近57a淮河流域氣溫變化的時空特征

靳莉莉 張曉紅 王 皓 陳光舟

（1.淮河流域氣象中心 合肥 230031 2.安徽省氣象臺 合肥 230031 3.安徽省氣象局應急與減災處合肥 230031）

1 引言

IPCC第5次評估報告指出，氣候系統的暖化是毋庸置疑的。中國氣候變暖趨勢與全球一致，近50a中國增暖尤為明顯，增暖主要發生在20世紀80年代中期后。處于我國南北氣候過渡帶的淮河流域是氣候變化效應的敏感區，其氣候變化特征受到格外關注，氣溫的變化尤其如此。近十年來，葉正偉以淮河流域為例，分析我國南北氣候過渡帶不同特征氣溫的時間、空間變化規律；韓艷分析了淮河流域年和四季的均溫時空變化特征；葉金印利用145個地面氣象站資料，探討了淮河流域常規氣象要素（溫、壓、濕、風、日照、降水）隨時間變化速率和空間分布不均勻性。葉正偉和韓艷只選取了30個左右地面氣象站點的數據進行分析，而葉金印對于氣溫的年際、年代際變化特征及可能存在的氣候突變等則未作探討。基于以上研究事實，本文使用淮河流域170個氣象站有完整氣象記錄（1961年）以來的逐日氣溫資料，從觀測事實角度全面、客觀地分析三種特征氣溫的空間、時間演變及氣候突變特征。

2 資料和方法

本文使用國家氣象信息中心整編的1961～2017年淮河流域170個國家級氣象站日平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫資料，利用空間相關系數、線性趨勢分析和M-K突變分析方法研究氣溫的時空變化特征和產生氣候突變的時間。

3 空間變化特征

3.1 空間分布

淮河流域年平均氣溫（簡稱年均氣溫）為12.6℃（沂源）～16.2℃（六安），空間平均值為14.7℃：淮河水系大部分地區為14.5℃～15.5℃，渦河上游、沂沭泗水系及里下河北部為12.6℃～14.5℃。年平均最高氣溫（簡稱年均高溫）為17.0℃（日照）～21.1℃（霍山），空間平均值為20.0℃：流域中西部為20.0℃～21.1℃，渦河上游、沂沭泗及里下河地區為17.0℃～19.0℃。年平均最低氣溫（簡稱年均低溫）為7.5℃（沂源）～12.3℃（六安），空間平均值為10.3℃：沿淮淮河以南及里下河南部為10.5℃～12.3℃，流域其他地區7.5℃～10.5℃。

流域三種特征氣溫均呈南高北低分布，但三者對于海陸差異具有不同的敏感度，年均高溫的海陸差異最明顯；年均低溫則對海陸差異不敏感；年均氣溫介于兩者之間，且更相似于年均低溫。年均氣溫與年均低溫的最大、小值出現位置相同，與年均高溫的出現位置有一定的偏差，進一步說明均溫與低溫分布更為相似。

3.2 空間相對變率

氣溫相對變率表示某地氣溫相對變化性的大小。氣溫變率小，則意味著該地區氣溫常年比較穩定；氣溫變率大，則意味著該地區氣溫不穩定。三種特征氣溫的相對變率分布均反映了流域氣溫呈增暖趨勢，三者之間既有一定的相關性，又有一定的差異性：

（1）三者增暖速率的空間分布型態大致相同：流域潁河上游北部、潁河渦河中游、淮干中下游以南、沂沭泗大部及里下河地區的反“E”型區增暖速率較大（顯著增暖區），而伏牛山區以東至渦河中上游、淮河上游至淮干中游淮北的“C”型區增暖速率相對較小（緩慢增暖區）。

年均氣溫與年均低溫、年均高溫增暖速率的空間相關系數分別達到0.876和0.615，均通過了信度為0.001的顯著性檢驗，表明這三種特征氣溫的增暖具有極強的空間協同性，其中年均氣溫與年均低溫的空間變化更相近。

（2）三者增暖速率顯著值之間存在差異：年均低溫的顯著增暖區升溫速率可達0.5～0.712℃/10a，年均高溫為0.1～0.359℃/10a，而年均氣溫為0.2～0.431℃/10a，處于高、低溫之間，與高溫增暖值更相近。

4 時間變化特征

4.1 年際變化

圖1 近57a年平均氣溫（a）、年平均最高氣溫（b）、年平均最低氣溫（c）變化曲線圖（單位：℃）

圖2 淮河流域年平均氣溫（a）、年平均最高氣溫（b）、年平均最低氣溫（c）的MK突變分析圖

表1 淮河流域各年代平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫平均值表

三種特征氣溫近57a逐年變化曲線（圖1）的趨勢系數分別為0.0219、0.0134及0.0356，其中均溫和低溫的增暖趨勢通過了0.01的顯著性檢驗。表明近57a來淮河流域年均低溫、年均氣溫上升趨勢明顯，增暖速率分別為0.36℃/10a、0.22℃/10a；年均高溫上升趨勢不明顯，氣候傾向率為0.13℃/10a。葉金印、葉正偉對此也進行了分析，得到的增暖速率與本文略有差異，這種差異是所用資料序列長度差異和站點數量差異造成的。

4.2 年代際變化

三種特征氣溫的每10a平均值（表1）顯示：年均氣溫在20世紀70年代、80年代略減；在90年代增溫幅度最大，達0.5℃/10a；在00年代、10年代增溫趨緩，為0.2～0.3℃/10a。年均高溫在70年代、80年代遞減；在90年代增溫明顯，增幅達0.5℃/10a；00年代、10年代增溫趨緩，為0.2℃/10a。年均低溫則是每10a依次遞增的，其中90年代、00年代增幅最大，均達0.6℃/10a；10年代增溫趨緩，為0.2℃/10a。總的來說，近57a淮河流域三種特征氣溫均有增暖趨勢，且在90年代增暖最為明顯；增暖趨緩時間則略有差異，均溫和高溫在00年代，低溫在10年代。許艷研究認為：增暖趨緩期（1998～2014年）中國年均氣溫和年均高溫轉為降溫趨勢，年均低溫的上升趨勢是減緩的。對比可見，淮河流域氣溫增暖趨緩滯后于全國，這種滯后性在尹云鶴分析的我國氣候變化趨勢與突變的區域差異中也有體現。盡管三種特征氣溫的年代際變化趨勢存在一定的差異，但它們的共性是在90年代都存在躍變。

4.3 突變分析

利用M-K突變方法對三種特征氣溫進行分析（圖2）。年均氣溫的UF值在1993年以后大于0，表明1993年以后年平均氣溫呈上升趨勢；在1999年以后超過臨界直線1.96，表明1999年以后上升趨勢顯著；與UB曲線的交點是1996年，表明1996年為突變時間。年均高溫的UF值在1997年以后大于0，2007年超過臨界直線，與UB曲線的交點是1998年、2000年和2003年。由于1998年后，UF與UB值未超過臨界直線，又在2000年相交，故1998年不可確定為突變時間；而2000年以后，UF值始終大于等于UB值（僅在2003年短暫相交），而后在2007年后超過臨界直線，則2000年可確定為突變時間，較平均氣溫突變晚。年均低溫的UF值在1973年以后大于0，1990年以后超過臨界直線，與UB曲線的交點在1993年，意味著最低氣溫的突變時間在1993年，較平均氣溫突變早。

5 結論

通過分析近57a淮河流域三種特征氣溫的時空變化，得到如下結論：

（1）流域年均氣溫、年均高溫和年均低溫總體均呈南高北低分布，但高溫兼具緯向差異和海陸差異，低溫只有緯向差異，而均溫介于高、低溫之間，更接近于低溫。

（2）三種特征氣溫的相對變率均表現出增暖趨勢，三者在空間上大致相同，但增暖速率不同。

（3）年均氣溫和年均低溫增暖趨勢明顯，年均高溫增暖趨勢不明顯。

（4）氣溫在90年代增暖最為明顯；年均氣溫和年均高溫年代際變化均為先降后升，而年均低溫則逐年代持續升高。

（5）流域氣溫增暖是突變現象，低溫突變在1993年，均溫突變在1996年，高溫突變在2000年■