平均值；在80年代后期開(kāi)始出現(xiàn)整體變暖趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，通遼地區(qū)處于逐漸變暖趨勢(shì)，與全球變暖大背景相一致。

3.2 氣溫的突變分析 采用Mann-Kendall法對(duì)通遼地區(qū)年平均氣溫、最高氣溫及最低氣溫進(jìn)行突變檢驗(yàn)顯示，1988、1993年分別為通遼地區(qū)年平均氣溫及最高氣溫升高的突變點(diǎn)。而最低氣溫不具有突變現(xiàn)象。

3.3 未來(lái)氣溫變化趨勢(shì)分析 通遼地區(qū)年和四季平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫存在明顯的Hurst現(xiàn)象，未來(lái)氣溫變化情況與過(guò)去整體升溫趨勢(shì)相同。

圖4 1961—2015年通遼地區(qū)年平均最低氣溫Mann-Kendall統(tǒng)計(jì)量曲線(xiàn)

［1］HOUGHTON J E T，DING Y H，GRIGGS D J，et al.IPCC ，Climate change 2001：The scientific basis［M］//Observed Climate Variability and Change.Cambridge：Cambridge University Press，2001.

［2］肖桂蓮，石明章，祁董林，等．1961—2014年青海湖上游氣溫變化趨勢(shì)分析 ［J］. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2016，32（11）：95-100.

［3］程永明，張卉，楊任明．近40年山西東南部地區(qū)氣溫變化特征分析［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)通報(bào)，2016，32（12）：158-162.

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［7］王美蓮，楊達(dá).內(nèi)蒙古通遼市氣溫變化規(guī)律與趨勢(shì)分析［J］.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，34（2）：77-81.

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［9］江田漢，鄧蓮堂.Hurst指數(shù)估計(jì)中存在的若干問(wèn)題［J］.地理科學(xué)，2004，24（2）：177-181.

Analysis on Temperature Variation Trend in Tongliao Region of Inner Mongolia from 1961 to 2015

Sarina
（Tongliao Municipal Meteorological Bureau of Inner Mongolia，Tongliao 028000，China）

Based on the temperature data collected from eight meteorological observational stations in Tongliao region of Inner Mongolia from 1961 to 2015,the temperature variation tendency was characterized by using linear trend analysis,Mann-Kendall mutation test and R/S analysis method.The results showed that in recent 50 years,the average temperature,maximum temperature and minimum temperature showed an increasing trend,and the increase mutation points of the annual average temperature was observed in 1988;the hurst phenomenon was observed in variation of annual average temperature,seasonal average temperature,maximum temperature and minimum temperature.

temperature；Tongliao region；Mann-Kendall test；R/S analysis

P468.021

A文章順序編號(hào)：1672-5190（2016）12-0061-04

2016－11－15

薩日娜（1983—），女，工程師，碩士，主要從事生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象工作。

（責(zé)任編輯：趙景娣）