黃 珩，劉 芳，韋春苗

（廣西河池市氣象局，廣西 河池 547000）

廣西巴馬瑤族自治縣是世界長壽之鄉(xiāng)，位于華南西北部邊緣，靠近云貴高原東南部山區(qū)［1］，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，也是東西風(fēng)帶交替影響的過渡區(qū)。地貌以山地為主，主要河流有靈岐河、百東河、盤陽河。廣西巴馬縣地勢(shì)西高東低，高山地帶主要分布在西北部，最高處海拔在1 000 m 以上；丘陵地帶主要分布在東南部，海拔在200 m 以下。廣西巴馬縣農(nóng)作物以水稻和玉米為主，經(jīng)濟(jì)作物以桑蠶、蔬菜、火麻等為主，林業(yè)以種植油茶、八角為主；畜牧水產(chǎn)業(yè)以養(yǎng)殖香豬、山羊、麻雞、銀魚為主。巴馬縣山青水秀生態(tài)美，土壤有機(jī)質(zhì)含量高，動(dòng)植物資源十分豐富，自然條件、生態(tài)環(huán)境被譽(yù)為“上天遺落人間的一塊凈土”［2］。

氣候研究常采用線性傾向估計(jì)、累積距平、MK、MTT 突變檢驗(yàn)、Morlet 小波分析等統(tǒng)計(jì)方法［3］。Morlet 小波分析在時(shí)間域和頻率域上具有良好的局部性及突變點(diǎn)診斷能力，小波變換在自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用［4-7］，也是氣候變化研究及預(yù)測(cè)的有力工具。顧薇等［8］利用Morlet 小波分析對(duì)中國東部夏季降水存在的華北和長江中下游地區(qū)的反位相變化關(guān)系進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，二者都具有不同周期的年代際變化；覃衛(wèi)堅(jiān)等［9］利用Morlet 小波分析桂東北、桂東南和桂西地區(qū)春季降水的年際變化，得出廣西春季降水存在著明顯的周期變化規(guī)律，普遍存在2、4、8 年的周期。通過對(duì)1960—2021 年巴馬縣國家氣象觀測(cè)站氣象資料分析廣西巴馬縣降水量及氣溫變化特征，以了解廣西巴馬縣62 年來降水量與氣溫的變化趨勢(shì)及規(guī)律，有利于合理利用廣西巴馬縣農(nóng)業(yè)氣候資源，為調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和種植制度提供科學(xué)依據(jù)。

1 年降水量與年平均氣溫的變化特征

1.1 降水量變化特征

由圖1a 可知，1960—2021 年廣西巴馬縣降水量年際變化總體呈波動(dòng)變化，變化趨勢(shì)不明顯。近62年的年平均降水量為1 556.0 mm，年極端最大降水量為2 332.6 mm（2015 年），年極端最小降水量為944.5 mm（2009 年），年降水量差值達(dá)1 388.1 mm，降水量在年際與年代際時(shí)間尺度的時(shí)域中分布不均勻。1961—1964 年、1971—1975 年、1981—1989 年、1991—1992 年、2003—2007 年、2009—2011 年年降水量處于偏少階段，其余年份處于偏多階段。由圖1 可見，年降水量距平的變化在1965 年、1968 年、1977 年、1993 年、2002 年、2015 年發(fā)生明顯轉(zhuǎn)折。

圖1 1960—2021年廣西巴馬縣歷年降水量和平均氣溫變化

1.2 氣溫變化特征

近62 年廣西巴馬縣平均氣溫為20.8 ℃，年平均氣溫總體呈升高趨勢(shì)，增長幅度為每10 年0.096 ℃，通過了α=0.05 的顯著性水平檢驗(yàn)（圖1b）。從圖1b可知，氣溫累計(jì)距平變化，1987 年以前年平均氣溫基本低于近62 年的平均值，1987 年之后則高于平均值，可見廣西巴馬縣年平均氣溫年際變化在1987 年發(fā)生改變，為轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

2 降水量和氣溫年變化分析

由圖2a 可知，近62 年來廣西巴馬縣月降水量分布呈單峰型，6 月降水量最大，為351.6 mm，占全年的68.6%，2 月最小，為27.7 mm。月降水量極端最大值為744.7 mm，出現(xiàn)在1968 年的6 月；月極端最小值為0 mm，出現(xiàn)在1987 年的12 月。廣西巴馬縣降水量主要特點(diǎn)是一年中兩頭少中間多，主要集中在汛期的4—9 月［10］，降水量為1 275.8 mm，占全年降水量的82%。其中前汛期為4—6 月，降水量為662.0 mm，后汛期為7—9 月，降水量為613.8 mm，分別占全年降水量的42.5%、39.4%。

圖2 廣西巴馬縣多年平均降水量和氣溫的逐月分布

廣西巴馬縣地理位置比較特殊，位于云貴高原邊緣的斜坡地帶，主要受中緯度的高空槽和低緯度的孟加拉灣地區(qū)南支槽向東移、云貴高原低空切變線及西南低渦的東移南壓影響，以及鋒前暖區(qū)和鋒后產(chǎn)生各種中尺度雨團(tuán)、雨帶帶來強(qiáng)降雨天氣［1］，同時(shí)地形地貌也對(duì)廣西巴馬縣強(qiáng)降水有重要影響［11，12］。

由圖2b 可見，廣西巴馬縣月平均氣溫年變化呈單峰型，月平均氣溫的最高值出現(xiàn)在7 月，為27.3 ℃，月平均氣溫的最低值出現(xiàn)在1 月，為12.0 ℃。廣西巴馬縣的高溫天氣主要出現(xiàn)在6—9月，低溫（冷凍）天氣主要出現(xiàn)在12 月至翌年2 月。廣西巴馬縣極端最高氣溫出現(xiàn)在2017 年4 月10 日，為39.3 ℃；極端最低氣溫出現(xiàn)在1963 年1 月15 日，為-3.3 ℃。近62 年月平均氣溫為20.8 ℃。廣西巴馬縣11 月至翌年3 月的月平均氣溫在平均值以下，而4—10 月的月平均氣溫則位于平均值以上。

3 年降水量與平均氣溫的突變分析

由圖3a 可知，1960—2021 年廣西巴馬縣降水變化在1965 年、1968 年、1977 年、1993 年、2002 年、2015 年分別出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折，可見標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)量（UFk）和（UBk）在置信水平區(qū)間［-1.96，1.96］內(nèi)，說明廣西巴馬縣年降水量變化趨勢(shì)不明顯。用滑動(dòng)T檢驗(yàn)法（MTT 法）對(duì)平均氣溫進(jìn)行突變檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果（圖3b）發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滑動(dòng)步長為3～6 時(shí)，氣溫在整個(gè)研究時(shí)間尺度內(nèi)UFk＞0，廣西巴馬縣平均氣溫呈顯著上升趨勢(shì)，在1972 年前后UFk的變化超出了置信水平，可能發(fā)生了突變；在1976—1987 年，平均氣溫M-K 檢驗(yàn)中UFk超出了置信水平，通過滑動(dòng)T 檢驗(yàn)對(duì)1976—1987 年平均氣溫進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)當(dāng)滑動(dòng)步長為7～9 時(shí)，1972 年的平均氣溫通過α=0.01的顯著性水平檢驗(yàn)，其他時(shí)段步長檢驗(yàn)效果不明顯。1976—1987 年，當(dāng)平均氣溫滑動(dòng)步長為5～9 時(shí)，在T檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值中，1976年對(duì)應(yīng)的絕對(duì)值最大，通過了α=0.05 的顯著性檢驗(yàn)，可見1976 年廣西巴馬縣平均氣溫發(fā)生了突變。

圖3 1960—2021 年巴馬縣年降水量（a）與平均氣溫（b）MK 突變檢驗(yàn)

4 降水量與氣溫的周期特征分析

廣西巴馬縣降水量與氣溫年際及年代際時(shí)間尺度在時(shí)間上和空間上分布不均勻。利用廣西巴馬縣62 年來的降水量與氣溫?cái)?shù)據(jù)，采用Morlet 小波分析來了解降水量與氣溫變化的周期、強(qiáng)度變化特征。圖4 為廣西巴馬縣1960—2021 年年降水量的小波分析結(jié)果。從圖4 可見，廣西巴馬縣年降水量在不同時(shí)間尺度上小波信號(hào)強(qiáng)弱波動(dòng)不同。年降水量總體上存在2～4 年準(zhǔn)周期變化，1986—2010 年存在6～8 年準(zhǔn)周期變化；1968—1984 年存在12 年準(zhǔn)周期變化；1985—2010 年存在20 年準(zhǔn)周期變化。圖5 為廣西巴馬縣1960—2021 年氣溫的小波分析結(jié)果。從圖5 可見，巴馬縣年氣溫在不同時(shí)間尺度上小波信號(hào)強(qiáng)弱波動(dòng)不同，總體上存在2～7 年準(zhǔn)周期變化，其中1990—2015 年有2～4 年準(zhǔn)周期變化；1975—1985 年有4～7 年準(zhǔn)周期變化；1985—2000 年存在15 年準(zhǔn)周期變化；1970—2015 年存在20 年準(zhǔn)周期變化。

圖4 1960—2021 年廣西巴馬縣降水量Morlet小波分析

圖5 1960—2021 年廣西巴馬縣氣溫Morlet小波分析

5 結(jié)論

廣西巴馬縣1960—2021 年年平均降水量為1 556.0 mm，極端最大降水量出現(xiàn)在2015 年，為2 332.6 mm，極端最小降水量出現(xiàn)在2009 年，為944.5 mm，年降水量極差值為1 388.1 mm，降水量年際變化呈波動(dòng)變化，變化趨勢(shì)不明顯。近62 年巴馬縣年平均氣溫呈顯著上升趨勢(shì)，上升幅度為每10 年0.096 ℃。

1960—2021 年廣西巴馬縣降水量月分布呈單峰型，降水量最大值在6 月，為351.6 mm，最小值在2 月，為27.7 mm。一年之中的降水主要集中在汛期的4—9 月，降水量為1 275.8 mm，占全年的82%。平均氣溫月變化也呈單峰型，月平均氣溫的最高值出現(xiàn)在7 月，為27.3 ℃，月平均氣溫的最小值出現(xiàn)在1 月，為12.0 ℃。廣西巴馬縣每年高溫天氣主要出現(xiàn)在7—8 月，低溫（冷凍）天氣主要出現(xiàn)在12 月至翌年的2 月。

1960—2021 年廣西巴馬年降水量突變不明顯，氣溫突變主要出現(xiàn)在1976 年。廣西巴馬縣年降水量總體上存在2～4 年準(zhǔn)周期變化，年溫度總體上存在2～7 年準(zhǔn)周期變化。