1954年-2013 年鄱阳湖流域气温变化特征及空间差异

(九江学院 旅游与国土资源学院，九江市土地测量与3S技术应用重点实验室，江西 九江 332005)

1954年-2013年鄱阳湖流域气温变化特征及空间差异

蔡路路，赵军凯，缪家辉

(九江学院 旅游与国土资源学院，九江市土地测量与3S技术应用重点实验室，江西 九江 332005)

全球气候变暖已是一个不争的事实，区域变暖对气候变化响应的研究是全球变化的核心问题之一。在对鄱阳湖流域1950 S以来10个主要气象站气温资料整理的基础上，采用Mann-Kendall检验、秩和检验以及线性回归等方法，在GIS技术支持下对鄱阳湖流域年平均气温和年极端气温特征进行了时空分析。结果表明：近60 a来，鄱阳湖流域年平均气温呈显著上升趋势，气温倾向率为0.173 ℃/10 a，低于近50～60 a来全国平均气温倾向率0.25 ℃/10 a，与江南地区平均气温倾向率0.18 ℃/10 a相差不大；在1990 S中期发生突变。年极端最低气温呈显著上升趋势，多数站点在1970 S中后期发生突变。鄱阳湖流域年平均气温、年极端最低气温空间分布上整体特征是南高北低，气温倾向率则大致为北部高，中南部低。

气温变化；极端气温；趋势分析；突变分析；鄱阳湖流域

全球气候变暖是当前国内外各界人士关注的热点问题，而极端气温变化分析是近年来气候变化研究的核心问题之一。IPCC第五次评估报告(AR5)指出，从1880 a到2012 a全球表面平均气温大约上升了0.85 ℃[1]。全球变暖已是一个不争的事实，中国近百年平均气温的变化与全球的增温趋势大体相似，同时又有较大的地域性差异[2]。气候变暖日益深刻地影响着人类社会的可持续发展[3-7]。

近年来，国内外许多学者研究关于极端气候变化的问题[9-11]。研究表明，1950 a以来全球极端气候事件越来越频繁地发生。已观察到：较寒冷的天数正在减少，而较温暖的天数则在增加[12]。刘学华等用中国119个站的气温资料，分析了我国近40 a来极端气温的分布及变化[13]。杨萍等利用我国194个站逐日最高气温和最低气温资料，分析我国极端气温发生的年际变化趋势和季节特征得出极端冷暖指数反映出增暖趋势[14]。张万诚等利用云南省122个气象观测站的逐月极值气温资料，分析1961 a-2012 a四季和年极端气温的变化趋势均出现增温趋势[15]。研究还表明，1961 a-2003 a鄱阳湖流域年平均气温呈波动上升趋势，以1990 s最为显著[16-17]。可见，流域尺度的极端气候研究对区域环境保护与人类社会经济发展具有重要的实际意义。

1 研究区域

鄱阳湖流域位于长江中下游南岸(图1)。该流域由丘陵山地、河流水系和大型湖泊三大要素构成，形成了独立完整的自然地理单元，水系由赣、抚、信、饶、修五河与鄱阳湖所组成。流域总面积16.2×104km2，占长江流域面积的9%。江西省境内鄱阳湖流域面积15.65×104km2，占江西省面积的93.77%。该区域属于亚热带湿润性季风气候，降水量丰富，时空分布不均。多年平均气温在16 ℃～20 ℃之间，夏季炎热，秋温高于春温，四季分明。

2 数据资料

近年来，鄱阳湖流域极端气温事件时有出现。为更加系统和全面地了解鄱阳湖流域的气温变化特征，采用鄱阳湖流域内10个代表气象站：庐山、修水、波阳、景德镇、南昌、贵溪、南城、广昌、吉安、赣县站(图1)的1954 a-2013 a观测资料。数据资料包括各气象站的月平均气温、月极端最低气温和最高气温，资料由中国气象局气象数据中心(http://www.cma.gov.cn)提供，数据质量可靠。由于庐山站海拔高度为1164 m，属于高山站，受海拔高度影响较大，而其余9站均位于近地面低海拔地区，高山站与低海拔站的气温特征差异较大。因此，庐山站不计入平均气温计算中，本文将对其单独分析。

图1鄱阳湖流域气象站点分布测量

3 鄱阳湖流域实测气温变化特征

3.1 年平均气温波动升高

平均气温是反映一个地区气温平均状况的指标，它的变化代表了地区气温变化的方向和趋势。由图2(a)可知，1954 a-2013 a鄱阳湖流域年平均气温呈波动上升趋势，线性回归方程显示气温倾向率为0.173 ℃/10 a，低于近50～60 a来全国气温倾向率0.25 ℃/10 a，与江南地区气温倾向率0.18 ℃/10 a相差不大[18]。5 a滑动平均曲线显示，1954 a-1964 a为平均气温波动上升阶段，1965 a-1973 a为波动下降阶段，1974 a-1995 a平均气温在缓慢上升，1996 a以后升温更明显。平均气温的4次波谷出现在1956 a、1976 a、1984 a、2012 a，其中1984 a为最冷年份只有17.20 ℃，比60 a来平均气温低了0.84 ℃，而在1961 a、1963 a、1978 a、1998 a、2007 a则出现5次波峰，且在2007 a达到最高值为19.18 ℃，比60 a来平均气温高1.14 ℃。总之，近60 a来鄱阳湖流域整体上处于升温状态，年平均气温大约升高了0.5 ℃。

3.2 年极端气温

3.2.1 年极端最低气温逐渐升高

由图2(b)可知，1954 a-2013 a鄱阳湖流域年极端最低气温总体呈波动上升趋势，线性回归方程显示其气温倾向率为0.634 ℃/10 a，是年平均气温倾向率近4倍。5 a滑动平均曲线显示，1974 a-1989 a极端最低气温连续上升，1998 a-2013 a期间虽然有波动，但总体上还在升温，该阶段年极端最低气温的平均值比1954 a-1972 a平均值高2.78 ℃。近60 a来极端最低气温的最低值为-13.3 ℃(1991 a)，比60 a来平均年极端最低温度低6.37 ℃。可见，年极端最低气温升温明显，将会对生态环境带来不可忽视的影响。

图2 鄱阳湖流域1954年-2013年气温及其极差变化

3.2.2 年极端最高气温基本稳定

由图2(c)可知，1954 a-2013 a鄱阳湖流域年极端最高气温呈微弱上升趋势，气温倾向率为0.089 ℃/10 a。1968 a-1992 a极端最高气温经历了下降-上升-下降-上升的过程；1993 a-2003 a年极端最高气温波动起伏较大；2000 a后年极端最高气温持续波动升高。可见，近60 a来虽然年极端最高气温总体上升速率较小，幅度不大，但是进入21世纪以来持续增温，较为明显。

3.3 年极端气温极差逐渐减小

极端气温极差是指极端最高气温与极端最低气温之差。由图2(d)可知，1954 a-2013 a鄱阳湖流域年极端气温极差变小趋势较为明显，极差值倾向率为-0.546 ℃/10 a。进入21世纪后极差下降趋势趋于平稳。自1980 S到本世纪初期，随着暖冬气候事件频发，极端最低气温上升，同时极端最高气温处于相对稳定，所以极端气温极差快速减小。

4 气温变化趋势性与突变特征检验

4.1 全流域气温具有非常显著的变暖趋势

利用Mann-Kendall检验法[6,19]对鄱阳湖流域气温年际变化趋势检验结果见表1。由表1可知：首先，表中Z值都为正，说明鄱阳湖全流域和庐山站近60 a来年平均气温和年极端气温均呈上升趋势，气候趋于变暖。其次，近60 a来鄱阳湖全流域近地面的年平均气温和年极端最低气温增加趋势都达到非常显著的水平(海拔较高的庐山站除外)，表明鄱阳湖全流域普遍有增温的趋势，并且升温非常显著。由于庐山气象站海拔较高，随着海拔升高气温逐渐降低，该站年极端最低气温增加趋势没有达到非常显著的水平，说明高空气温变化不如近地面灵敏。

4.2 气温变化突变分析

气温突变是普遍存在于气候系统中的一个重要现象，表现为气候在时空上从一个统计特征到另一个统计特征的急剧变化[20]。气温变化突变点检查采用Mann-Kendall检验法，其显著性采用秩和检验法来检验[19]。

4.2.1 年平均气温突变检验

由表2知，除庐山站外，各流域年平均气温均在1990 S出现了突变，突变特征非常显著。庐山站1950 S末突变特征非常显著，说明鄱阳湖流域近地面平均气温突变的跳跃点晚于高海拔的庐山站。从庐山站近60 a来气温倾向率0.19 ℃/10 a来看，更接近江南区域平均气温倾向率0.18 ℃/10 a。

表1 鄱阳湖流域气温变化趋势检验

4.2.2 年极端气温突变检验

根据年极端气温突变检验发现(表2和图3)，鄱阳湖全流域、五河流域突变点均出现在1970 S中后期，说明鄱阳湖流域年极端气温在这段时期内波动剧烈，1950 S-1970 S早期的UF曲线成锯齿状变化，缓速增温，到1970 S中后期突然迅速增加，到1980 S中后期以来增温速率减小，呈持续稳定增温状态。庐山站年极端最低气温跳跃点为1960 a，1960 S-1970 S处于缓慢增温状态，在1980 S也有个增温速率增大的过程，1990 S之后又处于稳定低速率增温阶段(表2和图3)。

表2 鄱阳湖流域气温时间序列突变检验统计

5 气温空间变化特征

5.1 年平均气温

鄱阳湖流域多年平均气温18.04 ℃。在空间分布上，五河各流域多年平均气温均在16.6 ℃～18.7 ℃之间，最大值在赣中南的赣江流域为18.65 ℃，最小值在赣西北的修水流域为16.62 ℃。这与我国江南地区的亚热带季风气候特征相一致，赣南部气温较高，赣北部气温较低。五河各流域60 a来气温倾向率介于(0.13～0.25)℃/10 a之间，增温趋势最明显的是赣东北的饶河流域为0.24 ℃/10 a，增温最微弱的是赣西北修水流域为0.13 ℃/10 a(图4)。总的来说，年平均气温的空间分布受纬度因素影响，大致南高北低；气温增大率除修水流域外呈南北部高，中部低的特点。

注：图中实线表示UF曲线，点虚线表示UB曲线，上下两条段虚直线为α = 0.05显著性水平临界值信度线

5.2 年极端气温

鄱阳湖流域各区域的年极端气温相比较最大者作为整个流域年极端气温。流域多年极端最高气温在38.3 ℃～39.1 ℃之间，最高位于赣西北的修水流域为39.03 ℃，最低位于赣东北的饶河流域为38.35 ℃。极端最高气温年际变化较小，其气温倾向率介于(0.007～0.127) ℃/10 a之间，有微弱的上升趋势，赣中东部的抚河流域上升趋势最明显，但也只有0.127 ℃/10 a。鄱阳湖流域多年极端最低气温在-6.7 ℃～-3.6 ℃之间，最低出现在赣西北的修水流域为-6.62 ℃，最高出现在赣东北部的信江流域达-3.66 ℃；极端最低气温的气温倾向率介于(0.45～0.9) ℃/10 a之间，极端最低气温快速上升，其中赣东北的饶河流域最明显达到0.896 ℃/10 a(图4)，赣中东部的抚河流域最低但也以0.454 ℃/10 a的速率在快速上升，都远远大于全国近60 a来气温倾向率0.25 ℃/10 a。总的来说，极端最高气温空间上差异不大，极端最高气温有极微弱的上升趋势；而极端最低气温则除了信江流域外在空间上呈南高北低分布，增温率都相对较大，大致北部略高于南部。

6 结论

通过对鄱阳湖流域近60 a来的气温时空特征分析，得出如下结论。

(1)鄱阳湖流域近60 a来年平均气温呈波动上升趋势，气温倾向率为0.173 ℃/10 a；年极端最低气温总体呈显著上升趋势，气温倾向率为0.634 ℃/10 a；年极端最高气温呈微弱上升趋势，气温倾向率为0.089 ℃/10 a。

(2)MK检验结果，鄱阳湖流域近60 a来近地面年平均气温和年极端气温均呈非常显著的上升趋势。鄱阳湖流域近地面年平均气温在1990 S中后期发生突变，而年极端最低气温在1970 S后期发生突变。处在海拔较高的庐山站年平均气温和年极端最低气温突变时间都相对较早，大约在1950 S末期到1970 S早期。

(3)鄱阳湖流域气温变化存在空间差异，年平均气温和极端最低气温均表现出南部高北部低；气温倾向率大致呈北部高，中南部略低；高空气温突变发生的时间比近地面稍早。

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The Spatial Difference and Characteristics of Temperatures Change of Poyang Lake Basin During 1954～2013

CAI Lulu,ZHAO Junkai,MIAO Jiahui

(College of Tourism and Territorial Resources,Jiujiang Key Laboratory of Surveying and Mapping on Land, 3S Technology Application,Jiujiang University,Jiujiang Jiangxi 332005,China )

Global warming is an indisputable fact that,the research of regional warming in response to climate change is one of the core issues of global change. Based on the temperature data compilation of the 10 major weather stations in Poyang Lake basin since 1950 S,the authors had used the Mann-Kendall test,rank sum test as well as linear regression analysis etc.,with the GIS technical support to analysis the spatial and temporal characteristics of the average temperature and extreme temperature of Poyang Lake basin. The results showed that: (1) For recent 60 years,annual average temperature of Poyang Lake basin had a significantly upward trend,the temperature tendency rate was 0.173℃/10a,below the whole national average temperature tendency rate 0.25℃/10a in recent 50～60 years,compared with the average temperatures tendency rate 0.18℃/10a in the area of the south of the Yangtze River were small. Mutation of annual average temperature appears in the middle 1990 S. (2) Annual extreme minimum temperature had significant upward trend,common mutations happened in mid and late 1970 S. (3) The whole features on the spatial distribution of annual average temperature and extreme lowest temperature was high in south while low in north,the temperature tendency rate was roughly high in north,while low in south and middle area.

temperature change;extreme temperature;trend analysis;mutation analysis;Poyang Lake basin

2017-05-15

国家自然科学基金资助项目(41361003)；江西省教育厅科技项目(GJJ14733)

蔡路路(1995-)，男，本科生，地理科学专业。

赵军凯(1973-)，男，副教授，博士，主要从事自然地理、水文水资源方面的研究。E-mail：junkaizhao@163.com

P461

A

1004-2237(2017)06-0089-07

10.3969/j.issn.1004-2237.2017.06.020