本溪市郊近60年氣溫變化特征和突變分析

韓梅 劉闖 廖晶晶 張鳳鳴

摘? 要：根據本溪市郊1953—2015年近63年的氣溫資料，運用線性傾向估計、累積距平和Mann—Kendall法，分析年際和各個季節平均氣溫的變化趨勢和突變情況。結果表明：近63年來本溪市郊氣溫以增溫為主，冬季氣溫增溫最為顯著;年、春和冬季氣溫以20世紀80年代后期為界，夏季和秋季以20世紀90年代初期為界，之前為相對冷期，其后為相對暖期;根據Mann-Kendall檢驗法，得出年和冬季在20世紀80年代期間發生突變，20世紀90年代初期后氣溫顯著增高;而夏季和秋季在20 世紀90年代中期發生突變，21世紀初期后增溫顯著，春季在20世紀70年代后期發生突變，20世紀90年代初期后氣溫顯著增高。

關鍵詞：本溪市郊;氣溫;趨勢分析;Mann—Kendall檢驗

中圖分類號 P468.021文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）01-0137-03

Analysis on the Variation Characteristics and Mutations of Temperature in the Suburbs of Benxi in the Past 60 Years

Han Mei1 et al.

（1Benxi City of Meteorology，Benxi 117000，China）

Abstract：According to the temperature data of the past 63 years from 1953 to 2015 in the suburbs of Benxi，linear tendency estimation，cumulative distance and Mann-Kendall method were used to calculate the changes and mutations in the average temperature trends between years and seasons.The results show that：In the past 63 years，The temperature in the suburbs of Benxi is mainly increased，and the temperature increase in winter is the most significant;In the suburbs of Benxi，the temperature in spring and winter is bounded by the late 1980s，while Xiahe's autumn is bounded by the early 1990s，before the relatively cold period followed by a relatively warm period;According to the Mann-Kendall test，the year and winter mutated during the 1980s，and the temperature increased significantly after the early 1990s，while Xiahe's autumn mutated in the mid-1990s，in the early 21st century.After significant warming，The spring mutated in the late 1970s and the temperature increased significantly after the early 1990s.

Key words：Benxi suburbs;Temperature;Trend analysis;Mann-Kendall

近年來，世界氣象組織（WMO）和聯合國環境規劃署（UNEP）建立政府間機構，對氣候變化的科學認識、氣候變化的影響以及適應和減緩氣候變化的可能對策進行了評估[1-2]。據了解，近百年來，中國平均氣溫上升了0.4～0.5℃，略低于全球平均的0.6℃[3-4]，中國與全球氣溫相關系數在0.3～0.4。本文通過對本溪市郊63年來的逐年和月氣溫數據資料整理，通過線性傾向估計法、累積距平法和Mann-Kendall法，研究了本溪市郊氣溫變化規律及趨勢，為本溪市郊氣候資源開發和可持續發展提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 資料 選用1953—2015年草河口（40°52′19″N，123°54′06″E）逐年和月平均氣溫數據資料，代表本溪市郊的氣候資料。選取該樣本的依據：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。

1.2 研究方法

1.2.1 線性傾向估計方法[5-6]建立Yi與Xi之間的一元線性回歸：Yi=a+bXi，趨勢變化率b，即10b為氣候傾向率。利用最小二乘法計算相關系數r值，進行顯著性檢驗分析。

1.2.2 累積距平[5]利用累積距平來判斷本溪市63年來氣溫變化的階段性冷暖季分析。

1.2.3 突變分析 采用Mann—Kendall法[6]對本溪市郊63年來氣溫突變點進行分析和顯著性檢驗。

2 氣溫的年、季變化特征分析

2.1 年代際氣溫變化 通過圖1得出，1953—2015年本溪市郊年代際平均氣溫分別為6.00℃，6.04℃，6.08℃，6.36℃，6.85℃，6.90℃，6.73℃，年代際氣溫最大值與最小值相差0.9℃，接近于1℃，可知63年來本溪市郊氣溫增長顯著。20世紀90年代初期往后氣溫增溫明顯，21世紀初平均氣溫達到最高值（6.90℃），變暖趨勢明顯，同時可以驗證本溪市郊氣溫變化和全球變暖同步。

2.2 年氣溫變化特征 由圖2得出，本溪市郊63年來平均氣溫為6.4℃，氣溫曲線波動上升趨勢明顯，自從20世紀90年代初期往后年間，高于63年來的平均氣溫，且增溫明顯，最高氣溫出現在2015年（7.7℃），最低氣溫出現在1956年（4.8℃），相差2.9℃。由此可見，年際溫差變化大，差異性明顯，年氣象傾向值為0.186℃/l0a，并且增溫趨勢通過0.01顯著性檢驗。從圖2可以看出5年滑動平均曲線，大致分以下2個階段，1987年為分界點，之前為冷期，之后為暖期，同時對于冷、暖期在氣溫增溫過程中有上升、下降趨勢的存在，進一步說明氣溫波動明顯，存在冷（暖）中有暖（冷）。

2.3 季節氣溫變化特征 由表1可知，年和各季平均氣溫分別為6.4℃，7.0℃，21.0℃，7.4℃，-9.7℃;63年來溫差變化幅度最大為冬季6.8℃，最高-6.3℃（2007年），最低-13.1℃（1956年），春季差次之為4.4℃，夏和秋季差最小為3.2℃。氣溫最高值往往出現在20世紀90年代和21世紀初期，而最低值出現在19世紀50—80年代，尤其在20世紀90年代后期增溫尤其顯著。年和各季平均氣溫氣候傾向率為0.186℃/10a，0.226℃/10a，0.117℃/10a，0.117℃/10a，0.285℃/10a，其本溪市郊年和四季氣溫增長速率高于全國平均0.04℃/10a的增長率水平[7]，呈波動上升趨勢，波動上升至今，其上升趨勢和整個東北地區氣溫變化一致[8]。冬季氣溫氣象傾向率高于年和各季，表明冬季氣溫上升趨勢明顯，對63年來本溪市郊平均氣溫增溫影響最顯著的是冬季，貢獻率高于年和各季。且根據表1所得夏季平均氣溫符合0.05的顯著檢驗要求，年和其余各季平均氣溫均通過0.01顯著檢驗，表明年和四季平均氣溫增加異常顯著。

3 氣溫階段性和突變性

3.1 氣溫累積距平分析 從圖3可以看出，本溪市郊年和四季氣溫有冷期和暖期之分，本溪市郊區年、春和冬季的拐點出現在20世紀80年代后期，夏、秋季的拐點出現在20世紀90年代初期。年平均氣溫1953—1987年為冷期，1987—2015年為暖期;春季1953—1988年為冷期，1988—2015為暖期;夏季1953—1993年為冷期，1993—2015年為暖期;秋季1953—1993年為冷期，1993—2015年為暖期;冬季1953—1986年為冷期，1986—2015年為暖期。在研究暖期和冷期變化時，分別存在暖期中有下降和冷期中有上升階段，幅度很小，可以看出，暖中有冷，冷中有暖，且相對存在和對立，顯現出年和四季之間氣溫變化更加復雜，波動頻繁。

3.2 氣溫突變分析 由圖4可知，年突變點為1986年，春季突變點為1978年，夏和秋季突變點同為1995年，冬季突變點為1982年。由圖4交叉曲線中超過上虛線部分為通過0.05顯著水平得出，年平均氣溫為1993年后顯著，春季為1991年后顯著，夏季為2005年后顯著，秋季為2012年后顯著，冬季為1992年后顯著。年和冬季在20世紀80年代期間發生突變，而在20世紀90年代初期后氣溫顯著增高，而夏和秋季于20世紀90年代中期發生突變，春季于20世紀70年代后期發生突變。根據累積距平法和M-K法對比可知，M-K法突變點與累積距平拐點相差無幾，沒有太大的區別，更加證明突變和冷暖期劃分的合理性。

4 結論

（1）本溪市郊近63年來氣溫以增長為主，增長率為0.186℃/l0a，年和四季均符合0.05顯著性檢驗要求，增溫趨勢顯著，尤其冬季對于全年增溫貢獻率最高，暖冬趨勢日漸明顯。

（2）本溪市郊年、春季及冬季氣溫以20世紀80年代后期為界，而夏季和秋季以20世紀90年代初期為界，可將氣候劃分冷、暖2個階段。

（3）通過M-K檢驗法分析突變點和顯著檢驗得出年和冬季在20世紀80年代期間發生突變，20世紀90年代初期后氣溫顯著增高;而夏季和秋季于20世紀90年代中期發生突變，在21世紀初期后增溫顯著;春季于20世紀70年代后期發生突變，20世紀90年代初期后氣溫增高。

參考文獻

[1]秦大河.國新辦就氣候變化第四次評估報告最新進展等舉行發布會[R/OL].

[2]HOUGHTON J T.Intergovernmental Panel on Climate（IPCC）.Third Assessment Report，Climate Change 2001：The Scientific Basis[R].Cambridge：Cambridge University.Press，2001：881.

[3]王紹武，董光榮.中國西部環境特征及其演變//中國西部環境演變評估[C].北京：科學出版社，2002.

[4]丁一匯.中國西部環境變化的預測//中國西部環境演變評估[C].北京：科學出版社，2002.

[5]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）：7-16.

[6]魏鳳英.現代氣候統計診斷與預測技術[M].北京：氣象出版社，1999：37-40，43-44，63-66.

[7]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.

[8]吉奇，宋翼鳳，劉輝.近50年東北地區溫度降水變化特征分析[J].氣象與環境學報，2006，22（5）：1-5.

（責編：張宏民）