近50年閩南地區冬季氣溫異常的氣候變化及特征

林偉家 徐海燕 葉曉冰葉曉春

(1.福建省永春縣氣象局，福建 泉州 362600；2.福建省南安市氣象局，福建 泉州 362300 )

1 概述

聯合國政府氣候變化專門委員會(IPCC)在第四次氣候變化評估[1]報告上指出，全球氣候正在以變暖的趨勢顯著變化著，過去的百年里全球平均氣溫升高了0.74℃，而最近的五十年里，增溫率已經達到0.13℃/10a。周自江等[2]研究發現，我國冬季氣溫總體是非連續增溫趨勢。任國玉等[3-4]指出，無論是近54年還是100年來，全國的年平均地面溫度上升的趨勢達到了0.25℃/10a和0.08℃/10a，而且四季的平均氣溫也是呈現升高趨勢，上升最明顯的是冬季，達到了0.39℃/10a。研究冬季氣溫的異常變化以及特征，對于探討冬季氣溫的異常原因和冬季氣溫的變化規律有一定的幫助。因此，本研究利用閩南地區17個氣象站點月氣溫資料對閩南地區冬季氣溫異常氣候變化和特征進行分析，探討閩南地區冷暖冬年前后期氣溫變化，為閩南地區冬季氣溫預測提供參考。

2 數據來源與方法

所用分析資料為閩南地區17個氣象站點近50年(1969年—2019年2月)的月平均氣溫資料。冬季氣溫為當年12月到次年2月平均氣溫。本文采用的方法有：線性趨勢分析、Mann-Kedall檢驗、EOF分析、合成分析等方法。

3 結果與分析

3.1 閩南地區冬季平均氣溫的空間分布

為了解閩南地區近50年來冬季氣溫空間分布特征，對冬季平均氣溫進行EOF分析，計算出前4個特征向量場的方差貢獻率(表1)，從表1得出，第一特征向量占總方差的57.46%，說明閩南地區冬季氣溫總體特征為一致暖或者冷。圖1中，較高區域在漳州內陸地區，較低地區在泉州沿海地區，說明閩南地區冬季平均氣溫呈現沿海向內陸方向升高的特點。第二特征向量占7.53%，從圖2可以看出，漳州華安為負值區，漳州南部為正值區，泉州內陸-廈門地區一帶為正值區，而泉州惠安地區為負值區。這說明閩南冬季平均氣溫特征為漳州華安和泉州惠安地區低，其余地區高。

表1 EOF分析前4個模態對總方差的貢獻率和累積貢獻率

圖1 閩南地區冬季平均氣溫EOF分析第一特征向量場的空間分布

圖2 閩南地區冬季平均氣溫EOF分析第二特征向量場的空間分布

3.2 閩南地區冬季平均氣溫的時間變化特征

3.2.1 閩南地區冬季平均氣溫年際變化

閩南地區冬季平均氣溫有較明顯的年際變化，冬季平均氣溫最高前3年依次為：2018年(15.9℃)、2016年(15.4℃)、2000年(15.4℃)，均出現在2000年以后。冬季平均氣溫最低前3年依次為：1983年(11.7℃)、1973年(11.9℃)、1985年(12.1℃)，均出現在1985年以前。1969—2018年，閩南地區冬季平均氣溫為13.8℃。50年期間，閩南地區冬季平均氣溫以0.30℃/10a的速率增加，而且通過了1%的顯著性檢驗，比任國玉等[4]的結論(全國年平均氣溫增溫率0.25℃/10a)高，但比其指出的全國冬季平均氣溫增溫率0.39℃/10a低。

圖3 閩南地區1969—2018年冬季平均氣溫年際變化

3.2.2 閩南地區冬季平均氣溫年代際變化

以1981—2010年閩南地區冬季平均氣溫13.8℃為常年值，分析1969—2018年每10年間(其中1969—1980年為12年，2011—2018年為8年)閩南地區冬季平均氣溫距平如圖4所示。

圖4 閩南地區冬季平均氣溫年代際距平

從圖4可以得出，閩南地區冬季平均氣溫具有明顯的年代際變化，20世紀70年代到20世紀80年代都是負距平，其中20世紀70年代年冬季平均氣溫偏低，達到-0.48℃；20世紀80年代有回升，但仍偏低了-0.12℃；20世紀90年代冬季平均氣溫上升顯著，為正距平，偏高了0.83℃；21世紀冬季平均氣溫上升緩慢。與宋連春[5]證明的“1950—1990年我國冬季平均氣溫在前期是呈現下降的趨勢，然而在后期則是呈現上升的趨勢”是相一致的。

為了分析閩南地區1969—2018年冬季的平均氣溫是否存在突變，對冬季平均氣溫進行了M-K檢驗。從閩南地區冬季平均氣溫M-K檢驗(圖5)可以看出，閩南地區冬季平均氣溫在20世紀80年代后期左右發生突變，并且在1991年有增溫的過程。閩南地區冬季平均氣溫在2000年UF線超過5%的顯著性水平，說明在2000年后閩南地區冬季增溫較為明顯。閩南地區冬季平均氣溫的突變時間較文獻[6](華南極端最低氣溫在1978年發生增溫突變)要晚11a左右,與惠素敏等[7]的結論(認為我國冬季氣溫突變時間發生在20世紀80年代，且在20世紀80年代我國冬季氣溫發生了一次由冷到暖的突變)是相一致的。

圖5 閩南地區冬季平均氣溫M-K突變檢驗

3.3 閩南地區冷、暖冬年以及對應的冬季氣溫時空分布特征

3.3.1 閩南地區冷、暖冬年的選取

以閩南地區1969—2018年平均氣溫距平1.0℃為劃分標準，當閩南地區冬季平均氣溫距平小于-1.0℃為冷冬，大于1.0℃為暖冬。閩南地區冷冬年有6a，分別是1973年、1975年、1976年、1982年、1983年、1985年，暖冬有5a，分別是1998年、2000年、2006年、2016年、2018年。閩南地區冷冬出現在20世紀70年代后，暖冬出現在20世紀90年代后，冷冬出現次數是暖冬的1.2倍，冷、暖冬一共有11a。

3.3.2 閩南地區冷暖冬年前后期的氣溫分布

將閩南地區冷暖冬年前期和后期的平均氣溫進行合成，得出從當年1月到次年12月閩南地區前后期每個月的氣溫距平的合成情況見表2。從表2可見，閩南地區冷冬年前期的1～11月里，除2月和5月氣溫正常外，10月氣溫偏高，其余8個月氣溫都偏低，尤其是當年夏季氣溫偏低；冷冬后期，5月和8月氣溫正常，其余氣溫都偏低。因此，閩南地區冷冬年前期與后期氣溫都是以偏低為主。

表2 閩南地區冷、暖冬年前期與后期平均氣溫合成分布

閩南地區暖冬年前期，當年2月和9月氣溫接近常溫，其余月份氣溫都偏高。閩南地區暖冬年后期，11月份氣溫以正常為主，其余月份氣溫都偏高。由此可見，閩南地區暖冬年前后期氣溫都是以偏高為主。

4 結論

①近50年閩南地區冬季氣溫進行了EOF的分析，第一特征向量貢獻率達57.46%，說明閩南地區冬季氣溫總體特征為一致暖或者冷，冬季平均氣溫呈現沿海向內陸方向升高的特點。

②閩南地區冬季平均氣溫具有明顯的年代際變化，20世紀70年代到20世紀80年代都是負距平，氣溫偏低；20世紀80年代后期左右發生突變，90年代起，氣溫以偏高為主。

③閩南地區冷冬年前后期氣溫都是以偏低為主，而暖冬年前后期氣溫都是以偏高為主。