施倩雯，柯莉萍，楊 洋，毛 倩，趙庭飛

(1.貴州省織金縣氣象局， 貴州 織金 552100；2.貴州省威寧彝族回族苗族自治縣氣象局， 貴州 威寧 553100；3.貴州省榕江縣氣象局，貴州 榕江 557200)

0 引言

隨著全球氣候變化對(duì)人類生產(chǎn)生活的影響不斷加劇，氣候研究逐漸為眾多相關(guān)領(lǐng)域研究學(xué)者所關(guān)注，而氣溫作為反映一個(gè)地區(qū)氣候特征的重要參數(shù)，更是氣候研究的一大重點(diǎn)。IPCC第五次評(píng)估報(bào)告曾指出：從1980—2012年，全球地表平均溫度大約升高了0.85 ℃，并且表現(xiàn)為陸地比海洋增溫快、高緯度地區(qū)比低緯度地區(qū)增溫快，冬半年較下半年增溫更為明顯[1]。中國氣候變化與全球變化一致，但年平均地表氣溫升溫幅度要略高于同期全球平均值[2]，并且中國自北向南、自西向東(除西南地區(qū)外)，平均氣溫升溫速度逐漸減小[3]。眾多研究表明，我國氣溫變化主要受東亞冬季風(fēng)、西伯利亞高壓、東北冷渦、西太副高、ENSO事件等因子的影響[4-7]。劉曉冉等[8]對(duì)西南地區(qū)氣溫時(shí)空分布進(jìn)行分析研究，結(jié)果表明該地區(qū)年平均氣溫、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫在空間變化上具有很好的一致性，但在時(shí)間變化上，年平均氣溫、年平均最高氣溫變化較為一致；王穎等[9]通過研究青藏高原冬季風(fēng)與西南氣溫的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)當(dāng)高原風(fēng)偏強(qiáng)、偏南時(shí)，西南地區(qū)溫度一致偏高，偏弱、偏北時(shí)，則相反；嚴(yán)小冬等[10]通過分析貴州15個(gè)測(cè)站氣溫變化，并與全國160個(gè)測(cè)站氣溫變化作對(duì)比發(fā)現(xiàn)：近半個(gè)世紀(jì)，貴州氣溫演變趨勢(shì)跟整個(gè)中國同時(shí)期氣溫演變趨勢(shì)不一致，表現(xiàn)出一定的地域性差異；朱大運(yùn)等[11]對(duì)1960—2016年貴州省氣溫時(shí)空變化特征作討論分析，發(fā)現(xiàn)貴州年和季節(jié)溫度呈明顯的波動(dòng)上升趨勢(shì)，但周期性特征并不明顯。

畢節(jié)市位于貴州西北部，為貴州金三角之一，地處烏蒙山腹地，屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，夏無酷暑，冬無嚴(yán)寒，季風(fēng)氣候較為明顯，是川、滇、黔、渝結(jié)合部區(qū)域性中心城市，是西南地區(qū)區(qū)域性重要綜合交通樞紐，同時(shí)也是全國唯一一個(gè)以“開發(fā)扶貧、生態(tài)建設(shè)”為主題的試驗(yàn)區(qū)。因其特殊的地理位置以及政治意義，使得對(duì)該地區(qū)氣候變化的研究具有重大意義。本文以畢節(jié)市為研究對(duì)象，分析了該地區(qū)近60 a來氣溫時(shí)空變化特征，以期為該地區(qū)旅游發(fā)展以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本文以畢節(jié)市8個(gè)國家地面氣象觀測(cè)站(畢節(jié)、大方、黔西、金沙、赫章、威寧、納雍、織金)1960—2019年逐日地面氣溫?cái)?shù)據(jù)為研究對(duì)象，包括日平均氣溫、日最低氣溫、日最高氣溫。季節(jié)劃分按照春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)、冬季(12—次年2月)。由于氣溫序列均一性受眾多因素影響，如臺(tái)站遷移、儀器變更、計(jì)算平均公式的變化等[12]，本文只對(duì)氣溫時(shí)空分布作詳細(xì)分析，氣溫序列的均一性將在后續(xù)作更多討論。

1.2 研究方法

(1)

其中a為回歸常數(shù)，b為回歸系數(shù)，i=1,2,…,n。常用回歸系數(shù)b表示氣候變量y的趨勢(shì)傾向，定量描述該氣候變量的趨勢(shì)變化特征。同時(shí)本文利用相關(guān)系數(shù)r對(duì)變化趨勢(shì)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，若|r|≥ra，表示y隨時(shí)間x的變化趨勢(shì)是顯著的，反之則不顯著。因本文使用樣本數(shù)為60，取顯著性水平為0.001時(shí)，ra=0.4078，取顯著性水平為0.02時(shí)，ra=0.2948[13]。

1.2.2 M-K突變檢驗(yàn)法[13]M-K突變檢驗(yàn)法是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，其優(yōu)點(diǎn)是不需要樣本遵從一定的分布，也不受少數(shù)異常值的干擾，同時(shí)可以明確突變開始時(shí)間并指出突變區(qū)域，是一種常用的突變檢驗(yàn)方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 空間分布特征

2.1.1 氣溫空間分布特征 圖1為1960—2019年畢節(jié)市8個(gè)國家站氣溫空間分布圖，由圖可以看出年平均氣溫、年平均日最低氣溫、年平均日最高氣溫空間分布大致相同，均表現(xiàn)為在威寧、大方存在低值區(qū)，在畢節(jié)市東部存在高值區(qū)，整體東西向分布特征較為明顯，由西向東為低—高—低—高分布形式。其中平均氣溫、日最低氣溫的最低值均出現(xiàn)在威寧，分別為10.8 ℃、7.2 ℃，與最高值差值(金沙15.2 ℃、12.1 ℃)均達(dá)4 ℃以上，而最高氣溫最低值則出現(xiàn)在大方( 16.2 ℃)，與最高值(金沙19.6 ℃)差值為3.4 ℃。根據(jù)分析可知，畢節(jié)地區(qū)氣溫分布受地形分布影響較為明顯(畢節(jié)地區(qū)東南部表現(xiàn)為海拔低值區(qū)，中西部表現(xiàn)為海拔高值區(qū)，其中威寧為海拔最高點(diǎn)，大方為海拔第二高點(diǎn)，金沙則為海拔最低點(diǎn))。

圖1 1960—2019年畢節(jié)市氣溫空間分布(單位：℃)(a)年平均氣溫、(b)年平均日最低氣溫、(c)年平均日最高氣溫

2.1.2 線性趨勢(shì)空間分布特征 由圖2可知：年平均氣溫、年平均日最低氣溫、年平均日最高氣溫均表現(xiàn)為明顯的增溫趨勢(shì)，其中年平均氣溫在威寧、黔西一帶表現(xiàn)為增溫幅度大值區(qū)，與朱大運(yùn)等[11]結(jié)論一致，均大于0.2 ℃/10 a，在納雍、金沙一帶表現(xiàn)為增溫幅度小值區(qū)，最小值為納雍0.12 ℃/10 a，由西向東呈現(xiàn)高—低—高的分布趨勢(shì)；年平均日最低氣溫與年平均日最高氣溫線性趨勢(shì)空間分布特征較為一致，均在威寧南部、織金南部表現(xiàn)為增溫幅度大值區(qū)，在畢節(jié)市中北部表現(xiàn)為增溫幅度小值區(qū)，由北向南，趨勢(shì)變化率逐漸遞增，且日最低氣溫的增溫幅度明顯大于平均氣溫和日最高氣溫。對(duì)其變化趨勢(shì)作顯著性檢驗(yàn)可知，平均氣溫、最低氣溫所有站點(diǎn)變化趨勢(shì)均通過了0.001水平的顯著性檢驗(yàn)，表明其增長(zhǎng)趨勢(shì)是顯著的，而最高氣溫則只有織金、威寧通過了0.001水平的顯著性檢驗(yàn)，其余站點(diǎn)只通過了0.02水平的顯著性檢驗(yàn)，增長(zhǎng)趨勢(shì)顯著性較低。

圖2 1960—2019年畢節(jié)市氣溫線性趨勢(shì)空間分布(單位：℃/a)(a)年平均氣溫、(b)年平均日最低氣溫、(c)年平均日最高氣溫

2.2 時(shí)間變化特征

2.2.1 氣溫年代際特征 近60 a來畢節(jié)地區(qū)平均氣溫、年平均日最低氣溫、年平均日最高氣溫分別為13.4 ℃、10.2 ℃、18.1 ℃，由圖3可知，近60 a來該地區(qū)年平均氣溫、年平均日最低氣溫、年平均日最高氣溫均呈上升趨勢(shì)，氣候傾向率分別為0.17 ℃/10 a、0.24 ℃/10 a、0.15 ℃/10 a，表現(xiàn)為年平均日最低氣溫>年平均氣溫>年平均日最高氣溫,同時(shí)年平均氣溫、年平均日最低氣溫均通過了0.001水平的顯著性檢驗(yàn)，而年平均日最高氣溫只通過了0.02水平的顯著性檢驗(yàn)，顯著性較低。在20世紀(jì)90年代末期之前平均氣溫表現(xiàn)為波動(dòng)變化趨勢(shì)，日最高氣溫表現(xiàn)出一定的下降趨勢(shì)，而90年代末期以后均表現(xiàn)為明顯的上升趨勢(shì)；年平均日最低氣溫在90年代末期之前表現(xiàn)為緩慢波動(dòng)上升趨勢(shì)，90年代末期以后上升趨勢(shì)更為明顯，表明該地區(qū)氣溫變化可能在90年末期左右曾出現(xiàn)過突變。

圖3 1960—2019年畢節(jié)市氣溫時(shí)間變化特征(單位：℃/a)(a)年平均氣溫、(b)年平均日最低氣溫、(c)年平均日最高氣溫

2.2.2 氣溫季節(jié)變化特征 表1給出了1960—2019年畢節(jié)市各季節(jié)氣溫趨勢(shì)變化率，由表可知除夏季外，氣溫趨勢(shì)變化率均表現(xiàn)為平均日最低氣溫>平均氣溫>平均日最高氣溫，與全年變化趨勢(shì)表現(xiàn)較為一致。同時(shí)秋季的趨勢(shì)變化率均大于0.2 ℃/10 a，且均通過了0.001水平的顯著性檢驗(yàn)，整體表現(xiàn)優(yōu)于其余3個(gè)季節(jié)。冬季趨勢(shì)變化率整體也較高，但根據(jù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果顯示，只有日最低氣溫通過了0.001水平的顯著性檢驗(yàn)，年平均氣溫只通過了0.02水平的顯著性檢驗(yàn)，日最高氣溫變化趨勢(shì)并不顯著；夏季氣溫變化趨勢(shì)均通過了0.02水平的顯著性檢驗(yàn)，但只有平均日最低氣溫大于0.2 ℃/10 a，其中平均氣溫、平均日最低氣溫通過了0.001水平的顯著性檢驗(yàn)，變化趨勢(shì)更為顯著；春季作為趨勢(shì)變化率最小的季節(jié)，其變化趨勢(shì)只有平均日最低氣溫較為顯著。同時(shí)對(duì)于平均氣溫以及日最低氣溫來說，變化趨勢(shì)表現(xiàn)為冬季>秋季>夏季>春季，其中日最低氣溫變化四季均大于0.2 ℃/10 a；日最高氣溫則表現(xiàn)為秋季變化趨勢(shì)最大，冬季次之，春季最小。

表1 1960—2019年畢節(jié)市氣溫趨勢(shì)變化率 (℃/10 a)

2.3 M-K突變檢驗(yàn)

利用M-K突變檢測(cè)畢節(jié)市氣溫序列的突變，給定顯著性水平α=0.05，即uα=±1.96。從圖4可以看出，該地區(qū)年平均氣溫在20世紀(jì)90年代末期以前表現(xiàn)為波動(dòng)變化趨勢(shì)，90年代末期以后則表現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)，并且從2006年以后出現(xiàn)突變?cè)雠F(xiàn)象，2010年以后該上升趨勢(shì)超過顯著性水平，表明其上升趨勢(shì)在2010年以后極為顯著；年平均日最低氣溫在90年代末期以前則表現(xiàn)為波動(dòng)上升趨勢(shì)，90年代末期以后上升趨勢(shì)變得更加明顯，且于1999年超過顯著性水平0.05的臨界線，其突變發(fā)生在2002年以后；年平均日最高氣溫在90年代末期以前表現(xiàn)為波動(dòng)下降趨勢(shì)，90年代末期以后轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙厔?shì)，且在2016年以后超過顯著性水平0.05的臨界線，上升趨勢(shì)顯著，其突變發(fā)生在2007年以后。與通過滑動(dòng)平均得出結(jié)論較為一致。

圖4 1960—2019年畢節(jié)市氣溫M-K統(tǒng)計(jì)量曲線(a)年平均氣溫、(b)年平均日最低氣溫、(c)年平均日最高氣溫

3 結(jié)論

①近60 a來畢節(jié)市年平均氣溫、年平均日最低氣溫、年平均日最高氣溫空間分布大致相同，均表現(xiàn)為在威寧、大方存在低值區(qū)，在畢節(jié)市東部存在高值區(qū)。整體受地形分布影響較為明顯。

②1960—2019年，畢節(jié)市年平均氣溫線性趨勢(shì)空間分布由西向東呈現(xiàn)高—低—高的分布趨勢(shì)；年平均日最低氣溫與年平均日最高氣溫線性趨勢(shì)空間分布特征較為一致，其趨勢(shì)變化率由北向南逐漸遞增。

③近60 a來畢節(jié)市年平均氣溫、年平均日最低氣溫、年平均日最高氣溫均呈上升趨勢(shì)，氣候傾向率分別為0.17 ℃/10 a、0.24 ℃/10 a、0.15 ℃/10 a，表現(xiàn)為年平均日最低氣溫>年平均氣溫>年平均日最高氣溫，且年平均氣溫、年平均日最低氣溫顯著性高于年平均日最高氣溫。

④季節(jié)變化上看，對(duì)于平均氣溫以及日最低氣溫，變化趨勢(shì)表現(xiàn)為冬季>秋季>夏季>春季；日最高氣溫則表現(xiàn)為秋季變化趨勢(shì)最大，冬季次之，春季最小。

⑤M-K突變檢驗(yàn)結(jié)果表明畢節(jié)市氣溫在20世紀(jì)90年代末期以前上升趨勢(shì)均不明顯，90年代末期以后均表現(xiàn)為明顯的上升趨勢(shì)，且年平均氣溫、年平均日最低氣溫、年平均日最高氣溫分別在2006年、2002年、2007年發(fā)生氣溫序列的突變。