1951-2014年安順市極端氣溫特征分析

李江琴 王家錄 李 文(、.安順學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州 安順56000)(.安順市氣象局，貴州 安順56000)

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1951-2014年安順市極端氣溫特征分析

李江琴1王家錄2李 文3
(1、2.安順學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州 安順561000)(3.安順市氣象局，貴州 安順561000)

文章以貴州省安順市氣象站1951-2014年的逐日氣溫為基礎(chǔ),研究了安順市極端氣候事件的時(shí)間變化特征,得到以下主要結(jié)論:1951-2014年安順市平均氣溫為14.1℃，距平值在-1℃～1.1℃之間，以0.08℃ /10a 的速率在增加；極端高溫均值為25.6℃，距平值在-1.5℃～1.7℃之間，以0.12℃ /10a 的速率下降； 年極端低溫均值為6.2℃，距平值在-3.9℃～2.5℃之間，以0.25℃ /10a 的速率增加。

極端氣溫； 平均氣溫； 年際變化特征； 安順市

自20世紀(jì)以來，全球氣候變暖的顯著，氣溫值(氣溫最高值、最低值)發(fā)生了極大的改變，極端氣溫事件(干旱、洪澇等)也因此頻繁發(fā)生，高溫、熱浪、熱帶風(fēng)暴、龍卷風(fēng)等自然災(zāi)害會(huì)不斷加重，為人類生存和發(fā)展帶來巨大的危害，引起了全世界各國的關(guān)注。文章對(duì)貴州省安順市1951-2014年的極端氣溫變化特征進(jìn)行研究，并采用百分位閾值計(jì)算方法計(jì)算西秀區(qū)的極端高(低)溫事件，運(yùn)用線性回歸分析法對(duì)其變化特征進(jìn)行相關(guān)分析。通過對(duì)安順市氣溫、極端事件形成機(jī)制和變化規(guī)律的了解，能對(duì)安順市的未來的氣溫變化作出科學(xué)的預(yù)測(cè)。對(duì)安順市極端氣溫事件變化特征深入研究,對(duì)安順當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

安順位于105°13′E至106°34′E，25°21′N至26°38′N，地處長江水系烏江流域和珠江水系北盤江流域的分水嶺地帶，是世界上典型的喀斯特地貌集中地區(qū)。安順平均海拔高度在1100米～1695米之間，屬北亞熱帶季風(fēng)濕潤型氣候，其表現(xiàn)出的氣候特點(diǎn)是：極端最高溫為34.3℃，極端最低溫為-7.6℃，年平均氣溫在13.2℃～15℃之間，最冷月1月，平均氣溫3.3～5.1℃；最熱7月,平均氣溫21.7～22.4 ℃。安順市氣候冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，四季分明，春季干旱多風(fēng)、夏季濕潤多雨，秋季涼爽。在一年都有可能發(fā)生干旱、風(fēng)雹、秋季連綿雨等災(zāi)害性天氣，這些災(zāi)害對(duì)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們生活環(huán)境造成很大的傷害。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

安順市64年來(1951-2014)的極端最高(低)氣溫?cái)?shù)據(jù)由安順市氣象站(圖1)提供。文章運(yùn)用Excel2003、SPSS軟件對(duì)安順市1951-2014年極端氣溫指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。即計(jì)算西秀區(qū)的年平均氣溫、年極端氣溫和距平值，并且分析西秀區(qū)氣溫的年變化率、相關(guān)系數(shù)和顯著性關(guān)系。

1.2.2 研究方法

運(yùn)用百分位閾值法計(jì)算極端高(低)氣溫事件，采用SPSS軟件中的線性分析法，對(duì)安順市63年來的年平均氣溫、極端最高氣溫、最低氣溫的時(shí)間變化特征進(jìn)行分析。

圖1 安順市氣象站位置圖

2 結(jié)果與分析

2.1 安順市氣溫年際變化特征

以下分別是年平均氣溫、年極端高溫、極端低溫的距平圖。安順市1951-2014年年平均氣溫為14.1℃，距平值在-1℃ -1.1℃之間，在1988年之前的年平均溫距平主要以負(fù)距平為主，之后則以正距平為主(圖2)。1977年的年平均氣溫是近60多年來的最低值，其距平值達(dá)到-1℃，1988年出現(xiàn)了這64年來平均氣溫最高值，其距平值為1.1℃,這60多年中1972、1980、1981、1983、1988年氣溫穩(wěn)定在年平均氣溫14.1℃,其距平值為0℃，安順市平均氣溫距平呈波動(dòng)狀態(tài)變化。

圖2 年平均氣溫距平值

安順市多年極端高溫均值為25.6℃，距平值在-1.5℃～1.7℃之間，1952年的年極端高溫值是近60多年來的最高值，其距平值達(dá)到1.7℃，在1969、2012年出現(xiàn)了這63年來極端氣溫最低值，其距平值為-1.5℃，1966、1969、1990、2006、2012年，極端高溫值出現(xiàn)五次突變，1966、1990年呈上升突變，其距平值分別為1.3℃、1.6℃, 1969、2006、2012年呈現(xiàn)下降突變，距平值分別達(dá)到-1.5℃、-1.3℃、-1.5℃。63年來安順市極端高溫距平，大多年份距平值為負(fù)值，且每十年有四年或四年以上極端高溫距平是低于0℃的，隨著時(shí)間的變化，極端高溫距平值呈下降趨勢(shì)，其距平呈高-低的波動(dòng)變化狀態(tài)(圖3)。

圖3 年極端高溫距平值圖

安順市多年年極端低溫均值為6.2℃，距平值在-3.9℃ ～2.5℃之間，1959年的年極端低溫值是近60多年來的最低值，其距平值接近-4.0℃，在2014年出現(xiàn)了這64年來極端低溫最高值，其距平值接近2.5℃。在1959年發(fā)生一次氣溫突變，明顯低于極端低溫均值，在1991年以前極端低溫有一定的起落，但總體沒有太明顯的增溫趨勢(shì)，氣溫距平值多數(shù)都是在0℃以下，在19世紀(jì)60年代達(dá)到歷史最低點(diǎn)，1973、1975年溫度距平有呈上升趨勢(shì)，但在1989、1990年氣溫距平下降，1991年開始?xì)鉁鼗厣嗽?997年和2005年氣溫有所下降外，總體上氣溫是在波動(dòng)中呈上升趨勢(shì)，增溫趨勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定，在2012 -2014年間升溫加劇，2014年達(dá)到最高(圖4)。

圖4 年極端低溫距平值

由上三幅圖可以得到初步結(jié)論：(1)安順市的年平均氣溫，年極端高溫(低)溫隨時(shí)間的變化，有著相應(yīng)的年代際差異變化，年平均氣溫和年極端低溫呈現(xiàn)增溫趨勢(shì)，年極端高溫則呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。劉學(xué)華等1[1]以中國近40年極端氣溫和降水為研究對(duì)象，對(duì)其分布的特征及年代際差異進(jìn)行分析的結(jié)果表明，1961-2000年我國的氣溫極端冷指數(shù)整體呈下降趨勢(shì)，極端暖指數(shù)整體呈上升趨勢(shì)的結(jié)論是相一致的。說明在全球變暖的背景之下安順市的氣溫變化與全國氣溫變化呈現(xiàn)出一定的同步性；(2)三者波動(dòng)變化中，極端高溫的波動(dòng)是最大的，整體的變化不及極端低溫變化穩(wěn)定，而極端低溫的增溫幅度比年平均氣溫和年極端高溫明顯，但極端低溫的變化幅度沒有極端高溫的幅度大。張寧等[2]對(duì)我國一年四季的氣溫研究表明，我國一年四季的極端低溫均表現(xiàn)出穩(wěn)定的增溫趨勢(shì)，且極端低溫的增幅大于極端高溫的增幅，且在冬季的增溫最明顯的變化特征。在本文中出現(xiàn)極端高溫變化幅度比極端低溫的變化幅度大的現(xiàn)象，與以上學(xué)者的研究有所不同，這也說明了由于各地區(qū)地理環(huán)境因素或是其他因素的影響，某些局部地區(qū)氣溫變化出現(xiàn)了與全球變暖的不同步性。

2.2 安順市平均氣溫、極端高(低)溫與時(shí)間變化關(guān)系分析

安順市1951-2014年年平均氣溫以0.08/10a的速率增加，年平均氣溫呈升高趨勢(shì),R=0.316>0,說明平均氣溫與時(shí)間的變化呈正相關(guān)，因?yàn)椋?.3<|R|，P<0.5，所以年平均氣溫與時(shí)間(年份)兩個(gè)變量之間相關(guān)程度低(圖5)。

圖5 平均氣溫時(shí)間變化圖

安順市1951-2014 年年極端高溫以0.12℃ /10a 的速率下降，年極端高溫呈極明顯下降趨勢(shì)，年極端高溫與時(shí)間的變化呈負(fù)相關(guān)，|R|= 0.250<0.3，說明極端高溫與時(shí)間變化相關(guān)程度弱(圖6)。

圖6 極端高溫時(shí)間變化圖

安順市1951 ～2014 年年極端低氣溫以0.25℃ /10a 的速率增加，年極端低溫呈升高趨勢(shì)R=0.562>0,說明年極端低溫與時(shí)間的變化呈正相關(guān)，因?yàn)椋?.5<|R|<0.8，所以年極端低溫與時(shí)間(年份)兩個(gè)變量之間中度相關(guān)(圖7)。

圖7 極端低溫時(shí)間變化圖

由以上圖5、圖6、圖7可得出以下結(jié)論：年平均氣溫、極端高(低)三者與時(shí)間的變化存在著一定的線性相關(guān)性，但是平均氣溫與時(shí)間(年份)呈低程度相關(guān)，極端高溫與時(shí)間呈微弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系，而極端低溫與時(shí)間呈中度的相關(guān)，由此說明，隨時(shí)間的變化，極端低溫的變化是受其影響相對(duì)大，年平均氣溫和極端高溫受時(shí)間變化的影響相對(duì)要小。

2.3 平均氣溫、極端高(低)溫相關(guān)性分析

表1是時(shí)間(年份)與平均氣溫、極端高(低)溫事件的相關(guān)系數(shù)矩陣表，其相關(guān)性原假設(shè)是兩者不相關(guān)，由表可以看出，年極端高溫與時(shí)間年份之間相關(guān)系數(shù)為-0.255，P=0.042<0.05，年份與平均氣溫之間的相關(guān)系數(shù)為0.307，P=0.014<0.05兩個(gè)變量都已經(jīng)達(dá)到0.05顯著水平，否定了兩個(gè)變量與時(shí)間不相關(guān)的假設(shè)，但它們只是低度相關(guān)(相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值小于0.4)。年極端低溫與時(shí)間之間的相關(guān)系數(shù)為0.54，P為0，已經(jīng)達(dá)到0.01顯著水平，相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值大于0.4，兩者是強(qiáng)相關(guān)。由此看出這與全球變暖的大背景的氣溫變化是一致。

表1 時(shí)間(年份)與極端高(低)、平均溫相關(guān)性

*. 在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

**. 在 .01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

表2 平均氣溫與極端高(低)的相關(guān)性

**. 在 .01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

由表2中可發(fā)現(xiàn)：年平均氣溫與年極端高溫事件、極端低氣溫事件間呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.851、0.952，平均氣溫與極端高、低溫事件間有高度的關(guān)系存在，而且極端最低氣溫與極端最高氣溫也成呈顯著正相關(guān)關(guān)系，兩者間的相關(guān)系數(shù)為0.766，呈現(xiàn)中偏高程度的正相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

文章以安順市1951～2014年的逐日氣溫為基礎(chǔ),研究了極端氣候事件趨勢(shì)變化的時(shí)間變化特征,得到以下主要結(jié)論: (1) 1951～2014年安順市平均氣溫為14.1℃，距平值在-1℃～1.1℃之間，以0.08℃ /10a 的速率在升高，呈微弱升高趨勢(shì)。(2)極端高溫均值為25.6℃，距平值在-1.5℃～1.7℃之間，以0.12℃ /10a 的速率下降；年平均極端高溫呈明顯下降趨勢(shì)。(3)年極端低溫均值為6.2℃，距平值在-3.9℃ ～2.5℃之間，以0.25℃ /10a 的速率增加；年極端低溫呈升高趨勢(shì)。

在全球變暖的背景下，極端氣溫事件已經(jīng)成為氣候變化研究的重點(diǎn)，全球?qū)W者關(guān)于極端氣溫的研究結(jié)果都表明近年氣溫變化都呈顯著的上升趨勢(shì)。翟盤茂[3]等研究了1951-1990年中國最高、最低溫度的時(shí)空變化趨勢(shì)，認(rèn)為最低、最高溫度的線性變化趨勢(shì)表現(xiàn)出較為一致的年代際變化特點(diǎn)，但卻反映出非常明顯的不對(duì)稱性。文章對(duì)安順市在1951-2014年64間的極端氣溫變化特征分析中表明：安順市在這64年來，年平均氣溫與年極端低溫均呈現(xiàn)的增高趨勢(shì)，氣溫增高速率依次為0.08℃ /10a、0.25℃ /10a ，極端高溫呈下降趨勢(shì)，其下降速率為0.12℃ /10a，極端高溫變化復(fù)雜、不穩(wěn)定、波動(dòng)變化大，相比較而言極端低溫則上升、變暖，其趨勢(shì)相對(duì)比較穩(wěn)定，變化幅度比較明顯。年平均氣溫、極端低溫與極端高溫變化成不對(duì)稱性，與上述研究結(jié)果一致。

對(duì)于我國的氣溫研究，各研究學(xué)者從不同的角度對(duì)極端氣溫變化研究中紛紛得出：全國氣溫普遍升高，極端最高氣溫和極端最低氣溫總體呈增溫趨勢(shì)，增溫幅度極端最低氣溫比極端最高氣溫幅度明顯的結(jié)論。但是由于我國的特殊地理位置和地質(zhì)地貌特點(diǎn)，全國各地區(qū)地理環(huán)境差異，有部分區(qū)域的氣溫變化并非表現(xiàn)出與全球的同步。

[1]劉學(xué)華，季致建，吳洪寶等·中國近40年極端氣溫和降水的分布特征及年代際差異[J].熱帶氣象學(xué)報(bào)，2006(6)：618-624.

[2]張寧，孫照渤，曾剛·1995-2005年中國極端氣溫的變化[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，31(1)：123-128.

[3]翟盤茂,任福民·中國近四十年最高最低溫度變化[J].氣象學(xué)報(bào),1997,55(4):418-529.

(責(zé)任編輯：王德紅)

Study on Basic Characteristics of Extreme Temperature Changes in Anshun City in 1951-2014

Li Jiangqin1Wang Jialu1*Li Wen3
(1.School of Resources and Environmental Engineering, Anshun University, Anshun 561000,Guizhou,China)(2.Meteorological Bureau of Anshun City，Anshun 561000,Guizhou,China)

This paper is based on the daily average temperature in Anshun City,Guizhou Province from 1951 to 2014,studied variation characteristics of extreme climate events trend with time in Anshun city, obtained the following main conclusions: the average temperature was 14.1℃ from 1951 to 2014, anomaly value was between -1℃～1.1℃, and increased by 0.08℃ /10a.The extreme high temperature was 25.6℃，anomaly value was between -1.5℃～1.7℃，and decreased by 0.12℃ /10a.The extreme low temperature was 6.2℃, anomaly value was between -3.9℃～2.5℃, and increased by 0.25℃ /10a.

extreme temperatures，average temperature，annual variation characteristics，Anshun city

2015-08-26

貴州省科技廳、安順市人民政府、安順學(xué)院科技聯(lián)合基金項(xiàng)目(黔科合J字LKA[2012]09)中期成果。

1.李江琴(1990～)，女，貴州金沙人，安順學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院本科生。研究方向：地理科學(xué)。 2.王家錄(1969～)，男，貴州織金人，安順學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院副教授。研究方向：全球變化與石筍記錄。

R467

A

1673-9507(2015)05-0133-04