1960—2014年呼伦贝尔市气温特征分析

杨保成

摘 要：利用呼伦贝尔市16个气象监测站1960—2014年月气温观测资料，应用线性倾向估计、t检验及M-K突变检验法对呼伦贝尔市近55年的气温变化特征进行分析。结果表明：呼伦贝尔市近55年的年平均气温上升趋势显著，线性倾向率为0.42℃/10a，春季气温变暖趋势明显，对全年气温变暖贡献较大，线性倾向率为0.49℃/10a，年平均气温的突变点在1985年，1991以后一直到2014年这段时间气温上升趋势非常显著，这也和全球变暖的大趋势相吻合。

关键词：呼伦贝尔;气温倾向率;气候突变

中图分类号：P467 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）19-0153-03

Abstract： Using the temperature observation data of 16 meteorological monitoring stations in Hulunbuir area from 1960 to 2014， the characteristics of temperature change in Hulunbuir area were analyzed by linear tendency estimation， t-test and M-K mutation test. The results show that the annual average temperature rise in the Hulunbuir area in the past 55 years is significant， the linear tendency rate is 0.42℃/10a， and the warming trend in spring is obvious， which contributes a lot to the annual warming， and the linear tendency rate is 0.49℃/10a. The sudden change in the annual average temperature occurred in 1985， and the temperature rise trend from 1991 to 2014 is very significant， which is also consistent with the general trend of global warming.

Keywords： Hulunbuir;temperature tendency rate;climate abrupt change

气候变化是近年来全球环境问题研究的一个热点。IPCC第五次评估报告[1]指出，从1880年到2012年全球地表温度持续变暖，已升高0.85℃（0.65～1.06℃）;过去30年是自1850年以来最温暖的时期。呼伦贝尔市位于内蒙古自治区东北部，属于高海拔地区，其温度变化特征一直是学者研究北方温度变化的一个重要方面。例如，阴秀霞等[2]对呼伦贝尔市气温变化进行了研究。总体而言，针对呼伦贝尔市平均气温机理的研究还不够深入。鉴于此，本文以呼伦贝尔市1961—2014年的平均气温为例，探讨气温变化的规律，以期为呼伦贝尔市气温的变化提供科学合理的参考依据。

1 资料选取与研究方法

1.1 资料选取

选取1960—2014年呼伦贝尔市16个气象监测站的月气温资料、年气温资料进行分析，希望能得出呼伦贝尔市近55年的气温变化特征。

1.2 研究方法

以逐月资料为基础，形成气温的年代际、年际及四季平均值，并进行距平处理。对时间序列进行10a平均年代距平计算，年代距平计算公式为：

（1）

式中，x为数据年代平均值（10年平均值）;y为数据序列平均值。

四季划分：春季（3—5月），夏季（6—8月），秋季（9—11月），冬季（12月—翌年2月）。气候变化趋势主要采用气候倾向率法，计算公式为：

（2）

式中，[t]为气象要素时间序列;[a]为线性趋势项，表征时间序列的平均趋势变化率，将[a]×10作为气象要素倾向率;[b]为常数项。运用Mann-Kendall非参数检验法进行气候变化的趋势检验，其中，统计量Z大于0时，表示气温呈上升趋势;小于0时，则是下降趋势。Z的绝对值在大于等于1.28、1.64和2.32时，分别表示通过了信度90%、95%和99%的显著性检验。气候突变通过Mann-Kendall突变性分析来检验。

2 年代际特征分析

呼伦贝尔市1960—2014年年平均气温的年代际距平如表1所示。

从表1可知，近55年平均气温中除去2011—2014年的不完整性（资料仅为4年，其他为10年资料），以20世纪60年代气温最低，年平均气温为-1.23℃，距平为-0.73℃。之后，随年代际呈升温趋势，平均气温升高较为明显的年份为2000年以后，2001—2010年平均气温最高，年平均气温为0.17℃，距平为0.68℃。从四季平均气温年代际变化分析，平均气温也随年代际增加呈现升高的趋势，其中升温幅度最大的为20世纪90年代的冬季，达0.28℃，这与全球气候变暖的大趋势是一致的。

3 年际特征分析

图1显示了呼伦贝尔市1960—2014年平均气温距平变化。从图1可以看出，气温距平线性拟合呈波动上升趋势，在2007年达到最高，距平值为2.19℃;1969年最低，距平值为-2.44℃。

根据Mann-Kendall非参数检验法计算，近55年呼伦贝尔市年平均气温相关系数为0.67，通过了0.01的显著性检验，说明平均温度随时间呈显著上升趋势，年平均气温倾向率为0.42℃/10a。从累计距平分析，在1987年之前，累計距平呈下降趋势，表明气温整体偏低，而在1987年之后累计距平则呈现逐步增加趋势，表明气温在1987年之后逐步升高起来。

利用Mann-Kendall突变性检验分析平均气温变化趋势，结果如图2所示。从图2可知，1960—1982年，UF小于0，1983—2014年，UF大于0，说明1960—1982年平均气温序列呈下降趋势，在1982年以后UF一直大于0，说明平均气温时间序列一直呈现总体上升趋势。而且，在1991以后一直到2014年这段时间，上升趋势非常显著，应用突变性检验原则的前提条件是，当UF超过临界直线时，其前边的交点才可能是突变点，所以气温发生突变的年份可能为1985年。

Mann-Kendall突变检验

4 季节的特征分析

根据Mann-Kendall非参数检验法计算（见表2），近55年呼伦贝尔市气温季节变化趋势如下，全年平均气温略呈上升趋势，因为相关系数值为0.67，远大于0.35（99%）的信度检验;春季、夏季和秋季相关系数分别为0.50、0.64和0.54，均通过了99%信度检验，只有冬季相关系数为0.31，大于0.27（95%）的信度检验，但小于99%的信度检验，说明冬季气温也呈上升趋势，但没有其余三个季节上升显著。

从四季平均气温距平变化趋势来分析（图略），春季温度距平明显升高，年平均气温倾向率为0.49℃/10a。在1988年后出现了显著升温变化，秋季和冬季增温变化趋势不明显，夏季温度升温趋势略低于春季。从累积距平曲线分析，近55年波动较大，春季累积距平曲线转折点是1988年，在1988年之前表现为波动下降，1988年之后，表现为波动上升，之后上升直至2013年。夏季累积距平曲线在1993年为转折点，秋季累积距平在1987年为转折点，冬季累积距平在1985年为转折点。

5 小波分析

小波分析（Wavelet Analysis）能清晰地揭示出隐藏在时间序列中的多种变化周期，充分反映系统在不同时间尺度中的变化趋势。选取呼伦贝尔市16个气象站从1960至2014年近55年的平均气温资料，进行Morlet小波分析和小波功率谱分析。图3为1960—2014年呼伦贝尔市年平均气温小波分析图和年平均气温小波功率谱。从图3可以看出，呼伦贝尔市年平均气温基本存在4～6a、9～11a、23～26a的周期时间序列，而且23～26a的年代际周期振荡一直最为显著，经历了3个主要的冷暖交替变化;功率谱分析也显示年平均气温具有4～6a、9～11a、23～26a的周期变化，而且，這三个主要的周期均通过了99.5%的信度检验，为显著周期。可见，呼伦贝尔市年平均气温具有一定的年代记周期变化，而且这种周期变化也具有较高的波动性。

6 结论

①近55年呼伦贝尔市年平均气温以2000年以后升温最为显著，季节温度变化以20世纪90年代冬季升温最为显著。

②在年际变化中，平均气温呈线性增加趋势，年平均气温倾向率为0.42℃/10a，从Mann-Kendall突变分析中，1985年可能为气温突变年，而且平均气温在1991至2014年这段时间上升趋势非常显著，检验远远超过了95%的信度检验。

③季节特征为，平均气温上升趋势显著，春季、夏季和秋季相关系数分别为0.50、0.64和0.54，均通过了99%信度检验，而且春季温度明显升高，年平均气温倾向率为0.49℃/10a。

④在小波分析中，呼伦贝尔市年平均气温存在4～6a、9～11a和23～26a的周期变化。

参考文献：

[1]变暖的星球：IPCC第五次评估科学基础报告解读[EB/OL].（2014-05-12）[2019-05-15]. http：//www.cma.gov.cn/2011xzt/gqzt/201405/t20140506_245322_8.html.

[2]阴秀霞，王洪丽，王彦平，等.呼伦贝尔市1961-2013年气温变化特征[J].北方农业学报，2014（5）：68-71.