1956—2015年我国春季气温时空变化特征分析

2017-09-15陈震王冠王丹

现代农业科技 2017年15期

陈震　王冠　王丹

摘要利用EOF方法对我国春季气温进行分析，结果表明，春季气温有4种典型分布，分别为“南北型”“东西型”“全国一致型”“区域型”，方差贡献率分别为43.1%、10.8%、9.7%、6.3%。“南北型”分布特征为气温由北低南高转变为北高南低；“东西型”分布特征表现为以2年为周期，从西至东气温的偏高与偏低交替出现；“全国一致型”分布特点为全国春季气温同步升高或降低且经历了2次突变；“区域型”主要体现在我国西部地区，西部春季气温南北反相振荡。

关键词春季气温；时空分布；变化特征；经验正交函数分解；中国；1956—2015年

中图分类号 P423 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）15-0207-02

Abstract Using empirical orthogonal function，the spring temperature in China was analyzed. Results showed that there were 4 distribution types in China，such as ′North-South′ type，′East-West′ type，′National Consensus′ type，′Regional′ type，and the change contribution rates were 43.1%，10.8%，9.7%，6.3%，respectively. The temperature distribution characteristics of ′North-South′ type was that low in the north and high in the south firstly，then reversed. In ′East-West′ type，there was a cycle of 2 years，the high and low temperature alternated from west to east. In ′National Consensus′ type，the temperature rose or dropped at the same time，and changed suddenly 2 times. In ′Regional′ type，the most obvious change was in the west，the temperature of the south and north reversing changed.

Key words spring temperature；spatial and temporal distribution；change characteristics；EOF；China；1956-2015

全球海平面上升，温室效应逐年显著，气候变化越来越受到人们的重视[1-2]。李强[3]分析了陕北地区气温变化，他指出近48年年平均气温发生了1次突变，时间大致在1994年。突变过后气温上升了0.9 ℃。马骁颖等[4]分析了抚顺地区气温变化趋势，年平均气温、年平均最高（最低）气温均在上升且冬季气温上升最快。王桂春等[5]分析了大连市气温变化，指出气温以每年0.03 ℃的速度增加，春季气温上升最快，冬季次之。魏永亮等[6]分析了玉树地区气温变化，研究指出近45年气温增温最大是12月，最小是10月。春季正值播种季节，气温的变化对农作物的影响十分明显。本文以EOF法对我国春季气温场进行分解，分析其变化特征，以期为农业播种提供参考依据。

1 资料与方法

本文利用1956—2015年NCEP/NCAR再分析资料为基础，对我国春季气温进行EOF分解，进行空间特征向量分析，研究我国春季气温的空间分布情况；结合时间系数进行分析判定，得出春季气温的变化趋势[7]。

2 结果与分析

2.1 空间特征向量分析

EOF分解的前4个特征向量的贡献率分别为43.1%、10.8%、9.7%、6.3%，累积方差贡献率达70%，故认为前4个特征向量能代表春季气温的分布特征。图1（a）是气温第1特征向量分布。春季气温由西南至东北“- +”分布，总体呈现出西南低、东北高或者西南高、东北低的分布特征，从新疆南部起经河西走廊再至广东为分界线。分界线以南的云贵川一带为空间系数负值中心，数值为-0.03～-0.02；青藏高原一带系数正负值相间分布，在西藏东南侧出现了系数约-0.04左右的负值中心。分界线以北的华中、华东、华北及新疆北部是大范围的正值區，气温变化最明显的是东三省地区，空间系数为0.04～0.07。分析图1（b）第2特征向量可知，空间系数呈“- + -”的分布特征。我国北部至青海一带是正值区，正值中心位于内蒙古北部，数值在0.07以上。西北地区的新疆、西藏为负值区，华中及华南为负值区，新疆西部是系数最小的地区，在-0.06以下。第2特征向量反映了春季气温“低高低”的特征，当气温变化时呈现“两头低、中间高”或者“两头高、中间低”的特点。第3特征向量显示空间系数全国大部为正，仅东北少部和川西高原地区为负值。当气温变化时要么全国春季气温升高，要么全国春季气温降低，见图1（c）。第4特征向量有明显的区域特点。西部地区春季气温由北至南逐渐减小，空间系数呈“+ -”分布，以高原北侧为界。北部正中心数值在0.08以上，南侧负中心值在 -0.08以下。我国西部春季气温南北反相分布，要么北高南低，要么北低南高，见图1（d）。

2.2 时间系数分析

春季气温变化特征还需结合时间系数判定。第1特征向量的时间系数表明，春季气温偏高年有32年，偏低年有28年。总体来看，春季气温呈上升趋势，但有明显的阶段性特点。1956—1974年时间系数基本为负值，仅1967年和1968年为正。故这一时期内我国春季气温西南高、东北低。1974—2000年气温呈2～3年的周期变化，气温偏高与偏低交替出现。2000年以来时间系数基本为正，故进入21世纪后气温呈现西南偏低、东北偏高的特征，见图2（a）。分析第2特征向量的时间系数可知，近60年我国春季气温呈准2年的周变化，春季气温“- + -”与“+ - +”交替出现，见图2（b）。第3特征向量的时间系数表明，1957—1969年我国春季气温普遍偏高，仅1957年、1962年、1967年、1968年偏低。19世纪70—90年代末春季气温偏低，仅有3年气温偏高。20世纪90年代末至2015年春季气温又呈偏高状态。第3特征向量时间系数显示出我国春季气温经历2次突变：第1次由持续偏高突变至持续偏低，时间大致在1970年左右；第2次持续偏低突变至持续偏高，时间大致在1997年，见图2（c）。第4特征向量时间系数与第1特征向量时间系数反相位变化，即1956年至70年代中期，春季气温偏高，70年代后期至2015年气温持续偏低。我国西部由北高南低转变为北低南高，见图2（d）。

3 结论

以NCEP/NCAR再分析资料为基础，对我国春季气温进行EOF分解，所得结论如下。

（1）第1特征向量呈“- +”分布，即“南北型”。春季气温由北向南递减，1956年至20世纪70年代中期春季气温北低南高，70年代后期至今转变为北高南低。

（2）第2特征向量呈“- + -”分布，即“东西型”。春季气温呈准2年的周期变化，时间系数绝对值大，表明气温东西向的变化十分明显。

（3）第3特征向量全国为“+”，即“全国型”。此模态显示全国春季气温经历2次突变：第1次在1970年左右，由偏高突变为偏低；第2次在1997左右，由偏低突变至偏高。

（4）第4特征向量在西部“+ -”分布，即“区域型”。此模态与第1模态反相位变化，空间系数正（负）中心值均在0.08（-0.08）以上（下）。

4 参考文献

[1] 韩翠华，郝志新，郑景云.1951—2010年中国气温变化分区及其区域特征[J].地理科学进展，2013（6）：887-896.

[2] 张晶晶，陈爽，赵昕奕.近50年中国气温变化的区域差异及其与全球气候变化的联系[J].干旱区资源与环境，2006（4）：1-6.

[3] 李强.1961—2008年陕北地区气温变化趋势分析[J].现代农业科技，2012（23）：240-241.

[4] 马骁颖，徐群.1961—2010年抚顺地区气温变化趋势分析[J].现代农业科技，2013（7）：253-254.

[5] 王桂春，邹琤，宋若宁.1961—2010年大连市金州区气温变化分析[J].现代农业科技，2013（17）：256-258.