延吉市極端氣溫變化特征分析

徐昌龍 崔春杰 張瑩瑩 崔日權

1.延邊州氣象局 吉林 延吉 133000;2.延吉市氣象局 吉林 延吉 133000

氣候變暖已成為不爭事實。大量研究表明,在全球氣候變暖情況下,極端氣候事件造成的經濟損失以及給社會帶來的影響非常巨大,因此研究極端溫度變化十分必要。延吉市地處吉林省東部山區,春季干燥多風、夏季溫熱多雨、秋季涼爽少雨、冬季漫長寒冷,屬中溫帶大陸性季風氣候。本文以極端氣溫作為研究對象,利用逐日最高、最低溫度資料探討氣候變暖對極端溫度影響及變化趨勢,對于防災減災和經濟建設有一定現實意義和實際價值。

1 資料與方法

利用延吉地面觀測站1953-2019年逐日最低、最高氣溫記錄,日最低和日最高氣溫記錄單位是0.1℃。采用一次直線方程最小二乘法計算延吉市最高、最低氣溫趨勢變化率,運用Mann-Kendall法研究延吉市67年氣溫突變特征,通過小波分析得出延吉市極端最高、最低氣溫周期變化。

2 極端溫度變化特征分析

2.1 年際變化和年代際變化

2.1.1 極端最高氣溫 延吉市歷年極端最高氣溫在1997年7月25日和2018年8月4日,為37.7℃,平均極端最高氣溫33.2℃,主要在每年5-8月,以7月最多為29次占43.3%,其次為8月、6月分別為17次和15次,占比分別為25.3%和22.4%,5月次數最少為6次,占9.0%。

延吉市極端最高氣溫存在年際變化特征,且近67a極端最高氣溫隨時間有弱上升趨勢(圖1),氣候傾向率0.01℃/10a,相關系數R僅0.07。20世紀50年代有上升趨勢,60年代趨于下降,70年代出現上升,80年代又下降,90年代初達到谷底,之后整體呈微弱上升趨勢。

圖1 延吉市年極端最高氣溫時間序列

2.1.2 極端最低氣溫 延吉市歷年極端最低氣溫在1972年2月6日,為-32.7℃,平均極端最低氣溫-25.4℃,主要在每年1-2月和12月,以1月最多為43次占64.2%,12月17次,占25.4%,2月7次為最少,占10.4%。

近67年延吉市極端最低氣溫有明顯年際變化特征(圖2),且隨時間明顯上升,氣候傾向率為1.1℃/10a,相關系數R為0.69。年極端最低氣溫50-70年代略下降,70年代初達谷底,70-90年代后期趨于下降,2000年后上升明顯。

圖2 延吉市年極端最低氣溫時間序列

2.2 Mann-Kendall檢驗 延吉市極端最高氣溫無明顯突變,60年代由冷向暖弱突變,1985-2015年極端最高氣溫持續偏低;極端最低氣溫有明顯突變,突變點在1991年前后,1975年前極端最低氣溫波動明顯,1975后處于偏高。

2.3 小波分析

2.3.1 極端最高氣溫 延吉市極端最高氣溫有19-20年、2-3年、6-7年、10-11年4個明顯振蕩周期,其中19-20年和10-11年周期貫穿整個研究時段,并在80年代后趨于增強,其他兩個周期較弱。對應準10年時間尺度,延吉市67a極端最高氣溫經歷14個冷暖交替過程,冷、暖期分別7個;準20年時間尺度上,經歷8個冷暖交替過程,冷、暖期分別4個;50年代中期至60年代中期、70年代中期至80年代中期、90年代中期至21世紀初延吉市極端最高氣溫偏高,而60年代中期至70年代中期、80年代中期至90年代中期、21世紀初期至21世紀10年代中期延吉市極端最高氣溫偏低。分析小波方差,極端最高氣溫準20年周期振蕩最明顯,其次為2-3年、6-7年、10-11年周期。

2.3.2 極端最低氣溫 延吉市極端最低氣溫存在12-13年、7-8年、32-33周期,這3個振蕩周期均貫穿整個研究時段。在準12年時間尺度上,延吉市極端最低氣溫經歷10個冷暖交替過程,1960年前及60年代末至70年代中期、80年代末至90年代前期、90年代末期至2002年前、2008至2015年前延吉市極端最低氣溫偏低,其余時段偏高。對應準32年時間尺度上,延吉市極端最低氣溫經歷4個冷暖交替過程。從小波方差看出,極端最低氣溫準12年周期振蕩最明顯,其次為7-8年、32-33周期。

3 小結

①延吉市年平均極端最高氣溫33.2℃,出現在每年5-8月,7月最多為29次占43.3%,極端最高氣溫隨時間有弱上升趨勢。延吉市歷年極端最低氣溫在1972年,為-32.7℃,平均極端最低氣溫-25.4℃,主要在每年1-2月和12月,1月最多為43次占64.2%;延吉市極端最低氣溫隨時間出現明顯上升,氣候傾向率1.1℃/10a。

②Mann-Kendall檢驗結果,延吉市極端最高氣溫無明顯突變,60年代由冷向暖弱突變過程,且1985-2015年極端最高氣溫持續偏低;極端最低氣溫在1991年前后發生明顯突變,1975年前極端最低氣溫波動明顯,1975后一直處于偏高狀態。

③小波分析結果,延吉市極端最高氣溫有19-20年、2-3年、6-7年、10-11年4個明顯振蕩周期,其中準20年周期振蕩最明顯,其次為2-3年、6-7年、10-11年周期。延吉市極端最低氣溫有12-13年、7-8年、32-33周期,其中準12年周期振蕩最明顯,其次為7-8年、32-33周期。