1957—2022年云南富寧縣氣溫和降水變化特征分析

2025-01-17 00:00:00高秋韋貴華王孝衛張蕾

安徽農業科學 2025年1期

摘要利用線性傾向率、M-K突變檢驗等方法，分析富寧縣1957—2022年氣溫和降水變化特征。結果表明，近66年富寧縣年平均最高氣溫、年平均氣溫、年平均最低氣溫、極端最高氣溫和極端最低氣溫均呈顯著升高趨勢，其中平均最高氣溫增高主要受夏季增溫影響，平均氣溫增高主要受秋季增溫影響，平均最低氣溫增高主要受冬季增溫影響。年降水量減少趨勢不顯著，春季、夏季、秋季降水量表現為略下降趨勢，冬季降水量和日最大降水量略增加，趨勢均不顯著。突變檢驗結果表明，年平均最高氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫和年降水量的突變點分別在2013、2009、2000和1986年，而年平均氣溫、年平均最低氣溫和日最大降水量沒有明顯突變。

關鍵詞氣溫；降水量；變化特征；M-K突變檢驗；富寧縣

中圖分類號S162"文獻標識碼A"文章編號0517-6611（2025）01-0194-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.01.040

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

AnalysisoftheCharacteristicsofTemperatureandPrecipitationChangesinFuningCounty，Yunnanfrom1957to2022

GAOQiuWEIGui-hua"WANGXiao-wei3etal

（1.WenshanPrefectureMeteorologicalBureau，Wenshan，Yunnan663000;2.FuningCountyMeteorologicalBureau，Funing，Yunnan663400;3.WenshanCityMeteorologicalBureau，Wenshan，Yunnan663000）

AbstractUsinglineartrendrate，M-Kabruptchangetest，etc.，thechangecharacteristicsoftemperatureandprecipitationinFuningCountyfrom1957to2022wereanalyzed.Theresultsshowedthattheannualmaximumtemperature，annualmeantemperature，annualminimumtemperature，extrememaximumtemperatureandextrememinimumtemperatureinFuningCountyhadallshownsignificantincreasingtrendsinthepast66years.Amongthem，theaveragemaximumtemperaturehadincreasedmainlyduetotheincreaseinsummertemperature，theaveragemeantemperaturehadincreasedmainlyduetotheincreaseinautumntemperature，whiletheaverageminimumtemperaturehadincreasedmainlyduetotheincreaseinwintertemperature.Thetrendofannualprecipitationwasnotsignificant，andtheprecipitationinspring，summerandautumnshowedaslightlydecreasingtrend，whiletheprecipitationinwinterandthedailymaximumprecipitationshowedaslightlyincreasingtrend，andthetrendwasnotsignificant.Theabruptchangetestresultsshowedthattheannualmaximumtemperature，extrememaximumtemperature，extrememinimumtemperatureandannualprecipitationhadundergoneabruptchangesin2013，2009，2000and1986respectively，whiletheannualmeantemperature，annualminimumtemperatureanddailymaximumprecipitationhadnotshownobviousabruptchanges.

KeywordsTemperature;Precipitation;Changecharacteristic;M-Kmutationtest;FuningCounty

基金項目云南基層臺站氣象科技創新與能力提升計劃項目（STIAP-202328）；文山州氣象局科研項目（WSZL202315）。

作者簡介高秋（1998—），女，云南石屏人，助理工程師，碩士，從事中短期天氣預報工作。

*通信作者，工程師，碩士，從事中短期天氣預報工作。

聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次評估報告指出，人類活動導致大氣、海洋和陸地變暖，大氣、海洋、冰凍圈及生物圈已經發生了廣泛而深刻的變化，全球氣候系統的變暖已經勢不可擋，極端天氣的風險進一步增加^［1^］。因此，在全球氣候變暖的大背景下，研究氣候變化的特征與趨勢，對做好短期氣候和氣候災害預測以及采取有效措施應對氣候變化具有重要的實際意義。

近年來，眾多學者對中國短期氣候變化進行了更細致的研究^［2-6^］，發現近幾十年來中國及各地區平均溫度呈顯著上升趨勢，在20世紀80年代以后上升更為明顯，而年降水量呈減少趨勢，同時冬季降水量普遍增多，秋季大部分地區降水量趨于減少^［7^］。此外，已有氣象工作者對云南省不同地區的氣候變化進行了研究，認為云南氣候變化與全國增溫、降水減少趨勢一致，但也表現出較大的地域差異^［^8-12^］。段旭等^［¹³^］研究發現1961—2008年云南年平均氣溫上升趨勢非常明顯，增溫速率達0.14 ℃/10 a，冬季是氣溫上升幅度最大的季節，與全國同期季節相比不一致；而降水量年變化不大，呈略下降趨勢，但季節和空間分布的變化較明顯。張萬誠等^［14^］研究了云南省四季和年極端氣溫的變化趨勢，指出云南最高氣溫和最低氣溫的變化總體上呈升溫趨勢，其中最高氣溫以夏季增溫的范圍和速度最快，最低氣溫以冬季、春季增溫最快。

我國幅員遼闊，不同地域氣候演變特征存在一定的差異，氣候的變化情況在年際以及季節尺度上也有各自的特點。富寧縣位于云南省東南部，南與越南接壤，東部與廣西百色毗鄰，是云南通往廣西、廣東等沿海地區的重要門戶。富寧縣屬南亞熱帶季風氣候，春溫高于秋溫，雨熱同季，年內多高溫天氣，立體氣候明顯。筆者根據富寧站1957—2022年平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水量等資料，采用氣候統計方法分析近66年來富寧縣氣溫與降水的氣候特征，以期為該地區城市規劃、生態環境建設與保護、農業生產以及氣象災害的防災減災等提供參考依據。

1資料與方法

1.1數據來源

該研究利用富寧國家氣象站（105.6286°E，23.6325°N，海拔685.8m）自建站以來（1957—2022年）的氣溫和降水實測資料。四季按氣象方法劃分：春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月—次年2月）。

1.2研究方法

趨勢分析法是基于最小二乘法而建立的氣象因子間的一元回歸方程，其中回歸方程的系數表征氣象要素的變化趨勢；M-K突變檢驗法是一種非參數統計檢驗方法，該檢驗方法是不需要樣本遵從一定的分布，也不受少數異常值的干擾，可以明確突變開始的時間，并指出突變區域^［15^］。該研究基于趨勢分析法探究氣溫和降水的變化趨勢，并基于Matlab軟件運用M-K突變檢驗探究氣溫和降水的突變特征。

2結果與分析

2.1氣溫變化特征分析

2.1.1氣溫年變化。

1957—2022年富寧縣年平均最高氣溫、年平均氣溫和年平均最低氣溫分別為25.7、19.8和15.7 ℃，年平均最高氣溫和年平均最低氣溫相差10.0 ℃。由圖1可知，近66年富寧縣年平均最高氣溫為24.7 ℃（1976、1984、1985、1996年）～27.3 ℃（2019年），年平均氣溫為18.8 ℃（1971、1976年）～21.2 ℃（2015、2021年），年平均最低氣溫為13.4 ℃（1964年）～17.4 ℃（2015、2021年）；近66年年平均最高氣溫、年平均氣溫、年平均最低氣溫分別以0.151、0.254和0.380 ℃/10 a的速率呈升高趨勢，且升高趨勢均通過了 α =0.01的顯著性檢驗。總體而言，年平均最低氣溫增溫幅度大于年平均最高氣溫增溫幅度，這種線性變化趨勢的不對稱性與云南省最高、最低氣溫變化趨勢一致^［14^］，這也說明增暖在最低氣溫上表現更突出。

從年代變化（圖1）上看，近66年富寧縣年平均最高氣溫大致經歷了先降低再升高的變化過程，其中20世紀70—80年代平均最高氣溫為25.4℃，較60年代下降了0.2℃，為所有年代最低，80年代以后持續上升，2010—2022年平均最高氣溫達到最大值，為26.4℃。年平均氣溫大致經歷了先升高后降低再升高的變化過程，其中，在20世紀70年代平均氣溫最低，為19.2℃，較60年代下降了0.2℃，80年代后持續上升，2020—2022年平均氣溫達到最高值，為20.9℃。年平均最低氣溫大致經歷了先降低再升高的變化過程，20世紀60年代平均最低氣溫為14.7℃，較50年代（1957—1959年）下降了0.4℃，為所有年代最低，70年代開始平均最低氣溫持續上升，2020—2022年平均最低氣溫最高，達到17.3℃。

綜合分析，在全球變暖下，富寧縣年平均最高氣溫、年平均氣溫和年平均最低氣溫增勢均較明顯，尤其是在20世紀70年代以后呈持續上升的狀態。

2.1.2氣溫季變化。

由圖2可知，近66年富寧縣平均最高氣溫、平均氣溫、平均最低氣溫在季節變化上相似，夏季最高，冬季最低，且四季氣溫均有升高趨勢，但增溫速率有所不同。從平均最高氣溫看，春季、夏季、秋季和冬季平均最高氣溫分別為27.5、30.9、25.9和18.6 ℃，其增溫速率夏季（0.253 ℃/10 a）＞秋季（0.181 ℃/10 a）＞冬季（0.093 ℃/10 a）＞春季（0.087 ℃/10 a），夏季和秋季的升高趨勢均通過了 α =0.01的顯著性檢驗，冬季和春季的升高趨勢不顯著，該地區平均最高氣溫增高的主要原因是由夏季增溫引起的。從平均氣溫看，春季、夏季、秋季和冬季平均氣溫分別為21.4、25.3、19.8和12.5 ℃，其增溫速率秋季（0.314 ℃/10 a）＞冬季（0.280 ℃/10 a）＞夏季（0.259 ℃/10 a）＞春季（0.166 ℃/10 a），四季升高趨勢均通過了 α =0.01的顯著性檢驗，該地區平均氣溫增高的主要原因是由秋季增溫引起的，其次是冬季，這與前人的研究結果略有差異^［13^］。從平均最低氣溫看，春季、夏季、秋季和冬季平均最低氣溫分別為16.8、21.8、16.0和8.3 ℃，其增溫速率冬季（0.466 ℃/10 a）＞秋季（0.412 ℃/10 a）＞夏季（0.335 ℃/10 a）＞春季（0.311 ℃/10 a），升高趨勢均通過了 α =0.01的顯著性檢驗，該地區平均最低氣溫增高的主要原因是由冬季增溫引起的。

2.1.3氣溫月變化。

由圖3可知，近66年富寧縣月平均最高氣溫、平均氣溫和平均最低氣溫最大值均出現在7月，最小值均出現在1月；氣溫呈明顯的“n”型變化，月平均最高氣溫在17.3～31.1℃，月平均氣溫在11.5～25.7℃，月平均最低氣溫在7.5～22.1℃。

2.1.4極端氣溫年變化。

從1957—2022年富寧縣極端最高氣溫和極端最低氣溫年際變化（圖4）可以看出，極端最高氣溫最小值為34.4℃，出現在1968年，最大值為40.3℃，出現在2019年，近66年極端最高氣溫以0.342℃/10a的速率呈上升趨勢，上升趨勢通過了α=0.01的顯著性檢驗。極端最低氣溫最小值為-5.6℃，出現在1975年，最大值為5.0℃，出現在1997年，近66年極端最低氣溫以0.623℃/10a的速率呈上升趨勢，上升趨勢通過了α=0.01的顯著性檢驗。

2.1.5極端氣溫月變化。

從1957—2022年富寧縣月極端最高、最低氣溫（圖5）可以看出，極端最高氣溫為30.2℃（12月）～40.3℃（6月），最高值出現在2019年6月9日；極端最低氣溫為-5.6℃（12月）～14.9℃（7月），最低值出現在1975年12月30日。

2.2降水變化特征分析

2.2.1降水年變化。

總體來講，富寧縣降水豐沛，1957—2022年年降水量平均值為1154.5mm，峰值為1968年，降水量高達1624.6mm，谷值為2009年，降水量僅為763.0mm，年降水量極差為861.6mm，振幅很大，但總體變化趨勢不大，近66年富寧縣年降水量以8.990mm/10a的速率呈減少趨勢，減少趨勢不顯著。從年代變化上看，不同年代降水量波動較大，20世紀50—70年代年降水量呈上升趨勢，其中70年代年降水量平均值為1225.7mm，為所有年代最高，80年代年降水量平均值下降至1125.2mm，90年代有所回升，2000—2009年年降水量平均值為1023.1mm，為所有年代最低，2010—2019年明顯增加，2020—2022年又經歷了下降的波動。

2.2.2降水季變化。

近66年富寧縣年降水量整體上呈減少趨勢，不同季節降水量變化特征存在差異（圖7）。春季平均降水量為75.7mm，其中最小值為23.0mm，出現在1958年，最大值為164.2mm，出現在1959年；夏季平均降水量為205.2mm，在四季中最多，其中最小值為118.2mm，出現在2000年，最大值為339.3mm，出現在1994年；秋季平均降水量為84.3mm，其中最小值為21.1mm，出現在2004年，最大值為156.7mm，出現在1965年；冬季平均降水量為19.7mm，在四季中最低，其中最小值為3.6mm，出現在2009年，最大值為51.1mm，出現在2015年。整體來看，近66年冬季降水量表現為略增加趨勢，速率為0.867mm/10a，增加趨勢不顯著；而春季、夏季、秋季降水量則表現為下降趨勢，從變化速率上看，秋季（1.857mm/10a）＞夏季（1.761mm/10a）＞春季（0.241mm/10a），減少趨勢均不顯著。

2.2.3降水月變化。

由圖8可知，近66年富寧縣月降水量呈明顯的“n”型變化，最大值為228.5mm，出現在8月，最小值為18.1mm，出現在2月。5—9月各月降水量均大于130.0mm，其他月份各月降水量均小于100.0mm；雨季（5—10月）累計降水量965.6mm，占全年降水量的84%，干季（11月—次年4月）降水量僅占全年降水量的16%。

2.2.4極端降水年變化。

從1957—2022年富寧縣日最大降水量年變化（圖9）可以看出，日最大降水量最小值為40.0mm，出現在2007年；最大值為186.4mm，出現在2015年。近66年富寧縣日最大降水量以1.717mm/10a的速率呈增加趨勢，增加趨勢不顯著。

2.2.5極端降水月變化。

從1957—2022年富寧縣各月日最大降水量（圖10）可以看出，日最大降水量在30.6mm（2月）～186.4mm（8月），最大值出現在2015年8月26日，5—10月的日最大降水量均超過100.0mm。

2.3M-K突變檢驗

采用M-K突變檢驗法對1957—2022年富寧縣年平均最高氣溫、年平均氣溫、年平均最低氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫、年降水量和日最大降水量序列進行突變檢驗，結果如圖11所示。在年平均最高氣溫突變檢驗中（圖11a），2013年UB和UF2條曲線在臨界線內相交，而且在2016年UF曲線超過了臨界線，這2個條件表明富寧縣年平均最高氣溫在2013年發生突變現象；年平均最高氣溫UF曲線在2016—2022年超過臨界線，此階段升溫趨勢明顯。在年平均氣溫突變檢驗中（圖11b），雖然UB和UF曲線在2002年時有交點，但是交點位于臨界線之外，故富寧縣年平均氣溫沒有發生突變；年平均氣溫UF曲線在2000—2022年超過臨界線以上，說明自2000年開始年平均氣溫上升趨勢明顯。在年平均最低氣溫突變檢驗中（圖11c），雖然UB和UF曲線在2000年時有交點，但是交點位于臨界線之外，故年平均最低氣溫沒有發生突變；年平均最低氣溫UF曲線在1981—2022年超過臨界線以上，說明自1981年開始年平均最低氣溫上升趨勢明顯。在極端最高氣溫突變檢驗中（圖11d），2009年UB和UF曲線在臨界線內相交，而且在2012年UF曲線超過了臨界線，表明富寧縣極端最高氣溫在2009年發生突變現象；UF曲線在2012—2022年超過臨界線，此階段極端最高氣溫增加趨勢明顯。在極端最低氣溫突變檢驗中（圖11e），2000年UB和UF曲線在臨界線內相交，而且在2002年UF曲線超過了臨界線，表明富寧縣極端最低氣溫在2000年發生突變現象；UF曲線在2002—2022年超過臨界線，此階段極端最低氣溫增加趨勢明顯。在年降水量突變檢驗中（圖11f），UB和UF2條曲線在臨界線內有多個交點，為進一步確定突變點，對交叉點進行不同時間的滑動t檢驗，發現在1986年發生突變現象；UF曲線在2009—2012年超過臨界線，此階段年降水量減少趨勢明顯。在日最大降水量突變檢驗中（圖11g），UF曲線在1970—1983年超過臨界線，此階段年降水量減少趨勢明顯；UB和UF曲線在臨界線內有多個交點，為進一步確定突變點，對交叉點進行不同時間的滑動t檢驗，發現交點均未通過檢驗，說明不存在突變點。

3結論

（1）近66年富寧縣年平均最高氣溫、年平均氣溫、年平均最低氣溫分別以0.151、0.254和0.380℃/10a的速率呈顯著升高趨勢，尤其是在20世紀80年代以后持續上升，且年平均最低氣溫增溫幅度大于年平均最高氣溫增溫幅度。從季節變化看，冬季和春季平均最高氣溫增溫不顯著外，其余季節均顯著上升；平均最高氣溫和平均最低氣溫增高的主要原因分別是夏季和冬季增溫，平均氣溫增高主要受秋季增溫貢獻。極端最高氣溫和極端最低氣溫分別以0.342和0.623℃/10a的速率呈顯著升高趨勢，近66年來極端最高氣溫最大值為40.3℃（2019年6月9日），極端最低氣溫最小值為-5.6℃（1975年12月30日）。

（2）近66年富寧縣年降水量減少趨勢不顯著，不同年代降水量波動較大，其中20世紀70年代最高。從季節變化看，冬季降水量表現為略增加趨勢，而春季、夏季、秋季降水量表現為下降趨勢，趨勢均不顯著。雨季（5—10月）累計降水量965.6mm，占全年降水量的84%。從極端降水看，近66年富寧縣日最大降水量增加趨勢不顯著，最大值為186.4mm（2015年8月26日）。

（3）M-K突變檢驗結果表明，年平均最高氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫和年降水量分別在2013、2009、2000和1986年發生突變現象；而年平均氣溫、年平均最低氣溫和日最大降水量沒有明顯突變。

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