河南省最高、最低氣溫及日照的變化及其相關性分析

崔耀平+郭志君+劉素潔+李楠

摘 要：不同氣象因子的變化特征和其間的相關關系一直是氣候變化領域關注的基礎問題。該文根據國家氣象站點在1960—2012年間的觀測數據，分析了河南省年均最高溫、年均最低溫及日照時數的變化特征，以及它們之間的相互關系。結果表明：研究時段內，河南省年均最高溫總體呈增加趨勢，四季的變化幅度為：春>夏>秋>冬。年均最低溫總體上也呈現增加趨勢，且四季變化幅度為：春>冬>夏>秋。年均日照時數下降趨勢明顯，下降率為8.5h/a。年均最高、最低氣溫與日照時數均顯著相關。

關鍵詞：河南省；氣溫；日照時數；變化分析

中圖分類號 P467 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）23-0125-2

作為地球上最重要的自然資源之一，氣候變化對我國經濟發展和社會穩定帶來了巨大影響。Giorgi等分析了22個不同的國家和地區的溫度、降水的季節性和地區差異[1]。Easterling等對全球范圍內最高氣溫和最低氣溫的特征及變化趨勢做出了詳細研究，表明全球最高氣溫和最低氣溫的日較差呈逐漸減小趨勢，并且提出日較差減小主要是最高氣溫和最低氣溫的上升速度有所差異造成的[2]。

由于我國地域遼闊、歷史悠久及地形的復雜，各區域對氣候的敏感性存在空間和時間上的差異[3]。林學椿根據全國160個觀測站的氣溫等數據資料，發現從20世紀50—90年代初期我國年均氣溫呈上升趨勢，且東北和華北地區成為全國氣溫增加幅度最大的區域[4]。張明慶等對我國氣溫變化的空間差異進行了研究，結果表明由于我國地形的多樣性，不同區域內氣溫變化具有較大的差異和復雜性[5]。任國玉等研究顯示了百年來我國氣溫的變化趨勢具有與全球相同的趨勢，都有2個明顯的增溫期，分別是20世紀30—40年代和80年代。相比較而言，前一個增溫期的增加幅度更加明顯[6]。

河南省位于我國中東部，西部和南部是丘陵山地，東部則是廣袤的平原。河南省長年受到季風的影響，四季分明。本文利用河南省18個國家氣象觀測站的氣溫和日照數據，通過經典統計學中的線性趨勢和相關性方法分析了河南省氣溫和日照時數的特征、趨勢及氣溫與日照間的相關關系。季節分析時，把3—5月劃分為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至次年2月為冬季。

1 最高氣溫的基本變化特征

河南省在研究時段內的年均最高溫總體上呈增加趨勢，但趨勢并不明顯，變化率為0.067℃/10a。在1966年達到最高值（21.1℃），最低值出現在1964年（18.3℃）。20世紀60年代初期，年均最高溫緩慢上升，然后急劇下降；進入60年代中期，又快速上升；接下來進入較為穩定的波動階段，到了70年代后期到80年代中后期，波動幅度再次增大；90年代的波動幅度稍微減弱，進入21世紀后年均最高溫的變化相對較緩。季節上，夏季的年均最高溫呈現下降態勢，春季、秋季和冬季為上升趨勢，變化率分別為春（0.299℃/10a）、夏（-0.076℃/10a）、秋（0.18℃/10a）和冬（0.016℃/10a），最高氣溫的變化幅度為春>夏>秋>冬。從波動范圍看，春季和冬季的波動范圍比較夏季和秋季大，說明春季和秋季的最高氣溫變化較劇烈。

2 最低氣溫的基本變化特征

河南省研究時段內的年均最低溫總體上呈現上升趨勢，變化率為0.255℃/10a。在河南省歷年平均最低氣溫中，2007年達到最高（11.0℃），1969年為最低（8.6℃）。從20世紀60年代開始，年均最低溫持續下降，在60年代末期到達波谷；70年代初又穩步上升；到了80年代，年均最低溫波動穩定；直至進入90年代后，年均最低溫先是有較大幅度的減小，隨后是更大幅度的升高；21世紀以來波動相對平穩。季節上，4個季節的季均最低氣溫均呈現升高趨勢，趨勢率分別為春（0.4/10a）、夏（0.2/10a）、秋（0.17/10a）和冬（0.22/10a）。夏季和秋季的平均最低氣溫明顯高于冬季和春季。

3 日照的基本變化特征

日照時數是描述氣候變化的一個重要要素，指太陽在一個區域內照射地面的實際時數，能較直接的影響到地表可獲得太陽輻射能量的多少。研究時段內，年均日照時數呈現明顯的下降趨勢，趨勢率為-8.5h/a。河南省范圍內年均日照時數最多為1965年（2051.0h），最低為2011年（1393.7h），相差657.3h，可見其變化幅度之大。與年平均日照時數一樣，季平均日照時數也呈現出明顯的下降趨勢，變化率夏>秋>冬>春。從4個季節的波動幅度來看，冬季波動最為劇烈，夏季波動最小。春季日照時數在60年代初期達到最高峰，隨后逐漸減少，到90年代后又呈現增高趨勢。夏季日照時數總體下降比較明顯。秋季的日照時數在80年代和90年代后期均波動幅度較大，別的時間平穩下降。而冬季的日照時數較為特殊，除了21世紀頭10年外，別的時間段波動均比較明顯。

日照百分率是指在固定的時間段內觀測站具體日照時間和可能日照時間的比率。河南省1960—2012年間年均日照百分率總體下降。日照百分率在20世紀60年代早期變化較為明顯，隨后呈現穩定的減少；進入80年代后，日照百分率波動比較明顯。

4 日照和氣溫的相關關系

氣候現象是一個相互聯系的整體，各個氣候要素之間存在一定的內在關系。表1給出了1960—2012年間河南省的年均最高溫、年均最低溫、日照時數、日照百分率等4個要素兩兩之間的相關系數。日照時數與日照百分率呈顯著正相關，相關系數達到0.99。年均最高溫與年均最低溫呈正相關，相關系數為0.50；年均最高溫與日照時數和百分率也呈正相關，相關系數均為0.33；年均最低溫與日照百分率、日照時數呈現負相關關系，相關系數為-0.57。

5 結語

河南省年均最高溫總體呈增加趨勢，在20世紀60—80年代初，最高氣溫變化較劇烈。其存在季節差異：夏季最高氣溫呈下降趨勢，另外3個季節最高氣溫則呈上升趨勢，且春季較秋季和冬季上升趨勢明顯。平均最低氣溫也表現為升高趨勢，且上升幅度較年均最高溫更高。季節上，季平均最低氣溫都呈現出上升趨勢，但是上升幅度不同：最大的是春季，最小的是秋季。

河南省年均日照時數和年均日照百分率呈明顯的下降趨勢，其中以夏季日照時數下降幅度最為明顯，秋季略低于夏季，冬季次之，春季最小。在20世紀60年代日照百分率平均在50%以上，然后逐漸下降，在1989年首次達到40%以下。

年均最高和最低氣溫均與日照時數顯著相關，其中，年最低溫與日照時數顯著正相關，而年最低溫與日照時數呈顯著負相關關系。

參考文獻

[1]Giorgi F.Variability and trends of sub-continental scale surface climate in the twentieth century Part II： AOGC simulations[J].Climate Dynamics，2002，18（8）：693-708.

[2]Easterling D R，Horton B，Jones P D，et al.Maximum and minimum temperature trends for the globe[J].Science，1997，227（18）：364-367.

[3]Cui Y，Ning X，Qin Y，et al.Spatio-temporal changes in agricultural hydrothermal conditions in China from 1951 to 2010[J].Journal of Geographical Sciences，2016，26（6）：643-657.

[4]林學椿，于淑秋.近40年我國氣候趨勢[J].氣象，1990，16（10）：16-21.

[5]張明慶，劉桂蓮.我國近40年氣溫變化地域類型的研究[J].氣象，1998，25（4）：10-14.

[6]任國玉，郭軍，徐銘志，等.近50年中國地面氣候變化基本特征[J].氣象學報，2005，63（6）：942-956.

（責編：張宏民）