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        1956—2019年米易高溫變化特征分析

        2021-09-05 17:24:36陳靜
        農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究 2021年4期

        陳靜

        摘要 本文利用米易國家地面氣象觀測站1956—2019年觀測資料,采用趨勢分析、M-K突變檢驗方法研究米易高溫變化特征。結(jié)果表明:年高溫日數(shù)、年極端高溫和年平均高溫總體呈上升趨勢,傾向率分別為3.3 d/10 a、0.25℃/10 a和0.08℃/10 a,與全球變暖結(jié)論一致。年高溫日數(shù)、年極端高溫2005—2019年均呈增加趨勢,且在2006年左右有突變現(xiàn)象,年平均高溫突變出現(xiàn)在2010年。

        關(guān)鍵詞 高溫特征;線性趨勢;突變檢驗

        中圖分類號:P49 文獻標(biāo)識碼:B 文章編號:2095–3305(2021)04–0083–02

        IPCC第五次評估報告堅持了以往評估報告的說法,認為近百年全球氣候變暖毋庸置疑。有關(guān)研究表明,20世紀(jì)全球年平均氣溫上升0.4℃~0.8℃,我國近100年來年平均氣溫上升幅度在0.5℃~0.8℃,與全球上升幅度基本持平。溫度升高導(dǎo)致高溫干旱和暴雨洪澇等極端事件發(fā)生頻率提高和強度加劇。

        近幾年來,國內(nèi)學(xué)者對中國高溫變化進行了大量研究。丁一匯[1]研究了我國近百年來溫度變化,指出我國增溫趨勢與北半球大致一致。蔡文香[2]對中國夏季35℃以上極端高溫事件的變換特征分析,針對攀枝花米易本地高溫變化特征研究比較少。

        米易縣隸屬攀枝花市,位于四川省西南角,屬于南亞熱帶干熱河谷立體氣候,干、雨季分明而四季不明,河谷區(qū)全年無冬,夏季長達5個多月。米易冬季康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)達,各種蔬菜水果遠銷省內(nèi)外。而高溫變化直接影響農(nóng)作物生長發(fā)育,因此,充分了解該本地氣候變化特征,對其經(jīng)濟、社會、文化可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)具有十分重要意義[3]。本文重點分析研究米易縣年高溫日數(shù)、年極端高溫、年平均高溫等變化特征,幫助該地區(qū)積極應(yīng)對高溫帶來的災(zāi)害影響。

        1 資料和方法

        1.1 資料來源

        我國氣象局將極端高溫分為3級:≥35℃為高溫,≥38℃為危害性高溫,≥40℃為強危害性高溫[4]。文中統(tǒng)一把≥35℃的高溫天氣稱為高溫。年高溫日數(shù)指的是一年中出現(xiàn)高溫的總?cè)諗?shù),年極端高溫指的是每年日最高氣溫最高值,年平均高溫指一年中所有>35℃以上日最高氣溫平均值。本文選取米易國家地面氣象觀測站高溫數(shù)據(jù)作為研究對象,將統(tǒng)計1956—2019年年高溫日數(shù)、年極端高溫和年平均高溫等并作出分析。

        1.2 分析方法

        本研究采用趨勢分析和Mann-Kendall法。Mann-Kendall法簡稱為M-K法,是一種非參數(shù)統(tǒng)計檢驗方法,是氣象研究中常用突變檢驗方法[5]。此方法不僅計算簡便,而且可以明確突變開始時間和區(qū)域。

        計算公式:(k=1,2,…,n),其中E(Sk)和Var(Sk)分別為累計數(shù)Sk的均值和方差。按時間序列逆序,再計算UFK,UBK=-UFK(k=n,n-1,…,1)。若UFK和UBK的值>0,表明序列呈上升趨勢,<0表明呈下降趨勢。當(dāng)它們超過臨界直線時,表明上升或下降趨勢顯著。如果UFK和UBK兩條曲線交點在臨界線之間,表明突變明顯,反之,若在臨界線之外,表明突變不顯著[6-7]。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 高溫日數(shù)變化趨勢、突變檢驗和周期性變化

        2.1.1 高溫日數(shù)年際和月際變化 1956—2019年共出現(xiàn)1 438個高溫日,每年平均高溫日數(shù)為22 d。根據(jù)給出1956—2019年高溫日逐年分布曲線圖(圖1),可知64年高溫日數(shù)總體呈明顯增加趨勢,傾向率為3.3 d/10 a,R=0.21(趨勢分析通過0.05顯著性檢驗),表明年高溫日數(shù)與年份呈顯著正相關(guān)關(guān)系。1956—1962年、1999—2004年高溫日數(shù)偏少,均在平均值之下,1956年、1980年、2001年出現(xiàn)高溫總?cè)諗?shù)極小值,僅有3 d;1963—2000年高溫日數(shù)在等平均線上下起伏不定;2001年開始高溫日數(shù)呈明顯上升趨勢,其中2005—2016年連續(xù)12年高溫日數(shù)在24 d以上且均在平均線以上;2019年出現(xiàn)高溫總?cè)諗?shù)極大值,達71 d。

        1956—2019年這64年高溫日數(shù)月分布呈頂峰式分布(圖2),5月是高溫發(fā)生頻次最多月份,占高溫總?cè)諗?shù)的47.3%,其次是6月,占高溫總?cè)諗?shù)28.2%,4月占高溫總?cè)諗?shù)11.9%,7月占比7.4%。3月、8月和9月份較少,3個月總?cè)諗?shù)僅占高溫總?cè)諗?shù)的5.2%,而10月到次年2月份無高溫事件發(fā)生。

        2.1.2 高溫日數(shù)突變檢驗 令顯著性水平α=0.05,那么臨界值u0.05=1.96。UF表示高溫日數(shù)順序統(tǒng)計曲線,UB表示高溫日數(shù)逆序統(tǒng)計曲線。由UF曲線可見(圖3),2005—2019年米易高溫日數(shù)呈增多趨勢,到2010年這一增多趨勢超過0.05,表明這段時間米易高溫日數(shù)增多趨勢十分顯著。根據(jù)UF和UB交點在臨界線之間,說明2006年開始高溫日數(shù)增多是突變現(xiàn)象。

        2.2 年極端高溫的變化趨勢和突變檢驗

        2.2.1 年極端高溫變化趨勢 從年極端高溫變化趨勢可看出(圖4),米易年極端高溫變化范圍為35.3℃~41.2℃,出現(xiàn)35.3℃的年份為1990年,出現(xiàn)41.2℃的年份為2014年。近64年年極端高溫總體呈上升趨勢,傾向率為0.25℃/10 a,R2=0.12(通過0.05顯著性檢驗),表明年極端高溫與年份有顯著正相關(guān)關(guān)系。

        2.2.2 年極端高溫的突變檢驗 同樣,令顯著性水平α=0.05,臨界值u0.05=1.96。對年極端高溫進行M-K檢驗,圖5為檢驗結(jié)果,從結(jié)果看,1960—1970年左右、2005—2019年是升高趨勢,到2015年這一增多趨勢超過0.05,表明這段時間米易高溫日數(shù)增多趨勢十分顯著。UF和UB交點位置在臨界線之間,2006年左右,說明2006年以來年極端高溫增高是一突變現(xiàn)象[6-7]。

        2.3 年平均高溫變化趨勢和突變檢驗

        2.3.1 年平均高溫變化趨勢 年平均高溫變化范圍在35.1℃~37.1℃(圖6),1987年年平均高溫出現(xiàn)最高值(37.1℃),1987—1990年的4年內(nèi)出現(xiàn)了年平均高溫為35.1℃的最低值。從年平均高溫的分布圖可以看出,過去55年里年平均高溫總體微呈上升趨勢,傾向率為0.08℃/10 a,R2=0.0869(通過了0.05的顯著性檢驗),表明年平均高溫與年份有顯著的正相關(guān)關(guān)系。

        2.3.2 年平均高溫突變檢驗 對年平均高溫進行M—K檢驗,同樣令顯著性水平α=0.05,臨界值u0.05=1.96,從結(jié)果(圖7)看,1970—1980年年平均高溫呈逐漸減小趨勢,1980年左右這一減小趨勢超過0.05,1981—2000年又呈增加趨勢,2001—2008年呈減小趨勢,2009—2019年呈增加趨勢。從UF和UB的交點看出,2010年的溫度升高是突變現(xiàn)象。

        3 結(jié)論

        (1)1956—2019年共出現(xiàn)1 438 d高溫日,每年平均高溫日數(shù)為22 d,64年間高溫日數(shù)總體呈明顯增加趨勢,傾向率為3.3 d/10 a。年高溫日數(shù)在3~71 d范圍內(nèi)變化。每年5、6月是高溫日發(fā)生最多的月份,占全年比例達75.5%。歷年中,10月到次年2月份無高溫事件發(fā)生。(2)2005—2019年高溫日數(shù)增加趨勢顯著,2006年有顯著突變現(xiàn)象。(3)米易年極端高溫主要在35.3℃~41.2℃之間變化,歷年年極端高溫總體呈上升趨勢,傾向率為0.25℃/10 a。2005—2019年是升高趨勢,2006年左右極端高溫增高有一突變現(xiàn)象。(4)64年來年平均高溫為35.1℃~37.1℃,總體呈微上升趨勢,傾向率為0.08℃/10 a,2010年溫度升高是突變現(xiàn)象。(5)以上分析能看出米易縣35℃以上極端高溫事件在64年間的變化趨勢,但文中分析僅能看出高溫事件過去發(fā)生規(guī)律,以此推斷未來發(fā)展趨勢具有局限性。

        參考文獻

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        [2] 蔡文香.1961-2011a中國夏季35度以上極端高溫事件的變化特征分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2015,29(9):144-147.

        [3] 彭霞.近60a長三角地區(qū)極端高溫事件變化特征及其對城市化的響應(yīng)[J].長江流域資源與環(huán)境,2016,25(12):1917-1925.

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        [5] 陳建新.南陽市1960-2013年高溫日數(shù)變化特征及原因分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué),2015,38(2):87-91.

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        [7] 魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷與預(yù)測技術(shù)[M].北京:氣象出版社,1999.

        責(zé)任編輯:黃艷飛

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