1961-2017年贵州省极端高温和低温日数的时空变化特征

周昌礼，韩会庆，张新鼎，杨今晶，江双权，杨 毅，苏 跃

(贵州理工学院建筑与城市规划学院，贵州 贵阳 550003)

0 引言

IPCC第五次气候变化评估报告中指出，1880-2012年期间，全球平均地表气温升高了0.85(0.65～1.06)℃，尤其是从20世纪90年代开始，全球气候变化趋势更为显著[1]。近年来，气候变化因影响人类生存环境已成为全球关心的一个热点问题[2]，其中极端气候的研究更是受到世界各国学者的广泛关注，并取得了大量的成果。如Song等[3]通过分析全球各国1981-2010年间的极端温度事件，发现全球热浪和寒流事件的发生频率分别增加了2.7和6.4倍；Gruza等[4]的研究显示，在过去几十年里，俄罗斯的极端高温日数呈现显著增加趋势；于文金[5]研究发现，近年来，澜沧江流域的干旱频次显著上升，且在未来20年内该区域的极端气候灾害以干旱为主。这些研究多集中于全球、全国或流域等大尺度多站点地区的研究，对小尺度的极端气候变化规律研究较少，更鲜有针对我国西南地区极端气候变化的研究。贵州省是我国典型的喀斯特山区，因受地形、地质的影响，全省农业多属“雨养型”，对气候的极端变化较为敏感[6]。因此，本文以贵州省为例，基于1961-2017年的气象资料，分析57年来贵州省极端高温、低温日数的时空变化特征，以期为贵州省应对气候变化，采取相应防灾减灾措施提供参考。

1 研究区概况

贵州省位于中国西南腹地，地处云贵高原东部(24°37′～29°13′ N，103°36′～109°35′ E)，境内地势西高东低，平均海拔在1 100 m左右，属亚热带湿润季风气候，年平均气温16.0℃，极端最高温40.7℃，极端最低温-15.3℃，年降雨量在800～1 700 mm之间，年日照时数约1 300 h。全省雨热同期，干湿季分明，气候类型多样。

2 材料和方法

2.1 数据来源与处理

本文采用的相关资料来源于国家气象信息中心提供的气象站点数据，并基于贵州省19个一级气象站点的基础上，选取1961-2017年共57a的日最高气温和日最低气温等逐日数据，研究区内气象站点分布如图1所示。

图1 贵州气象站点分布图

依据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在第四次评估报告中极端气候事件的定义，即考虑气候要素的概率分布特征将小于等于第10个(或大于等于第90个)百分位的事件定义为极端气候事件[7]，并结合贵州省的气候特点，本文对全序列日最高气温和日最低气温进行排序，分别选取日最高气温等于90%分位数和日最低气温等于10%分位数的气温作为极端高温和极端低温的阈值，超过阈值即为发生极端高温或极端低温事件。

2.2 研究方法

2.2.1 线性趋势倾向率

利用一元线性方程来分析观测值的变化趋势，具体公式为[8]：

y=at+b

式中：y是气候要素时间序列，a为回归系数，t为时间(年)，b为回归常数，其中a表示线性函数的斜率，也就是气候要素的线性趋势倾向率(年际变化率)，用10a表示。a>0表示气候要素呈增加趋势，a<0表示气候要素呈下降趋势，a=0表示无线性变化趋势。

2.2.2 Kriging插值

在ArcGIS10.1平台下的空间分析工具中，利用Kriging插值，对极端高温和极端低温进行空间插值，获取要素空间格局图，以研究分析极端高温和极端低温日数的空间分布及变化趋势。

3 结果与分析

3.1 极端高温、低温日数的时间变化趋势分析

1961-2017年贵州省极端高温日数呈上升趋势，1963年极端高温日数量最多，为54.37 d，1993年极端高温日数量最少，仅为26.05 d。而极端低温日数则呈逐渐下降趋势，且下降幅度相对较大，其中1967年极端低温日数量最多，达到了56.58 d，2015年极端低温日数量最少，仅为19.29 d(图2 a)。从不同阶段时间阶段看，1991年以前，贵州省的极端高温日数呈上下波动演变，从1991年以后，极端高温日数急剧上升。而极端低温日数总体则一直呈下降趋势，1961-1990年间下降幅度较大，而后从1991年起下降较为平缓(图2 b)。

3.2 极端高温、低温日数的空间变化趋势分析

1961-2017年贵州省多年平均极端高温日数呈南部、东南部以及东部地区较多，并且沿东南向西北方向逐级下降，西部、西北部以及北部部分地区为多年平均极端高日数最少地区。多年平均极端高温日数则与之相反，西北部、北部部分地区以及东部零星地区数量最多，其次为中部、北部、东部和西部部分地区，贵州南部局部地区发生的极端低温日数数量最少，详见图3。

目前，贵州省只有南部和东南局部地区极端高温日数增加趋势较大，趋势倾向率大于0.12 d/10 a，中西部和北部部分地区增加趋势较小，趋势倾向率介于0.03～0.06 d/10 a之间，西部和西北部部分地区极端高温日数为下降趋势，趋势倾向率小于0 d/10 a。而贵州北部、西北部、东北部大部分地区的极端低温日数下降幅度较大，趋势倾向率小于-0.3 d/10 a，除中部部分地区趋势倾向率大于0呈小幅度增加趋势外，其余地区下降幅度较小，详见图4。

(a)

(b)图2 1961-2017年贵州省极端高温、低温日数年际变化

图3 1961-2017年贵州省平均极端高温、低温日数分布图

图4 1961-2017年贵州省极端高温、低温日数倾向率分布图

3.3 讨论

1961-2017年，贵州省极端高温日数总体呈现增加趋势，极端低温日数呈现下降趋势，这与袁文德[9]、黄维[10]等的研究结果相一致。其中，极端高温日数从1990年以后增加趋势尤为明显，这与IPCC第五次气候变化评估报告提出的近年来气候变暖更为显著的趋势一致[1]。同时，受海拔和纬度的影响，贵州省极端高温日数的分布以及变化趋势总体上呈现从东南向西北递减的趋势。极端低温日数量虽在西北部为最多，但随着气候的变暖，该区的极端低温日数下降趋势是最大的，而贵州西部和中部的局部地区则表现相反的变化特征，极端低温日数呈下降幅度较平缓或增加趋势，这主要是区位与局地小气候的影响以及高原山地地区气候变化的特殊性[11]。

4 结语

1961-2017年，贵州省极端高温、低温日数整体上分别呈现增加和下降的趋势。57年间，极端高温日数在1961-1990年之间呈上下波动的增加趋势，1990-2017年间呈现递增的趋势；受高程和纬度的影响，沿东南自西北方向逐级递减，全省极端高温日数增加趋势主要集中在0.06～0.12 d/10 a之间。极端低温日数年际变化分为两个阶段，1990年以前为大幅度下降趋势，1990年以后为平缓下降趋势；受全球气候变暖的影响，主要以下降为主，且下降幅度最大(趋势倾向率<-0.3 d/10 a)的区域最广，全省只有中部局部地区极端低温日数呈现增加趋势。