省域气候特点与其趋势
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1引言
气候变化是当今国际社会极为关注的问题。IPCC第三次评估报告(2001)中指出[1]，自1861年以来，全球地表平均气温不断上升，20世纪的上升幅度为(0.6±0.2)℃。通过大量数据集和资料分析的改进与延伸，IPCC第四次评估报告(2007)进一步指出[2]，全球气候呈现以变暖为主要特征的显著变化，近50年平均线性增暖速率(每10年0.13℃)几乎是近100年的两倍。任国玉等[3]分析了1951年以来近50年中国地面气候变化基本特征，中国近50年地表平均气温变暖幅度约为1.1℃，增温速率接近每10年0.22℃，比全球和北半球同期平均增温速率明显偏高。
在全球气候变暖的背景下，区域气候变化响应及其特征的分析研究[4－18]既验证了气候变暖的基本事实，同时也给出了各区域气候变化的一些特点。但是有关气候变化的研究，目前大多直接使用站点的气温和降水观测值，没有考虑迁站(空间改变)带来的数据序列的一致性问题，也没有考虑站点气温序列的气候代表性问题。云南地处高原地区，全省海拔相差很大，最高点为滇藏交界的德钦县怒山山脉梅里雪山主峰卡格博峰，海拔高度6740m；最低点在与越南交界的河口县境内南溪河与元江汇合处，海拔高度76.4m。站点的空间代表性有限，在气象要素空间分析时，有必要考虑地形因素，使空间分析更为精准。在本文的前期工作中[19]，已完成了利用地面站点气温和降水资料进行的细网格客观分析(气温插值考虑了地形高度订正)，在此基础上进行了站点气温和降水序列的空间订正、以及气候区划和气候代表站选取。本文将利用细网格数据深入分析云南近50年来的气候变化。
2资料
2.1气候区划
资料选用1961—2008年云南省124个站以及与云南相邻的、四川、贵州的37个地面站的逐日平均气温。计算1971—2000年标准30年云南及邻近地区161站365天30年的平均气温，用于气候区划时统计≥10℃的积温和天数。统计云南124站标准30年年平均气温，建立云南区域气温随高度递减的统计关系(图1)，即海拔每升高(降低)100m，气温约下降(上升)0.51℃。在得到云南及邻近地区161站365天标准30年平均气温和气温垂直递减率的基础上，利用Cressman方法[20]将站点资料插值到网格点上。插值时以扫描半径范围为单元进行地形订正(即对某一格点插值时，将其扫描半径内站点值根据其垂直递减率计算订正到格点高度上，再进行距离权重插值)。插值范围为包含了云南省的97.258～106.186°E，21.144～29.244°N矩形，经纬网格距取0.009°×0.009°，格点数为963×901。网格点的地形高度取自国家测绘局提供给中国气象局的“国家基础地理信息数据”中的云南DEM数据，云南省范围以外的格点地形高度定义为-999.99，客观分析时遇到地形高度为-999.99的格点不进行插值。同时，按上述方法得到1961—1970年、1971—1980年、1981—1990年、1991—2000年和2001—2008年五个年代际的365天平均气温细网格数据。由于降水的垂直递减率关系不显著，细网格插值时没有考虑地形订正。
2.2温度和降水
(1)时间序列使用1961—2008年云南124站气温和降水平均的逐年序列。(2)空间分布使用1961—2008年97.258～106.186°E，21.144～29.244°N范围内0.009°×0.009°细网格的逐年平均气温和降水序列以及气候区划结果序列。
3气候带的变化
细网格数据(0.009°×0.009°)气候区划把云南分为6个气候带[19](图2)，即北热带、南亚热带、中亚热带、北亚热带、温带和高原气候带，所占面积比例分别为3.32%、21.97%、17.31%、39.71%、9.26%和8.43%。云南气候以亚热带为主，占总面积的78.99%，其它气候带所占比例较小。随着全球气候变暖，近50年来云南气候带也发生了显著变化，图3给出了云南气候带五个年代际的变化。可以看出北热带和南亚热带(图3a、3b)的面积显著增加，其中北热带面积自1960年代到本世纪前8年剧增了93.40%，南亚热带面积也增加了13.95%。北热带和南亚热带面积的增加，导致了中亚热带、北亚热带和温带的面积减少(图3c、3d、3e)。其中，中亚热带面积微减了0.28%，北亚热带减少了7.04%，温带减少了31.79%。高原气候带在区划时定义为海拔高度3000m以上的格点或站点，所以面积没变。但如果把该气候带细划分为高原寒带和高原温带，则高原寒带面积在减小，高原温带面积在增加。气候带变化分析表明，云南气候对全球气候变暖的响应是显著的，这种变化对本地区的生态和农业将产生较大影响。
4气温变化
图4是云南省1971—2000年年平均气温分布，云南大部分地区年平均气温在10～20℃，滇西北高海拔地区低于5℃，滇南低纬度地区和低海拔地区则超过20℃。显然，由于地形复杂南北温差巨大，超过了纬度差异带来的变化。
图5给出了近50年云南124站年平均气温的时间序列，1961—2008年云南的年平均气温上升趋势非常明显，平均上升了0.66℃(图5线性趋势)，增温速率达0.14℃/(10a)。与全国同期相比[21]升温趋势一致，升温幅度和增温速率都低于全国平均状况(近50年平均上升了1.3℃，增温速率为0.25℃/(10a))。
1980年代中后期是云南冷暖趋势的转折点(图5多项式变化)。1986年以前的26年中，偏暖年仅有10年(气温正距平)，其余16年为偏冷年(气温负距平)，其中1971年为近50年来最冷的一年，年平均气温距平为-0.62℃。1987年以后，气温急速上升，在22年中，偏冷年仅有5年，其余17年为偏暖年。特别是1998年以来的11年全为偏暖年，其中5年为特暖年(气温距平≥0.5℃)，峰值出现在1998年，年平均气温距平高达0.79℃，次峰值分别出现在2003、2005和2006年，年平均气温距平分别为0.74、0.74和0.75℃。图6给出了1961—2008年云南124站四季气温变化，各季节气温都呈上升趋势，但增温速率有所不同。其中，冬季增温幅度最大，增温速率高达0.235℃/(10a)；其次是秋季，增温速率为0.142℃/(10a)；夏季增温幅度较小，增温速率为0.118℃/(10a)；春季增温幅度最小，增温速率仅为0.065℃/(10a)。在48年中，云南春、夏、秋、冬四个季节的平均气温分别上升了0.312、0.566、0.682和1.128℃。与全国同期相比[21]，升温幅度和增温速率都低于全国平均状况(春、夏、秋、冬各季平均上升了1.5、0.8、1.1和2.1℃)。云南各季节增温速率按大小依次为冬季、秋季、夏季和春季，全国平均状况依次为冬季、春季、秋季和夏季。这表明，云南气候变化与气候大背景变化一致，但变化的幅度与季节性有不同。
云南四个季节的变化中，变化波动幅度最小的是夏季，最大的是冬季，春秋两季差不多。春季，1969年最暖，1984年最冷；1961—2000年的40年中冷春和暖春年际表现为交替变化，而最近8年冷暖交替消失，表现连续为暖春年份。
夏季，2005年最热，1974年最凉；1980年代以前气温负距平波动幅度相对较大、年份居多，低温明显；之后，虽然气温距平波动交替出现，但幅度均较小。因此夏季低温年份减少、强度减弱。秋季，1998年最热，1979年最凉；1998年以前气温距平波动交替出现，1998年以后气温距平波动均在正值范围内，表明秋季的低温连阴雨现象减弱。
冬季，1998年最暖，1982年最冷；上世纪以前冷冬和暖冬交替发生，自本世纪以来冬季温度连续偏高，暖冬现象明显。
在图5和图6中气温变化趋势的相关系数显著性检验，除了春季气温没有通过α=0.1显著性检验外，其余均通过了α=0.01显著性检验。表明云南气温的变化趋势，年、夏季、秋季和冬季较为显著，仅春季变化趋势不显著。
图7给出了1961—2008年云南年平均气温变化趋势(线性回归系数)空间分布情况，云南大部分区域气温呈上升趋势，上升幅度基本上在0～0.5℃/(10a)之间，也有极少数区域上升幅度可达0.5℃/(10a)以上。但是，在大多数区域气温为上升趋势的情况下，少数区域气温却呈下降趋势。气温下降区域为怒江北部、迪庆北部、丽江东部、楚雄北部、昆明北部和元江县，其分布主要集中在低海拔河谷地区。
5降水变化
由图8可知，云南省年平均降水量约为1100mm。近50年来，有8年降水量超过1200mm，7年降水量少于1000mm；峰值为2001年，降水量高达1245.86mm，谷值为2003年，降水量仅为933.39mm。虽然各年降水量差异比较明显，但总体变化趋势不大，1961—2008年云南年降水量呈很微弱的下降趋势，下降率为-2.8mm/(10a)。从个季节看，主汛期(6—8月)降水量下降比较大，变率为-11mm/(10a)；其次是雨季(5—10月)，变率为-5.4mm/(10a)；而干季(11月—次年4月)则降水量增加，变率为2.6mm/(10a)。图8中的降水变化趋势其相关系数，年、主汛期、雨季和干季均没有通过α=0.1的显著性检验。表明云南降水变化趋势不显著。图9是云南1971—2000年平均年降水量的空间分布，可看出云南省年降水量的空间分布差异较大，滇中及其以北地区降水量一般在1000mm左右，滇南地区一般为1500mm左右；滇西南和滇南边缘地区以及曲靖东部和怒江中北部年均降水量在1500mm以上，其中西盟、孟连、澜沧、江城、绿春、金平等地在2000mm以上，西盟和金平甚至高达2500mm以上；滇西北高海拔地区和金沙江河谷地区降水量较少，一般为小于1000mm，其中德钦、香格里拉、洱源、宾川、元谋、东川、永善等地年均降水量小于750mm。
云南年降水量约为1100mm，虽然比长江中下游地区和东南部沿海地区要少，但与全国大部分地区相比降水还算比较丰沛。然而，云南降水量除了空间分布(图9)不均外，时间分布也极为不均。图10给出了云南124站雨季(5—10月)降水量占年降水量的比例，可以看出，平均85.22%的降水量出现在雨季，而干季降水量平均不到15%，说明云南干湿季分明。
云南124站平均降水量随时间的变化(图8)以及多年平均分布(图9)，无法表达地区差异。图11给出了1961—2008年云南年降水量变化趋势(线性回归系数)的空间分布。
就年降水量变化趋势来看，近50年来云南的迪庆、丽江、怒江、保山、德宏、普洱北部、西双版纳南部、红河、大理东部、楚雄、昆明西部和北部等地降水量出现不同程度的增加趋势，其中江城、绿春、金平等地增加最为显著，增加速率达30～70mm/(10a)；而其他地区降水量则呈下降趋势，其中西盟、罗平、广南、昭通等地减少速率为-30～-70mm/(10a)。
6小结
(1)云南近50年来的气温变化，趋势上与北半球和全国一致，但气候变暖的速率相对缓慢。在气候变暖的背景下，各气候带也发生了显著变化，北热带和南亚热带面积增加，而中亚热带、北亚热带和温带的面积减少。
(2)冬季是气温上升幅度最大的季节，然后依次是秋季、夏季和春季，与全国同期季节相比不太一致。虽然近50年来云南大部分区域气温呈上升趋势，但少数区域气温却呈下降趋势，这些降温区主要集中在低海拔河谷地区。
(3)云南近50年来降水量年平均变化不大(呈略下降趋势)，但季节和空间分布的变化却比较明显。雨季(5—10月)和主汛期(6—8月)降水量呈下降趋势，干季(11月—次年4月)呈上升趋势。在空间分布上，滇东地区呈一致性下降趋势，滇中呈一致性上升趋势；滇西和滇南地区降水量的增减趋势呈交错分布，其中迪庆、丽江、怒江北部、大理东部、保山、德宏、普洱西部、西双版纳南部、红河等地呈上升趋势，其他地区则呈下降趋势。