气候变暖背景下六盘水近58 a气候变化特征分析

杨宏宇,钟 静

(贵州省六盘水市气象局，贵州 六盘水 553001)

0 引言

六盘水市位于贵州西部，地处云贵高原中部的斜坡上，属亚热带湿润季风气候，雨水充沛，干湿季节分明，冬无严寒，夏无酷暑，2004年被中国气象学会授予“中国凉都”称号。《气候变化国家评估报告》[1]指出，近100 a来中国年平均地表气温明显增加，升温幅度为0.5～0.8 ℃，增温主要发生在冬季和春季。在全球气候变暖的背景下，六盘水的气候也在发生着明显变化，以往对六盘水市的气候变化特征分析[2]，要素单一、资料相对陈旧，本文通过对六盘水市长时间序列的历史气象资料进行分析，揭示其气候变化的特征，有助于气候资源的合理开发利用和为农业生产及经济建设的发展提供决策参考，也为六盘水市旅游服务提供理论参考。

1 资料与方法

采用六盘水市气象站1961—2018年的气温、降水、日照等观测资料，气候平均值使用1981—2010年30 a的平均值，季节划分标准：春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季9—11月)、冬季(12—次年2月)。

采用线性倾向估计法：用T(t)表示样本量为n的某一气候变量，用t表示T(t)所对应的时间，建立T(t) 与t之间的一元线性回归。其中t为时间(单位：a)，回归系数b的符号表示气候变量T(t)的趋势倾向，称为倾向值，b>0,表明随时间t的增加T(t)呈上升趋势，反之b<0则表示下降趋势。

T(t)=a+bt

采用Mann-Kendall[3-6]法对各气象要素的突变特征进行分析。

2 结果与分析

2.1 气温变化特征

2.1.1 年平均气温的变化特征 从六盘水近58 a的年平均气温逐年变化曲线、5 a滑动平均及线性趋势图(图1a)可以看出，近58 a来六盘水年平均气温存在着明显的年际变化特征,其气候倾向率为0.18 ℃/10 a,表明六盘水近58 a来年平均气温呈线性增长趋势。1961—2018年六盘水市年平均气温为12.5 ℃，年平均气温最低年份出现在1976年，为11.4 ℃，年平均气温最暖年份出现在2015年，为13.8 ℃，比常年平均偏高1.3 ℃。六盘水市年平均气温在20世纪60年代初—90年代呈冷暖交替变化，90年代以来年平均气温一直呈上升趋势，表明20世纪90年代以来六盘水市持续变暖。

图1 1961—2018年六盘水市年、季平均气温逐年变化、5 a滑动平均及线性趋势Fig.1 Annual variation, 5-years running mean curve of and linear tendency of seasonal and year mean temperature in Liupanshui from 1961 to 2018

由六盘水市年平均气温的年代际变化特征(表1)可以发现，年平均气温在20世纪60—90年代相对偏低，90年代以后略有回升，特别是21世纪以来呈明显升高趋势，2000—2010年平均气温较常年平均气温升高了0.4 ℃，2010—2018年增温更显著，气温升高了0.6 ℃。

2.1.2 季平均气温的变化特征 从六盘水近58 a各季节平均气温的逐年变化曲线、5 a滑动平均及线性趋势图看出，近58 a来六盘水各季节平均气温均呈上升趋势,春季、夏季、秋季、冬季的气候倾向率分别为0.13 ℃/10 a、0.17 ℃/10 a、0.24 ℃/10 a、0.17 ℃/10 a。秋季(图1d)平均气温增温趋势最明显，高于年平均气温的增长率,而春季(图1b)平均气温增长趋势低于年平均气温的增长率,夏季和冬季平均气温增长率与年平均气温增长率一致。

由六盘水市各季平均气温的年代际变化特征(表1)可以发现，各季节平均气温的年代际变化趋势与年平均气温变化趋势基本一致，20世纪60—90年代六盘水市各季的平均气温也相对偏低，90年代以后逐渐升高，进入21世纪以来各季平均气温均呈升高趋势，近58 a来各季节平均气温在2010—2018年这9 a内升温趋势最显著，除了冬季气温上升0.4 ℃以外，春季、夏季、秋季的平均气温均超过了0.6 ℃以上。春季平均气温在20世纪80年代为最冷时期，平均气温为12.7 ℃，比平均值偏低0.7 ℃，20世纪90年代春季平均气温略有上升，为13.1 ℃，21世纪以来春季增温迅速，比20世纪90年代升高1.3 ℃。夏季和秋季气温在20世纪60—70年代为相对较低的时期，90年代以后逐渐回升，冬季相对其他季节来说气温变化幅度最小。

表1 六盘水市年、季平均气温的年代际变化(单位：℃)Tab.1 Age variation of annual and seasonal mean temperature in Liupanshui from 1961 to 2018(Unit:℃)

2.1.3 极端气温变化特征 图2为六盘水市极端最高气温、极端最低气温的年际变化曲线、5 a滑动平均及线性趋势变化，可以看出，近58 a来六盘水极端最高气温和最低气温都呈上升趋势，极端最高气温的气候倾向率为0.21 ℃/10 a，极端最低气温的气候倾向率远远高于极端最高气温的增长率，为0.41 ℃/10 a，可见，年平均气温的上升主要是极端最低气温的上升引起的。近58 a来六盘水2002年极端最高气温为历史最高(27.1 ℃)，1986年极端最高温为历史最低(24.2 ℃)。2014年极端最低气温达6.2 ℃，而1967年仅为2.6 ℃。

2.2 降水变化特征

2.2.1 年降水量的变化趋势分析 从六盘水市年降水量的年际变化趋势可以看出(图3a)，近58 a来六盘水市年降水量呈减少趋势，其线性倾向率为-25.4 mm/10 a。统计发现，六盘水市近58 a来年平均降水量为1 176.5 mm，年际变化差异显著，降水量最多的年份出现在1983年，年降水量达到1 551.8 mm,降水量最少的年份出现在2011年，降水量仅为764 mm。

六盘水市年降水量在20世纪60年代偏多，70年代略有减少，80年代增加明显，20世纪90年代至今降水量一直偏少。

2.2.2 季降水量的变化趋势分析 六盘水市各季的降水量变化趋势并不完全一致，春季(图3b)、夏季(图3c)、秋季(图3d)降水量的呈减少趋势,其线性倾向率分别为-59.4 mm/10 a、-52.6 mm/10 a、-150 mm/10 a，冬季降水量(图3e)呈增多趋势，其线性倾向率0.68 mm/10 a,增多趋势不明显。各季节降水量也差异显著，四季中夏季降水量最多，近58 a来六盘水市夏季平均降水量为644.5 mm，占全年降水量的54.8%；而冬季平均降水最少，为55.1 mm，占全年降水量的4.7%；秋季降水量和春季降水量平均分别为260.8 mm 和216.4 mm，分别占全年的22.2%、18.4%。

图2 1961—2018年六盘水市极端最高气温、极端最低气温年际变化、5 a滑动平均及线性趋势Fig.2 Annual variation, 5-year running mean curve of and linear tendency seasonal and year extreme maximum and extreme minimum temperature in Liupanshui from 1961 to 2018

图3 1961—2018年六盘水市年、季降水量逐年变化、5 a滑动平均及线性趋势Fig.3 Annual variation, 5-year running mean curve of and linear tendency seasonal and year precipitation in Liupanshui from 1961 to 2018

统计发现(表略)，春季和夏季降水在20世纪60年代和80年代均偏多，90年代以来均偏少；秋季降水在20世纪60—70年代偏多，80—90年代减少，进入21世纪以来六盘水秋季降水明显偏少。冬季降水在20世纪60—80年代相对偏少，但90年代以后降水略偏多。

2.2.3 月际变化分布 由图4看出，六盘水市降水量的月际变化大，降水量主要集中在5—9月，占总降水量的79.9%，其中6月降水量最多，占总降水量的20.3%，其次是7月和8月，分别占总降水量的19.3%、15.1%。1月、2月及12月降水量最少，分别占总降水量的1.81%、1.71%、2.61%。

图4 1961—2018年六盘水市降水量的月际变化Fig.4 Monthly variation of precipitation in Liupanshui from 1961 to 2018

2.3 日照变化特征

2.3.1 年日照时数的变化趋势分析 从六盘水市年日照时数的年际变化趋势可以看出(图5a)，近58 a来六盘水市年日照时数呈减少趋势，其线性倾向率为-65.3 h/10 a。日照时数多年平均值为1 358 h，年际变化差异显著，1963年日照时数最多，为1 854.7 h,2000年日照数最少，仅为939.1 h。

六盘水市年日照时数在20世纪60—70年代相对偏多，80年代至今一直减少，进入21世纪以来的近几年，与常年值相比偏少141.4 h。

2.3.2 季日照时数的变化趋势分析 六盘水市各季的日照时数年际变化呈减少趋势(图略)，春季、夏季、秋季、冬季的日照时数的线性倾向率分别为-17.4 h/10 a、-32.2 h/10 a、-6.5 h/10 a、-9.6 h/10 a。夏季日照时数减少的更显著。近58 a来六盘水市春季和夏季日照时数较多，分别为407.2 h、393.3 h，占全年的59%；冬季日照时数最少，为253.7 h，占全年的18.7%；秋季日照时数为301.8 h，占全年的22.3%。

图5 1961—2018年六盘水市日照时数的年变化(a)和月变化(b)Fig.5 Annual (a) and monthly variations (b)of sunshine hours in Panshui from 1961 to 2018

各季节的日照时数在20世纪60—70年代均偏多。20世纪80年代春季、秋季、冬季日照时数减少，但夏季日照时数略有增加；90年代四季的日照时数均减少；2000—2010年春季和夏季日照时数减少，秋季和冬季日照时数增加，近几年四季的日照时数与常年值比明显偏少，夏季日照时数偏少得最明显，减少了94.9 h。

2.3.3 月日照时数的变化分布 由六盘水日照时数的月际变化可以看出(图5b)，日照时数主要集中在3—5月、7月和8月，占总日照时数的51.5%，其中8月日照时数最多，占总日照时数的11.1%，1月日照时数最少，为75.7 h。

3 各气象要素的突变特征分析

Mann-Kendall是一种常用的突变检测方法，采用该检测法来分析六盘水市近58 a的年平均气温、年降水量及年日照时数的突变性质，图6为Mann-Kendall统计量曲线，(图中直线为0.05显著性检验值±1.96)。

图6a为六盘水近58 a年平均气温的Mann-Kendall统计量曲线,由图可见,2003年之前，年平均气温呈下降趋势，2003年之后UF值大于0，呈明显的升高趋势，UF和UK的交点出现在1999年，但交点出现在临界线之间，表明近58 a六盘水市年平均气温的升高和下降趋势均没有通过0.05的信度检验,气温突变趋势不显著。

图6b可知，六盘水近58 a的年平均降水量在20世纪60年代呈增多趋势，70年代后UF值一直小于0，降水呈减少趋势，具有明显的波动变化特征，存在几个突变点，比较明显的突变点出现在1977年，没有通过0.05的信度检验,降水突变趋势不显著。

图6c可知，六盘水近58 a的年日照时数在20世纪80年代交替变化，80年代以后UF值小于0，突变点出现在1988年，交点超过临界值，表明六盘水年日照时数的突变通过了0.05 的信度检验,日照出现突变。

图6 1961—2018年六盘水市年平均气温(a)、年降水量 (b)及年日照时数(c)的Mann-Kendall统计量曲线 Fig.6 Mann-Kendall statistical curve of annual mean temperature (a), annual precipitation (b) and annual sunshine hours (c) in Panshui from 1961 to 2018

4 结论

①近58 a来六盘水市年平均气温、各季平均气温及极端最高气温和最低气温均呈升高趋势, 年平均气温增长率为0.18 ℃/10 a，秋季平均气温增温趋势最明显(0.24 ℃/10 a)。1999年前后年平均气温发生了突变。20世纪60—90年代六盘水市年和各季平均气温相对偏低，90年代以后逐渐升高，冬季相对其他季节来说气温变化幅度最小，与我国近100 a的增温主要发生在冬季和春季的现象存在差异。

②近58 a来六盘水市年降水量呈减少趋势，春、夏、秋季降水呈减少趋势,冬季则呈增多趋势。比较明显的突变点出现在1977年，没有通过0.05的信度检验,降水突变趋势不显著。

③近58 a来六盘水市年及各季的日照时数均呈减少趋势，夏季日照时数减少更显著，线性倾向率为-32.2 h/10 a。年日照时数在1988年前后发生突变，通过0.05的信度检验,1988年后日照减少显著。