1961—2015年秦岭地区气温变化特征分析

徐震宇+李经伟+丁园圆

【摘 要】利用秦岭地区14个气象站的日平均气温数据，采用线性倾向估计法、累积距平法、Mann-Kendall检验法和Spline插值等方法，对秦岭地区1961-2015年气温的变化特征进行分析。结果表明：1）秦岭地区年平均气温呈增加的趋势，且南部地区的增温幅度小于北部地区。2）秦岭南北的四季均温也增加明显，其中春季增加幅度最大，夏季最小。3）秦岭地区年均温在空间上整体表现为南高北低的格局，且受海拔的影响较大；冬季由于山脉的阻挡，北部气温远低于南部的气温。

【关键词】秦岭；气温变化

0 引言

IPCC第四次评估报告指出，近百年全球地表平均温度在1906-2005年间上升了0.74℃，比2001年第3次评估报告给出的100年（1901-2001年）上升了0.6℃有所提高[1]。在这种大背景下，中国的年平均气温也呈现明显的上升趋势，1951-2004年间年平均地表气温变暖幅度约为1.3℃，增温速率约为0.25℃/10a，比全球同期平均增温速率高得多[2]。

秦岭地处暖温带和亚热带的生态过渡带，是中国南北地理环境的重要分界线，其南北气候差异大，北坡属于暖温带半湿润气候带，南坡大部分地区则属于亚热带湿润气候带。作为我国南北地理分界线，秦岭对气候变化响应极为敏感，国内很多学者已研究了秦岭地区的气温变化情况，李双双等[3]分析秦岭南北气温变化特征，结果表明秦岭地区增温明显；张立伟等[4]对秦岭南北近50年来年平均气温的时空变化特征进行了分析；白红英等[5]采取基于DEM的空间插值法，研究了50年来秦岭山地1月平均气温和1月0℃等温线的变化情况。

本文选取秦岭地区作为研究区域，主要从时间变化和空间分布两个方面对秦岭地区的气温变化特征进行分析，对秦岭地区农业热量资源的分析以及农业结构的调整具有重要的意义。

1 研究区、资料与研究方法

1.1 研究区概况

秦岭地区位于陕西省南部，大致在31.5°N～36°N、105.5°E～111°E之间，包括北部的宝鸡市、咸阳市、铜川市、渭南市、西安市和南部的汉中市、安康市、商洛市（图1）。

1.2 资料

本文选取1961-2015年秦岭地区14个气象站点的日平均气温数据进行研究，站点分布如图1所示，其中属于秦岭南部的气象站点有：留坝站、南郑站、佛坪站、西乡站、镇安站、岚皋站、商县站和白河站；属于秦岭北部的气象站点是：宝鸡站、岐山站、乾县站、长安站、渭南站和华阴站。

1.3 研究方法

本文对秦岭地区气温的季节、年和年代际变化进行研究，季节划分时间为：春季3-5月，夏季6-8月，秋季9-11月，冬季12月-翌年2月。采用线性倾向估计法和累积距平法对时间序列进行趋势分析，并使用相关系数判断趋势变化的显著性；采用Mann-Kendall检验法[6]对时间序列进行突变检测，判断突变年份；采用Spline插值法对14个站点气温的年、季节变化进行插值，分析秦岭地区气温的空间分布特征。

2 结果与分析

2.1 年均温的时间变化

秦岭地区1961-2015年年均温的时间变化特征如圖2和3所示。从图2可以看出，在分析期内秦岭南北区域的年均温均呈增加的趋势，气候倾向率分别为0.18℃/10a和0.23℃/10a，均通过了0.01的显著性检验（表1）；对南部而言，年均温的多年均值为13.71℃，最高值出现在2013年，为14.83℃，最低值出现在1976年，为12.74℃；对北部来说，年均温的多年均值为13.27℃，最高值出现在2013年，为14.97℃，最低值出现在1984年，为12.16℃。结合秦岭地区年均温距平图（图3）可见，在20世纪90年代中期之前，秦岭南北区域年均温以负距平为主，在此之后以正距平为主，变化趋势非常明显。

为进一步分析秦岭地区年均温的时间变化特征，对该时间序列进行突变检测，结果如图4所示：1）秦岭南部的正序列UFk和逆序列UBk在1996-1997年间出现交点，说明在此期间出现突变；UFk的值在1997年之前均小于0，在1997年之后均大于0，说明秦岭南部年均温在1997年之前呈下降趋势，1997年之后呈增加趋势，尤其是在2002年之后UFk越过置信区间，表明2002年之后增加趋势显著性增强。2）秦岭北部的UFk和UBk在1997年间出现交点，说明在1997年出现突变；UFk的值在1994年之后均大于0，说明秦岭北部年均温在1994年之后呈增加趋势，尤其是在2001年之后UFk越过置信区间，表明2001年之后增加趋势显著性增强。

2.2 四季均温的时间变化

秦岭地区1961-2015年四季均温的时间变化特征如图5所示。可以看出，无论是南部还是北部，四季平均气温均呈现增高的趋势，其中春季增温幅度最大，分别为0.25℃/10a和0.39℃/10a，冬季次之，分别为0.22℃/10a和0.30℃/10a，秋季分别为0.20℃/10a和0.21℃/10a，夏季幅度最小，均为0.04℃/10a，除夏季外，其余季节均通过了0.01的显著性检验（表1）。

秦岭南部气温的年代际变化总体呈现增温趋势（表2）。春季均温在20世纪60年代、70年代和80年代偏冷，且期间气温逐渐下降，90年代开始变暖，气温逐渐上升；夏季均温在60年代偏暖，70、80年代偏冷，且气温逐渐下降，90年代开始气温逐渐上升；秋季均温在60年代、70年代和80年代偏冷，期间气温已呈现上升趋势；冬季均温在60年代、70年代和80年代偏冷，期间气温先上升后下降，之后与春季均温变化一致。

秦岭北部气温的年代际变化也表现出增加的趋势（表3）。春季均温在60年代、70年代和80年代偏冷，期间气温先上升后下降，90年代开始变暖，气温逐渐上升，；夏季均温仅在20世纪80年代偏冷，且波动变化明显；秋、冬季均温在60年代、70年代、80年代和90年代偏冷，期间气温已呈现上升趋势。

对比南、北部的气温变化趋势可发现，北部气温的增温幅度高于南部，原因可能是北部以夜间增暖为主，南部以日间增暖为主，同时平均最高气温和最低气温增加对北部区域增暖的影响高于南部[7]。

2.3 空间变化

秦岭地区年均温的空间分布及其变化趋势如图6所示。从图6a可以看出，秦岭山脉的气温普遍较低，可见气温受海拔的影响较大，区域南部和西北部气温较高，整体呈现为南高北低的空间格局。从气温的趋势变化（图6b）来看，除商州市东部的年均温呈减小趋势外，大部分区域的年均温都在增加，且空间上表现为增加趋势由东南向西北逐渐递增。

秦岭地区四季均温的空间分布如图7所示。可以看出，春、夏两季除秦岭山脉气温相对较低之外，其余地区气温均较高，表明气温受海拔的影响较大；秋、冬季则表现为秦岭北部的气温普遍高于南部的气温，其原因可能是因为冬季风被秦岭山脉阻挡，大量冷空气盘踞在秦岭北部地区，导致北部气温较南部低。

3 结论与讨论

本文采用线性倾向估计法、累积距平法、Mann-Kendall突变检验法和Spline插值法对秦岭地区14个站点1961-2015年气温的变化特征进行分析，得到结论如下：

1）秦岭地区年平均气温呈增加的趋势，南北区域具有较好的同步性，但幅度有所不同，气候倾向率南部（0.18℃/10a）<北部（0.23℃/10a）；南部地区年均温突变年份（1996-1997年间）略早于北部地区（1997年）。

2）秦岭南北的四季均温也呈现明显的增暖趋势，气候倾向率春季>冬季>秋季>夏季，基本上从20世纪90年代开始变暖，且北部地区的增温幅度大于南部地区。

3）秦岭地区年均温在空间上整体表现为南高北低的格局，且受海拔的影响较大，其气候倾向率在空间上表现为增加趋势由东南向西北逐渐递增；春、夏两季除秦岭山脉气温相对较低之外，其余地区气温均较高，而冬季则表现为秦岭北部的气温普遍低于南部的气温。

【参考文献】

[1]IPCC.Contribution of Working GroupⅠto the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.Climate Change 2007：The Physical Science Basis，2007.

[2]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（4）：717-727.

[3]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].2012，32（7）：853-858.

[4]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，2011，31（8）：1007-1011.

[5]白红英，马新萍，高翔，等.基于DEM的秦岭山地1月气温及0℃等温线变化[J].地理学报，2012，67（11）：1443-1450.

[6]魏鳳英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京：气象出版社，2007.

[7]王钊，彭艳，魏娜.近52a秦岭南北极端温度变化及其与区域增暖的关系[J].干旱气象，2016，34（2）：269-275+296.

[责任编辑：田吉捷]