1968—2015年永靖縣氣溫變化特征分析

許顯鑫++馬俊強++趙志文++李項龍

摘要 利用1968—2015年永靖縣近48年逐月氣溫和逐年平均氣溫資料，采用線性趨勢、累計距平以及Mann-Kendall突變檢驗等方法對永靖縣氣溫變化特征進行了分析，結果表明：48年來永靖縣年平均和四季平均氣溫變化均以增溫為主，尤其在21世紀后的升溫趨勢較為明顯。四季增溫幅度由大到小依次為春季、夏季、冬季和秋季，其中春、夏2季對全年平均氣溫增加貢獻較大。M-K檢驗表明永靖縣氣溫在1995年左右發生突變。

關鍵詞 氣溫；線性趨勢；Mann-Kendall法；氣溫突變；甘肅永靖；1968—2015年

中圖分類號 P423.3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）22-0193-03

Abstract Using monthly mean temperature and annual mean temperature data of Yongjing County during 1968-2015，characteristics of temperature change in Yongjing County were analyzed by linear trend，total anomaly and MK test. The results showed that the annual mean temperature and seasonal mean temperature in Yongjing County had ascended since 1968，especially after the 21st century，the warming trend was more obvious. The temperatures of four seasons increased in the order of spring，summer，winter and autumn，the temperature change of spring and summer contributed more to annual average temperature increasing. The M-K test showed that temperature in Yongjing County changed suddenly in 1995.

Key words temperature；linear trend；Mann-Kendall method；sudden change of temperature；Yongjing Gansu；1968-2015

19世紀80年代以來，全球平均氣溫呈逐年上升趨勢，氣候變暖受到各國的廣泛關注。近年來我國對于氣候變暖的研究也有很多。秦大河等研究指出我國年平均氣溫以每年0.4～0.5 ℃的速度上升[1]，丁一輝等研究指出中國近100年來平均地表氣溫呈上升趨勢，升幅略高于全球平均水平[2]，陳文海等對中國1951—1997年氣候變化趨勢的季節特征進行分析后認為：全國大部分地區呈顯著的增溫趨勢；不同季節氣溫變化趨勢差異很大，增溫主要發生在冬、春季節，夏季大部分地區以降溫為主，秋季以中高緯度的增溫趨勢最為顯著[3]，李棟梁等對西北地區氣候進行研究，指出未來50年我國西北地區氣溫可能上升0.6～1.0 ℃[4]。

永靖縣隸屬于甘肅省臨夏回族自治州，位于甘肅省中部西南。近年來，永靖縣連續數年出現不同程度的干旱，氣溫偏高，導致農作物嚴重減產甚至絕收，給農業生產造成嚴重的影響。本文選用1968—2015年永靖縣臺站季和年平均氣溫資料，運用線性傾向估計、Mann-Kendall檢驗等方法，初步探討了近48年來該地區氣溫的趨勢變化和突變點。

1 資料與方法

1.1 資料來源

選用永靖縣氣象局1968—2015年逐月氣溫資料、逐年平均氣溫資料，然后建立全年和各季節氣溫時間序列，習慣上春季為3—5月，夏季為6—8月，秋季為9—11月，冬季為12月至翌年2月。

1.2 分析方法

1.2.1 線性傾向估計。采用線性傾向估計法，利用一元線性回歸方程表示氣溫的變化趨勢，即y=ax+b。式中，a為回歸系數，b為回歸常數。回歸系數a的符號表示變量y的趨勢傾向，a>0，說明y呈上升趨勢；a<0，說明y呈下降趨勢。a值則反映了上升或下降的速率，即表示上升或下降的傾向度。

1.2.2 Mann-Kendall檢驗。Mann-Kendall法是一種非參數統計檢驗方法，能檢驗突變發生的時間，其優點是不需要樣本遵從一定的分布，也不受少數異常值的干擾，更適用于類型變量或順序變量。其原理詳見文獻[5]。

2 結果與分析

2.1 年平均氣溫變化

圖1為永靖縣1968—2015年平均氣溫距平變化和5年滑動平均變化曲線，由圖1可知，永靖縣年平均溫度為9.5 ℃，最冷年份為1970年，最暖年份是2015年；可以把永靖縣年平均溫度分為2個階段，在1997年前氣溫偏冷，僅有1980年、1982年、1987年、1991年、1994年這5個年份高于多年平均值；1998年后開始氣溫呈現明顯正距平，在1998—2015年18年中有14年平均氣溫距平在0.5 ℃以上。從平均氣溫距平5年滑動平均曲線可以看出，永靖縣平均氣溫距平呈現出明顯的上升趨勢。

圖2給出了1968—2015年永靖縣年平均溫度的變化趨勢，經過分析得到一元線性回歸方程為y=0.036 9x+8.595 5，從方程中可知永靖縣48年中年平均氣溫呈波動上升趨勢，增長率為0.37 ℃/10年，這與趙傳成等研究西北地區氣溫總體呈波動上升趨勢，年平均氣溫上升速率為0.32 ℃/10年[6]基本接近。

用Mann-Kendall法檢測永靖縣近48年年平均溫度序列的突變，從圖3中UF曲線可以看出，48年來除1970年外，所有年份UF>0，說明整體趨勢為年平均溫度增高，變化趨勢來看年平均溫度在1982年前上升，之后波動下降，到1996年開始又變為上升趨勢，在2002年顯著升高，超過0.05置信度。圖中UF、UB交于1994年，在±1.96的置信區間，說明年平均溫度在1994年發生突變。在突變點之后的2001年超出置信區間，說明在此期間內，氣溫升高且達到最高值，增溫趨勢變得顯著。

2.2 季平均氣溫變化

從48年的季節變化曲線可以看出，四季的變化同年均變化基本一致，都呈上升趨勢。但從四季變化來看，春季（圖4a）平均氣溫在四個季節中上升幅度最大，增長率為0.44 ℃/10年，平均氣溫為11.1 ℃，春季平均最高氣溫出現在2013年，為13.2 ℃；夏季（圖4b）平均氣溫升高也較為明顯，且波動變化較大，氣溫增長率為0.42 ℃/10年，基本與春季增長率較為一致，因此春、夏2季對全年平均氣溫增長的影響較大，其中最高氣溫出現在2006年，為22.6 ℃，平均氣溫為20.6 ℃；秋季（圖4c）平均氣溫相對變化不是很大，為4個季節中氣溫上升最為緩慢的季節，增長率為0.27 ℃/10年，平均氣溫為9.3 ℃，最高氣溫出現在2015年，為10.9 ℃；冬季（圖4d）平均氣溫上升趨勢和全年基本相似，增長率為0.35 ℃/10年，平均氣溫為-3.0 ℃，最高氣溫出現在2006年，為0.1 ℃，最低氣溫出現在2008年，為-5.3 ℃。永靖縣四季氣溫都上升，春、夏2季上升趨勢較為顯著，其次為冬季、秋季為最緩慢的季節；由于春、夏2季氣溫上升趨勢明顯導致永靖縣春夏旱的頻率將有所增加，對全縣的經濟生產有一定的影響。從趙傳成等[6]研究的西北地區四季氣溫變化特征來看，永靖縣四季變化趨勢有些不一致，可能與永靖縣特殊的地形以及劉家峽水庫等因素有關。

圖5為四季平均氣溫M-K檢驗圖，從圖中可以看出，永靖縣四季平均氣溫均出現了突變，春季出現在1996年，夏季為1997年，秋季為1997年，冬季為1984年，除了冬季，其他季節的突變點與年平均溫度突變點較為一致。還可以看出，春、夏2季在2007年和2009年均超過了0.05顯著性水平線，呈顯著性增高趨勢，而秋季未超過顯著性水平線，說明秋季氣溫增長緩慢，冬季在1998年超過顯著性水平線，但在2007年后呈下降趨勢。

3 結論

（1）永靖縣在1968—2015年間，年平均和四季平均氣溫變化與全球增暖趨勢一致，以增溫為主，尤其在21世紀后的升溫趨勢較為明顯。

（2）年內氣溫在四季均呈增長趨勢，增溫幅度從大到小依次為春季、夏季、冬季和秋季，其中春、夏2季對全年平均氣溫增加貢獻較大，這與永靖縣近年來多出現春旱、春末夏初旱和夏旱有較為直接的聯系。

（3）用Mann-Kendall檢驗對永靖縣年和四季平均溫度進行突變檢驗，大致可以判斷出永靖縣氣溫在1995年左右發生突變。

4 參考文獻

[1] 秦大河.全球變化熱門話題叢書[M].北京：氣象出版社，2003.

[2] 丁一匯，任國玉，石廣玉.氣候變化國家評估報告（I）：中國氣候變化的歷史和未來趨勢[J].氣候變化研究進展，2006，1（2）：3-8.

[3] 陳文海，柳艷香，馬柱國.中國1951—1997年氣候變化趨勢的季節特征[J].高原氣象，2002，21（3）：251-257.

[4] 李棟梁，魏麗，蔡英，等.中國西北現代氣候變化事實與未來趨勢展望冰川凍土[J].冰川凍土，2003，25（2）：135-142.

[5] 魏鳳英.現代氣候統計診斷預測技術[M].北京：氣象出版社，1999：62-72.

[6] 趙傳成.西北地區近50年氣溫及降水的時空變化[J].高原氣象，2011，30（2）：385-390.