周昌禮，韓會慶，張新鼎，楊今晶，江雙權，楊 毅，蘇 躍

(貴州理工學院建筑與城市規(guī)劃學院，貴州 貴陽 550003)

0 引言

IPCC第五次氣候變化評估報告中指出，1880-2012年期間，全球平均地表氣溫升高了0.85(0.65～1.06)℃，尤其是從20世紀90年代開始，全球氣候變化趨勢更為顯著[1]。近年來，氣候變化因影響人類生存環(huán)境已成為全球關心的一個熱點問題[2]，其中極端氣候的研究更是受到世界各國學者的廣泛關注，并取得了大量的成果。如Song等[3]通過分析全球各國1981-2010年間的極端溫度事件，發(fā)現(xiàn)全球熱浪和寒流事件的發(fā)生頻率分別增加了2.7和6.4倍；Gruza等[4]的研究顯示，在過去幾十年里，俄羅斯的極端高溫日數(shù)呈現(xiàn)顯著增加趨勢；于文金[5]研究發(fā)現(xiàn)，近年來，瀾滄江流域的干旱頻次顯著上升，且在未來20年內該區(qū)域的極端氣候災害以干旱為主。這些研究多集中于全球、全國或流域等大尺度多站點地區(qū)的研究，對小尺度的極端氣候變化規(guī)律研究較少，更鮮有針對我國西南地區(qū)極端氣候變化的研究。貴州省是我國典型的喀斯特山區(qū)，因受地形、地質的影響，全省農業(yè)多屬“雨養(yǎng)型”，對氣候的極端變化較為敏感[6]。因此，本文以貴州省為例，基于1961-2017年的氣象資料，分析57年來貴州省極端高溫、低溫日數(shù)的時空變化特征，以期為貴州省應對氣候變化，采取相應防災減災措施提供參考。

1 研究區(qū)概況

貴州省位于中國西南腹地，地處云貴高原東部(24°37′～29°13′ N，103°36′～109°35′ E)，境內地勢西高東低，平均海拔在1 100 m左右，屬亞熱帶濕潤季風氣候，年平均氣溫16.0℃，極端最高溫40.7℃，極端最低溫-15.3℃，年降雨量在800～1 700 mm之間，年日照時數(shù)約1 300 h。全省雨熱同期，干濕季分明，氣候類型多樣。

2 材料和方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本文采用的相關資料來源于國家氣象信息中心提供的氣象站點數(shù)據(jù)，并基于貴州省19個一級氣象站點的基礎上，選取1961-2017年共57a的日最高氣溫和日最低氣溫等逐日數(shù)據(jù)，研究區(qū)內氣象站點分布如圖1所示。

圖1 貴州氣象站點分布圖

依據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)在第四次評估報告中極端氣候事件的定義，即考慮氣候要素的概率分布特征將小于等于第10個(或大于等于第90個)百分位的事件定義為極端氣候事件[7]，并結合貴州省的氣候特點，本文對全序列日最高氣溫和日最低氣溫進行排序，分別選取日最高氣溫等于90%分位數(shù)和日最低氣溫等于10%分位數(shù)的氣溫作為極端高溫和極端低溫的閾值，超過閾值即為發(fā)生極端高溫或極端低溫事件。

2.2 研究方法

2.2.1 線性趨勢傾向率

利用一元線性方程來分析觀測值的變化趨勢，具體公式為[8]：

y=at+b

式中：y是氣候要素時間序列，a為回歸系數(shù)，t為時間(年)，b為回歸常數(shù)，其中a表示線性函數(shù)的斜率，也就是氣候要素的線性趨勢傾向率(年際變化率)，用10a表示。a>0表示氣候要素呈增加趨勢，a<0表示氣候要素呈下降趨勢，a=0表示無線性變化趨勢。

2.2.2 Kriging插值

在ArcGIS10.1平臺下的空間分析工具中，利用Kriging插值，對極端高溫和極端低溫進行空間插值，獲取要素空間格局圖，以研究分析極端高溫和極端低溫日數(shù)的空間分布及變化趨勢。

3 結果與分析

3.1 極端高溫、低溫日數(shù)的時間變化趨勢分析

1961-2017年貴州省極端高溫日數(shù)呈上升趨勢，1963年極端高溫日數(shù)量最多，為54.37 d，1993年極端高溫日數(shù)量最少，僅為26.05 d。而極端低溫日數(shù)則呈逐漸下降趨勢，且下降幅度相對較大，其中1967年極端低溫日數(shù)量最多，達到了56.58 d，2015年極端低溫日數(shù)量最少，僅為19.29 d(圖2 a)。從不同階段時間階段看，1991年以前，貴州省的極端高溫日數(shù)呈上下波動演變，從1991年以后，極端高溫日數(shù)急劇上升。而極端低溫日數(shù)總體則一直呈下降趨勢，1961-1990年間下降幅度較大，而后從1991年起下降較為平緩(圖2 b)。

3.2 極端高溫、低溫日數(shù)的空間變化趨勢分析

1961-2017年貴州省多年平均極端高溫日數(shù)呈南部、東南部以及東部地區(qū)較多，并且沿東南向西北方向逐級下降，西部、西北部以及北部部分地區(qū)為多年平均極端高日數(shù)最少地區(qū)。多年平均極端高溫日數(shù)則與之相反，西北部、北部部分地區(qū)以及東部零星地區(qū)數(shù)量最多，其次為中部、北部、東部和西部部分地區(qū)，貴州南部局部地區(qū)發(fā)生的極端低溫日數(shù)數(shù)量最少，詳見圖3。

目前，貴州省只有南部和東南局部地區(qū)極端高溫日數(shù)增加趨勢較大，趨勢傾向率大于0.12 d/10 a，中西部和北部部分地區(qū)增加趨勢較小，趨勢傾向率介于0.03～0.06 d/10 a之間，西部和西北部部分地區(qū)極端高溫日數(shù)為下降趨勢，趨勢傾向率小于0 d/10 a。而貴州北部、西北部、東北部大部分地區(qū)的極端低溫日數(shù)下降幅度較大，趨勢傾向率小于-0.3 d/10 a，除中部部分地區(qū)趨勢傾向率大于0呈小幅度增加趨勢外，其余地區(qū)下降幅度較小，詳見圖4。

(a)

(b)圖2 1961-2017年貴州省極端高溫、低溫日數(shù)年際變化

圖3 1961-2017年貴州省平均極端高溫、低溫日數(shù)分布圖

圖4 1961-2017年貴州省極端高溫、低溫日數(shù)傾向率分布圖

3.3 討論

1961-2017年，貴州省極端高溫日數(shù)總體呈現(xiàn)增加趨勢，極端低溫日數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，這與袁文德[9]、黃維[10]等的研究結果相一致。其中，極端高溫日數(shù)從1990年以后增加趨勢尤為明顯，這與IPCC第五次氣候變化評估報告提出的近年來氣候變暖更為顯著的趨勢一致[1]。同時，受海拔和緯度的影響，貴州省極端高溫日數(shù)的分布以及變化趨勢總體上呈現(xiàn)從東南向西北遞減的趨勢。極端低溫日數(shù)量雖在西北部為最多，但隨著氣候的變暖，該區(qū)的極端低溫日數(shù)下降趨勢是最大的，而貴州西部和中部的局部地區(qū)則表現(xiàn)相反的變化特征，極端低溫日數(shù)呈下降幅度較平緩或增加趨勢，這主要是區(qū)位與局地小氣候的影響以及高原山地地區(qū)氣候變化的特殊性[11]。

4 結語

1961-2017年，貴州省極端高溫、低溫日數(shù)整體上分別呈現(xiàn)增加和下降的趨勢。57年間，極端高溫日數(shù)在1961-1990年之間呈上下波動的增加趨勢，1990-2017年間呈現(xiàn)遞增的趨勢；受高程和緯度的影響，沿東南自西北方向逐級遞減，全省極端高溫日數(shù)增加趨勢主要集中在0.06～0.12 d/10 a之間。極端低溫日數(shù)年際變化分為兩個階段，1990年以前為大幅度下降趨勢，1990年以后為平緩下降趨勢；受全球氣候變暖的影響，主要以下降為主，且下降幅度最大(趨勢傾向率<-0.3 d/10 a)的區(qū)域最廣，全省只有中部局部地區(qū)極端低溫日數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢。