李雙錦 王麗玉
摘要 利用平潭1960—2019年氣溫觀測資料,運用趨勢滑動平均、線性傾向估計法和Mann-Kendall突變檢驗等統(tǒng)計分析方法,分析平潭氣象站氣溫變化。結(jié)果表明:(1) 1960—2019年平潭氣象站年平均氣溫以0.213℃/10 a的速率呈明顯上升趨勢;季節(jié)平均氣溫均以不同速率上升,春冬季上升趨勢最為顯著;(2)年平均最高、最低氣溫均呈上升趨勢,年平均最低氣溫上升趨勢顯著,其增溫速率遠大于年平均最高氣溫,冬季平均最低氣溫上升趨勢最為明顯;(3)平潭氣溫自20世紀90年開始表現(xiàn)出增溫趨勢,年平均氣溫、季節(jié)平均氣溫、年平均最高、年平均最低氣溫均存在突變現(xiàn)象,21世紀增暖趨勢更為顯著,年平均氣溫突變點在1996年。
關(guān)鍵詞 氣溫;氣候變化;Mann-Kendall;趨勢變化
中圖分類號:P459 文獻標識碼:B 文章編號:2095–3305(2021)04–0044–02
氣候變化是全球普遍關(guān)注的熱點話題,而氣溫則是氣候變化最為重要的指標。中國氣候變暖已經(jīng)是一個無可爭辯的事實[1],氣溫變化對人類的生產(chǎn)以及自然環(huán)境狀況都會產(chǎn)生重大的影響,愈發(fā)深刻地影響著中國可持續(xù)發(fā)展[2]。研究表明,近百年來中國氣候已經(jīng)明顯變暖,與全球同期平均水平相當或略強,但是近幾十年來,年平均上升速率卻明顯高于全球平均水平[3-4]。利用平潭國家氣象站1960—2019年氣象觀測資料對氣溫進行統(tǒng)計分析,試圖找出該觀測站氣溫的變化特征,為進一步做好氣象服務(wù)提供可靠依據(jù)。
1 資料與方法
研究數(shù)據(jù)來自平潭綜合實驗區(qū)(以下簡稱“平潭”)國家氣象站日平均、日最高氣溫和日最低氣溫,資料時間序列長,且探測環(huán)境保護好,因此極具代表性,然后對日氣溫數(shù)據(jù)進行計算、整理,形成年平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫和季節(jié)平均氣溫等序列。為保證分析年代的完整性和可比性,主要選取了1960—2019年的氣溫。四季的劃分采用氣候統(tǒng)計常規(guī)劃分標準:以3—5月、6—8月、9—11月、12月—次年2月劃分春、夏、秋、冬季。
主要采用線性傾向估計、趨勢滑動平均和Mann-Kendall突變檢驗等診斷方法來計算分析該地區(qū)氣溫年際變化趨勢。
2 結(jié)果分析
2.1 氣溫變化特征分析
通過對平潭綜合試驗區(qū)1960—2019年日平均氣溫資料,計算整理得出年平均氣溫、季節(jié)平均氣溫隨時間的變化序列,并對其變化趨勢進行分析。由圖1a可以看出,1960—2019年,平潭年平均氣溫變化范圍為18.8℃~20.9℃,多年平均氣溫為19.9℃,變化區(qū)間達到2.1℃。年平均氣溫變化呈增加趨勢,年平均氣溫氣候傾向率為0.213℃/10 a。20世紀90年代起氣溫開始明顯上升,年平均氣溫最高值出現(xiàn)在2002年和2017年(20.9℃)。由圖1b可以發(fā)現(xiàn),1996年之前,年平均氣溫的距平值以負值為主,在氣溫偏冷的20世紀70、80年代,平均距平值普遍較低,1984年為最低值,年平均氣溫僅為18.8℃,之后氣溫明顯升高。20世紀90年代初、中期以負距平為主;后期氣溫則以正距平值為主,增溫幅度明顯增大,年平均氣溫距最高達到0.9℃(1998年)。進入21世紀后,氣溫持續(xù)增溫,21世紀的20年間僅有一個負距平(2011年-0.4℃)和一個零距平(2010年),00年代為近60年的來最暖年代,10年代氣溫后出現(xiàn)回落,但總體呈明顯的上升趨勢。
從5年滑動平均氣溫曲線看,2015—2019年5年的平均氣溫最高為20.7℃,以1984—1988年5年平均溫度最低19.2℃,兩者相差1.5℃。以1984(18.8℃最低)年為轉(zhuǎn)折點,前25年氣溫呈降溫變化趨勢,傾向率為-0.142℃/10 a,前25年總的降溫為0.36℃;而后35年呈明顯的升溫趨勢,增溫速率為0.368℃/10 a,后35年總的升溫為1.29℃,是前25年的3倍多。
2.2 突變分析
從UF曲線來看,20世紀60年代呈降溫趨勢,70年代后一直呈升溫趨勢,進入21世紀,這種增溫趨勢大大超過顯著性水平0.05的臨界線(U0.05=1.96),甚至超過0.001顯著水平,表明平潭年平均氣溫上升趨勢十分顯著。在P=0.05的顯著檢驗水平下,曲線UF和UB在置信區(qū)間[-1.96,+1.96]內(nèi)只有一個交叉點,出現(xiàn)在1996年,說明在1996年平潭年平均氣溫發(fā)生了突變,氣溫向著暖的方向變化。
近60年平潭年平均最高、最低氣溫Mann-Kendall統(tǒng)計量曲線顯示,UF曲線的變化趨勢與年平均氣溫基本相似,年平均最高氣溫2003年以前UF<0,表現(xiàn)出降溫趨勢,2003—2019年UF>0,自2015年開始,UF值超過顯著水平0.05的臨界線(U0.05=1.96),表現(xiàn)出顯著增暖趨勢。在臨界區(qū)內(nèi)UF和UB曲線有多個交叉點,從10 a滑動平均的Mann-Kendall檢驗分析,年平均最高氣溫在2001年前后表現(xiàn)出氣溫顯著增暖的突變現(xiàn)象。年平均最低氣溫1990年以前UF<0,表現(xiàn)出降溫趨勢,1990—2019年UF>0,自1998年開始,UF值超過顯著水平0.05的臨界線(U0.05=1.96),表現(xiàn)出顯著增暖趨勢,在臨界區(qū)內(nèi)UF和UB曲線僅相交于1996年,由此判定近60年平潭年平均最低氣溫顯著增暖存在突變現(xiàn)象,突變點為1996年。
3 結(jié)論
(1)平潭1960—2019年年平均氣溫存在明顯的上升趨勢,年均氣溫的增溫速率為0.213℃/10 a,速率上升明顯,尤其是21世紀以來氣溫上升趨勢更為顯著。平均氣溫具有明顯的階段性變化特征。各個季節(jié)平均氣溫以不同速率上升,其中春、冬季達到了0.249℃/10 a和0.248℃/10 a,上升速率最為顯著,這也是平潭氣候變暖的主要體現(xiàn)。
(2)Mann-KendallK檢驗結(jié)果表明,1960—2019年平潭氣溫變化呈增暖趨勢,存在突變,進入21世紀氣溫變暖明顯顯著,平潭年、季節(jié)平均氣溫、平均最高、最低氣溫都不同程度呈現(xiàn)出顯著增暖趨勢。平均氣溫、春季平均氣溫5 a滑動平均和平均最高氣溫的10 a滑動平均都表現(xiàn)出氣溫增暖的突變現(xiàn)象;年平均氣溫突變點在1996年,冬季年平均氣溫突變年份比年平均氣溫早,突變點位1990年,其余的突變點和年平均氣溫相近或晚些年份(突變點在2000年及此后年間)。
參考文獻
[1] 許武成,王文,馬勁松,等.1997-1998年厄爾尼若事件的特征、成因及對氣候的影響[J].東海海洋,2004(3):1-8.
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[3] 魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷與預報技術(shù)[M].北京:氣象出版社,1999.
[4] 丁一匯,戴曉蘇.中國近百年來的溫度變化[J].氣象,1994(12):19-26.
責任編輯:黃艷飛