本溪市郊近63年氣候變化特征分析

祝奎　劉闖　廖晶晶　韓梅

摘要：根據19532005年本溪市郊累年逐月平均氣溫和降水資料，采用線性傾向率、線性擬合方程和累積距平等數理統計方法，結果表明：本溪市郊氣溫以增溫為主，氣溫上升明顯，特別是冬季氣溫上升明顯。以1987年為標志，本溪市郊的氣候體現了冷暖兩個時期：19531987年為相對冷期，19872015年為相對暖期。本溪市郊年降水量呈逐年減少趨勢，減少速率為22.316mm/10a，但是只有秋季降水量下降趨勢顯著。

關鍵詞：本溪市郊；氣溫；降水；趨勢分析；氣候變化

氣候變化問題是社會所廣泛關注的議題。IPCC 第4次評估報告中指出，公元1906年至2005年，全球平均氣溫提升074℃，相比1901年至2000年上升0.06℃有所提高。[1]我國平均氣溫以每10年0.04℃的傾向率在上升。[2]氣候變暖減少了東北地區的夏季低溫冷害現象，但增加了異常高溫現象；雖然氣候變暖對東北各地的影響是整體性的，但也存在地區性的差異。[3]文章針對本溪市郊用的氣候分析主要以草河口氣象站數據為樣本。選取該樣本的依據有二：一是草河口氣象站是本溪市郊唯一的國家氣候基本觀測站，二是草河口站建站較早，其保存的氣象數據最完整和詳實。草河口位于本溪滿族自治縣南部，距本溪市80km，東鄰丹東市，是本溪縣南部的中心鎮，北與南芬毗鄰，南與鳳城接壤。本文通過對本溪市郊近63年來的氣溫和降水資料統計分析，采用線性傾向率、線性擬合方程和累積距平等數理統計方法。

1 資料與方法

1.1 資料

本文選用的資料選用19532015年草河口（40°52′19″N，123°54′06″E）逐月平均氣溫和降水量的資料為樣本。其中，春季為3至5月、夏季為6至8月、秋季為9至11月、冬季12月至第二年2月。

1.2 研究方法

1.2.1 線性傾向估計

本文依據氣象要素資料的一般分析方法，主要采用線性傾向估計方法。[45]用yi表示樣本量為n的某一氣候變量，用xi表示yi所對應的時間，建立xi與ti之間的一元線性回歸：yi=a+bxi，（i= 1，2 … n）回歸系數b的符號表示氣候變量y的趨勢傾向。趨勢變化率b由最小二乘法求得，即10b為氣候傾向率，單位為：h/10a。同時計算出相關系數r，進行顯著性檢驗，表明變化趨勢是否顯著。

1.2.2 累積距平法

累積距平[6]是一種由曲線直觀判斷變化趨勢常用的方法。對于序列x，其某一時刻t的累積距平表示為：

x^i=∑ti=1（xi-x）

（t=1，2，…，n）本研究用累積距平曲線圖來判斷變化的階段性，當曲線呈上升趨勢，表示氣象要素處在偏多（高）階段，反之當曲線呈下降趨勢，表示氣象要素處在偏少（低）階段。

2 氣溫與降水的年和季變化

2.1 年氣溫和降水變化

近63年來本溪市郊年平均氣溫為6.4℃，平均降水量為904.0mm，氣溫增長率為0.186℃/10a，其增長速率高于全國平均0.04℃/10a的增長率水平。[6]降水增長率為22.316mm/10a，呈波動下降趨勢。年平均氣溫最低值出現在1956年，為4.8℃。由圖可以看出年降水量波動較大，1964年達到歷史最高值1447.3mm，2014年出現歷史最低值528.2mm。

2.2 季節氣溫和降水變化特征

2.2.1 春季夏季氣溫和降水變化特征

本溪市郊春、夏季平均氣溫為7.0℃、21.0℃；降水量為133.0mm、584.8mm。本溪市郊春季分為兩個階段：拐點出現在二十世紀八十年代后期，19531988年為冷期，19882015年為暖期。本溪市郊夏季分為兩個階段：19531993年為冷期，19932015年為暖期。春、夏季平均最高氣溫出現在2002年（93℃），2000年（22.8℃）；平均最低氣溫出現在1957（49℃），1969（19.6℃）。春、夏季降水量最高值出現在2005年（269.5mm），1964年（1102.2mm）；最低值出現在1970年（59.9mm），1972年（270.5mm）。根據累積距平得出，春季降水于19662002年存在波動起伏，19531966年是枯水期，20022010年是豐水期；夏季降水19531971年是豐水期，19712009年是枯水期，期間在枯水期存在起伏。

2.2.2 秋季冬季氣溫和降水變化特征

本溪市郊秋、冬季平均氣溫為7.4℃、9.7℃；降水量為153.6mm、32.7mm。秋、冬季平均最高氣溫出現在1990年（88℃），2007年（6.3℃）；平均最低氣溫出現在1981（56℃），1956（13.1℃）。本溪市郊秋季分為三個階段：拐點出現在二十世紀八十年代后期，19531987年為冷期，19932015年為暖期，19871993年出現小型波動狀態。本溪市郊冬季分為兩個階段：19531986年為冷期，19862015年為暖期。秋、冬季降水量最高值出現在1986年（323.6mm），2004年（729mm）；最低值出現在1997年（58.2mm），2011年（27mm）。秋季降水中19531961年、19701994年為豐水期，19611970年、19942009年為枯水期；冬季降水19531965年、19992010年為豐水期，19651999年為枯水期。

3 氣溫和降水線性傾向估計和累計距平

由表1得出，本溪市郊氣溫傾向值b表象，年和四季皆為正值，說明年和四季平均氣溫隨著時間的增加都呈上升趨勢，由以冬季氣溫增加最為顯著。因此，從季節上說，對年平均氣溫增溫作用最大的是冬季，其次是春季，最后是夏季和秋季。本溪市郊降水傾向值年、夏、秋和冬為負，春為正，表明為負的季節和年降水隨時間的增長呈下降趨勢。對于降水而言線性下降趨勢不顯著，只有秋季降水通過了0.05的信度檢驗。

由圖4累積距平得出，本溪市郊年氣溫有冷期和暖期之分，19531987為冷期；19872015為暖期，同時也出現冷暖交替的現象，顯現出年際之間變化更加復雜，波動頻繁。對于年降水累積距平，波動更加頻繁，出現了多個拐點分別為1964年、1982年、1987年、2009年和2013年，呈波浪形。同年氣溫累積距平有相似之處，無論在豐水期或在枯水期均有豐中有枯，或枯中有豐的變化。

4 結論

（1）近63年來，本溪市郊氣溫上升明顯，其增長率為0186℃/10a，遠遠高于全國平均氣溫（0.04℃/10a）上升水平。四季氣溫均表現為上升，冬季增溫幅度最為明顯。

（2）本溪市郊以1987年為界線，分冷暖兩個時期：19531987年體現為冷期，19872015年體現為暖期。但是，兩個時期也體現為冷暖交替。

（3）本溪市郊年降水量逐年減少，減少速率為22.316mm/10a。春季則以4.826mm/10a的速率呈緩慢上升趨勢。夏、秋和冬季降水量均呈都呈弱減少趨勢。

參考文獻：

[1]IPCC.Summary for Policymakers of climate change 2007：the physical science basis.Contribution of working group I to the fourth assessment report of the intergovernmental on climate change[M].Cambridge：Cambridge University Press，2007.

[2]林學椿.近四十年我國氣候趨勢[J].氣象，1990，16（10）：1621.

[3]李輯，龔強.東北地區夏季氣溫變化特征分析[J].氣象與環境學報，2006，22（1）：610.

[4]徐宗學，隋彩虹.黃河流域平均氣溫變化趨勢分析[J].氣象，2005，31（11）：716.

[5]魏鳳英.現代氣候統計診斷與預測技術[M].北京：氣象出版社，1999：3740，4344，6366.

[6]朱乾根，林錦瑞，壽紹文.天氣學原理和方法[M].北京：氣象出版社，1981：315.

作者簡介：祝奎（1959），男，遼寧丹東人，工程師，從事氣象氣候資源研究。