临夏市极端气温变化特征及趋势分析

2016-10-21仲复捷

地下水 2016年5期

关键词：最低气温年际世纪

仲复捷

(甘肃省临洮水文水资源勘测局，甘肃临洮 730500)

临夏市极端气温变化特征及趋势分析

仲复捷

(甘肃省临洮水文水资源勘测局，甘肃临洮 730500)

依据折桥站最高、最低气温资料，采用线性趋势分析、Mann-Kendal突变检验等方法，对临夏市极端气温变化特征及趋势进行分析，得出如下结论：临夏市极端最高气温主要出现在6—8月，其中7月出现次数最多，极端最低气温主要出现在1月、12月，其中1月出现次数最多；极端最高气温年际变化总体呈上升的趋势变化，上升倾向率为0.07℃∕a，且上升的趋势明显。极端最低气温年际变化总体呈上升的趋势变化，上升倾向率为0.03℃∕a，上升的趋势较缓；极端最高气温有明显的增暖突变特征，其突变点在1997年前后，而极端最低气温没有明显的突变特性；在20世纪90年代极端气温均有明显的由冷向暖的突变过程。

极端气温；线性趋势；突变检验；临夏市

近些年来全球气温变暖是目前共识，据研究全球气温平均升高了0.5℃左右[1]。中国近百年来地面气温已明显增暖与全球同期平均相当或略强[2-3]。我国北方地区夜间温度极端偏低的日数显著减少，白天温度偏高的日数显著增加[4]。目前，有关我国西北干旱半干旱地区近几十年的气候变化研究较多，主要集中在新疆、河西走廊的石羊河流域、黑河流域、祁连山区及河套灌区等地[5-9]。由于工业化和城市化进程加快，随着城市规模的不断扩大，使城市本身气候状况同自然条件下的气候状况相比有很大差异，所以通过研究该城市极端气候的变化规律，形成该地区气候变化特征更准确的认识，为该地区社会的可持续发展和生态环境建设提供参考依据。

临夏市位于甘肃省西南部。东与临夏回族自治州东乡族自治县接壤，南、西、北三面与临夏回族自治州临夏县毗邻，地处北纬35°31′～35°39′，东经103°00′～103°16′。区域面积88.6 km2。临夏市四面环山，平均海拔1 917 m，地势自西向东倾斜，相对高度差398.3 m。临夏市四季分明，气候湿润，属温带大陆性气候，年平均降水量484 mm，蒸发量1 343 mm，年日照时数2 520 h，全年无霜期163 d以上，年平均气温8.1℃。

1　资料与方法

1.1资料来源

选取临夏市折桥站1980～2015年最高、最低气温资料，采用线性趋势分析、Mann-Kendal突变检验等方法，对临夏市极端气温变化特征及趋势进行分析。数据资料摘自历年水文年鉴和甘肃省水文资料整编成果，准确翔实，具有较好的连续性。

1.2分析方法

(1) 线性趋势分析法：通过建立水文序列xi与相应的时序i之间的线性回归方程，进而检验时间序列的趋势性，其斜率在一定程度上表征了时间序列的平均趋势变化率。用一次线性回归方程表示为：

xi=a×i+b

式中：xi为时间序列，i为相应时序；a为线性方程斜率，用于定量描述序列的趋势变化特征；b为截距。

(2) 非参数Mann-Kendall(以下简称M-K法)[10-11]，趋势分析检验法是用来评估气候要素时间序列趋势的常用检验方法之一，以适用范围广、人为性少、定量化程度高而著称，其检验统计量公式是

(1)

其中，sign()为符号函数。当xi-xj小于、等于或大于零时sign(xi-xj)分别为-1、0或1；M-K统计量公式分别在s大于、等于、小于零时为z

(2)

图1　临夏市最高气温年际变化趋势

2　分析与结果

2.1极端气温年内变化

临夏市平均年最高气温为33.6℃，平均年最低气温为-17.9℃，从表1中可知：最高气温主要出现在6—8月，其中7月出现24次，出现次数最多，所占比例为66.7%；最低气温主要出现在1月、2月和11月、12月，其中1月出现28次，出现次数最多，所占比例为78.0%。这与夏季地球辐射量增大，气温升高，出现年极端最高气温，冬季地球辐射量减小，气温下降，出现年极端最低气温的理论一致。

2.2极端气温年际变化

表1　临夏市极端气温次数统计表

图2　临夏市最低气温年际变化趋势

从图1、图2可知临夏市极端最高、最低气温高低程度逐年不同，有明显的年际变化特征。多年平均最高气温33.6℃，历史极值分别为37.5℃和30.2℃，出现的时间分别在2000年和1993年。最高气温年际变化总体呈上升的趋势变化，上升倾向率为0.07℃∕a，且一元线性回归模型未通过α=0.05的显著性检验，说明上升的趋势明显；多年平均最低气温-17.9℃，历史极值分别为-14.5℃、-23.8℃，出现的时间分别在1997年和1991年。最低气温年际变化总体呈上升的趋势变化，上升倾向率为0.03℃∕a，且一元线性回归模型未通过α=0.05的显著性检验，说明上升的趋势较缓。

2.3极端气温的年代尺度变化

图3　临夏市最高气温距平图

图4　临夏市最低气温距平图

从图3可以看出，20世纪80年代至90年代中后期，临夏市极端最高气温明显偏低，在年代尺度上均对应为明显的负距平，并在20世纪90年代中期达到最低水平，极端最高气温在20世纪90年代中后期有一次明显的突变过程，20世纪90年代中后期至今，极端最高气温呈现偏高状态，在21世纪初达到最高水平，2010年至今仍然处于偏高状态且呈明显上升趋势。

从图4可以看出，20世纪80年代初至80年代中期，临夏市极端最低气温有一次上升过程，随后开始下降，并在90年代初达到最低。20世纪90年代初开始上升，并在90年代中后期达到最高。20世纪80年代中期至90年代中期，极端最低气温明显偏低，90年代中期至2007年极端最低气温又明显偏高，2007年至2013年处于偏低水平。2013年后处于上升趋势。

2.4极端气温的M-K突变检验

图5　临夏市最高气温M-K突变检验图

图6　临夏市最低气温M-K突变检验图

从图5、6可以看出，临夏市极端最高气温有明显的突变特征，其突变点在1997年前后，突变前极端最高气温偏低，突变后均转为偏高，而极端最低气温没有明显的突变特性。从M-K突变检验可以看出，临夏市极端最高、最低气温的突变特征与我国大部分地区的温度变化特征相似，即极端最高、最低温度均有升高，且在20世纪90年代均有明显的由冷向暖的突变过程。

3　结语

(1)临夏市极端最高气温出现在6—8月，其中7月出现次数最多，所占比例为66.7%；最低气温主要出现在1月、12月，其中1月出现次数最多，所占比例为78.0%。

(2)临夏市极端最高、最低气温高低程度逐年不同，有明显的年际变化特征，均呈现上升的趋势。最高气温上升倾向率为0.07℃∕a，且上升的趋势明显；最低气温上升倾向率为0.03℃∕a，上升的趋势较缓。

(3)临夏市极端最高气温20世纪80年代至90年代中期，呈现偏低状态，在年代尺度上均对应为负距平，20世纪90年代中期至今，呈现偏高状态，在年代尺度上均对应为正距平；临夏市极端最低气温20世纪80年代中期至90年代中期，呈现偏低状态，20世纪90年代中期至2007年，呈现偏高状态，2007年至2012年处于偏低水平。2012年后处于上升趋势。

(4)临夏市极端最高气温有明显的突变特征，其突变点在1997年前后，突变前极端最高气温偏低，突变后均转为偏高，而极端最低气温没有明显的突变特性。在20世纪90年，极端气温均有明显的由冷向暖的突变过程。

[1]王邵武,近百年气候变化与变率的诊断研究[J].气象学报.1994,52(3):26-273.

[2]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.

[3]任国玉,徐铭志,初子莹,等.近54年中国地面气温变化[J].气候与环境研究.2005,10(6):942-956.

[4]翟盘茂,潘晓华.中国北方近50a温度和降水极端事件变化[J].地理学报.2003,58(增刊):1-10.

[5]李金标,王刚,李相虎,等.石羊河流域近50a来气候变化与人类活动对水资源的影响[J].干旱区资源与环境.2008,22(2):75-80.

[6]李鸣骥,石佩基.黑河流域张掖市近38a以来气候变化特征分析[J].中国沙漠.2007,27(6):1049-1054.

[7]张存杰,郭妮.祁连山区近40a气候变化特征[J].气象.2002,28(12):33-46.

[8]王国庆,张建云,贺瑞敏,等.黄河中游气温变化趋势及其对蒸发能力的影响[J].水资源与水工程学报.2007,18(4):32-36.

[9]李洋,晓妹,艳伟.石羊河流域水文要素变化特征分析[J].水文.2007,27(3):85-88.

[10]秦年秀,姜彤,原峰.1990s长江下游干流径流量演变趋势[J].湖泊科学.2003,15(12):138-146.

[11]Claudia Libiseller.Multivariate and partial Mann-Kendall test.2002.