周繼先,聶 云,袁 慶
(1.貴州省思南縣氣象局,貴州 思南 565100;2.貴州省黔東南自治州氣象局,貴州 凱里 556000)
當前,全球氣候變化給生態(tài)環(huán)境、社會發(fā)展和人類生活帶來不同程度的負面影響, 引起人們的普遍關注,氣候變化問題已成為全球熱點問題。氣溫和降水是衡量氣候變化的重要指標,能較好地代表整個大氣環(huán)境的變化趨勢。諸多學者對其進行了深入研究,并取得了一定成果。馬振鋒等[1]利用西南地區(qū)139個氣象站1961—2000年觀測資料分析近40 a西南地區(qū)的氣候變化事實,發(fā)現近40 a貴州東部丘陵地區(qū)的年平均氣溫、年平均最低氣溫在20世紀后40 a增溫趨勢明顯,而年降水量呈減少趨勢;嚴小冬等[2]在全面分析貴州省15個代表氣象站1951—2001年的氣溫資料后發(fā)現,貴州氣溫變化具有明顯區(qū)域性、季節(jié)性特征;王備等[3]分析貴州15個長記錄代表站1951—2007年夏季氣溫和降水變化特征,認為貴州夏季平均氣溫主要呈弱下降趨勢,降水呈增加趨勢,其增加幅度大于全國。
地處黔東北的思南縣位于烏江中下游、云貴高原向湘西丘陵過渡的斜坡地帶,特殊的地形地貌使得思南縣氣候變化有其自身的特色[4]。目前,關于思南縣氣候變化的分析研究不多, 尤其是囊括近50 a氣溫和降水數據的相關分析研究甚少。本文擬運用思南縣1960—2015年近56 a逐月氣溫和降水資料序列,著重分析思南縣氣溫和降水的年際和年代際變化規(guī)律及其異常特征, 以期為當地農業(yè)經濟可持續(xù)發(fā)展和防汛抗旱減災工作提供科學依據。
選取思南氣象站1960—2015年逐月氣溫和降水資料,文中所涉及到的氣象資料在統(tǒng)計前均進行了嚴格的質量控制和均一性檢查。同時,根據氣候學劃分四季為:春季3—5月,夏季6—8月,秋季9—11月,冬季12月—次年2月。
統(tǒng)計方法如下:進行趨勢分析時采用氣候傾向率表示, 用時間t代表自變量,氣象要素y代表因變量,利用一元線性回歸方程:y(t)=a+b×t,其中b×10為氣候傾向率,b值符號正負分別反映y的上升和下降趨勢;氣溫異常分析方法[5-6]:設T為年平均氣溫,Tm為常年平均氣溫,S為平均氣溫標準差,其冷暖等級劃分為以下7個等級:T≥Tm+2.0S(異常偏暖),Tm+2.0S>T≥Tm+1.5S(顯著偏暖),Tm+1.5S>T≥Tm+1.0S,(偏暖),Tm+1.0S>T≥Tm-1.0S(正常),Tm-1.0S>T≥Tm-1.5S(偏冷),Tm-1.5S>T>Tm-2.0S(顯著偏冷),Tm-2.0S≥T(異常偏冷);降水異常分析方法[5]:按現行的業(yè)務規(guī)定,根據降水距平百分率ΔR可劃分為以下7個等級:80%≤ΔR(異常偏多),50%≤ΔR<80%(顯著偏多),20%<ΔR<50%(偏多),-20%≤ΔR≤20%(正常),-50%<ΔR<-20%(偏少),-80%<ΔR≤-50%(顯著偏少),ΔR≤-80%(異常偏少)。
3.1.1 氣溫年際和年代際變化特征 從圖1a分析可知,近56 a思南歷年平均氣溫為17.4 ℃,年平均氣溫最大值為18.5 ℃,出現在2013年,最小值為16.5 ℃,出現在1964年,極差為2.0℃;近56 a年平均氣溫變化趨勢方程為Y=0.012 9X-8.304 7,氣候傾向率為0.129 ℃/10 a,通過了信度α=0.05的顯著性檢驗,表明思南縣年平均氣溫上升趨勢明顯。1960—2000年年平均氣溫基本在常年平均氣溫值上下波動,其中1967—1972年出現了一個持續(xù)6 a的相對“低溫期”;從2001年開始迅速增溫,2013年達到歷年最大值。
由圖1b分析思南縣氣溫的年代際變化特征可知,20世紀60、70、80年代均為相對“低溫期”,2000年代及21世紀2010—2015年為相對“高溫期”,20世紀90年代與歷年平均氣溫持平;其中2000年代為氣溫增長最快的時段,較常年平均氣溫偏高0.3 ℃。此外,2010—2015年思南縣平均氣溫為17.7 ℃,與2000年代平均氣溫相同,說明上世紀末以來,思南縣年平均氣溫增長趨勢停止。
圖1 思南縣1960—2015年平均氣溫變化趨勢圖(a:年際變化,b:年代際變化.單位:℃)Fig.1 The average air temperature change trend during 1960-2015 in Sinan (a:interannual change,b:interdecadal change.Unit:℃)
3.1.2 氣溫季節(jié)變化特征分析 由圖2分析可知,思南縣近56 a春、夏、秋、冬四季平均氣溫分別為17.1 ℃、26.5 ℃、18.5 ℃、7.5 ℃。對四季平均氣溫進行線性趨勢擬合,分析思南縣近56 a氣溫季節(jié)變化特征如下:
近56 a春季平均氣溫為17.1 ℃,春季氣溫氣候傾向率為0.126 ℃/10 a,通過了信度α=0.05的顯著性檢驗,表明思南縣春季氣溫具有明顯的上升趨勢;春季氣溫年際變化表現為“降—升”2個階段,1960—1996年以弱降溫為主,1997—2015年呈明顯升溫趨勢。夏季氣溫氣候傾向率為0.026 ℃/10 a,未通過信度α=0.05的顯著性檢驗,說明夏季氣溫變化趨勢不明顯,總體呈弱升溫趨勢;夏季氣溫年際變化表現為“升—降—升”3個階段,1960—1985年呈波動升溫趨勢,1986—2002年呈波動降溫趨勢,2003—2015年夏季氣溫緩慢上升。秋季氣溫的氣候傾向率為0.161 ℃/10 a,通過了信度α=0.05的顯著性檢驗,說明秋季氣溫有明顯升溫趨勢;秋季氣溫年際變化表現為“降—升”2個階段,1960—1981年氣溫呈波動下降趨勢,1982—1997年氣溫緩慢上升,1998—2015年氣溫明顯上升。冬季氣溫氣候傾向率為0.205 ℃/10 a,是四季氣溫增溫率最大的季節(jié),升溫趨勢明顯;冬季氣溫年際變化表現為“降—升”2個階段,20世紀60—80年中期呈弱降溫趨勢, 1985年降至近56 a冬季氣溫最低值(4.8 ℃),20世紀80年代中期以后,冬季氣溫呈明顯升溫趨勢。
圖2 思南縣1960—2015年四季平均溫度變化趨勢圖(a: 春季,b:夏季,c:秋季,d:冬季;單位:℃)Fig.2 The average air temperature change trend during four seasons from 1960 to 2015 in Sinan (a:spring,b:summer,c: autumn,d:winter. Unit:℃)
3.2.1 降水年際和年代際變化特征 分析圖3a可知,近56 a思南縣年平均降水量為1 137.5 mm,年降水量最大值出現在1966年(1 809.5 mm),年降水量最小值出現在2012年(720.6 mm),相差1 088.9 mm。近56 a年降水量趨勢方程y=0.050 2x+1 037.8,氣候傾向率為0.502 mm/10 a(未通過α=0.05的顯著性檢驗),表明思南縣年降水量總體呈增加趨勢,但增加趨勢不明顯。此外,從圖3a分析認為思南縣年降水量基本在常年平均降水量上下波動,其中1985—1992年出現持續(xù)8 a的相對“少雨期”,1995—1999年出現持續(xù)6 a的相對“多雨期”,2008年以后,年降水量波動幅度增大,說明在全球氣候變暖的大背景下,思南極端降水事件發(fā)生的頻率增大。
分析圖3b可知,20世紀60年代平均降水量為1 177.3 mm,較常年平均偏多39.8 mm;20世紀70年代平均降水量為1 116.4 mm,較常年平均偏少21.1 mm;20世紀80年代平均降水量最少(1 079.4 mm),較常年平均值偏少58.1 mm;20世紀90年代平均降水量最多(1 197.9 mm),較常年平均偏多60.4 mm;2000年代平均降水量為1 107.9 mm,較常年平均偏少29.6 mm;2010—2015年平均降水量為1 128.5 mm,較常年平均偏少9.0 mm??傮w分析,近56 a思南縣年降水量呈波動變化特征,20世紀70年代、80年代及2000年代思南縣處于相對“少雨期”,20世紀60年代、90年代思南縣處于相對“多雨期”,2010—2015年降水基本維持常年平均水平。
圖3 思南縣1960—2015年年降水量變化趨勢圖(a:年際變化,b:年代際變化;降水量單位:mm)Fig.3 The precipitation change trend during 1965-2015 in Sinan (a:interannual change, b:interdecadal change.Unit:mm)
3.2.2 降水季節(jié)變化特征分析 分析圖4可知,近56 a春、夏、秋、冬四季平均降水量分別為328.8 mm、474.9 m、253.2 mm、71.6 mm。對四季降水量進行線性趨勢擬合(均未通過信度α=0.05的顯著性檢驗),除夏季降水量呈弱增加趨勢外,春、秋、冬季降水量均呈弱減少趨勢。具體分析如下:
圖4 思南縣1960—2015年四季降水量變化趨勢圖(a: 春季,b:夏季,c:秋季,d:冬季;降水量單位:mm)Fig.4 The precipitation change trend during four seasons from 1960 to 2015 in Sinan (a:spring,b:summer,c: autumn,d:winter. Unit:mm)
近56 a思南縣春季降水量氣候傾向率為-8.981 mm/10 a,總體呈弱減少趨勢;春季降水年際變化表現為“升—降—升—降”4個階段,1960—1977年呈平緩增加趨勢,1978—1991年呈波動減少趨勢,1992—2004年呈波動增加趨勢,2005—2015降水緩慢減少。夏季降水氣候傾向率為5.674 mm/10 a,整體呈弱增加趨勢;夏季降水年際變化特征表現為“降—升—降—升—降”5個階段,其中1960—1974年呈波動減少趨勢,1975—1980年呈波動增加趨勢,1981—1989年呈緩慢減少趨勢,1990—1998年降水迅速增加,1999—2015年降水迅速較少。秋季降水氣候傾向率為-3.963 mm/10 a,呈弱減少趨勢;秋季降水年際變化特征表現為“升—降—升”3個階段,1960—1982年秋季降水呈緩慢增加趨勢,1983—2006年呈平緩減少趨勢,2007—2015年秋季降水呈緩慢增加趨勢。冬季降水氣候傾向率為-1.228 mm/10 a,總體呈弱減少趨勢;冬季降水年際分布不均,以波動變化趨勢為主。
分析表1可知,近56 a思南縣異常偏暖年出現1 a(2013年), 顯著偏暖年出現2 a(2006、2015年),異常偏冷年出現1 a(1964年),顯著偏冷年出現2 a(1967、1976年)。其中偏暖年份主要集中在20世紀90年代和2000年代以來,偏冷年份主要集中在20世紀60年—70年代。
結合表1分析,近56 a思南縣異常暖春出現1 a(2006年), 顯著暖春出現4 a(1974、2008、2013、2015年), 異常冷春出現2 a(1970、1996年),顯著冷春出現1 a(1976年),春季偏暖年份主要出現在2000年代以來,春季偏冷年份主要出現在20世紀60—80年代。異常暖夏出現2 a(1981、2013年),顯著暖夏出現2 a(1961、1972年),異常冷夏出現1 a(1964年),顯著冷夏出現1 a(1999年),夏季偏暖年份主要出現在20世紀70年代、80年代和2000年代以來,夏季偏冷年份主要出現在20世紀60年代。異常暖秋出現2 a(1983、2014年), 顯著暖秋出現4 a(2001、2006、2008、2011年),異常冷秋出現1 a(1967年), 未出現顯著冷秋年份,秋季偏暖年份主要出現在20世紀80年代和2000年代以來,秋季偏冷年份主要出現在20世紀70年代。異常暖冬出現1 a(1979年),顯著暖冬出現4 a(1987、1999、2009、2015年),異常冷冬出現1 a(1985年), 顯著冷冬出現3 a(1964、1968、1977年),冬季偏暖年份在20世紀70年代、80年代、90年代均有出現,但2000年代以來冬季偏暖年份明顯增加,占近56 a冬季偏暖年份的62.5%,而冬季偏冷年份主要出現在20世紀60年代和80年代。
綜上分析可知,2000年代以來,思南縣年、四季偏暖年份增加,表明受全球氣候變暖的影響,思南縣年、四季偏暖年份呈增加趨勢。
表1 思南縣1960—2015年各年及各季節(jié)平均氣溫異常情況分布表Tab.1 The distribution table of average temperature anoalies between 1960 and 2015 in Sinan
分析表2可知,近56 a思南縣年降水量未出現降水異常偏多年、異常偏少年和顯著偏少年,顯著偏多年出現1 a(2012年)。春季降水未出現異常偏多、異常偏少年份, 顯著偏多出現1 a(1961年),顯著偏少出現1 a(2011年)。夏季降水異常偏多出現3 a(1967、1996、1998年),顯著偏多出現3 a(1969、1993、2014年),顯著偏少出現4 a(1966、1972、1981、2013年),未出現異常偏少年份。秋季降水異常偏多出現3 a(1972、1982、2012 年), 顯著偏多出現3 a(1963、1983、1987年),顯著偏少出現1 a(1986年),未出現異常偏少年份。冬季降水顯著偏多出現5 a(1971、1993、1995、1997、2004年),顯著偏少出現2 a(1979、1996年),未出現異常偏多和異常偏少年份。綜上分析可知,思南縣年、四季降水變化總體較為正常,降水異常偏多(偏少)或顯著偏多(偏少)年份較少,但2000年代以來,思南縣年、四季降水異常年份有所增加,表明全球氣候變暖的背景下思南縣極端降水發(fā)生頻率增大。
表2 思南縣1960—2015年各年及各季節(jié)降水量異常情況分布表Tab.2 The distribution table of precipitation anoalies between 1960 and 2015 in Sinan
①近56 a思南縣年平均氣溫為17.4℃,呈明顯升溫趨勢,從上世紀末開始,思南縣年平均氣溫增長趨勢停止。此外,近56 a思南縣春、夏、秋、冬平均氣溫分別為17.1℃、26.5℃、18.5℃、7.5℃;其中春、秋、冬季氣溫具有明顯的升溫趨勢,夏季升溫趨勢不明顯。
②近56 a思南縣年平均降水量為1137.5mm,年降水量總體呈弱增加趨勢,2000年代中期后,年降水量波動幅度大,極端降水事件多發(fā)。此外,近56 a春、夏、秋、冬四季平均降水量分別為328.8mm、474.9m、253.2mm、71.6mm,除夏季降水量呈弱增加趨勢外,春、秋、冬季降水量均呈弱減少趨勢。
③分析近56 a思南縣氣溫和降水異常特征發(fā)現,2000年代以來,思南縣年、四季偏暖年份和降水異常年份均增加,表明在全球氣候變暖的背景下,思南縣年、四季偏暖年份呈增加趨勢,極端降水事件發(fā)生頻率增大。
[1] 馬振鋒,彭駿,高文良,等.近40年西南地區(qū)的氣候變化事實[J].高原氣象,2006,25(4):633-642.
[2] 嚴小冬,金建德,雷云,等.貴州近50 a氣溫時空分布特征分析[J].貴州氣象,2005,29(2):6-9.
[3] 王備,嚴小冬,古書鴻,等.貴州夏季氣溫和降水變化特征分析[J].貴州氣象,2008,32(2),23-25.
[4] 謝仁波,史向陽,張洪,等.思南縣氣候變暖分析[J].貴州氣象,2014,38(3):18-20.
[5] 李建平,易成功,張火平.近45 a黃岡市氣溫和降水的變化與異常特征分析[J].暴雨災害,2008,27(1):59-63.
[6] 林培松,李森,李保生.近50 a海南島西部氣候變化初步研究[J].氣象,2005,31(2):51-54.