河南省最高、最低气温及日照的变化及其相关性分析

崔耀平+郭志君+刘素洁+李楠

摘 要：不同气象因子的变化特征和其间的相关关系一直是气候变化领域关注的基础问题。该文根据国家气象站点在1960—2012年间的观测数据，分析了河南省年均最高温、年均最低温及日照时数的变化特征，以及它们之间的相互关系。结果表明：研究时段内，河南省年均最高温总体呈增加趋势，四季的变化幅度为：春>夏>秋>冬。年均最低温总体上也呈现增加趋势，且四季变化幅度为：春>冬>夏>秋。年均日照时数下降趋势明显，下降率为8.5h/a。年均最高、最低气温与日照时数均显著相关。

关键词：河南省；气温；日照时数；变化分析

中图分类号 P467 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）23-0125-2

作为地球上最重要的自然资源之一，气候变化对我国经济发展和社会稳定带来了巨大影响。Giorgi等分析了22个不同的国家和地区的温度、降水的季节性和地区差异[1]。Easterling等对全球范围内最高气温和最低气温的特征及变化趋势做出了详细研究，表明全球最高气温和最低气温的日较差呈逐渐减小趋势，并且提出日较差减小主要是最高气温和最低气温的上升速度有所差异造成的[2]。

由于我国地域辽阔、历史悠久及地形的复杂，各区域对气候的敏感性存在空间和时间上的差异[3]。林学椿根据全国160个观测站的气温等数据资料，发现从20世纪50—90年代初期我国年均气温呈上升趋势，且东北和华北地区成为全国气温增加幅度最大的区域[4]。张明庆等对我国气温变化的空间差异进行了研究，结果表明由于我国地形的多样性，不同区域内气温变化具有较大的差异和复杂性[5]。任国玉等研究显示了百年来我国气温的变化趋势具有与全球相同的趋势，都有2个明显的增温期，分别是20世纪30—40年代和80年代。相比较而言，前一个增温期的增加幅度更加明显[6]。

河南省位于我国中东部，西部和南部是丘陵山地，东部则是广袤的平原。河南省长年受到季风的影响，四季分明。本文利用河南省18个国家气象观测站的气温和日照数据，通过经典统计学中的线性趋势和相关性方法分析了河南省气温和日照时数的特征、趋势及气温与日照间的相关关系。季节分析时，把3—5月划分为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月至次年2月為冬季。

1 最高气温的基本变化特征

河南省在研究时段内的年均最高温总体上呈增加趋势，但趋势并不明显，变化率为0.067℃/10a。在1966年达到最高值（21.1℃），最低值出现在1964年（18.3℃）。20世纪60年代初期，年均最高温缓慢上升，然后急剧下降；进入60年代中期，又快速上升；接下来进入较为稳定的波动阶段，到了70年代后期到80年代中后期，波动幅度再次增大；90年代的波动幅度稍微减弱，进入21世纪后年均最高温的变化相对较缓。季节上，夏季的年均最高温呈现下降态势，春季、秋季和冬季为上升趋势，变化率分别为春（0.299℃/10a）、夏（-0.076℃/10a）、秋（0.18℃/10a）和冬（0.016℃/10a），最高气温的变化幅度为春>夏>秋>冬。从波动范围看，春季和冬季的波动范围比较夏季和秋季大，说明春季和秋季的最高气温变化较剧烈。

2 最低气温的基本变化特征

河南省研究时段内的年均最低温总体上呈现上升趋势，变化率为0.255℃/10a。在河南省历年平均最低气温中，2007年达到最高（11.0℃），1969年为最低（8.6℃）。从20世纪60年代开始，年均最低温持续下降，在60年代末期到达波谷；70年代初又稳步上升；到了80年代，年均最低温波动稳定；直至进入90年代后，年均最低温先是有较大幅度的减小，随后是更大幅度的升高；21世纪以来波动相对平稳。季节上，4个季节的季均最低气温均呈现升高趋势，趋势率分别为春（0.4/10a）、夏（0.2/10a）、秋（0.17/10a）和冬（0.22/10a）。夏季和秋季的平均最低气温明显高于冬季和春季。

3 日照的基本变化特征

日照时数是描述气候变化的一个重要要素，指太阳在一个区域内照射地面的实际时数，能较直接的影响到地表可获得太阳辐射能量的多少。研究时段内，年均日照时数呈现明显的下降趋势，趋势率为-8.5h/a。河南省范围内年均日照时数最多为1965年（2051.0h），最低为2011年（1393.7h），相差657.3h，可见其变化幅度之大。与年平均日照时数一样，季平均日照时数也呈现出明显的下降趋势，变化率夏>秋>冬>春。从4个季节的波动幅度来看，冬季波动最为剧烈，夏季波动最小。春季日照时数在60年代初期达到最高峰，随后逐渐减少，到90年代后又呈现增高趋势。夏季日照时数总体下降比较明显。秋季的日照时数在80年代和90年代后期均波动幅度较大，别的时间平稳下降。而冬季的日照时数较为特殊，除了21世纪头10年外，别的时间段波动均比较明显。

日照百分率是指在固定的时间段内观测站具体日照时间和可能日照时间的比率。河南省1960—2012年间年均日照百分率总体下降。日照百分率在20世纪60年代早期变化较为明显，随后呈现稳定的减少；进入80年代后，日照百分率波动比较明显。

4 日照和气温的相关关系

气候现象是一个相互联系的整体，各个气候要素之间存在一定的内在关系。表1给出了1960—2012年间河南省的年均最高温、年均最低温、日照时数、日照百分率等4个要素两两之间的相关系数。日照时数与日照百分率呈显著正相关，相关系数达到0.99。年均最高温与年均最低温呈正相关，相关系数为0.50；年均最高温与日照时数和百分率也呈正相关，相关系数均为0.33；年均最低温与日照百分率、日照时数呈现负相关关系，相关系数为-0.57。

5 结语

河南省年均最高温总体呈增加趋势，在20世纪60—80年代初，最高气温变化较剧烈。其存在季节差异：夏季最高气温呈下降趋势，另外3个季节最高气温则呈上升趋势，且春季较秋季和冬季上升趋势明显。平均最低气温也表现为升高趋势，且上升幅度较年均最高温更高。季节上，季平均最低气温都呈现出上升趋势，但是上升幅度不同：最大的是春季，最小的是秋季。

河南省年均日照时数和年均日照百分率呈明显的下降趋势，其中以夏季日照时数下降幅度最为明显，秋季略低于夏季，冬季次之，春季最小。在20世纪60年代日照百分率平均在50%以上，然后逐渐下降，在1989年首次达到40%以下。

年均最高和最低气温均与日照时数显著相关，其中，年最低温与日照时数显著正相关，而年最低温与日照时数呈显著负相关关系。

参考文献

[1]Giorgi F.Variability and trends of sub-continental scale surface climate in the twentieth century Part II： AOGC simulations[J].Climate Dynamics，2002，18（8）：693-708.

[2]Easterling D R，Horton B，Jones P D，et al.Maximum and minimum temperature trends for the globe[J].Science，1997，227（18）：364-367.

[3]Cui Y，Ning X，Qin Y，et al.Spatio-temporal changes in agricultural hydrothermal conditions in China from 1951 to 2010[J].Journal of Geographical Sciences，2016，26（6）：643-657.

[4]林学椿，于淑秋.近40年我国气候趋势[J].气象，1990，16（10）：16-21.

[5]张明庆，刘桂莲.我国近40年气温变化地域类型的研究[J].气象，1998，25（4）：10-14.

[6]任国玉，郭军，徐铭志，等.近50年中国地面气候变化基本特征[J].气象学报，2005，63（6）：942-956.

（责编：张宏民）