六盤水市1980年以來氣溫與降水的時空變化研究

趙 方，班 春，丁 薇，曹振興

(六盤水師范學院,貴州 六盤水 553004)

1 引言

1979年，科學家在第一次世界氣候大會上提出了大氣CO2濃度增加將會導致地球升溫的警告，氣候變化作為一個重大科學問題首次受到國際科學界的普遍關注[1]。IPCC第五次報告指出，1880～2012年全球平均氣溫升溫0.85 ℃，平均增幅為0.064 ℃/10年[2]。在全球氣候變暖的背景下，氣溫和降水作為兩個極其重要的氣候因子，一直是國內外學者的重點研究方向[3～8]。目前氣候變化對生態環境和社會經濟已經造成重大影響，如果這種趨勢長期延續下去，將會危害人類的生存和發展，因此，有必要對不同地區的氣候變化情況做詳細研究。

我國近百年來氣候變化情況，總體上與全球氣候變化總趨勢一致[9]。由于我國地域面積寬廣，地形條件復雜多樣，一方面與全球氣候的變化有共同性，另一方面有它的特殊性和復雜性[10]。不同區域和不同時間段對全球氣候變化的響應存在一定差異[11～14]。六盤水市地處貴州省西部，屬于低緯高海拔山區，具有明顯的季風性氣候特點。近年來，六盤水市暴雨、干旱、冰雹等極端災害現象不斷發生，對市民的生活和發展造成嚴重影響。因此，本研究通過對六盤水1980年來以來的氣溫與降水的時空變化分析，以期為六盤水市旱澇災害的準確預報和防災減災提供科學依據，對促進農業生產、經濟發展和水利事業的未來有重要作用，對當地農牧業穩定發展、生態環境保護等具有一定意義。

2 研究區概況及方法

2.1 研究區概況

六盤水市位于貴州省西部，地理坐標為東經104°18′20″～105°42′50″，北緯25°19′44″～26°55′33″，是以能源材料為主的重工業城市，平均海拔為1700～1800 m，面積為9965 km2。六盤水與云貴川交接，是國家西電東送和西南地區重要的鐵路樞紐城市。礦產資源極其豐富多樣，氣候宜人，在2004年不但被中國氣象學會授予“中國涼都”的美譽稱號，而且還是全國獨一無二以氣候特征命名的城市。該市屬于典型的亞熱帶季風氣候區，因受低緯度高海拔的影響，所以六盤水市冬暖夏涼，曾被稱為19 ℃的夏天。夏季降水量充沛，但降水量時空分布不均勻，旱澇災害是影響六盤水市最重要的氣象災害之一，給六盤水市社會經濟和人民生命財產造成了巨大的損失，直接影響六盤水市經濟的可持續發展。

2.2 研究數據來源和處理

本文研究數據來源于中國科學院資源環境科學數據中心(http://www.resdc.cn)。數據基于全國2400多個氣象站日觀測數據，通過計算和空間插值處理，生成中國1980年以來年均氣溫、年均降水水量數據集?？臻g插值采用基于平滑樣條函數的澳大利亞的ANUSPLIN插值軟件完成[15]?？臻g插值完成后，通過ArcGIS軟件的裁剪處理，獲取六盤水1980～2015年氣溫與降水的數據。采用Mann-Kendall突變檢驗法[16]分析氣候突變。

3 結果與分析

3.1 氣溫和降水的時空演變

3.1.1 氣溫年際變化趨勢

六盤水1980～2015年平均氣溫為14.47 ℃，整體呈現出波動上升的趨勢，平均增幅為0.28 ℃/10年(圖1)。年均氣溫最高值出現在2010年，為15.4 ℃；年均氣溫最低值出現在1984年，為13.47 ℃。從年代變化分析，六盤水氣溫在20世紀80年代到20世紀90年代呈冷暖交替變化，在20世紀90年代以后氣溫逐漸升高，近35年來年均氣溫在2009～2015年升溫趨勢最顯著，這7年內最高年均氣溫達15.4 ℃。綜上所述，進入21世紀以來六盤水市氣溫持續增加變暖。

圖1 六盤水1980～2015年年均氣溫變化

3.1.2 降水年際變化趨勢

六盤水1980～2015年平均降水量為1249.19 mm，整體呈現出波動下降趨勢，平均降幅為45 mm/10年(圖2)。年均降水量最高值出現在1983年，為1617.46 mm；年均降水量最低值出現在2011年，為809.76 mm。從年代變化分析，降水量在不同年代中呈現出不一樣的變化趨勢，六盤水市降水量整體在20世紀80年代、90年代、21世紀以來呈現先增后減的趨勢，均降水量分別為1265.36mm、1312.03mm、1202.71mm。

圖2 六盤水1980～2015年年均降水量變化

3.2 氣溫與降水的空間變化

3.2.1 氣溫空間分布

為更好的對比變化趨勢，將其劃分為5年一個階段(圖3)。從各個階段對比可知，六枝在2000年之前氣溫變化幅度不大，2000年之后有顯著升溫的趨勢；盤州整體呈現不明顯的升溫趨勢；水城氣溫在2000年后有明顯的升溫趨勢。得出六盤水市氣溫整體呈上升趨勢。

從六盤水市近35年平均氣溫整體分析，其平均氣溫分布在9.49～19.84 ℃組成的溫度間段，變化幅度較大。六枝站點周圍氣溫出現暖中心，最高值為19.84 ℃；水城站點周圍氣溫出現冷中心，最低值為9.49 ℃，二者相差10.35 ℃。在整個氣溫空間分布中有幾個低值中心年平均氣溫僅9.49 ℃左右。綜上所述，可知六盤水市近35年氣溫整體呈東南高西北低的空間分布特征。

3.2.2 降水空間分布

為更好地對比六盤水1980～2015年平均降水量的空間分布變化趨勢，將其劃分為5年一個階段(圖4)。六盤水各地區在1980～1985年降雨量充沛，最高降雨量達1467 mm；在1986～1990年降雨量大幅度減少，最低降雨量達989 mm，是整個階段中降水量最少的一年；在1991～2000年降雨量逐漸增多，其中1991～1995年是整個階段中降水量最高的一年；在2000年后降雨量呈逐漸下降趨勢。六盤水降水量整體呈先增后減趨勢。

從六盤水1980～2015年平均降水量整體分析，其平均降水量分布在1068.42～1358.57 mm組成的降水間段，變化幅度較大。盤州站點周圍降水量出現高值中心，達1358.57 mm；水城站點周圍降水量出現低值中心，達1068.42 mm，二者相差290.15 mm。綜上所述，六盤水市降水地區分布不均勻，年均降水量整體呈南多北少的空間分布趨勢，與我國降水量分布南多北少的格局基本吻合。

3.3 氣溫與降水的突變分析

3.3.1 氣溫突變分析

氣候突變是指氣候從一種穩定狀態跳躍式地轉變為另一種穩定態的現象，表現為氣候從時空分布上從一種統計特征轉移到另一種統計特征上的急劇改變[17]。為了解六盤水近35年來氣溫的突變情況，運用Mann-Kendall突變檢驗法對六盤水1980～2015年平均氣溫進行了突變檢測分析，給定顯著水平α=0.05，UF=±1.96。由圖5知，UF和UB分別為時間序列的正、反序列，正序列UF曲線在2000年以前小于0，表明在1980～2000年均氣溫呈下降趨勢；UF曲線在2000年后大于0，表明在2001～2015年均氣溫呈上升趨勢；UF曲線在1984年和2007年超過臨界直線時，表明氣溫在1984年下降趨勢顯著，氣溫在2007年上升趨勢顯著。所以可以判斷出在1984～2007年之間氣溫突變的區域，UF和UB兩條曲線在2001年出現交點，并且交點位于臨界線之間，因此判定為2001年為六盤水市氣溫升高的突變點。

3.3.2 降水突變分析

運用Mann-Kendall突變檢驗法對六盤水1980～2015年平均降水量進行突變檢測，給定顯著水平α=0.05，UF=±1.96。由圖6知，正序列UF曲線波動趨勢較大，分別在1982年之前、1987～1996年間、2003～2015年間這3個階段小于0，年均降水量在整體上呈現減少-增加-減少的變化趨勢。1980～2015年均降水量可能有3次突變。第一次突變發生在1987年，年均降水量為1146.04 mm，呈現下降的趨勢；第二次突變發生在1991年，降水量為1371.04 mm，正序列UF曲線呈上升趨勢與反序列UB曲線相交超過了臨界直線，表明降水量呈顯著的增加趨勢。第三次突變發生在2002年，降水量為1128.08 mm，呈現下降的趨勢。得出結論1987年和2002年為六盤水市降水量下降的突變點，1991年為六盤水市降水量增加的突變點。

圖3 六盤水1980～2015年氣溫的空間分布

圖4 六盤水1980～2015年降水量的空間分布

圖5 六盤水1980～2015年均氣溫Mann-Kendall曲線

圖6 六盤水市1980年～2015年均降水量Mann-Kendall曲線

4 結論

(1)氣溫和降水的年際變化：六盤水1980～2015年的平均氣溫為14.47 ℃，整體呈現波動上升趨勢，上升速率為0.28 ℃/10年，從年代際變化分析，2009～2015年升溫趨勢最顯著，20世紀90年代以來六盤水氣溫持續增加變暖；平均降水量為1249.19 mm，整體呈波動下降趨勢，平均降幅為45 mm/10年，從年代際變化分析，近35年六盤水降水量整體呈現先增后減的趨勢。

(2)氣溫和降水的空間分布：六盤水1980～2015年的平均氣溫分布在9.49～19.84 ℃組成的溫度間段，變化幅度較大，其氣溫整體呈東南高西北低的空間分布特征；平均降水量分布在1068.42～1358.57 mm組成的降水間段，變化幅度略微大，降水地區分布不均勻，降水量整體呈南多北少的趨勢，與我國降水量分布南多北少的現象基本吻合。

(3)氣溫和降水的突變分析：六盤水近35年平均氣溫在2001年發生突變，氣溫呈現波動上升的趨勢，2011年均氣溫為14.65 ℃；六盤水近35年平均降水量總共發生了三次突變，1987年和2002年為六盤水降水量下降的突變點，1991年為六盤水降水量增加的突變點。