1968—2015年永靖县气温变化特征分析

许显鑫++马俊强++赵志文++李项龙

摘要 利用1968—2015年永靖县近48年逐月气温和逐年平均气温资料，采用线性趋势、累计距平以及Mann-Kendall突变检验等方法对永靖县气温变化特征进行了分析，结果表明：48年来永靖县年平均和四季平均气温变化均以增温为主，尤其在21世纪后的升温趋势较为明显。四季增温幅度由大到小依次为春季、夏季、冬季和秋季，其中春、夏2季对全年平均气温增加贡献较大。M-K检验表明永靖县气温在1995年左右发生突变。

关键词 气温；线性趋势；Mann-Kendall法；气温突变；甘肃永靖；1968—2015年

中图分类号 P423.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）22-0193-03

Abstract Using monthly mean temperature and annual mean temperature data of Yongjing County during 1968-2015，characteristics of temperature change in Yongjing County were analyzed by linear trend，total anomaly and MK test. The results showed that the annual mean temperature and seasonal mean temperature in Yongjing County had ascended since 1968，especially after the 21st century，the warming trend was more obvious. The temperatures of four seasons increased in the order of spring，summer，winter and autumn，the temperature change of spring and summer contributed more to annual average temperature increasing. The M-K test showed that temperature in Yongjing County changed suddenly in 1995.

Key words temperature；linear trend；Mann-Kendall method；sudden change of temperature；Yongjing Gansu；1968-2015

19世纪80年代以来，全球平均气温呈逐年上升趋势，气候变暖受到各国的广泛关注。近年来我国对于气候变暖的研究也有很多。秦大河等研究指出我国年平均气温以每年0.4～0.5 ℃的速度上升[1]，丁一辉等研究指出中国近100年来平均地表气温呈上升趋势，升幅略高于全球平均水平[2]，陳文海等对中国1951—1997年气候变化趋势的季节特征进行分析后认为：全国大部分地区呈显著的增温趋势；不同季节气温变化趋势差异很大，增温主要发生在冬、春季节，夏季大部分地区以降温为主，秋季以中高纬度的增温趋势最为显著[3]，李栋梁等对西北地区气候进行研究，指出未来50年我国西北地区气温可能上升0.6～1.0 ℃[4]。

永靖县隶属于甘肃省临夏回族自治州，位于甘肃省中部西南。近年来，永靖县连续数年出现不同程度的干旱，气温偏高，导致农作物严重减产甚至绝收，给农业生产造成严重的影响。本文选用1968—2015年永靖县台站季和年平均气温资料，运用线性倾向估计、Mann-Kendall检验等方法，初步探讨了近48年来该地区气温的趋势变化和突变点。

1 资料与方法

1.1 资料来源

选用永靖县气象局1968—2015年逐月气温资料、逐年平均气温资料，然后建立全年和各季节气温时间序列，习惯上春季为3—5月，夏季为6—8月，秋季为9—11月，冬季为12月至翌年2月。

1.2 分析方法

1.2.1 线性倾向估计。采用线性倾向估计法，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，即表示上升或下降的倾向度。

1.2.2 Mann-Kendall检验。Mann-Kendall法是一种非参数统计检验方法，能检验突变发生的时间，其优点是不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，更适用于类型变量或顺序变量。其原理详见文献[5]。

2 结果与分析

2.1 年平均气温变化

图1为永靖县1968—2015年平均气温距平变化和5年滑动平均变化曲线，由图1可知，永靖县年平均温度为9.5 ℃，最冷年份为1970年，最暖年份是2015年；可以把永靖县年平均温度分为2个阶段，在1997年前气温偏冷，仅有1980年、1982年、1987年、1991年、1994年这5个年份高于多年平均值；1998年后开始气温呈现明显正距平，在1998—2015年18年中有14年平均气温距平在0.5 ℃以上。从平均气温距平5年滑动平均曲线可以看出，永靖县平均气温距平呈现出明显的上升趋势。

图2给出了1968—2015年永靖县年平均温度的变化趋势，经过分析得到一元线性回归方程为y=0.036 9x+8.595 5，从方程中可知永靖县48年中年平均气温呈波动上升趋势，增长率为0.37 ℃/10年，这与赵传成等研究西北地区气温总体呈波动上升趋势，年平均气温上升速率为0.32 ℃/10年[6]基本接近。

用Mann-Kendall法检测永靖县近48年年平均温度序列的突变，从图3中UF曲线可以看出，48年来除1970年外，所有年份UF>0，说明整体趋势为年平均温度增高，变化趋势来看年平均温度在1982年前上升，之后波动下降，到1996年开始又变为上升趋势，在2002年显著升高，超过0.05置信度。图中UF、UB交于1994年，在±1.96的置信区间，说明年平均温度在1994年发生突变。在突变点之后的2001年超出置信区间，说明在此期间内，气温升高且达到最高值，增温趋势变得显著。

2.2 季平均气温变化

从48年的季节变化曲线可以看出，四季的变化同年均变化基本一致，都呈上升趋势。但从四季变化来看，春季（图4a）平均气温在四个季节中上升幅度最大，增长率为0.44 ℃/10年，平均气温为11.1 ℃，春季平均最高气温出现在2013年，为13.2 ℃；夏季（图4b）平均气温升高也较为明显，且波动变化较大，气温增长率为0.42 ℃/10年，基本与春季增长率较为一致，因此春、夏2季对全年平均气温增长的影响较大，其中最高气温出现在2006年，为22.6 ℃，平均气温为20.6 ℃；秋季（图4c）平均气温相对变化不是很大，为4个季节中气温上升最为缓慢的季节，增长率为0.27 ℃/10年，平均气温为9.3 ℃，最高气温出现在2015年，为10.9 ℃；冬季（图4d）平均气温上升趋势和全年基本相似，增长率为0.35 ℃/10年，平均气温为-3.0 ℃，最高气温出现在2006年，为0.1 ℃，最低气温出现在2008年，为-5.3 ℃。永靖县四季气温都上升，春、夏2季上升趋势较为显著，其次为冬季、秋季为最缓慢的季节；由于春、夏2季气温上升趋势明显导致永靖县春夏旱的频率将有所增加，对全县的经济生产有一定的影响。从赵传成等[6]研究的西北地区四季气温变化特征来看，永靖县四季变化趋势有些不一致，可能与永靖县特殊的地形以及刘家峡水库等因素有关。

图5为四季平均气温M-K检验图，从图中可以看出，永靖县四季平均气溫均出现了突变，春季出现在1996年，夏季为1997年，秋季为1997年，冬季为1984年，除了冬季，其他季节的突变点与年平均温度突变点较为一致。还可以看出，春、夏2季在2007年和2009年均超过了0.05显著性水平线，呈显著性增高趋势，而秋季未超过显著性水平线，说明秋季气温增长缓慢，冬季在1998年超过显著性水平线，但在2007年后呈下降趋势。

3 结论

（1）永靖县在1968—2015年间，年平均和四季平均气温变化与全球增暖趋势一致，以增温为主，尤其在21世纪后的升温趋势较为明显。

（2）年内气温在四季均呈增长趋势，增温幅度从大到小依次为春季、夏季、冬季和秋季，其中春、夏2季对全年平均气温增加贡献较大，这与永靖县近年来多出现春旱、春末夏初旱和夏旱有较为直接的联系。

（3）用Mann-Kendall检验对永靖县年和四季平均温度进行突变检验，大致可以判断出永靖县气温在1995年左右发生突变。

4 参考文献

[1] 秦大河.全球变化热门话题丛书[M].北京：气象出版社，2003.

[2] 丁一汇，任国玉，石广玉.气候变化国家评估报告（I）：中国气候变化的历史和未来趋势[J].气候变化研究进展，2006，1（2）：3-8.

[3] 陈文海，柳艳香，马柱国.中国1951—1997年气候变化趋势的季节特征[J].高原气象，2002，21（3）：251-257.

[4] 李栋梁，魏丽，蔡英，等.中国西北现代气候变化事实与未来趋势展望冰川冻土[J].冰川冻土，2003，25（2）：135-142.

[5] 魏凤英.现代气候统计诊断预测技术[M].北京：气象出版社，1999：62-72.

[6] 赵传成.西北地区近50年气温及降水的时空变化[J].高原气象，2011，30（2）：385-390.