论文部分内容阅读
摘 要：本文就国内、国外极端气温变化分析及方法、极端气温变化趋势、做了初步的回顾，利用滇西北地区丽江、大理、德钦、贡山四个站点的1975—2005年的日平均气温、最高和最低月气温资料。依据极端气温事件指标对滇西北地区近30年的气温数据进行整理与分析，初步得出滇西北地区極端气温在时空分布上的变化规律。滇西北地区平均气温线性增温率约为0.3℃/10a，明显高于全球（0.13℃/10a）及全国（0.22℃/10a）同期的增温率是云南变暖明显的区域之一。在过去的30年里滇西北最暖的年份是2005年，达到年平均气温为13℃，平均气温最低的年份是在1992年为11.3℃；极端低气温主要分布在西北部的德钦地区，极端高气温分布在西部的贡山地区。
关键词：滇西北；线性趋势分析；极端气温时空变化
一、绪论
20世纪以来，全球气候变暖，已经严重影响到了人类生存和社会的可持续发展，是当今世界影响最为深远的全球性环境问题之一。气候变暖伴随着热浪频率和强度的增加，使夏季便得更热，冬季便得温和，湿度增加，加剧了夏季高温的对人类健康的影响。
气温是气候变化的一个重要的指标，气温的变化对人类的生产和生活以及自然环境都会产生重大的影响，而极端的气温往往会给人类带来巨大的损失。滇西北包括：丽江、大理、迪庆等地区，云南年气温最低的地区主要是滇西北，气温的变化具有明显的区域性特征，从线性趋势的空间分布来看，年均温在西南大部分地区均为明显的上升趋势，增温最大的地区出现在西藏、川西、以及滇西等高海拔地区。对滇西北地区极端气温的时空变化趋势可以趋利避害，有效地利用自然，能够为滇西北地区防灾减灾提供参考和科学规划依据，符合可持续发展战略，对促进滇西北区域经济发展具有现实的意义。
二、研究区概况
（一）自然环境
滇西北是云南地势最高的地区，该区主要分布在横断山系北段，大致在保山、永平和大理一线以北。金沙江、长江、澜沧江、湄公河、怒江、萨尔温江和独龙江、伊洛瓦底江的上游区，地势自西北向东南倾斜，由南北纵贯、东西相间并列的高黎贡山、怒江、碧罗雪山（ 怒山）、澜江、云岭、金沙江、贡噶山（ 中甸大雪山）的巨大山系和深切河谷组成。属青藏高原向云贵高原和四川盆地的过渡地带，是横断山脉的主体部分。大部分地区气候寒冷，高山顶部还常年积雪不化，气候垂直变化比较显著，属于冬寒多雪，夏凉多雨的寒温带和高山型气候。在低而温度较高的河谷内，分布有亚热带常绿阔叶林，而在高山之巅除了冰雪带外，还有高山灌丛及草地，植被的垂直变化明显。
（二）社会经济
滇西北地区地处云南省西北部，西接缅甸，北连西藏、四川，行政区划上包括大理、丽江、迪庆、怒江4地州的16个县市、176个乡镇、该地区集边疆、民族、山区的特征于一体，多数地区开发较晚，社会发育程度低，经济基础薄弱。1998年平均财政自给率仅45.91%，除大理市财政自给有余外，其余各县自给率均不足一半，宁蒗、维西、贡山、德钦、福贡5县尚不及16%，其中福贡县仅达6.68%。农民人均收入1161元，其中宁蒗县仅430元；人均占有粮食380kg，宁蒗最低为221kg。由于地区间发展的不平衡，滇西北各县的差别也很大，除了大理市外，其它各县目前的人均GDP均达不到全省平均水平，宁蒗和福贡县的人均GDP甚至还不到全省平均数的1/3。
三、极端气温分析方法
（一）极端事件的确定
极端气温阈值：对逐日的温度，人们习惯用极大似然方法来比较。Bonsal指出如果某个气象要素有n个值，将这n个值按照一定顺序（升序或降序）排列x1，x2，x3，…xm，…xn，某个值小于或等于xm概率为
P=（m-0.31）/（n+0.38）其中m为xm的序号，如果有30个值，第90百分位数对应的排序序号为27，按均匀分布，概率值应为27/30×100%=90%。因此，对应的气温值称为第90百分位值。如果取1年的气温序列，记录有365个值，那么第90百分位上的值，为排序后的328位置的气温（理论计算概率值为89.9%）和329位置的气温（理论计算概率值为90.2%）中间的线性插值，可以得到p=90%对应的百分位值。将日均温序列的第90（10）个百分位上的值作为极端事件的上（下）阈值，当日均温温度的值高于极端事件的上阈值或低于极端事件的低阈值时，就定义了极端事件；比如说某日的温度超越了上阈值，就称该日发生了极端高温事件，如果低于下阈值，就称该日发生了极端低温事件。上述计算阈值的方法是基于气温变量遵从均匀分布。
（二）线性趋势分析法
线性趋势分析：以时间为自变量，要素为因变量，建立一元回归方程。设y为某一气象，t为时间（本文为年或月），建立y与t之间的一元线性回归方程，趋势变化率为：y′（t）=b0+b1t b1×10称为变化倾向率，单位为℃/10a。趋势方程中b1的计算式为：b1=
b1反映上升或下降变化趋势，b1<0表示在计算时段内呈下降趋势，b1>0表示呈上升趋势，b1值绝对值的大小可以度量其演变趋势上升、下降的程度。
四、极端气温指标
（一）生长期（GSL）
生长期：北半球从1月1日（南半球为7月1日）开始，连续6天日平均气温大于5℃的日期为初日，7月1日（南半球1月1日）以后连续6天日平均气温小于5℃的日期为终日，初日和终日之间的日数为生长期。）
根据数据分析出滇西北地区的平均生长期（GSL）天数约为309天，最长的生长期年份出现在2005年为338天，最短的生长期年份是出现在1992年为275天。
（二）月平均日较差
月平均日较差：一个月内，每日气温的最大和最小值的差相加除以天数的值。
从图中可以看出，滇西北近30年（1975-2005年）月均日较差值有浮动但总体呈现出下降的趋势，减幅约为0.16℃/10a。冬春季的月平均日较差比较大，夏季的月平均日较差气温最小。
（三）TX90p（90%位最高气温日数百分率）
TX90p：日最高气温>90%分位数的天数
滇西北地区出日最高气温>90%分位数的日数频数最多的年份出现1975年为103天，频数最少的的年份是出现在2002年为73天。滇西北地区30年90%为最高气温日数平均频数为91天，30年中有浮動但整体趋向于一个稳定值即91天。
（四）霜冻天数（FD）
霜冻天数：一年中最低气温小于0℃的天数。
滇西北地区从线性趋势看霜冻天数在1995年-2005年间有浮动大体上呈下降的趋势，减幅大约为13天/10a.。近30年的霜冻天数平均值约为82天，出现霜冻天数最多的年份是1992年为110天，其次是1977年的109天；出现霜冻天数最少的年份是在2005年为60天。
五、极端气温时空间变化特征分析
滇西北地区年平均气温值在12℃，变化幅度为0.3℃/10a，年极端低温从线性趋势来看变化幅度为0.6℃/10a，年平均最低气温呈上升的趋势。年极端最高温在15℃，从线性趋势来看变化幅度为0.27℃/10a，变化范围最小，年平均最高气温也呈现出上升的趋势。
六、结论与建议
（一）结论
（1）从数据中得出从1975年-2005年近30年的时间上看滇西北气温从80年代气候开始进入偏暖期，夏季气温逐渐升高。90年代开始进入偏冷期，尤其是在1992年出现的年平均气温最低值，从1993年开始回升到多年平均值以上，到了2005年气温值慢慢升高，所以滇西北的气温变化总体上呈现出上升的趋势。（2）从线性趋势来看：滇西北地区的极端气温指标中月平均日较差、霜冻天数指标呈现出整体下降的趋势，生长期指标呈现整体上升的趋势，滇西北地区平均气温线性增温率约为0.3℃/10a，明显高于全球（0.13℃/10a）及全国（0.22℃/10a）同期的增温率是云南变暖明显的区域之一。（3）从极端阈值分析来看：按照TX90p气温指标滇西北地区30年的气温阈值在17-19.5℃范围，极端最高温值在1979年为25.2℃，极端高气温日数频数变化幅度比较大，数值相差为30天左右。
（二）建议
（1）气候变化是人们普遍关注的一个全球性的问题。近几十年来大气中的温室气体明显增加，致使全球气候变暖的趋势日益明显。CO2等温室气体的增加短期内难以控制，气温变化与温室气体增加有关，人类活动加剧了温室气体的增加速率，同时产生了不良生态效益，加剧各种自然灾害的发生，尤其是增加了气温极端事件发生的频率。滇西北地区气温的极端变化影响该地区的生态环境，影响人们社会生活和经济发展，其中受影响最为明显的是农业生产。极端气温事件的发生使农业生产的不稳定性增加，粮食产量波动将增大，会引起农业生产布局和结构的变动，滇西北的由于受自身环境的限制，农业生产本来就落后，极端气温事件的发生将会使滇西北地区对农业成本和投资将大幅度增加，加重农民的负担。（2）气候变化对滇西北地区农业产生了很大的影响。各种农业气象灾害的频繁发生，是气候不稳定性和异常变化作用于脆弱生态环境的后果。面对未来可能出现的极端气温变化的挑战，提出如下的对策：加强对滇西北地区气温的监控、记录、预测及研究。保护滇西北地区农业生态环境，提高对气温异常变化的适应能力。部署适应气温变化的作物品种，规划应对极端气温事件发生而采取的对策方案，紧急措施。
参考文献
[1] 尤卫红，夏欣建，赵宁坤.云南逐月雨量和气温的格点数据资料场建立[J].云南地理环境研究，2004，16（1）：15-18.
[2] 尹文有.全球变暖背景下西南地区气候变化特征分析[D].云南省红河州气象局，2010：1-3.
[3] 江志红，丁裕国等.中国50年冬夏季极端气温场的年代际空间型态及其演变特征研究[J].应用气象学报，1998，10（5）：97-103.
[4] 马晓波.中国西北地区最高、最低气温的非对称性变化[J].气象学报，1999，57（5）：613-621.
作者简介：和文秋，云南师范大学旅游与地理科学学院。
关键词：滇西北；线性趋势分析；极端气温时空变化
一、绪论
20世纪以来，全球气候变暖，已经严重影响到了人类生存和社会的可持续发展，是当今世界影响最为深远的全球性环境问题之一。气候变暖伴随着热浪频率和强度的增加，使夏季便得更热，冬季便得温和，湿度增加，加剧了夏季高温的对人类健康的影响。
气温是气候变化的一个重要的指标，气温的变化对人类的生产和生活以及自然环境都会产生重大的影响，而极端的气温往往会给人类带来巨大的损失。滇西北包括：丽江、大理、迪庆等地区，云南年气温最低的地区主要是滇西北，气温的变化具有明显的区域性特征，从线性趋势的空间分布来看，年均温在西南大部分地区均为明显的上升趋势，增温最大的地区出现在西藏、川西、以及滇西等高海拔地区。对滇西北地区极端气温的时空变化趋势可以趋利避害，有效地利用自然，能够为滇西北地区防灾减灾提供参考和科学规划依据，符合可持续发展战略，对促进滇西北区域经济发展具有现实的意义。
二、研究区概况
（一）自然环境
滇西北是云南地势最高的地区，该区主要分布在横断山系北段，大致在保山、永平和大理一线以北。金沙江、长江、澜沧江、湄公河、怒江、萨尔温江和独龙江、伊洛瓦底江的上游区，地势自西北向东南倾斜，由南北纵贯、东西相间并列的高黎贡山、怒江、碧罗雪山（ 怒山）、澜江、云岭、金沙江、贡噶山（ 中甸大雪山）的巨大山系和深切河谷组成。属青藏高原向云贵高原和四川盆地的过渡地带，是横断山脉的主体部分。大部分地区气候寒冷，高山顶部还常年积雪不化，气候垂直变化比较显著，属于冬寒多雪，夏凉多雨的寒温带和高山型气候。在低而温度较高的河谷内，分布有亚热带常绿阔叶林，而在高山之巅除了冰雪带外，还有高山灌丛及草地，植被的垂直变化明显。
（二）社会经济
滇西北地区地处云南省西北部，西接缅甸，北连西藏、四川，行政区划上包括大理、丽江、迪庆、怒江4地州的16个县市、176个乡镇、该地区集边疆、民族、山区的特征于一体，多数地区开发较晚，社会发育程度低，经济基础薄弱。1998年平均财政自给率仅45.91%，除大理市财政自给有余外，其余各县自给率均不足一半，宁蒗、维西、贡山、德钦、福贡5县尚不及16%，其中福贡县仅达6.68%。农民人均收入1161元，其中宁蒗县仅430元；人均占有粮食380kg，宁蒗最低为221kg。由于地区间发展的不平衡，滇西北各县的差别也很大，除了大理市外，其它各县目前的人均GDP均达不到全省平均水平，宁蒗和福贡县的人均GDP甚至还不到全省平均数的1/3。
三、极端气温分析方法
（一）极端事件的确定
极端气温阈值：对逐日的温度，人们习惯用极大似然方法来比较。Bonsal指出如果某个气象要素有n个值，将这n个值按照一定顺序（升序或降序）排列x1，x2，x3，…xm，…xn，某个值小于或等于xm概率为
P=（m-0.31）/（n+0.38）其中m为xm的序号，如果有30个值，第90百分位数对应的排序序号为27，按均匀分布，概率值应为27/30×100%=90%。因此，对应的气温值称为第90百分位值。如果取1年的气温序列，记录有365个值，那么第90百分位上的值，为排序后的328位置的气温（理论计算概率值为89.9%）和329位置的气温（理论计算概率值为90.2%）中间的线性插值，可以得到p=90%对应的百分位值。将日均温序列的第90（10）个百分位上的值作为极端事件的上（下）阈值，当日均温温度的值高于极端事件的上阈值或低于极端事件的低阈值时，就定义了极端事件；比如说某日的温度超越了上阈值，就称该日发生了极端高温事件，如果低于下阈值，就称该日发生了极端低温事件。上述计算阈值的方法是基于气温变量遵从均匀分布。
（二）线性趋势分析法
线性趋势分析：以时间为自变量，要素为因变量，建立一元回归方程。设y为某一气象，t为时间（本文为年或月），建立y与t之间的一元线性回归方程，趋势变化率为：y′（t）=b0+b1t b1×10称为变化倾向率，单位为℃/10a。趋势方程中b1的计算式为：b1=
b1反映上升或下降变化趋势，b1<0表示在计算时段内呈下降趋势，b1>0表示呈上升趋势，b1值绝对值的大小可以度量其演变趋势上升、下降的程度。
四、极端气温指标
（一）生长期（GSL）
生长期：北半球从1月1日（南半球为7月1日）开始，连续6天日平均气温大于5℃的日期为初日，7月1日（南半球1月1日）以后连续6天日平均气温小于5℃的日期为终日，初日和终日之间的日数为生长期。）
根据数据分析出滇西北地区的平均生长期（GSL）天数约为309天，最长的生长期年份出现在2005年为338天，最短的生长期年份是出现在1992年为275天。
（二）月平均日较差
月平均日较差：一个月内，每日气温的最大和最小值的差相加除以天数的值。
从图中可以看出，滇西北近30年（1975-2005年）月均日较差值有浮动但总体呈现出下降的趋势，减幅约为0.16℃/10a。冬春季的月平均日较差比较大，夏季的月平均日较差气温最小。
（三）TX90p（90%位最高气温日数百分率）
TX90p：日最高气温>90%分位数的天数
滇西北地区出日最高气温>90%分位数的日数频数最多的年份出现1975年为103天，频数最少的的年份是出现在2002年为73天。滇西北地区30年90%为最高气温日数平均频数为91天，30年中有浮動但整体趋向于一个稳定值即91天。
（四）霜冻天数（FD）
霜冻天数：一年中最低气温小于0℃的天数。
滇西北地区从线性趋势看霜冻天数在1995年-2005年间有浮动大体上呈下降的趋势，减幅大约为13天/10a.。近30年的霜冻天数平均值约为82天，出现霜冻天数最多的年份是1992年为110天，其次是1977年的109天；出现霜冻天数最少的年份是在2005年为60天。
五、极端气温时空间变化特征分析
滇西北地区年平均气温值在12℃，变化幅度为0.3℃/10a，年极端低温从线性趋势来看变化幅度为0.6℃/10a，年平均最低气温呈上升的趋势。年极端最高温在15℃，从线性趋势来看变化幅度为0.27℃/10a，变化范围最小，年平均最高气温也呈现出上升的趋势。
六、结论与建议
（一）结论
（1）从数据中得出从1975年-2005年近30年的时间上看滇西北气温从80年代气候开始进入偏暖期，夏季气温逐渐升高。90年代开始进入偏冷期，尤其是在1992年出现的年平均气温最低值，从1993年开始回升到多年平均值以上，到了2005年气温值慢慢升高，所以滇西北的气温变化总体上呈现出上升的趋势。（2）从线性趋势来看：滇西北地区的极端气温指标中月平均日较差、霜冻天数指标呈现出整体下降的趋势，生长期指标呈现整体上升的趋势，滇西北地区平均气温线性增温率约为0.3℃/10a，明显高于全球（0.13℃/10a）及全国（0.22℃/10a）同期的增温率是云南变暖明显的区域之一。（3）从极端阈值分析来看：按照TX90p气温指标滇西北地区30年的气温阈值在17-19.5℃范围，极端最高温值在1979年为25.2℃，极端高气温日数频数变化幅度比较大，数值相差为30天左右。
（二）建议
（1）气候变化是人们普遍关注的一个全球性的问题。近几十年来大气中的温室气体明显增加，致使全球气候变暖的趋势日益明显。CO2等温室气体的增加短期内难以控制，气温变化与温室气体增加有关，人类活动加剧了温室气体的增加速率，同时产生了不良生态效益，加剧各种自然灾害的发生，尤其是增加了气温极端事件发生的频率。滇西北地区气温的极端变化影响该地区的生态环境，影响人们社会生活和经济发展，其中受影响最为明显的是农业生产。极端气温事件的发生使农业生产的不稳定性增加，粮食产量波动将增大，会引起农业生产布局和结构的变动，滇西北的由于受自身环境的限制，农业生产本来就落后，极端气温事件的发生将会使滇西北地区对农业成本和投资将大幅度增加，加重农民的负担。（2）气候变化对滇西北地区农业产生了很大的影响。各种农业气象灾害的频繁发生，是气候不稳定性和异常变化作用于脆弱生态环境的后果。面对未来可能出现的极端气温变化的挑战，提出如下的对策：加强对滇西北地区气温的监控、记录、预测及研究。保护滇西北地区农业生态环境，提高对气温异常变化的适应能力。部署适应气温变化的作物品种，规划应对极端气温事件发生而采取的对策方案，紧急措施。
参考文献
[1] 尤卫红，夏欣建，赵宁坤.云南逐月雨量和气温的格点数据资料场建立[J].云南地理环境研究，2004，16（1）：15-18.
[2] 尹文有.全球变暖背景下西南地区气候变化特征分析[D].云南省红河州气象局，2010：1-3.
[3] 江志红，丁裕国等.中国50年冬夏季极端气温场的年代际空间型态及其演变特征研究[J].应用气象学报，1998，10（5）：97-103.
[4] 马晓波.中国西北地区最高、最低气温的非对称性变化[J].气象学报，1999，57（5）：613-621.
作者简介：和文秋，云南师范大学旅游与地理科学学院。