1975～2013年秦岭牛背梁保护区气温变化研究

冯林林，刘荣娟 (西北大学城市与环境学院，陕西西安710127)

近百年来，全球气候变暖已经成为了不争的事实［1］。全球气候变化研究重点集中在脆弱生态区和自然地理过渡地带［2］。秦岭作为我国暖温带与亚热带分界线，受到国内外学者的关注，对秦岭南北气候变化也进行了大量研究［3－7］，如周旗等［4－5］研究发现秦岭南北增温趋势明显，气温突变出现在20世纪90年代;张立伟等［6］分析指出1960～2009年秦岭南北平均气温、极端气温均呈增温趋势，但幅度不同。秦岭山地东西跨度大，地形复杂，其内部小区域气候变化更能反映区域环境对全球变化的适应特征，牛背梁保护区横跨秦岭南北两侧。笔者在此利用秦岭31个气象站点的气温数据，采用Kriging插值法、趋势分析法、M-K检验法研究了1975～2013年牛背梁保护区年尺度、季节尺度上的平均气温和极端气温的变化规律。

1 资料与方法

1.1 研究区概况 牛背梁自然保护区位于秦岭山脉东段(108°45'～109°04'E、33°45'～33°56'N)，陕西省柞水、宁陕、长安三县(区)交界处，海拔1 156～2 802 m，牛背梁(2 802 m)为秦岭东段最高峰，属于秦岭亚高山山地，北缓南陡，与秦岭中西段“南缓北陡”形成明显对照，属暖温带半湿润季风气候，年均温2～10℃，年降水量850～950 mm，极端最高气温31.1 ℃，极端最低气温 －21.6 ℃，无霜期130 d 左右［8］。

1.2 数据来源 所用的气温数据为秦岭山地31个气象站点的逐月数据，来源于陕西省气象局和中国气象科学数据共享服务网，时间跨度为1975～2013年。

1.3 分析方法 采用Kriging插值法对气温数据进行插值，将生成的温度场空间数据与DEM数据叠加，并以研究区矢量图为掩膜，对气温栅格数据进行裁剪，获取研究区1975～2013年的气温数据集;运用M-K检验法对年尺度与季尺度上的平均气温和极端气温的变化进行突变检验。

2 结果与分析

2.1 年尺度上气温变化特征

2.1.1 年均温和年极端气温变化。由牛背梁保护区年气温变化曲线(图1)可知，1975～2013年该地区年均温呈显著上升趋势，线性倾向率为0.30℃/10a，低于西北地区1960～2005年年均温变化幅度(0.37 ℃/10a)［9］，但高于陕南地区1961 ～2009 年气温变化率(0.12 ℃ /10a)［5］。近39 年来极端最低气温和极端最高气温变化率分别为0.36、0.29℃/10a，说明牛背梁保护区是全球气候变暖的一个重要响应区域，气温升高趋势非常显著，且极端最低气温的升高最为突出。

2.1.2 年气温M-K检验分析。1980～1994年UF＜0，说明在此期间年均温基本呈下降趋势，UF和UB曲线交于信度线之间，交点为1994年，说明年均温在1994年发生了趋暖性突变，早于陕南年均气温突变年份(1997年)［5］;年均温在1999年超过了0.05显著性水平临界值，即气温升高达到显著。极端低温与极端高温均在1994年前后发生了趋暖性突变，其中极端高温的波动情况与年均温相似，突变之前呈下降趋势，突变后气温呈上升趋势，但气温显著升高发生在2000年，比年均温推迟1年;极端最低温的突变年在1994年，迟于陕南地区极端低温的突变年［6］，在突变之前极端低温的升高与降低交替出现，而突变之后气温明显升高，且在1998年升高趋势达到显著。

2.2 季节尺度上气温变化特征

2.2.1 四季均温和极端气温变化。从表1可看出，近39年来牛背梁保护区四季均温变化存在很大差异，1975～2013年春季、夏季和冬季均呈上升趋势，增温速率分别为1.28、1.09、0.62 ℃ /10a，秋季比较特殊，整体呈下降趋势，减小速率为0.69℃/10a。四季极端低温与极端高温的变化呈现类似的特点，即春、夏、冬季呈升高趋势，秋季下降;其中春、夏、秋3季极端气温的变化速率以极端高温变化最为突出，变化率分别为1.71、1.13、－0.86 ℃ /10a，冬季以极端低温(0.74℃/10a)上升明显。说明近39年来极端气温春季和夏季气温呈显著上升趋势，并主要表现为高温的上升，秋季气温呈明显下降趋势，且主要表现为高温的降低，冬季气温也呈上升趋势，并以极端低温的升高最显著。

2.2.2 四季气温M-K检验分析。对比四季均温和极端气温的M-K检验结果(表1)可知，四季均温突变年均滞后于年均温的突变，春季、夏季和冬季平均气温分别在1997、1998和1999年出现了统计意义上的暖突变，而秋季均温在1998年进入相对偏冷的气候状态中;四季极端低温的突变点分别出现在1997、1997、1998、2000年，其中春季、夏季和冬季表现为暖突变，而秋季则呈冷突变;四季极端高温的突变点分别为1 997、1998、1998、1999年，也表现为秋季为冷突变，其他季节为暖突变。

表1 1975～2013年牛背梁保护区四季气温变化率及突变年份统计

3 结论

牛背梁保护区是气候变暖的响应区域，年尺度上，研究区均温与极端气温的波动频率具有一致性，均表现为显著的上升趋势，其中极端低温上升最为显著，且均在1994年发生了温度上升的突变;季节尺度上，四季气温变化差异较大，春季、夏季和冬季的平均气温和极端气温均呈明显上升趋势，秋季则呈降低趋势，其中春季和夏季主要表现为极端高温的上升，冬季极端低温的升高最显著，秋季主要表现为极端高温的降低。四季气温的突变年份集中在20世纪90年末和21世纪初。

［1］秦大河，陈振林，罗勇，等.气候变化科学的最新认知［J］.气候变化研究进展，2007，3(2):63 －73.

［2］高翔，白红英，张善红，等.1959－2009年秦岭山地气候变化趋势研究［J］.水土保持通报，2012，32(1):207 －211.

［3］延军平，郑宇.秦岭南北地区环境变化响应比较研究［J］.地理研究，2001(5):576－582.

［4］周旗，卞娟娟，郑景云.秦岭南北1951－2009年的气温与热量资源变化［J］.地理学报，2011(9):1211 －1218.

［5］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(7):853 －858.

［6］张立伟，宋春英，延军平.秦岭南北年极端气温的时空变化趋势研究［J］.地理科学，2011(8):1007 －1011.

［7］宋佃星，延军平，马莉.近50年来秦岭南北气候分异研究［J］.干旱区研究，2011，28(3):492 －498.

［8］张昌贵，李景侠，强晓鸣.陕西牛背梁国家级自然保护区生态评价［J］.西北农林科技大学学报(自然科学版)，2009(2):73－80.

［9］王劲松，费晓玲，魏峰.中国西北近50a来气温变化特征的进一步研究［J］.中国沙漠，2008，28(7):724－732.