宝天曼国家级自然保护区近15年来气温与降水的变化趋势及相关性分析

2012-04-29姚松朱学灵束庆龙王华同孙小波朱从波赵艳丽

湖北农业科学 2012年3期

姚松朱学灵束庆龙王华同孙小波朱从波赵艳丽

摘要：将宝天曼保护区人工气象站１９９６～２０００年、２００６～２０１０年这１０年气温与降雨量数据进行统计分析，探讨宝天曼保护区气温和降雨量的变化趋势及二者的相关性。结果表明，１９９６～２０１０年宝天曼自然保护区平均气温逐渐升高，２００６～２０１０年平均气温比１９９６～２０００年高出０．４０ ℃，其差异未达到显著水平（ｔ＝０．２３，Ｐ＝０．６４１７），但夏季温度有降低的趋势；宝天曼年降雨量有逐年减少的趋势，２００６～２０１０年平均降雨量比１９９６～２０００年减少了９．５６ｍｍ，其差异没有达到显著水平（ｔ＝０．５１，Ｐ＝０．４９６１），但夏季降雨量有增加的趋势；降雨量的变化与气温变化一致，表现出明显的季节性变化规律。最冷月、最热月、生长季的温度与降雨量相关分析都达到了极显著水平，全年数据达到了显著水平。

关键词：气温；降水；变化趋势；宝天曼自然保护区

中图分类号：Ｓ４６８．０＋３文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）03－0497-04

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅＣｈａｎｇｅＴｒｅｎｄｓａｎｄＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｏｆＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎＢａｏｔｉａｎｍａｎＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒｅＲｅｓｅｒｖｅｉｎＲｅｃｅｎｔ１５Ｙｅａｒｓ

ＹＡＯＳｏｎｇ１，ＺＨＵＸｕｅ－ｌｉｎｇ１，ＳＨＵＱｉｎｇ－ｌｏｎｇ２，ＷＡＮＧＨｕａ－ｔｏｎｇ１，ＳＵＮＸｉａｏ－ｂｏ１，ＺＨＵＣｏｎｇ－ｂｏ１，ＺＨＡＯＹａｎ－ｌｉ３

（１．ＢａｏｔｉａｎｍａｎＮａｔｕｒｅＲｅｓｅｒｖｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｖｅＢｕｒｅａｕ，Ｎｅｉｘｉａｎｇ４７４３５０，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｎｈｕｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，

Ｈｅｆｅｉ２３００３６，Ｃｈｉｎａ；３．ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＳｅｒｖｉｃｅＣｅｎｔｒｅｏｆＱｉｌｉｐｉｎｇＴｏｗｎ，Ｎｅｉｘｉａｎｇ４７４３５０，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｒａｉｎｆａｌｌｉｎＢａｏｔｉａｎｍａｎｎａｔｕｒｅｒｅｓｅｒｖｅｆｒｏｍ１９９６ｔｏ２０００ａｎｄ２００６ｔｏ２０１０，ｔｈｅｃｈａｎｇｅｔｒｅｎｄｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｒａｉｎｆａｌｌａｎｄｔｈｅｉｒｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｖｅｒａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍｌ９９６ｔｏ２０１０，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ２００６～２０１０ｗａｓ０．４０ ℃ ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ that ｏｆ１９９６～２０００；ｂｕｔｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｗａｓｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ（ｔ＝０．２３，Ｐ＝０．６４１７）. Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆ２００６～２０１０ｗａｓ９．５６ｍｍｌｏｗｅｒｔｈａｎ that ｏｆ１９９６～２０００（８３．９９ｍｍ），ｂｕｔｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｗａｓｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ（ｔ＝０．５１，Ｐ＝０．４９６１）. The ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃｏｌｄｅｓｔｍｏｎｔｈ，ｔｈｅｈｏｔｔｅｓｔｍｏｎｔｈａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅ temperature ｏｆｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎｗｅｒｅ very significantly ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｔｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ；ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｙｅａｒｗａｓ significuntly ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｔｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ；ｃｈａｎｇｅｔｒｅｎｄ；Ｂａｏｔｉａｎｍａｎｎａｔｕｒｅｒｅｓｅｒｖｅ

２００７年联合国政府间气候变化专门委员会（ＩＰＣＣ）发布的第四次评估报告预测未来１００年全球地表温度可能会升高１．６～６．４ ℃［１］。最近１０年是自有气象观测记录以来140余年中平均气温最高的ｌ０年。北半球具有代表性的数据分析表明，２０世纪可能是过去１０００年来增温最大的１００年，北半球中高纬度区的降水每１０年增长率为０．５％～１．０％［２］。受热条件的不同及大气环流的改变，必然引起水分循环的变化和水资源时空上的重新分布［３］。２０世纪８０年代，我国呈现出降水和气温异常等现象［４－１１］，９０年代是长江中下游地区近百年来降水最多的１０年［１２］。宝天曼保护区地处属于北亚热带和暖温带的过渡地带［１３］，是中国南北过渡带区域，其生态区位十分重要，对该区域气温和降水的相关性研究尚未见报道，因此，本研究对保护区近１５年来气温与降水关系进行统计分析，为宝天曼生态保护提供科学依据。从更广义的角度上说，全面分析解读宝天曼保护区的气候变化为解读全国的气温、降雨量变化规律提供依据。

１研究区概况

宝天曼自然保护区位于秦岭东段，豫西南伏牛山南麓，内乡县北部山区，地理坐标为东经１１１°４７′－１１２°０４′、北纬３３°２０′－3３°３６′。东临伏牛山国家级自然保护区南召乔湍部分，北瞩嵩县，西接西峡，南同内乡县七里坪乡接壤，南北长２８．５ｋｍ，东西宽２６．５ｋｍ，管辖总面积９３０４ｈｍ２，其中核心区面积３０４０ｈｍ２，缓冲区面积１２１４ｈｍ２，试验区面积５０５０ｈｍ２，属森林和野生动物类型自然保护区。宝天曼气候明显具有东部季风区的过渡性特点，属季风型大陆性气候，四季分明。

２材料与方法

以中国生态定位站宝天曼气象站提供的１９９６～２０００年、２００６～２０１０年的气候资料为基础，选取７月为夏季最热月，１月为冬季最冷月，４～９月为生长季，分析其气温和降雨量的变化趋势以及二者之间的相关性；数据分析采用ＳＡＳ软件，ＳＡＳ分析调用的是ＧＬＭ过程和ｔ检验过程。

３结果与分析

３．１气温变化分析

由图１可知，１９９６～２０００年、２００６～２０１０年宝天曼自然保护区全年平均气温总体有升高的趋势，但具有明显的波动性，２００６～２０１０年平均气温为９．４０ ℃，比１９９６～２０００年平均气温９．００℃高出０．４０ ℃；经ｔ检验，１９９６～２０００年与２００６～２０１０年温度差异没有达到显著水平（ｔ＝０．２３，Ｐ＝０．６４１７）；１９９６～２０００年、２００６～２０１０年这１０年间出现２次温度低谷，分别是１９９６年（７．７６ ℃）和２００８年（６．７１ ℃）。生长季平均气温近１５年也有升高的趋势，２００６～２０１０年生长季平均气温为１６．４３ ℃，而１９９６～２０００年生长季平均气温为１５．９６ ℃；生长季平均温度也出现２次最低温度，但与全年平均温度最低的年份不一致，分别是１９９６年（１４．８９ ℃）和１９９７年（１５．２５ ℃）。最冷月平均气温变化规律不明显且具有很大的波动性，１９９６～２０００年最冷月平均气温－３．２１ ℃，比２００６～２０１０年最冷月平均气温－２．６２ ℃低了０．５９ ℃，温度最低谷出现的年份与全年平均气温一致，分别是１９９６年（－４．５８ ℃）和２００８年（－５．３７ ℃）。１９９６～２０００年（标准差为０．９４）最热月平均气温变化比２００６～２０１０年（标准差为０．６７）剧烈，值得注意与以上三项数据不同的是，１９９６～２０００年最热月平均气温（１９．８９ ℃），反而比２００６～２０１０年（１９．５３ ℃）高了０．３６ ℃，温度最低谷出现的年份分别是１９９６年（１９．００ ℃）和２００７年（１８．７３ ℃）。

由图２可知，１９９６～２０００年、２００６～２０１０年这１０年间月平均气温变化规律明显，呈正态分布，１月份平均气温最低（－２．９２ ℃），之后气温逐渐开始回升，逐月升高至７月份达最大值（１９．７１ ℃），随后气温又开始回落，逐月降低，１２月份平均气温为（－０．０６ ℃）。

３．２降雨量变化分析

由图３可知，１９９６～２０００年宝天曼保护区全年月均降雨量变化规律不明显，１９９６～２０００年宝天曼保护区月平均降雨量为８３．９９ｍｍ，比２００６～２０１０年月均降雨量７４．４３ｍｍ高出９．５６ｍｍ，宝天曼保护区月均降雨量有逐年减少的趋势；经ｔ检验，１９９６～２０００年与２００６～２０１０年月均降雨量差异没有达到显著水平（ｔ＝０．５１，Ｐ＝０．４９６１）。１９９６年月均降雨量最高（１１３．８０ｍｍ），１９９７年月均降雨量最低（４４．６５ｍｍ）。生长季降雨量变化（标准差为３９．２４）趋势较年月均降雨量变化（标准差为２０．６１）更剧烈，２００６～２０１０年生长季降雨量月均值为１２７．７７ｍｍ，而１９９６～２０００年生长季降雨量月均值为１４２．０５ｍｍ，其平均降雨量最高值和最低值出现的年份与全年一致，最高降雨量出现在１９９６年（１８６．０８ｍｍ），最低降雨量出现在１９９７年（６７．７８ｍｍ）。最冷月平均降雨量变化规律不明显（标准差为１０．５７ｍｍ），最冷月１９９６～２０００年平均降雨量为１０．５５ｍｍ，比２００６～２０１０年平均降雨量５．７４ｍｍ高出４．８１ｍｍ。最热月平均降雨量变化（标准差为１４６．１６ｍｍ）最为剧烈，而且与温度变化有相似之处，最热月１９９６～２０００年平均降雨量２２３．３５ｍｍ，比２００６～２０１０年平均降雨量３４６．６４ｍｍ低了１２３．２９ｍｍ，最热月降雨量最大值出现在２０１０年（６１４．４２ｍｍ），最小值出现的年份与全年降雨量、生长季降雨量变化一致，即１９９７年（５６．０３ｍｍ）。

１９９６～２０００年、２００６～２０１０年月平均降雨量变化规律明显，呈正态分布（图４），从１月份（８．１５ｍｍ）开始平均降雨量逐月升高，至７月份达最大值（２６０．６９ｍｍ），然后开始回落，逐月降低，１２月份平均降雨量达最低值（６．２４ｍｍ）。

３．３气温与降雨量相关性分析

由表１可知，１９９６～２０００年、２００６～２０１０年全年平均气温与平均降雨量呈显著相关性（Ｐ＝０．０２５１），最冷月、最热月和生长季平均气温与平均降雨量的相关性达到了极显著水平（Ｐ＝０．００７９；Ｐ＝０．００２９；Ｐ＝０．００２２）。表明在月或短期尺度上，气温与降雨量的时空分布关系很大，在全年尺度上气温对降雨量的时空分布也有明显的影响。气温与降雨量总体变化趋势一致，随着气温的逐渐升高降雨量逐渐增加，随着气温的逐渐回落降雨量逐渐减小，季节性变化规律明显。从全年气温和降雨量的回归方程可以看出，自１９９６至今气温逐渐升高，而降雨量则逐渐减少。

４小结与讨论

从全年来看，气温的季节性变化规律明显，最冷月为１月份，最热月为７月份；从温度出现低谷的年份上来看，最冷月、最热月、生长季和全年出现温度最低值的年份基本一致；在２００６～２０１０年与１９９６～２０００年平均温度变化上，２００６～２０１０年最冷月、生长季和全年平均温度均高于１９９６～２０００年平均温度，但最热月出现例外，１９９６～２０００年最热月平均气温比２００６～２０１０年高，表明１９９６～２０１０年夏季的平均温度在逐渐降低，这一点与陈宝凤等［１４］对南阳地区的研究结果一致，但冬季变暖趋势不明显，这与焦建丽等［１５］得出的结论有出入，出现该结果可能与宝天曼自然保护区的小气候有关。

对宝天曼保护区１０年来的降雨量进行统计分析表明，历年降雨量变化规律基本一致，在全年中以最热月和季节性变化规律最明显。生长季和全年平均降雨量最高值和最低值出现的年份一致，最高降雨量出现在１９９６年，最低出现在１９９７年，最热月降雨量最低值也出现在１９９７年，说明并不是温度越高降雨量越多［１６］。在２００６～２０１０年与１９９６～２０００年平均降雨量变化上，２００６～２０１０年最冷月、生长季和全年平均降雨量均高于１９９６～２０００年，但在最热月出现例外，１９９６～２０００年最热月平均降雨量反而比２００６～２０１０年高，这点与倪林等［１７］对武汉地区的研究结果相一致，说明１９９６～２０１０年夏季的平均降雨量在逐渐降低。气温与降雨量的相关性分析结果显示，在月或短期尺度上，气温与降雨量的时空分布关系很大，在全年尺度上气温对降雨量的时空分布有明显的影响。以上分析结果得出宝天曼自然保护区平均气温总体趋势升高，２００６～２０１０年平均气温为９．４０ ℃，比１９９６～２０００年平均气温９．００ ℃高出０．４０ ℃，但这种差异没有达到显著水平（ｔ＝０．２３，Ｐ＝０．６４１７）；这一结果与ＩＰＣＣ第四次气候变化科学评估报告预测的未来１００年全球地表温度可能升高相一致。宝天曼自然保护区１９９６年以来气温逐渐升高、降雨量逐渐减少，但惟独夏季出现相反现象，如能进一步研究将有更大价值。

参考文献：

［１］ＩＰＣＣＷＧＩ．Ｆｏｕｒｔｈａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｒｅｐｏｒｔ：Ｓｕｍｍａｒｙｔｏｐｏｌｉｃｙ－ｍａｋｅｒｓ［Ｒ］．２００７．

［２］施雅风，张祥松．气候变化对西北干旱区地表水资源的影响和未来趋势［Ｊ］．中国科学（Ｂ辑），１９９５，２５（９）：９６８－９７７．

［３］ＡＬＩＺＡＦＬＥＩＳＣＨＥＲ，ＡＢＲＡＮＨＡＭＰＩＺＡＭ．ＲｕｒａＩｔｏｕｒｉｓｍｉｎＩｓｒａｅｌ［Ｊ］．ＴｏｕｒｉｓｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，１９９７，１８（６）：３６７－３７２．

［４］ＲＯＢＩＮＳＯＮＧＭ．Ｃｏｎｆｌｉｃｔａｎｄｃｈａｎｇｅｉｎｔｈｅｃｏｕｎｔｒｙｓｉｄｅ［Ｍ］．Ｌｏｎｄｏｎ：Ｂｅｌ－ｈａｖｅｎＰｒｅｓｓ，１９９０．

［５］张秀年，严华生，郭世昌．“全球变暖”背景下的全球温度时空变化特征［Ｊ］．热带气象学报，２００４，２０（５）：５６１－５７０．

［６］ＺＨＯＵＬＴ．ＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅｉｎｔｈｅｉｎｔｅｒｄｅｃａｄａｌｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｐｒｉｎｇａｎｄｓｕｍｍｅｒｓｅｎｓｉｂｌｅｈｅａｔｆｌｕｘｅｓｏｖｅｒＮｏｒｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａ［Ｊ］．大气和海洋科学快报（英文版），２００９，２（２）：１１９－１２３．

［７］游泳，郭品文，廖勇，等．ＥＮＳＯ与中国东部地区夏季降水相关性年代际变化特征［Ｊ］．气象科技，２００５，３３（２）：１４２－１４６．

［８］韩晋平，王会军．ＩｎｔｅｒｄｅｃａｄａｌｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｅａｓｔａｓｉａｎｓｕｍｍｅｒｍｏｎｓｏｏｎｉｎａｎＡＧＣＭ［Ｊ］．大气科学进展（英文版），２００７，２４（５）：８０８－８１８．

［９］刘富弘，陈星，程兴无，等．气候过渡带温度变化与淮河流域夏季降水的关系［Ｊ］．气候与环境研究，２０１０（２）：１６９－１７８．

［１０］董平，王凤娇，魏敏．夏季不同下垫面最高温度变化规律及影响因子［Ｊ］．安徽农学通报，２００９，１５（１３）：１６０－１６１．

［１１］祝从文，陈隆勋，何金海．春夏季节转换中西太平洋副热带高压东移与大尺度环流和温度场变化关系［Ｊ］．热带气象学报，２００４，２０（５）：４９３－５０４．