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摘要 利用成都市双流区1961—2019年的气温资料,采用线性倾向估计法、累积距平等统计学分析方法,对气温进行趋势分析和突变检测。结果显示,近60 a来,双流区气温呈上升趋势,气温变化率是0.265℃/10 a。1961—2019年双流区年季平均气温变为不同程度的上升趋势,增温率最大是冬季,其次为春、秋季,最小为夏季。月平均气温呈单峰型分布。年平均气温和夏季平均气温均在1993年发生突变、春季平均气温在1996年发生突变。
关键词 双流区;上升趋势;突变
中图分类号:P458.2 文献标识码:B 文章编号:2095–3305(2021)03–0112–03
1 双流气候的特点以及研究的原因
气温是影响气候变化的重要因素,对于农业生产、资源开发、城市规划起到决定性的作用。近年来,许多研究人员对中国气温变化趋势特征进行了大量研究,通过对中国地区近50 a或60 a的气温变化研究显示,我国气温呈明显上升趋势,全国平均气温的变化递增率为0.25℃/10 a,平均升高约1.3℃[1-9]。在全球气候变暖的大趋势下,研究某一地区的气候变化趋势以及影响因素,对于气候预测、气候灾害的预防,利用气候资源作用于农业生产等方面具有重要的意义。
以双流区1961—2019年的气温数据为基础,分析气温变化趋势,为双流地区的农业发展、气象资源运用提供科学依据。
2 资料与方法
2.1 资料来源与说明
资料来源于双流国家气象观测站1961—2019年60 a的平均气温资料。按照气候学上四季的划分标准:3—5月为春季,6—8月为夏季,9—11月为秋季,12—2月为冬季,对月资料进行求和,作为四季和年数据资料。
2.2 分析方法
2.2.1 线性倾向估计法 利用一元线性回归方程表示气温的变化趋势,即y=ax+b,式中a为回归系数,b为回归常数。回归系数a的符号表示变量y的趋势倾向。a>0,说明y呈上升趋势;a<0,说明y呈下降趋势。a值则反映了上升或下降的速率,r表示上升或下降的倾向度[10]。
2.2.2 累积距平 累计距平是一种由曲线直观判断变化趋势常用的方法。累积距平曲线呈上升趋势,表示距平值增加,呈下降趋势则表示距平值减小。从曲线明显的上下起伏,可以判断其长期显著的演变趋势及持续性变化,甚至还可以诊断出发生突变的大致时间[11]。
3 双流区气温变化特征分析
3.1 年平均气温的变化特征分析
从双流区1961—2019年平均气温变化趋势曲线图中可以看出,双流区近60年平均气温以0.265℃/10 a的增温速率呈明显的上升趋势,与全国近50 a来的气温变化趋势大体一致(图1)。相关系数rn=0.587> r0.01=0.339,通过信度为0.01的显著性水平检验,表明双流区近60 a年平均气温在信度α=0.01的显著性水平下,增温趋势显著。
从双流区1961—2019年平均气温累积距平图可以得出,双流区近60 a年平均气温的变化经历了1次明显的波动,20世纪90年代初之前是呈下降趋势,90年代中期至2019年波动中呈明显上升趋势(图2)。从60 a的平均值来看,在20世纪90年代初以前整体为负距平,气温处于为偏冷阶段,90年代中期至2019年为正距平,处于为偏暖阶段。
3.2 各月平均气温变化特征
从双流区1961—2019年各月平均气温分布图可以看出,月平均气温呈单峰型分布,自1月份开始,月平均气温呈上升趋势,7月达到峰值25.1℃,8月开始呈下降的变化趋势,12月达到次小值7.2℃。从4—10月,这7个月的平均气温超过月平均气温16.2℃(图3)。
从双流区1961—2019年各月月平均气温趋势系数和气候倾向率表可以看出,年内12个月气温均呈上升的变化趋势(表1)。其中,2月、4月、9月、11月的气候倾向率分别为0.361、0.293、0.162、0.223℃/10 a,并且通过了信度α=0.01的显著性水平检验,说明在这4个月平均气温的上升趋势显著;5月、6月、7月和8月是升温速率最微弱的月份,因此在另一个角度说明,夏季是升温最小的季节,其余各月相关系数在0.105~0.321之间,均未通过α=0.01的显著性检验,说明其余各月上升趋势不明显。
3.3 季平均气温变化特征分析
从图4可以看出,春、夏、秋、冬四个季节气温都呈现出上升趋势,其中夏季以0.126℃/10 a的速率增温,故夏季是增温最为微弱的季节;冬季以0.268℃/10 a的速率升温,增温率最大,春季次之,增温速率为0.223℃/10 a,故双流区年平均气温升温中冬春季为其主要贡献者。取信度α=0.01,查相关系数表得显著性水平r0.01=0.333,用方程计算得到各季的相关系数rc=0.369、rx=0.339、rq=0.481、rd=0.514,其中,春夏秋冬四季的趋势变化幅度均能通过α=0.01的显著性检验表明,在双流区近60 a四季平均气温的升温趋势中,四季的升温趋势都是显著的;此外,近60 a春夏秋冬各季平均气温分别为16.8、24.9、17.1、7.0℃。
从各季节的平均气温累积距平曲线图可以看出:春夏季平均气温的变化经历了两次波动异常(图5)。20世纪60年代初至70年代初呈上升趋势,70年代中期至90年代初呈下降趋势,90年代中期至2019年呈波动上升趋势。春夏季平均气温在20世纪70年代初之前和90年代中期至2019年为正距平,处于偏暖阶段,70年代中期至90年代初,春夏季平均处于偏冷阶段。总的来说夏季气温主要经历了偏暖—偏冷—偏暖3个阶段。
秋冬季平均气温经历了一次波动异常。在90年中期前呈下降趋势,90年代中后期至2019年呈波动上升趋势。从近60 a的平均值来看,秋冬季平均气温90年代中期前为负距平,气温处在变冷阶段;90年代中后期至2019年为正距平,气温处在增暖的階段。秋冬季平均气温经历了偏冷-偏暖两个阶段。 4 结论
(1)1961—2019年近60 a以来,双流区的年平均气温呈现出显著的波动上升趋势,气温的变化倾向率是0.265℃/10 a,能通过信度0.01的显著性检验,升温趋势显著。
(2)双流区近60 a,各月平均气温呈单峰型分布,年内12个月气温均呈上升的变化趋势,其中2月、4月、9月、11月呈上升趋势显著并且通过信度α=0.01的显著性水平检验;
(3)春夏秋冬四季气温都呈现出波动上升的变化趋势,气温变暖明显。其中以冬季的增温速率最大,气温升温幅度为0.268℃/10 a,春季次之,升温幅度为0.223℃/10 a,表明冬春季对双流区的年平均气温上升贡献是最大的;春夏秋冬季平均气温的趋势变化幅度均能通过α=0.01的显著性检验,表明升温趋势显著。
参考文献
[1] 任国玉,郭军,徐铭志,等.近50年来中国地面气候变化的基本特征[J].气象学报,2005,63(6):942-956.
[2] 尹云鹤,吴绍洪,陈刚.1961—2006年我国气候变化趋势与突变的区域差异[J].自然资源学报,2009,12(24):2147-2157.
[3] 候光良,方修琦,中國全新世气温变化特征[J].地理科学进展,2011,30(9): 1075-1080.
[4] 葛全胜,郑景云,郝志新,等.过去2000年中国气候变化研究的新进展[J].地理学报,2014,69(9):1248-1258.
[5] 孙娴,林振山.经验模态分解下中国气温变化趋势的区域特征[J].地理学报,2007,62(11):1132-1141.
[6] 任国玉,初子莹,周雅清,等.中国气温变化研究最新进展[J].气候与环境研究,2005,10(4):701-716.
[7] 丁一汇,王会军.近百年中国气候变化科学问题的新认识[J].科学通报,2016,61(10):1029-1041.
[8] 李双双,延军平,万佳.全球气候变化下秦岭南北气温变化特征[J].地理科学,2012,32(7):853-858.
[9] 张丽华,延军平,陈利民.近52a山西气温变化特征[J].干旱区研究,2014,31 (6):1068-1072.
[10] 王志杰,苏嫄.1951—2010年汉中市气温变化特征分析[J].水土保持研究,2016,23(1):169-174.
[11] 董飞,杨佳,吴福杰,等.熊岳地区日照时数变化趋势分析[J].辽宁农业职业技术学院学报,2013,15(1):34-35,38.
责任编辑:黄艳飞
关键词 双流区;上升趋势;突变
中图分类号:P458.2 文献标识码:B 文章编号:2095–3305(2021)03–0112–03
1 双流气候的特点以及研究的原因
气温是影响气候变化的重要因素,对于农业生产、资源开发、城市规划起到决定性的作用。近年来,许多研究人员对中国气温变化趋势特征进行了大量研究,通过对中国地区近50 a或60 a的气温变化研究显示,我国气温呈明显上升趋势,全国平均气温的变化递增率为0.25℃/10 a,平均升高约1.3℃[1-9]。在全球气候变暖的大趋势下,研究某一地区的气候变化趋势以及影响因素,对于气候预测、气候灾害的预防,利用气候资源作用于农业生产等方面具有重要的意义。
以双流区1961—2019年的气温数据为基础,分析气温变化趋势,为双流地区的农业发展、气象资源运用提供科学依据。
2 资料与方法
2.1 资料来源与说明
资料来源于双流国家气象观测站1961—2019年60 a的平均气温资料。按照气候学上四季的划分标准:3—5月为春季,6—8月为夏季,9—11月为秋季,12—2月为冬季,对月资料进行求和,作为四季和年数据资料。
2.2 分析方法
2.2.1 线性倾向估计法 利用一元线性回归方程表示气温的变化趋势,即y=ax+b,式中a为回归系数,b为回归常数。回归系数a的符号表示变量y的趋势倾向。a>0,说明y呈上升趋势;a<0,说明y呈下降趋势。a值则反映了上升或下降的速率,r表示上升或下降的倾向度[10]。
2.2.2 累积距平 累计距平是一种由曲线直观判断变化趋势常用的方法。累积距平曲线呈上升趋势,表示距平值增加,呈下降趋势则表示距平值减小。从曲线明显的上下起伏,可以判断其长期显著的演变趋势及持续性变化,甚至还可以诊断出发生突变的大致时间[11]。
3 双流区气温变化特征分析
3.1 年平均气温的变化特征分析
从双流区1961—2019年平均气温变化趋势曲线图中可以看出,双流区近60年平均气温以0.265℃/10 a的增温速率呈明显的上升趋势,与全国近50 a来的气温变化趋势大体一致(图1)。相关系数rn=0.587> r0.01=0.339,通过信度为0.01的显著性水平检验,表明双流区近60 a年平均气温在信度α=0.01的显著性水平下,增温趋势显著。
从双流区1961—2019年平均气温累积距平图可以得出,双流区近60 a年平均气温的变化经历了1次明显的波动,20世纪90年代初之前是呈下降趋势,90年代中期至2019年波动中呈明显上升趋势(图2)。从60 a的平均值来看,在20世纪90年代初以前整体为负距平,气温处于为偏冷阶段,90年代中期至2019年为正距平,处于为偏暖阶段。
3.2 各月平均气温变化特征
从双流区1961—2019年各月平均气温分布图可以看出,月平均气温呈单峰型分布,自1月份开始,月平均气温呈上升趋势,7月达到峰值25.1℃,8月开始呈下降的变化趋势,12月达到次小值7.2℃。从4—10月,这7个月的平均气温超过月平均气温16.2℃(图3)。
从双流区1961—2019年各月月平均气温趋势系数和气候倾向率表可以看出,年内12个月气温均呈上升的变化趋势(表1)。其中,2月、4月、9月、11月的气候倾向率分别为0.361、0.293、0.162、0.223℃/10 a,并且通过了信度α=0.01的显著性水平检验,说明在这4个月平均气温的上升趋势显著;5月、6月、7月和8月是升温速率最微弱的月份,因此在另一个角度说明,夏季是升温最小的季节,其余各月相关系数在0.105~0.321之间,均未通过α=0.01的显著性检验,说明其余各月上升趋势不明显。
3.3 季平均气温变化特征分析
从图4可以看出,春、夏、秋、冬四个季节气温都呈现出上升趋势,其中夏季以0.126℃/10 a的速率增温,故夏季是增温最为微弱的季节;冬季以0.268℃/10 a的速率升温,增温率最大,春季次之,增温速率为0.223℃/10 a,故双流区年平均气温升温中冬春季为其主要贡献者。取信度α=0.01,查相关系数表得显著性水平r0.01=0.333,用方程计算得到各季的相关系数rc=0.369、rx=0.339、rq=0.481、rd=0.514,其中,春夏秋冬四季的趋势变化幅度均能通过α=0.01的显著性检验表明,在双流区近60 a四季平均气温的升温趋势中,四季的升温趋势都是显著的;此外,近60 a春夏秋冬各季平均气温分别为16.8、24.9、17.1、7.0℃。
从各季节的平均气温累积距平曲线图可以看出:春夏季平均气温的变化经历了两次波动异常(图5)。20世纪60年代初至70年代初呈上升趋势,70年代中期至90年代初呈下降趋势,90年代中期至2019年呈波动上升趋势。春夏季平均气温在20世纪70年代初之前和90年代中期至2019年为正距平,处于偏暖阶段,70年代中期至90年代初,春夏季平均处于偏冷阶段。总的来说夏季气温主要经历了偏暖—偏冷—偏暖3个阶段。
秋冬季平均气温经历了一次波动异常。在90年中期前呈下降趋势,90年代中后期至2019年呈波动上升趋势。从近60 a的平均值来看,秋冬季平均气温90年代中期前为负距平,气温处在变冷阶段;90年代中后期至2019年为正距平,气温处在增暖的階段。秋冬季平均气温经历了偏冷-偏暖两个阶段。 4 结论
(1)1961—2019年近60 a以来,双流区的年平均气温呈现出显著的波动上升趋势,气温的变化倾向率是0.265℃/10 a,能通过信度0.01的显著性检验,升温趋势显著。
(2)双流区近60 a,各月平均气温呈单峰型分布,年内12个月气温均呈上升的变化趋势,其中2月、4月、9月、11月呈上升趋势显著并且通过信度α=0.01的显著性水平检验;
(3)春夏秋冬四季气温都呈现出波动上升的变化趋势,气温变暖明显。其中以冬季的增温速率最大,气温升温幅度为0.268℃/10 a,春季次之,升温幅度为0.223℃/10 a,表明冬春季对双流区的年平均气温上升贡献是最大的;春夏秋冬季平均气温的趋势变化幅度均能通过α=0.01的显著性检验,表明升温趋势显著。
参考文献
[1] 任国玉,郭军,徐铭志,等.近50年来中国地面气候变化的基本特征[J].气象学报,2005,63(6):942-956.
[2] 尹云鹤,吴绍洪,陈刚.1961—2006年我国气候变化趋势与突变的区域差异[J].自然资源学报,2009,12(24):2147-2157.
[3] 候光良,方修琦,中國全新世气温变化特征[J].地理科学进展,2011,30(9): 1075-1080.
[4] 葛全胜,郑景云,郝志新,等.过去2000年中国气候变化研究的新进展[J].地理学报,2014,69(9):1248-1258.
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[6] 任国玉,初子莹,周雅清,等.中国气温变化研究最新进展[J].气候与环境研究,2005,10(4):701-716.
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[8] 李双双,延军平,万佳.全球气候变化下秦岭南北气温变化特征[J].地理科学,2012,32(7):853-858.
[9] 张丽华,延军平,陈利民.近52a山西气温变化特征[J].干旱区研究,2014,31 (6):1068-1072.
[10] 王志杰,苏嫄.1951—2010年汉中市气温变化特征分析[J].水土保持研究,2016,23(1):169-174.
[11] 董飞,杨佳,吴福杰,等.熊岳地区日照时数变化趋势分析[J].辽宁农业职业技术学院学报,2013,15(1):34-35,38.
责任编辑:黄艳飞