厦门市近50年的气温降水变化特征及突变分析

田愉

摘 要 利用厦门市近50年的气象观测站的气温与降水资料，运用气候趋势系数和一元回归分析法分析了该区域的气候变化规律。结果表明：50年来厦门市气温整体上呈上升趋势，平均气温以0.51 ℃/10 a幅度升高，四季平均气温以冬季、秋季平均气温上升为主，且冬季增幅最大，达0.21 ℃/10 a。50年来，年降水量有明显的增加，平均年降水量倾向率为68.73 mm/10 a，四季降水量均呈上升趋势，其中秋季降水量上升趋势最为明显，气温突变出现在1981年及1998年，而降水突变不明显。

关键词 气温；降水；变化趋势；气候突变

中图分类号：P467 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.12.079

近100年来，地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的明显变化。近30年来，相关数据显示，全球温室效应变得更明显，北半球地面平均温度增幅为0.3～0.6 ℃[1-2]。官方报道（IPCC第四次评估报告），20世纪至21世纪初（约100年），全球地面平均温度上升了0.74 ℃，预计仍将上升1.1～6.4 ℃；而未来全球平均海平面升高范围可能在0.18～0.59 m[3]。这种趋势无疑会给全球的生态系统、人类的生产与生活带来巨大的影响。

全球气候变化的研究涉及许多复杂的问题，为了更好地预测未来气候的变化，国内外气候变化的研究主要集中在降水和气温上。20世纪是近千年來最暖的世纪[4]，全球增温主要发生在1910—1945年及1976—2000年。近百年来，中国气温上升了0.4～0.5 ℃，年际变化特征比较明显，20世纪60年代呈弱下降趋势，20世纪70年代及80年代初呈缓慢增暖趋势，20世纪80年代后则显著变暖[5-8]。

基于理论和观测的研究，气候变化在不同区域，并不具备同步性。全球变暖背景下，我国跨越不同气候带，气候变化具有梯度变化差异。在20世纪50年代到80年代末期，我国不同地区的降水量具有很多差别，总体年降水量在减少，而在此前的50年中降水量变化很小。在此后的10年中，我国降水集中在长江中下游、华南和东北的部分地区，而且全国降水量普遍增加[9-12]。

厦门市地处我国福建省（东经118°04′04″、北纬24°26′46″），临近泉州、漳州，距离台湾海峡不远，直对着金门诸岛，与台湾岛、澎湖列岛相隔海域，属于我国五大经济特区行列，为典型的南亚热带季风气候。厦门市主要发展工商业，同时也在打造成为一个旅游城市。当前学者们已经选取过国内很多省市的气候变化问题作为研究课题，然而却很少有针对厦门市气候变化的研究成果，因而主要采用气候趋势系数、一元线性回归以及累计距平等方法，对厦门市1961—2010年的气温变化和降水变化做全面探究，致力于摸索出该市的气候变化规律，以期促进该市气候预测工作的顺利开展，同时还将有利于该市气候研究和防范任务的进行。

1 研究数据与方法

1.1 研究数据来源

以厦门市1961—2010年近50年的平均气温、降水等资料为研究对象，资料来源于厦门市气象台以及厦门市经济特区年鉴数据共享网。

1.2 研究方法

1）对所选气候资料进行整理，建立从1月到12月，从春季到冬季或从一年到另一年这样的气候研究阶段。按照气象划分习惯，3—5月属于春季，6—8月是夏季，9—11月属于秋季，12月到第二年的2月是冬季。计算各年份四季气温及降水量的平均值、最大值、最小值等特征量，进行特征量分析。

2）计算厦门市年气候趋势系数。

式中，xi是第i年要素值；x为其样均值；t=（n+1）/2，n代表年数。rxt值是正数，说明这个值在n年中表现出增长的状态，反之，是下降的状态；据此就能反映气象要素在长时间中的具体变动情况，这是普遍适用的一元线性回归系数，将切实减少气象要素均方差对现行回归系数产生的干扰。满足自由度n-2的t分布，可以确定此时的气候趋势有何价值，属于一种随机振动。此外，可以算出不同年代不同季节气温和降水量的平均值、距平值，然后通过一元线性回归方程分析气候季节变化的状态。

3）累计距平法。累计距平法主要用来分析序列变化状态。序列x在某个t的累计距平为：

求出每个具体时刻的累计距平值，最终可以绘制出完整的累计距平曲线。针对整体变化体现的阶段性做研究，如果整个曲线呈现向上的趋势，就说明很多气象因素都属于较高的状态，如果曲线表现出下降的状态，则大部分气象要素都属于较低的状态。本文利用气候要素累计距平曲线确定年平均气温以及降水的突变年份。

2 结果与分析

2.1 气温变化分析

2.1.1 年均气温的年际变化特征

在1961—2010年，气温平均在20.7 ℃，2007年厦门市的最高温度达到21.6 ℃，这也是这段时间该市的最高温度；1984年，该市迎来了最低温度，达到19.7 ℃。分析厦门市在50年以来的气候形势，平均气温始终在升高，如图1所示。然而不符合相关性检验的程度，主要受到随机因素的影响。厦门市从20世纪60年代到80年代平均气温总体表现出下降的特征。当分析30年的气候变化，厦门自1981年起平均气温都在不断增加。可以具体表现成线性方程Y=0.0514X-81.896，R=0.81，这个方程符合0.01的显著性检验。据此可知，该市自20世纪80年代开始，每年气温都会增加0.051 4 ℃。

2.1.2 年均气温的年代际变化特征

厦门市1961—2010各年代气温趋势系数见表1。20世纪70年代及20世纪90年代，厦门市年平均气温一直在提高，在20世纪60年代、80年代，以及2000—2010年，年平均气温呈现下降趋势。20世纪60年代气温呈下降趋势，趋势系数为-0.529，降温主要表现在6月、10月，增温主要在1月、7月；20世纪70年代明显回升，上升趋势明显，趋势系数为0.462，增温主要在1月、7月、8月；20世纪80年代年平均气温又大幅度下降，趋势系数为-0.386，降温主要在3月、9月、10月；20世纪90年代是20世纪增温最大的时期，趋势系数为0.500，增温主要出现在10月，降温主要在8月、9月、12月；2000—2010年气温又再一次呈小幅度下降趋势。

2.1.3 四季平均气温的变化特征

厦门市春季平均气温（1961—2010年）为19 ℃，50年中气温最高为21.5 ℃（2002年），最低为17.2 ℃（1970年、1984年）。从年代际来看，春季平均气温最高为19.7 ℃（2000—2010年），20世纪80年代春季平均气温最低为18.2 ℃。由图2a可得，春季平均气温波动幅度不大，以0.079 ℃/10 a的幅度呈极微弱的上升趋势。

厦门市夏季平均气温（1961—2010年）为27.4 ℃，50年中气温最高达28.6 ℃（1980年）；最低达26.1 ℃（1985年）。从年代际来看，夏季平均气温20世纪70年代最高，为27.5 ℃；20世纪90年代最低，为27.1 ℃。从图2b观察可得，夏季年平均气温以-0.018 ℃/10 a的幅度波动下降，但2000—2010年呈小幅度的上升趋势。

厦门市秋季平均气温（1961—2010年）为23.1 ℃，50年中平均气温最高为23.9 ℃（2005年）；最低为21.7 ℃（1988年）。从年代际来看，秋季平均气温最高在20世纪60年代，为23.4 ℃；20世纪80年代平均气温最低，为22.6 ℃。由图2c可以看出，秋季平均气温以-0.02 ℃/10 a小幅度下降，除2000—2010年有小幅度的上升趋势外，其余年代秋季平均气温均呈下降趋势。下降最明显的集中在20世纪80年代。

厦门市冬季平均气温（1961—2010年）为13.4 ℃，50年中气温最高为15.3 ℃（2007年）；最低温为11.7 ℃（1984年）。从年代际来看，冬季平均气温最高是2000—2010年，为14.1 ℃；最低的是20世纪80年代，为12.7 ℃。由图2d可以看出，冬季平均气温以0.21 ℃/10 a的幅度波动上升，但20世纪80年代冬季平均气温呈下降趋势，且下降幅度较大，其余各年代均呈上升趋势，20世纪70年代及2000—2010年增温幅度较大。

由此分析可知，厦门市冬、春两季增温，但春季增温很小，冬季增温较为明显；夏、秋两季降温，但降温的幅度较小，这种季节性增温差异与王馥棠等人提到“我国气候变暖幅度由南向北增加，以冬季和西北、华北、东北最为明显”基本上相符合。这表明冬季平均气温增加趋势最明显。

2.2 年降水量变化

2.2.1 年降水量的年际变化特征

分析图3可知，厦门市全年降水量保持上升的水平，但未通过显著性检验（线性系数为6.873 4 mm/a，R=0.329）。在1961—2010年的50年间，厦门市年降水量的多年平均值为1 249.28 mm，最大值为1 998.6 mm，发生在1990年；最小值在837.1 mm，发生于1966年，最大值是最小值的2.4倍。可见，厦门市的年降水量年际变化很明显。

2.2.2 年降水量的年代际变化特征

分析表2可知，厦门市近50年以来，不同月份和全年降水变化形势都少于0.05置信水平，这反映出厦门市降水量变化较小，总体来看，仍然是上升水平，降水量趋势系数达到了0.332，8月降水量上升最明显，1月、6月、7月、11月降水量小幅度下降。分析降水量年代际的变化可知，20世纪60年代到90年代，以及从2000—2010年厦门市年降水量均呈现下降的趋势。减少趋势最为显著是20世纪60年代，年降水量趋势系数为-0.435；到20世纪70年代降水下降趋势减慢，趋势系數为-0.099；20世纪80年代的降水下降趋势更缓慢，趋势系数为-0.003；直到20世纪90年代及2000—2010年降水下降的趋势开始重新加快，趋势系数分别为-0.181、-0.246；不同年份相比较，其中降水量最多和最少之间相差1.3，这反映出厦门市年代际降水量的变化值要比年际降水量的变化大。其中，20世纪90年代的降水量要超过2000—2010年期间的降水量，还依次比20世纪80年代、70年代和60年代的降水量都要多。

2.2.3 四季降水量变化趋势

在1961—2010年期间，春季平均降水量132.1 mm，在1983年，降水量达到最多，为311.6 mm，在1971年降水量最少，为56.0 mm。从春季降水量年代际变化看，20世纪80年代（171.3 mm）>20世纪90年代（135.5 mm）>2000—2010年（132.1 mm）>20世纪70年代（116.2 mm）>20世纪60年代（102.6 mm）。从图4a可以看出，厦门市春季降水量呈小幅度上升趋势，20世纪80年代上升趋势明显，但20世纪90年代呈下降的趋势。

夏季降水量平均为174.9 mm，最大值为362.9 mm（1972年），最小值为73.9 mm（1970年）。从夏季降水量年代际变化来看，20世纪90年代（205.5 mm）

>2000—2010年（194.4 mm）>20世纪70年代（178.5 mm）>20世纪60年代（164.9 mm）>20世纪80年代（130.5 mm）。从图4b可以看出，厦门市夏季降水量总体都在增加，但增幅不大，到20世纪60年代到80年代呈下降趋势，20世纪90年代与2000—2010年上升趋势最明显。

秋季降水量平均为66.0 mm，最大值为187.3 mm（2010年），最小值为12.7 mm（1995年）；分析厦门市不同年代秋季降水量的变化可知，2000—2010年的降水量是80.3 mm，而20世纪90年代降水量是70.24 mm，20世纪80年代降水量是70.2 mm，呈现出依次递减的趋势，20世纪70年代（64.4 mm）>20世纪60年代（42.4 mm）。从图4c可以看出，厦门市秋季降水量呈小幅度上升趋势，且20世纪80年代及20世纪90年代上升趋势最明显，20世纪60年代到70年代上升幅度较小。

冬季降水量平均为45.4 mm，最大值为130.6 mm（1983年），最小值5.9 mm（1963年）。从冬季降水量年代际变化来看，20世纪90年代（56.3 mm）>2000—2010年（45.6 mm）>20世纪80年代（44.5 mm）>20世纪60年代（40.5 mm）>20世纪70年代（39.7 mm）。分析图4d可知，厦门市在秋季降水量在不断增加，但降水量在20世纪60年代、90年代呈下降趋势，20世纪70年代与2000—2010年上升幅度较为明显。综上所述，秋季年降水上升趋势最为明显。

2.3 气温与降水的突变分析

2.3.1 年平均气温突变分析

从表3及图5可知，该市在1961—2010年中曾有两次气候急剧改变，1981年遭遇首次气候突变，气候从较暖变成较冷，距平值由0.063 ℃降至-0.468 ℃；第二次突变发生在1998年，则是由偏冷气候期转为偏暖气候期，距平值则又从-0.468 ℃突变为0.474 ℃。

2.3.2 年降水量突变分析

由图6可知，厦门市年降水量距平曲线在1971年前较为平缓，1971年后呈波动上升变化，且变化幅度较大，绝对值最大出现在1990年，为749.3 mm；并没有明显的突变。

3 结论

1961—2010年厦门市年平均气温整体上呈上升趋势，四季平均气温以冬季、春季年平均气温上升为主，且冬季增加趋势最为明显，春季温度波动幅度相对较小。这与福建省温度变化特征相符合，但厦门市的年升温只有0.063 ℃/10 a，相对于整个福建省的0.15 ℃/10 a变化很微弱，与中国年平均气温增温为0.22 ℃/10 a相比更是微乎其微。可见全球气候变化对于厦门市的温度变化影响还不是很明显，主要集中表现在冬季。

50年来，厦门市年降水量在波动中逐渐增加，平均降水增加为68.73 mm/10 a，这种降水量的增加形势远比福建省的水平高。每个季节的降水量都在增加，降水量变化最显著的是秋季。这些数据显示，厦门市的气候总体更加暖湿，但变化不是特别显著。而厦门市地处东亚夏季风前端，直接受到台风、风暴潮等的影响，这些也是全球变暖的结果，而厦门市作为一个经济发展的示范性城市，人口多，基础设施建设完善，气候变化的影响需要重视。

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（责任编辑：赵中正）