1981—平原县气温变化特征分析

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摘要 根据1981—2010年山东省平原县的平均气温及逐日最高、最低气温资料，采用一元线性分析、Mann-Kendall检验等方法，详细分析了年平均气温、季平均最高/最低气温的变化规律和特点。结果表明：30年的年平均气温、最低气温和最高气温的线性变化均呈显著的上升趋势；年平均日较差呈明显的下降趋势，冬季日较差最大，夏季日较差最小；四季的平均日较差均呈明显的下降趋势；30年高温日数长期以来呈升高的趋势，低温日数长期以来呈明显的下降趋势。

关键词 气温；变化特征；日较差；山东平原；1981—2010年

中图分类号 P423.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）09-0252-03

根据IPCC于2007年的第四次评估报告指出，全球地表温度的器测资料（自1850年以来），最近12年（1995—2006年）中，有11年位列最暖的12个年份之中。最近100年（1906—2005年）的温度线性趋势为0.74 ℃（0.56～0.92 ℃），这一趋势大于《第三次评估报告》（TAR）给出的0.6 ℃（0.4～0.8 ℃）的相应趋势（1901—2000年）。全球温度普遍升高，在北半球高纬度地区温度升幅较大。

全球气候变暖使内陆地区的降水发生变化，甚至还有可能导致一些极端天气气候事件（如厄尔尼诺、干旱、洪涝、雷暴、冰雹、风暴、高温天气和沙尘暴等）出现的频率和强度增加。气温的变化直接影响到全球的水循环，使某些地区出现旱灾、洪灾，导致农作物减产[1-3]。例如，由于全球变暖的影响，包括山东省平原县在内的华北地区从1965年起，降水连年减少。与20世纪50年代相比，目前华北地区的降水已减少了1/3，水资源减少了1/2。在目前全球气候变暖的形势下，根据历年积累的地方气温资料，通过各种方法寻找平原县气温的变化规律，有利于为充分利用气候资源、促进可持续发展和社会经济建设服务提供科学依据，同时为农作物的生长、农业的防灾减灾提供坚实的保障[4-6]。本文利用山东省平原县近30年的观测资料，研究气温的变化规律，揭示在全球气候变暖的背景下，区域气候的变化特征。

1 资料来源及统计方法

本文使用的资料数据是山东省平原县自1981—2010年积累的气温数据。文中的年平均最高气温和年平均最低气温是指1—12月平均最高、最低气温的合计平均值。春、夏、秋、冬四季的平均最高、最低气温分别是3—5月、6—8月、9—11月，12月至翌年2月最高气温和最低气温的合计平均值。

统计方法：①年平均降水量是对30年对应的要素进行算术平均；②在进行年、季降水趋势分析时，采用线性倾向率。线性趋势倾向率用一元线性回归方程来表示气象要素的趋势变化，即方程Y=ax+b。其中Y为降水量，x为年份，a为趋势变化率；③Mann-Kendall法。Mann-Kendall法是一种非参数统计检验方法，其优点是不需要遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，计算起来比较方便。对于x1、x2、…、xn的时间序列变量（本文代表的是1981—2010年平均气温的时间序列），n为时间序列的长度，构建一个时间序列：

UFi为标准正态分布，它是按时间序列x1、x2、…、xn计算出的统计量序列，给定显著性水平α，若|UFi|>α，则表明序列存在着明显的趋势变化。按时间序列x逆序xn，…，x2，x1，再重复上述过程，同时使UFk=-UBk（k=n，n-1，…，1），UB1=0。分析绘出的UFk、UBk曲线，当塔门超过临界线时，表明上升或下降趋势显著。如果UFk、UBk 2条曲线出现交点，且交点在临界线之间，且交点在临界线之间，那么交点对应的值更是突变开始的时间。

2 1981—2010平原县气温的变化特征

2.1 年平均气温、最高气温和最低气温

从图1和图2可以看出，30年的年平均气温、最低气温和最高气温的线性变化都是呈上升趋势的。逐年平均气温的线性拟合直线方程y=0.046 8x-80.137 8，通过了显著性水平为5%的检验（Mann-Kendall法），表明山东平原县近30年来的气温一直上升，并且增温趋势明显，趋势为0.047 ℃/年。此外，30年最低气温的线性拟合方程为y=0.051 6x-105.414 6，最高气温的线性拟合方程为y=0.030 9x-34.820 7。趋势分别为0.05 ℃/年和0.03 ℃/年，均增温明显。这些结论和全球气温升高的结论是相符的。平原县30年来最高气温29.4 ℃（1997年），最低气温是-5.4 ℃（1981年）。年平均气温最高是14.2 ℃（1998年），从该年开始，年平均气温开始进入比较高的范围上下波动。

2.2 气温变化的季节性分析

从表1可以看出，气温变化在各年代之间的变化趋势不一致。在四季变化中，以冬季升温最为显著，而其他3季的气温升高则不够明显。冬季的平均气温在1981—1985年最低（-2.1 ℃），最高的平均气温则是2000—2010年（0.21 ℃），这也能够解释为什么华北平原的人们感觉冬季没以前那么寒冷。从1981—2010年，年代际的年平均气温也是逐渐上升的，因此可以说，平原县近30年来气温逐渐上升主要是冬季气温递增的贡献。

2.3 日较差

图3是山东省平原县1981—2010年平均日较差及其线性估计。从图3可以看出，年平均日较差呈明显的下降趋势，下降系数为-0.043。而观察图4各个季节的平均日较差及变化趋势可知，冬季日较差最大，夏季日较差最小，四季的平均日较差均呈明显的下降趋势。这种趋势和年平均最高、最低气温的变化是相对应的。由于日较差的变化和年平均最高、最低气温的变化是密切相关的，所以随着气候变暖趋势的影响，日较差也在逐渐变小。

2.4 极端气温变化特征

图5为山东省平原县1981—2010年最高气温≥35 ℃日数的逐年变化。从图5可以看出，30年高温日数长期以来呈升高的趋势，气候倾向为0.26。使用Mann-Kendall法进行显著性检验，结果通过了显著性检验，这表明平原县高温日数随着年际的趋势变化非常显著。山东省平原县30年来，高温日数最多为1997年（32 d），其次是2002年（25 d），然后是1992年和2005年（17 d）。

图6为山东省平原县1981—2010年最低温度≤-2 ℃日数的逐年变化，从图6可以看出，30年低温日数长期以来呈明显的下降趋势，气候倾向为-0.9。使用Mann-Kendall法进行显著性检验，结果通过了显著性检验，这表明平原县高温日数随着年际的趋势变化非常显著。山东省平原县30年来，低温日数最多为1981年和1983年（100 d），其次是1993年（97 d），然后是1982年（96 d），1984年和1985年（91 d）。

从图5和图6可以看出，高温日数的逐年增多和低温日数的逐年减少趋势和全球气温升高的趋势是一致的。

3 结语

1981—2010年的年平均气温、最低气温和最高气温的线性变化都是呈上升趋势的，据Mann-Kendall法显著性水平检验可知，变化趋势非常显著。在四季变化中，以冬季升温最为显著，而其他3季节的气温升高则不够明显。从1981—2010年，年代际的年平均气温也是逐渐上升的，因此平原县近30年来气温逐渐上升主要是冬季气温递增的贡献。年平均日较差呈明显的下降趋势，下降系数为-0.043。冬季日较差最大，夏季日较差最小。四季的平均日较差均呈明显的下降趋势。这种趋势和年平均最高、最低气温的变化是相对应的。30年高温日数长期以来呈升高的趋势，气候倾向为0.26；低温日数长期以来呈明显的下降趋势，气候倾向为-0.9。据Mann-Kendall法显著性水平检验可知，变化趋势非常显著。这和全球气温升高的趋势是一致的。

4 参考文献

[1] 卢雪勤，汪强，黄荟，等.广西百色市近60年气温变化特征研究[J].气象研究与应用，2012，33（2）：34-39.

[2] 陈丽英，李春銮，吴坤悌，等.海口市近61a夏季气温变化特征[J].贵州气象，2012，36（3）：15-18.

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