1971—2018年遷西縣氣溫變化特征分析

郭金海　楊鵬

摘要? ? 利用遷西縣1971—2018年逐日氣象數據以及趨勢分析、突變檢驗等統計方法，分析了該區域氣溫的變化。結果表明，遷西縣氣溫呈升高的趨勢，年變化幅度略小于全省平均水平;氣溫的年代際變化在1990年代達到最大之后除春季外又有所回落，但變化幅度不大;遷西縣的氣溫在20世紀80—90年代存在時間序列的突變過程，其中年氣溫、春季氣溫、冬季氣溫在20世紀突變上升趨勢明顯。該研究可以為當地合理利用熱能資源提供理論參考。

關鍵詞? ? 氣溫;線性擬合;滑動平均;Mann-Kendall突變檢驗;河北遷西;1971—2018年

中圖分類號? ? P423.3? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2019）15-0195-03

Analysis? of? Temperature? Change? Characteristics? in? Qianxi? County? from? 1971? to? 2018

GUO Jin-hai 1? ? YANG Peng 2

（1 Qianxi County Meteorological Bureau in Hebei Province，Qianxi Hebei 064300; 2 Shijiazhuang Meteorological Bureau）

Abstract? ? Based on the daily weather data during 1971-2018 in Qianxi County，using statistics method such as trend analysis and M-K sudden change test，this paper analyzed the temperature changes in this area.The results showed that the temperature in Qianxi County increased during these years，and the annual change amplitude was slightly smaller than that of the provincial average level as a whole.The decadal change of temperature reached its maximum in the 1990s，but declined in a small range except the temperature change in spring.There was a sudden change process of the temperature from 1980s to 1990s，the annual temperature，spring temperature and winter temperature rose obviously.This study can provide a theoretical reference for the rational utilization of thermal energy resources in local areas.

Key words? ? temperature;linear fit;moving average;Mann-Kendall test;Qianxi Hebei;1971-2018

遷西縣地處河北省東北部、燕山山脈南麓、灤河中下游、古長城南側，位于北緯39°57′～40°27′、東經118°06′～118°37′之間，海拔為70～842 m。境內層巒拔地、河川縱橫，地貌特征呈典型的低山丘陵景觀，大體為“七山一水分半田，半分道路和莊園”。因此，遷西縣素有“燕山綠色明珠、京津冀后花園”的美譽，同時也是著名的中國板栗之鄉、國家級園林縣城、全國首批全域旅游示范區創建單位和全國休閑農業與鄉村旅游示范縣[1]。

在全球氣候變暖的大背景下[2-3]，隨著全球氣候變化，我國氣候也隨之改變[4-5]，在省級以上范圍的區域研究中，閆冠華等[6]認為，我國北方農牧帶年平均氣溫在20世紀90年代前期變化幅度較小，1987年之后持續偏暖，與全球及我國溫度變化趨勢一致;姜永見等[7]認為，近40年來，青藏高原各區域年平均氣溫整體持續上升，柴達木地區增溫尤為顯著，年平均氣溫增長率達0.49 ℃/10 a;趙少華等[8]研究認為，河北平原四季和年平均氣溫均呈現線性增加趨勢，除夏季之外，其他季節均溫和年均溫的增高均達極顯著水平（P<0.01），年均溫的增溫速率為0.38 ℃/10 a;趙國石等[9]認為，石家莊四季氣溫和年氣溫在20世紀80年代末和90年初發生了明顯的突變;周秀君等[10]認為，日照市氣溫呈逐年上升的趨勢，20世紀90年代平均氣溫與80年代相比上升了0.8 ℃;何云玲等[11]認為，近60年昆明市氣溫升高，上升率為0.24 ℃/10 a。這些研究都集中在較大的區域，而目前作為小區域的遷西縣受氣候變化、地貌特征的影響以及氣候變化特征等鮮有研究。因此，本文以統計學為研究手段，統計分析了遷西縣近48年氣溫的變化規律，以期為當地應對氣候變暖提供一定的理論參考。

1? ? 資料與方法

1.1? ? 資料來源

本文所研究數據來源于河北省氣象信息中心，采用1971年1月1日至2018年12月31日的逐日平均氣溫觀測數據，經整理統計成逐月和逐年數據，所有數據都經過了質量控制，并通過了一致性檢驗，期間缺測數據利用插值方法進行補足處理。

本文按3—5月為春季、6—8月為夏季、9—11月為秋季、12月至翌年2月為冬季的季節劃分生成逐季序列，采用日平均氣溫得到逐月、逐季、逐年平均氣溫數據。

1.2? ? 分析方法

運用線性擬合分析對季氣溫和年氣溫的變化進行分析，確定變化傾向率[12-13];采用5年滑動平均進行去除氣候噪音處理，繪制平滑曲線，顯示氣溫的變化趨勢;運用Mann-Kendall突變檢驗[14-15]，分析氣候時間序列的突變特征，確定突變開始時間。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 氣溫時間序列的趨勢變化特征

對遷西縣1971—2018年的年、春、夏、秋、冬的平均氣溫進行一元趨勢分析。由圖1可知，遷西縣近48年的年平均氣溫為11.1 ℃，趨勢變化率為0.281 ℃/10 a，變化率通過了0.01的顯著性檢驗，呈明顯上升趨勢;春季氣溫近48年平均值為12.6 ℃，趨勢變化率為0.328 ℃/10 a，通過了0.01的顯著性檢驗，上升趨勢明顯;夏季氣溫近48年的平均值為24.5 ℃，趨勢變化率為0.193 ℃/10 a，通過了0.05的顯著性檢驗，上升趨勢明顯;秋季氣溫近48年的平均值為11.4 ℃，趨勢變化率為0.131 ℃/10 a，未通過趨勢變化的顯著性檢驗，該季節氣溫上升不明顯;冬季氣溫近48年的平均值為 -4.2 ℃，趨勢變化率為0.498 ℃/10 a，通過了0.01的顯著性檢驗，上升趨勢明顯（表1）。

2.2? ? 氣溫年代際變化特征

利用10年一統計的方法計算遷西縣不同年代的氣溫平均值。由圖2和表2可以看出，年平均氣溫在1970年代至1990年代的3個10年間均呈升高狀態，在1990年代至2000年代的2個10年間稍有回落，2000年代至2010年代間氣溫持平;春季氣溫的年代際變化始終呈上升趨勢，1970年代至1980年代間上升最快，為0.7 ℃;夏季平均氣溫在1970年代至1990年代的3個10年間均呈升高狀態，在1990年代至2000年代的2個10年間稍有回落，2000年代至2010年代間氣溫持平，變化與年氣溫變化一致;秋季和冬季年代際的變化最高值同樣出現在1990年代，冬季年代際氣溫的變化幅度大于年變化與其他季節變化。

2.3? ? 氣溫時間序列的突變特征

利用Mann-Kendall突變檢驗對年平均氣溫、各季節平均氣溫進行突變檢驗（α=0.05）。結果發現，年平均氣溫的UF線在1985年與UB線相交，在1988年通過0.05的顯著性檢驗，升溫趨勢明顯;春季平均氣溫的UF線在1992年與UB線相交，在1996年通過0.05的顯著性檢驗，升溫趨勢明顯;夏季平均氣溫的UF線在1990年與UB線相交，在2000年通過0.05的顯著性檢驗，但始終在檢驗線附近波動，變化顯著性不強;秋季氣溫的UF線在1980年與UB線相交，在1998年通過0.05的顯著性檢驗，但在2010年又回落到顯著性檢驗線以內，變化不明顯;冬季平均氣溫的UF線在1982年與UB線相交，在1988年通過0.05的顯著性檢驗，升溫趨勢明顯（圖3）。

3? ? 結論與討論

分析結果表明，遷西縣近48年年平均氣溫趨勢變化率為0.281 ℃/10 a，近48年趨勢溫度上升了1.3 ℃;各季節中，春季氣溫趨勢變化率為0.328 ℃/10 a，近48年趨勢溫度上升了1.6 ℃;夏季氣溫趨勢變化率為0.193 ℃/10 a，近48年來趨勢溫度上升了1.6 ℃;秋季氣溫趨勢變化率為0.131 ℃/10 a，近48年來趨勢溫度上升了0.63 ℃;冬季氣溫趨勢變化率為0.498 ℃/10 a，近48年來趨勢溫度上升了2.4 ℃。年氣溫、春季氣溫、冬季氣溫的變化趨勢通過了0.01的顯著性檢驗，夏季氣溫的變化趨勢通過了0.05的顯著性檢驗，秋季氣溫的變化趨勢沒有通過顯著性檢驗，變化不明顯。春季年代際氣溫變化表現為上升趨勢，其他季節和年氣溫的年代際變化均自1970年代至1990年代表現為增加狀態，之后表現為不同程度的降低。遷西縣的年氣溫和各季節氣溫均表現為在20世紀80年代至90年代的突變過程，但秋季的突變過程不明顯。以高霞的河北省近45年氣候均態及極值變化特征研究對比分析[16]，遷西縣的年平均氣溫增溫幅度低于河北省的平均水平（0.29 ℃/10 a）;遷西氣溫的年代際變化在2000年代前與全省每10年增溫0.2～0.6 ℃的增溫幅度相近，但在2000年代后由于政府加強了對森林保護等原因，植被對氣候變暖一定的遲緩作用，使遷西縣在2000年代后氣溫的年代際變化有所降低。

4? ? 參考文獻

[1] 王篤銀.遷西縣志（1978—2005）[M].北京：方志出版社，2013.

[2] IPCC.Climate change 2013：the physical science basis[M].Cambridge：Cambridge University Press，2013.

[3] 任國玉.全球氣候變化研究現狀與方向[C]//中國氣象學會.大氣科學發展戰略：中國氣象學會第25次全國會員代表大會暨學術年會論文集.北京：中國氣象學會，2002：6.

[4] 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.

[5] 陳隆勛，周秀驥，李維亮，等.中國近80年來氣候變化特征及其形成機制[J].氣象學報，2004，62（5）：634-646.

[6] 閆冠華，李巧萍，呂冬紅.中國北方農牧交錯帶氣候變化特征及未來趨勢[J].南京氣象學院學報，2008（5）：671-678.

[7] 姜永見，李世杰，沈德福，等.青藏高原近40年來氣候變化特征及湖泊環境響應[J].地理科學，2012（12）：1503-1512.

[8] 趙少華，楊永輝，邱國玉，等.河北平原34年來氣候變化趨勢分析[J].資源科學，2007，29（4）：109-113.

[9] 趙國石，郝立生.石家莊市氣候變化特征分析[J].氣象科技，2007，35（6）：797-802.

[10] 周秀君，成兆金.日照市氣候與氣候極端事件的變化特征[J].現代農業科技，2006（23）：165.

[11] 何云玲，魯枝海.近60年昆明市氣候變化特征分析[J].地理科學，2012（9）：1119-1124.

[12] 黃嘉佑.氣象統計分析與預報方法[M].北京：氣象出版社，2004：28-30.

[13] 徐建華.現代地理學中的數學方法[M].北京：高等教育出版社，1996：48-63.

[14] 魏鳳英.現代氣候統計診斷與預測技術[M].北京：氣象出版社，1999：69-72.

[15] 符淙斌，王強.氣候突變的定義和檢測方法[J].大氣科學，1992，16（4）：482-493.

[16] 高霞.河北省近45年氣候均態及極值變化特征研究[D].蘭州：蘭州大學，2007.