1957—2014年山东省龙口市温度和降水变化特征

王一然，潘仕梅，衣淑玉，史淑一，于立芝，刘 磊，刘 璐

（中国农业大学烟台研究院，山东烟台264670）

1957—2014年山东省龙口市温度和降水变化特征

王一然，潘仕梅，衣淑玉，史淑一，于立芝，刘 磊，刘 璐

（中国农业大学烟台研究院，山东烟台264670）

为了充分利用龙口市的气候资源，促进当地农业和旅游业的可持续发展，利用线性倾向估计、M-K突变分析和滑动平均法等方法，对龙口市1957—2014年的温度和降水量进行变化特征分析。结果表明：龙口市58年来的温度均值为12.3℃，年降水量均值是605.0 mm；年气温变化表现为上升状态，气候倾向率为0.5℃/10 a，在四季温度变化中，夏季增温最小，春季增温最大；年降水量下降趋势显著，以8.96 mm/10 a的速率线性降低，四季降水变化中，冬季下降幅度最小，秋季最大；在1950s—1970s期间，气温开始平稳降低，而1980s至今气温明显增长；降水量的年代际变化呈“增多—减少—增多”的变化规律，其中1970s—1980s呈减少规律；龙口市近58年的气温和降水的均值分别于1989年和1979年出现突变。该研究获得了龙口市气候变化规律的最新理论。

气候变化；特征分析；突变检测；龙口市；农业发展

0 引言

21世纪以来，全球气候变暖已变成人类亟需处理的环境问题。尽管近几年由于自然因素的影响，地球升温速度逐渐趋于平缓，但研究表明，未来地球温度将会有明显的上升趋势[1]。伴随着地表温度的大幅快速增加，极端气候也将频频发生，其会对人类的生产生活造成极大的不便，严重影响当地农业、旅游业的发展，阻碍社会的进步[2-3]。例如，极端高温或暴雨现象会严重影响植物的呼吸作用和光合作用，从而使农作物产量降低，阻碍当地农业发展。因此，掌握气候变化的特征及预估其变化趋势将成为未来治理气候问题的关键，有关气候变化方面的研究工作成为许多来自不同国家的专家学者的研究重点。

Dai[4]提出温室气体是影响未来气候变化的重要因素，运用气候模型将有助于预测气候变化趋势；赵宗慈等[5]表示，提高气象资料的精确度及改善气候模式将会提高未来气候变化预测的准确度。中国气温也受全球变暖的影响，其增长速率及幅度远高于同期北半球国家。由于中国地域辽阔，横跨多个气候带，所以导致不同地区之间气候特点有明显不同。专家学者们运用相应的研究方法从全国到区域的气候特征进行了深入细致的研究，取得了很多研究成果。研究结果表现为中国气候趋势总体以降水增多、气温升高为主；气温随纬度变化，南方省份气温较高，北方省份气温较低；降水量变化受纬度和经度的影响，南方降水量高，北方降水量低，东部降水多，西部降水少[6-7]。不同季节的气温与降水也存在着明显的区域差异：冬春两季，中国大部分地区气温上升而西南省份持续降温，全国范围内降水量变化不大；夏秋两季，气温变化受纬度影响，南方地区在夏季升温，北方地区则在秋季有明显的温度提升，中纬度省份降水量逐渐减少[8]。极端气候特点也因地域差异而出现不同：极端降水方面以暴雨为例，其受纬度影响较大，南方地区极端降水事件发生频繁，其中长江中下游地区事件发生次数增幅最大，北方地区则呈现相反趋向，暴雨事件出现概率逐渐减小；极端气温方面以高温为例，其受经度影响较大，东部季风区及部分内陆地区易受高温侵袭[9-10]。山东省气候变化特点与全国趋向相似，但又呈现出显著的区域不同。近60年，随着气候的变化，山东省气温呈上升趋势，而降水量出现下降趋势，极端气候事件发生强度及频率不断增加，异常气候的频发严重阻碍了当地旅游业和农业的发展[11-19]。

山东省龙口市位于胶东半岛的西北部，属暖温带季风型气候，盛产农作物，并适宜滨海旅游。目前，关于龙口市气候变化规律方面的研究较少，仅甄晴等[20]对龙口市1961—2008年的气候特征进行了分析，其研究内容存在试验数据分析老旧问题，其结论已经不能准确反映龙口市的气候变化特征。特别是近几年龙口市的干旱、高温等极端事件频发，气候异常突出，严重影响了当地农业的可持续性发展。因此，为了能够充分利用当地的地理优势和气候资源，本研究进一步分析龙口市气温和降水的变化趋势及突变气候特征，以期做好气候预测预警、防灾避灾的措施，从而降低自然灾害可能带来的经济损失，为农业增产、增收和合理开发利用当地气候资源提供重要理论依据。

1 资料与方法

本研究选用龙口市气象观测站1957—2014年的气象数据，利用气候倾向率和滑动平均法等方法[21]具体分析龙口市的气温及降水变化特征，利用M-K突变分析法[21]（给定的显著水平是α为0.05和α为0.01）对龙口市的气候突变进行检测。

2 结果与分析

2.1 气温变化特征

2.1.1 年均气温变化特征 从龙口市年气温均值变化趋势图（见图1）可知，58年间龙口市年均气温为12.3℃，且以0.5℃/10 a的速度线性递增。1969年温度均值为10.7℃，比多年均值低1.6℃，是龙口近58年来最冷的一年；而2014年的温度均值为14.1℃，比一般均值高1.8℃，是龙口近58年来最暖的年份。气温序列变化分为2个时期：1988年之前，气温均值多低于均值12.3℃，成为偏冷阶段；1988年之后，气温均值多高于均值12.3℃，成为偏暖阶段，偏冷阶段均温比偏暖阶段低1.4℃。

图1 龙口市年气温均值变化趋势图

2.1.2 气温年代际变化特征 从龙口市气温年代际变化分布规律图（见图2）可知，1950s—1970s，气温均值变化不大，且都低于标准均温(12.2℃)；1980s气候温度逐渐攀升，但仍未达到均温；1990s气温继续攀升且增幅明显，超过标准值；21世纪初气温仍保持增长状态，但增幅小于20世纪末。1980s到21世纪初的温度增幅分别是：0.3、1.0、0.4℃。可以预期21世纪龙口市气温将继续维持上升趋势。

图2 龙口市气温年代际变化分布规律图

2.1.3 四季平均气温变化特征 由龙口市四季平均气温均值变化图（见图3）看出，近58年龙口市四季气温均呈缓慢攀升趋势。由图3可知，夏季均温攀升最缓慢，以0.3℃/10 a的速度增长；春季均温以0.6℃/10 a的速度迅速攀升，秋冬两季均温以0.4℃/10 a、0.5℃/10 a的速度攀升。图3a中春季最高均温为2014年的14.7℃；1969年气温均值最低(9.2℃)，负平均年份占50%。图3b中夏季最低温度均值为1976年的22.2℃，最高均温为1994年的26.4℃，相差4.1℃。图3c中秋季均温的最高值是1998年的16.6℃，最低温度均值为1981年的12.6℃。图3d中冬季最高气温均值为2007年的2.4℃；最低气温均值为1969年的-3.3℃。1990年之前，冬季温度均值多低于常年平均值，1990s后冬季温度大多高于温度均值。

2.1.4 气温突变分析 从龙口市年均气温M-K统计量变化趋势图（见图4）看出，龙口市平均气温整体呈先上升后下降再上升的趋势。1961年之前气温逐渐攀升，但并未通过α为0.05的显著检验；1961—1972年，气温逐渐降低，但仍未通过此显著检验。1972年至今，温度再次处于攀升状态，并于1989年之后出现显著的增长趋向，1991年通过0.01显著性检验，出现气温极显著上升现象，这也是全球变暖的局部现象体现，突变现象具体出现在1989年。

图3 平均气温均值季节变化图

图4 龙口市年均气温M-K统计量变化趋势图

2.2 降水变化特征

2.2.1 年降水量变化特征 从龙口市年降水量均值变化趋势图（见图5）可知，近58年龙口降水量以8.96 mm/ 10 a的速度线性递减，降水量平均值为605.0 mm。降水范围从2014年的370.5 mm到1964年的943.2 mm，最多与最少降水量之间差了572.7 mm。降水量变化可以分为3个阶段：（1）1982年之前降水量数值大多高于平均水平；（2）1982—2007年降水量数值大多低于均值；（3）2007年以后降水量增长显著。

图5 龙口市年降水量均值变化趋势图

2.2.2 降水量年代际变化特征 由龙口市降水量年代际变化规律图（见图6）看出，龙口降水变化整体呈波动变化，可以分为2个阶段：第1阶段出现于1950s—1970s，降水量持续增长，1970s出现最大值668.9 mm。1950s—1960s增长幅度较大，1960s—1970s增长幅度较小；第2阶段为1980s—21世纪初，降水量缓慢增长，出现相似趋势。1970s—1980s降水量大幅下降了129.1 mm。1960s、1970s及21世纪初，降水量普遍高于均值，其余时间段都不及降水均值。按1980s以来降水的持续增长趋势预测，21世纪龙口市降水量将持续增长。

图6 龙口市降水量年代际变化规律图

2.2.3 降水量季节变化特征 从龙口市四季年降水量均值趋势图（见图7）可知，降水量于春季不断攀升，夏秋两季降水量不断减少，且降水量于春季大幅下降，降水量于冬季基本不变。由图7a可知，春季降水量均值为87.9 mm，并且以2.3 mm/10 a的速度缓慢攀升，春季降水量占四季总量的14.5%，最多降水量为1963年的210.5 mm，最小降水量为2011年的27.6 mm，两者相差182.9 mm；由图7b可知，夏季降水均值为370.9 mm，并且以2.0 mm/10 a的速不断下降，夏季降水量平均值占四季的61.3%，最多降水量为2013年的693.5 mm，最少降水量为 1991年的 145.8 mm，两者相差为547.7 mm，分布极不均匀；由图7c可知，秋季降水量占全年降水量的百分比为19.2%，其以9.7 mm/10 a的速度迅速下降，降水量均值为116.4 mm，最多降水量为1961年的 340.8 mm，最少降水量为 2006年的32.2 mm，相差为308.6 mm；由图7d可知，降水量于冬季无明显变化趋势，季均降水量为29.8 mm，占全年降水量的4.9%，最高降水量为1997年的81.1 mm，最低降水量为1988年的3.8 mm，两者相差77.3 mm，趋势率为 0.5 mm/10 a，可见秋季降水量大幅减少是年降水量减少的根源。

2.2.4 降水量突变分析 从龙口市年降水量均值M-K统计量变化图（见图8）可以得知，龙口市年降水量整体呈波动下降趋势，除1964年之外，其余年份统计量都未超过0.05显著水平，1964之后的年份降水数值不断呈波动状降低。1964年统计量超过α=0.05显著性检验水平，表明龙口市降水的下降趋势变化明显。从UB和UF两曲线相交的位置可知，龙口市近58年降水现象于1979年发生突变。

图7 年降水量均值季节变化图

图8 龙口市年降水量均值M-K统计量变化图

3 结论与讨论

通过龙口市近58年的降水量和温度的数据研究分析，得出以下结论：（1）气温方面，58年间龙口市年均气温为12.3℃，且以0.5℃/10 a的速度线性递增；在1950s—1970s间，气温变化处于平稳下降状态，1980s以来的气温变化出现明显上升趋势，1980s—1990s平均气温上升最快；不同季节的气温都呈上升状态，春夏秋冬的温度倾向率依次为：0.6℃/10 a、0.3℃/10 a、0.4℃/10 a、0.5℃/10 a，温度上升幅度规律为春季＞冬季＞秋季＞夏季。（2）降水方面，58年间龙口市降水量均值为605.0 mm，整体处于下降状态，以8.96 mm/10 a的速率线性减少；降水量的年代际变化呈“增多—减少—增多”的变化规律，其中1970s—1980s间呈现减少规律；降水量四季的变化趋势差别较大，春季降水量以2.3 mm/10 a的倾向率逐渐攀升；夏季和秋季降水量分别以2.0 mm/10 a和9.7 mm/10 a的倾向率显著下降；冬季降水量基本变化不大，倾向率为0.5 mm/10 a，对年降水量下降贡献最大的是秋季降水量。（3）气候突变方面，近58年龙口市的增温和降水量下降趋势都是突变现象，年均气温是在1989年出现突变，年降水量在1979年出现突变现象。

本研究利用专家学者们在气候分析中常用的统计诊断方法，运用线性倾向估计方法分析了龙口市的温度和降水的58年来的趋势变化，运用M-K法进行了龙口市近58年的温度和降水的突变分析；在研究区域上选取了山东省的滨海城市—龙口市，山东省是中国农业大省，烟台市又是缺水严重的城市之一，所以研究龙口市的气候资源，可以为当地的农业生产提供非常重要的理论依据。

本研究仅运用M-K法分析了龙口市温度和降水的突变特征，该方法人为地划分序列长度，其结论得出可能具有一定的局限性。笔者将在此研究基础上进一步配合其他的方法进行综合比较分析，以期得出更为合理的结论，为龙口市农业发展提供有力的理论支持。

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Variation Characteristics of Temperature and Precipitation of Longkou from 1957 to 2014

Wang Yiran,Pan Shimei,Yi Shuyu,Shi Shuyi,Yu Lizhi,Liu Lei,Liu Lu
(Yantai Research Institute of China Agricultural University,Yantai 264670,Shandong,China)

To make full use of the climate resources of Longkou and promote the sustainable development of local agriculture and tourism,the authors studied the climate change characteristics of Longkou in Shandong. The temperature and precipitation of Longkou from 1957 to 2014 were analyzed by linear tendency estimation, Mann-Kendall mutation analysis and sliding average method.The results showed that:the mean temperature of Longkou was 12.3℃and the annual precipitation was 605.0 mm;the air temperature change was upwards with the climate tendency of 0.5℃/10 a;in terms of seasons,the temperature in summer increased slightly, while the temperature in spring increased the most;the annual precipitation decreased dramatically with 8.96 mm/10 a;the precipitation change in the four seasons was the smallest in winter and the largest in autumn;from the 1950s and the 1970s,the air temperature change showed a steady decline,the temperature increased significantly since the 1980s;in contrast,the precipitation witnessed a fluctuation of increasedecrease-increase and there was a drop between the 1970s and the 1980s;the mutation of mean temperature and precipitation appeared in 1989 and 1979,respectively.The study obtains the latest rule of climate change in Longkou.

Climatic Change;Feature Analysis;Mutation Detection;Longkou;Agricultural Development

S162

：A论文编号：cjas17030011

烟台市社会科学规划研究项目重点课题“气候变化对烟台市旅游业发展的影响及对策研究”(ytsk2016-Z-32)；中国农业大学烟台研究院“烟台市旅游气候舒适度与游客网络关注度相关性分析研究”(YT201608)。

王一然，女，1996年出生，山东济南人，在读本科，研究方向：设施农业与工程。通信地址：264670山东省烟台市莱山区滨海中路2006号中国农业大学烟台研究院理工学院，E-mail：527577976@qq.com。

潘仕梅，女，1968年出生，山东栖霞人，高级讲师，硕士，研究方向：区域气候与农业。通信地址：264670山东省烟台市莱山区滨海中路2006号中国农业大学烟台研究院理工学院，Tel：0535-6923127，E-mail：sdytpsm@sina.com。

2017-03-07，

：2017-05-27。