1971—2018年迁西县气温变化特征分析

郭金海　杨鹏

摘要    利用迁西县1971—2018年逐日气象数据以及趋势分析、突变检验等统计方法，分析了该区域气温的变化。结果表明，迁西县气温呈升高的趋势，年变化幅度略小于全省平均水平;气温的年代际变化在1990年代达到最大之后除春季外又有所回落，但变化幅度不大;迁西县的气温在20世纪80—90年代存在时间序列的突变过程，其中年气温、春季气温、冬季气温在20世纪突变上升趋势明显。该研究可以为当地合理利用热能资源提供理论参考。

关键词    气温;线性拟合;滑动平均;Mann-Kendall突变检验;河北迁西;1971—2018年

中图分类号    P423.3        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）15-0195-03

Analysis  of  Temperature  Change  Characteristics  in  Qianxi  County  from  1971  to  2018

GUO Jin-hai 1    YANG Peng 2

（1 Qianxi County Meteorological Bureau in Hebei Province，Qianxi Hebei 064300; 2 Shijiazhuang Meteorological Bureau）

Abstract    Based on the daily weather data during 1971-2018 in Qianxi County，using statistics method such as trend analysis and M-K sudden change test，this paper analyzed the temperature changes in this area.The results showed that the temperature in Qianxi County increased during these years，and the annual change amplitude was slightly smaller than that of the provincial average level as a whole.The decadal change of temperature reached its maximum in the 1990s，but declined in a small range except the temperature change in spring.There was a sudden change process of the temperature from 1980s to 1990s，the annual temperature，spring temperature and winter temperature rose obviously.This study can provide a theoretical reference for the rational utilization of thermal energy resources in local areas.

Key words    temperature;linear fit;moving average;Mann-Kendall test;Qianxi Hebei;1971-2018

遷西县地处河北省东北部、燕山山脉南麓、滦河中下游、古长城南侧，位于北纬39°57′～40°27′、东经118°06′～118°37′之间，海拔为70～842 m。境内层峦拔地、河川纵横，地貌特征呈典型的低山丘陵景观，大体为“七山一水分半田，半分道路和庄园”。因此，迁西县素有“燕山绿色明珠、京津冀后花园”的美誉，同时也是著名的中国板栗之乡、国家级园林县城、全国首批全域旅游示范区创建单位和全国休闲农业与乡村旅游示范县[1]。

在全球气候变暖的大背景下[2-3]，随着全球气候变化，我国气候也随之改变[4-5]，在省级以上范围的区域研究中，闫冠华等[6]认为，我国北方农牧带年平均气温在20世纪90年代前期变化幅度较小，1987年之后持续偏暖，与全球及我国温度变化趋势一致;姜永见等[7]认为，近40年来，青藏高原各区域年平均气温整体持续上升，柴达木地区增温尤为显著，年平均气温增长率达0.49 ℃/10 a;赵少华等[8]研究认为，河北平原四季和年平均气温均呈现线性增加趋势，除夏季之外，其他季节均温和年均温的增高均达极显著水平（P<0.01），年均温的增温速率为0.38 ℃/10 a;赵国石等[9]认为，石家庄四季气温和年气温在20世纪80年代末和90年初发生了明显的突变;周秀君等[10]认为，日照市气温呈逐年上升的趋势，20世纪90年代平均气温与80年代相比上升了0.8 ℃;何云玲等[11]认为，近60年昆明市气温升高，上升率为0.24 ℃/10 a。这些研究都集中在较大的区域，而目前作为小区域的迁西县受气候变化、地貌特征的影响以及气候变化特征等鲜有研究。因此，本文以统计学为研究手段，统计分析了迁西县近48年气温的变化规律，以期为当地应对气候变暖提供一定的理论参考。

1    资料与方法

1.1    资料来源

本文所研究数据来源于河北省气象信息中心，采用1971年1月1日至2018年12月31日的逐日平均气温观测数据，经整理统计成逐月和逐年数据，所有数据都经过了质量控制，并通过了一致性检验，期间缺测数据利用插值方法进行补足处理。

本文按3—5月为春季、6—8月为夏季、9—11月为秋季、12月至翌年2月为冬季的季节划分生成逐季序列，采用日平均气温得到逐月、逐季、逐年平均气温数据。

1.2    分析方法

运用线性拟合分析对季气温和年气温的变化进行分析，确定变化倾向率[12-13];采用5年滑动平均进行去除气候噪音处理，绘制平滑曲线，显示气温的变化趋势;运用Mann-Kendall突变检验[14-15]，分析气候时间序列的突变特征，确定突变开始时间。

2    结果与分析

2.1    气温时间序列的趋势变化特征

对迁西县1971—2018年的年、春、夏、秋、冬的平均气温进行一元趋势分析。由图1可知，迁西县近48年的年平均气温为11.1 ℃，趋势变化率为0.281 ℃/10 a，变化率通过了0.01的显著性检验，呈明显上升趋势;春季气温近48年平均值为12.6 ℃，趋势变化率为0.328 ℃/10 a，通过了0.01的显著性检验，上升趋势明显;夏季气温近48年的平均值为24.5 ℃，趋势变化率为0.193 ℃/10 a，通过了0.05的显著性检验，上升趋势明显;秋季气温近48年的平均值为11.4 ℃，趋势变化率为0.131 ℃/10 a，未通过趋势变化的显著性检验，该季节气温上升不明显;冬季气温近48年的平均值为 -4.2 ℃，趋势变化率为0.498 ℃/10 a，通过了0.01的显著性检验，上升趋势明显（表1）。

2.2    气温年代际变化特征

利用10年一统计的方法计算迁西县不同年代的气温平均值。由图2和表2可以看出，年平均气温在1970年代至1990年代的3个10年间均呈升高状态，在1990年代至2000年代的2个10年间稍有回落，2000年代至2010年代间气温持平;春季气温的年代际变化始终呈上升趋势，1970年代至1980年代间上升最快，为0.7 ℃;夏季平均气温在1970年代至1990年代的3个10年间均呈升高状态，在1990年代至2000年代的2个10年间稍有回落，2000年代至2010年代间气温持平，变化与年气温变化一致;秋季和冬季年代际的变化最高值同样出现在1990年代，冬季年代际气温的变化幅度大于年变化与其他季节变化。

2.3    气温时间序列的突变特征

利用Mann-Kendall突变检验对年平均气温、各季节平均气温进行突变检验（α=0.05）。结果发现，年平均气温的UF线在1985年与UB线相交，在1988年通过0.05的显著性检验，升温趋势明显;春季平均气温的UF线在1992年与UB线相交，在1996年通过0.05的显著性检验，升温趋势明显;夏季平均气温的UF线在1990年与UB线相交，在2000年通过0.05的显著性检验，但始终在檢验线附近波动，变化显著性不强;秋季气温的UF线在1980年与UB线相交，在1998年通过0.05的显著性检验，但在2010年又回落到显著性检验线以内，变化不明显;冬季平均气温的UF线在1982年与UB线相交，在1988年通过0.05的显著性检验，升温趋势明显（图3）。

3    结论与讨论

分析结果表明，迁西县近48年年平均气温趋势变化率为0.281 ℃/10 a，近48年趋势温度上升了1.3 ℃;各季节中，春季气温趋势变化率为0.328 ℃/10 a，近48年趋势温度上升了1.6 ℃;夏季气温趋势变化率为0.193 ℃/10 a，近48年来趋势温度上升了1.6 ℃;秋季气温趋势变化率为0.131 ℃/10 a，近48年来趋势温度上升了0.63 ℃;冬季气温趋势变化率为0.498 ℃/10 a，近48年来趋势温度上升了2.4 ℃。年气温、春季气温、冬季气温的变化趋势通过了0.01的显著性检验，夏季气温的变化趋势通过了0.05的显著性检验，秋季气温的变化趋势没有通过显著性检验，变化不明显。春季年代际气温变化表现为上升趋势，其他季节和年气温的年代际变化均自1970年代至1990年代表现为增加状态，之后表现为不同程度的降低。迁西县的年气温和各季节气温均表现为在20世纪80年代至90年代的突变过程，但秋季的突变过程不明显。以高霞的河北省近45年气候均态及极值变化特征研究对比分析[16]，迁西县的年平均气温增温幅度低于河北省的平均水平（0.29 ℃/10 a）;迁西气温的年代际变化在2000年代前与全省每10年增温0.2～0.6 ℃的增温幅度相近，但在2000年代后由于政府加强了对森林保护等原因，植被对气候变暖一定的迟缓作用，使迁西县在2000年代后气温的年代际变化有所降低。

4    参考文献

[1] 王笃银.迁西县志（1978—2005）[M].北京：方志出版社，2013.

[2] IPCC.Climate change 2013：the physical science basis[M].Cambridge：Cambridge University Press，2013.

[3] 任国玉.全球气候变化研究现状与方向[C]//中国气象学会.大气科学发展战略：中国气象学会第25次全国会员代表大会暨学术年会论文集.北京：中国气象学会，2002：6.

[4] 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.

[5] 陈隆勋，周秀骥，李维亮，等.中国近80年来气候变化特征及其形成机制[J].气象学报，2004，62（5）：634-646.

[6] 闫冠华，李巧萍，吕冬红.中国北方农牧交错带气候变化特征及未来趋势[J].南京气象学院学报，2008（5）：671-678.

[7] 姜永见，李世杰，沈德福，等.青藏高原近40年来气候变化特征及湖泊环境响应[J].地理科学，2012（12）：1503-1512.

[8] 赵少华，杨永辉，邱国玉，等.河北平原34年来气候变化趋势分析[J].资源科学，2007，29（4）：109-113.

[9] 赵国石，郝立生.石家庄市气候变化特征分析[J].气象科技，2007，35（6）：797-802.

[10] 周秀君，成兆金.日照市气候与气候极端事件的变化特征[J].现代农业科技，2006（23）：165.

[11] 何云玲，鲁枝海.近60年昆明市气候变化特征分析[J].地理科学，2012（9）：1119-1124.

[12] 黄嘉佑.气象统计分析与预报方法[M].北京：气象出版社，2004：28-30.

[13] 徐建华.现代地理学中的数学方法[M].北京：高等教育出版社，1996：48-63.

[14] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京：气象出版社，1999：69-72.

[15] 符淙斌，王强.气候突变的定义和检测方法[J].大气科学，1992，16（4）：482-493.

[16] 高霞.河北省近45年气候均态及极值变化特征研究[D].兰州：兰州大学，2007.