云南省60年气候变化特征分析

2020-01-16陈胜

科技与创新 2020年1期

陈胜

云南省60年气候变化特征分析

陈胜

（云南师范大学旅游与地理科学学院，云南昆明 650500）

基于云南省1958—2017年28个气象站点的观测数据，采用线性趋势分析和Mann-Kendall检测方法分析了气候变化特征。结果表明，气温呈上升趋势，其中年平均气温呈波动上升；年平均最高气温在20世纪90年代后增温明显，年平均最低气温在20世纪70年代后增温显著；年降水量呈周期性的波动变化，略有增加趋势，长期增加变化趋势不太显著；日照时数波动起伏变化较大，总体呈减少趋势；年平均相对湿度呈逐渐减小趋势；年平均风速呈高低起伏降低且波动显著。五个气象要素都发生突变，1993年为年平均气温升温突变点，2004年为年平均最高气温升温突变点，1996年为年平均最低气温升温突变点；2005年为年降水量减少突变点；1981年为年日照时数减少突变点，2011年为年日照时数增加突变点，2015年为年日照时数减少突变点，60年来整体呈减少趋势；2000年为年平均相对湿度减小突变点；1991年为年平均风速减小突变点，2014年为略微增大突变点。

气候变化；气温；降水量；日照时数

近百年来地球气候系统正在经历一次以变暖为主的显著变化，气候变化不仅会影响自然环境和生态系统平衡，还会囿于社会经济发展及人类生活。因此，气候变化在区域、国家乃至全球的可持续发展中发挥着不可替代的作用[1]。政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次报告指出：近年来，全球升温明显。近50年来中国气候变暖显著，年平均地表增温幅度为0.6～0.8 ℃，略高于同期全球升温幅度[2]。而越来越多的科学数据表明，在气候变暖的背景下，各类气象要素时空变化均较大[3-7]。气候变暖不但具有全球性而且具有局地特征。云南又位于低纬度高原地区，青藏高原和东亚、南亚季风对其影响明显，由人类活动引起的全球气候变化是影响该地区气候变化的重要因素[8]。特殊的地理位置，使不同区域对全球变化的响应也具有显著的区域差异[9]。

本研究利用云南60年（1958—2017年）的气象资料，对其气候变化特征进行分析，对了解云南气候变化有重要科学意义。

1 研究资料与方法

1.1 数据来源

本文采用云南28个气象站的观测数据。这些站点有1958—2017年共60年逐日平均气温、最高气温、最低气温、降水量、平均风速和日照时数等资料。

1.2 研究方法

给定显著性水平，本研究取=0.05，|0.05|=1.96，如果|k|=1.96，则表明该气候序列在置信水平上呈显著的变化趋势。同样的，按气候序列的逆序列重复上面的过程，使|k|=﹣k。如果2条曲线出现交点，且交点位于置信水平内，则该点对应的时刻就是突变可能发生的时间。

2 云南气候变化特征

2.1 气温变化特征

2.1.1 年平均气温变化特征

由分析得，云南年平均气温呈波动上升趋势，气候倾向率为0.193摄氏度/十年，增温趋势显著。近60年云南平均气温为16.3 ℃，从年尺度上看，其中年平均气温的最大值出现在2010年，高达17.3 ℃，最小值出现在1968年，为15.5 ℃，两者相差1.8 ℃。经历了1958—1976年相对冷期、1977—2010年相对暖期、2011—2017年相对偏冷期3个阶段。1958—1971年间的气温升温趋势不明显，1971年后平均气温增加趋势较明显。从年代际看，20世纪60、70、80、90年代，2000年、2010—2017年的年平均温度分别为15.97 ℃、15.95 ℃、16.18 ℃、16.43 ℃、16.7 ℃、16.85 ℃。从20世纪60年代的相对暖期进入20世纪70年代的相对冷期，20世纪70年代末的年代际呈现持续波动升温趋势，但在20世纪80年代末至20世纪90年代初出现了短暂的冷期阶段，到2010年末又开始相对降温，进入相对冷期整体呈增温趋势，增温主要从20世纪60年代末开始，且有加快的趋势。

通过对1958—2017年平均气温进行M-K检验，可以看出曲线在1958—1977年间波动幅度不大，在1978年之后呈现明显的上升趋势，并在1994年超过置信区间范围，与曲线在1993年附近相交，说明1993年为云南年平均气温升温突变点。

2.1.2 年平均最高气温变化特征

由分析可得，云南年平均最高气温为23 ℃，气候倾向率为0.219摄氏度/十年，呈现波动上升的趋势。尤其是20世纪90年代后的增温趋势极显著。从年尺度上看，年均最高气温的最大值出现在2014年，高达24.4 ℃，最小值出现在1992年，为22.2 ℃，两者相差2.2 ℃。年平均最高气温经历了1958—1960年短暂的升温、1961—1997年的相对冷期、1998—2015年的相对暖期、2015—2017年的相对冷期四个阶段，增温主要从20世纪90年代初开始，呈加快的趋势。从年代际看，20世纪60、70、80、90年代，2000年、2010—2017年的年平均温度分别为22.75 ℃、22.7 ℃、22.81 ℃、22.89 ℃、23.35 ℃、23.95 ℃。20世纪60年代初到20世纪90年代初的相对冷期，20世纪90年代中期到2010—2017年的相对暖期两个阶段，整体呈持续波动升温趋势。

通过对1958—2017年平均最高气温进行M-K检验，可以看出曲线在1958—1968年间呈下降趋势；1969—1976年呈波动上升，升温幅度不大；1977—1992年波动较小，在1993年之后呈现明显的上升趋势，并在2005年超过置信区间范围，与曲线在2004年附近相交，说明2004年为云南年平均最高气温升温突变点。

2.1.3 年平均最低气温变化特征

由分析得，云南年平均最低气温为11.82 ℃，气候倾向率为0.318摄氏度/十年，呈波动显著上升的趋势。从年尺度上看，最低气温的最大值出现在2016年，为13.29 ℃，最小值出现在1971年，为10.8 ℃，两者相差2.4 ℃。年平均最低气温经历了1958—1971年相对冷期、1972—2017年相对暖期两个阶段，增温主要从1972年开始，呈持续升温的趋势。1958—1971年间云南省的年平均最低气温升温趋势不明显，1972年后增加趋势较明显。从年代际看，20世纪60、70、80、90年代，2000年，2010—2017年的年平均最低气温分别为11.24 ℃、11.26 ℃、11.59 ℃、11.96 ℃、12.27 ℃、12.92 ℃。20世纪50年代末至20世纪70年代初的相对冷期，20世纪70年代中期到2010—2017年的相对暖期，呈持续波动升温趋势，尤其是20世纪70年代后增温趋势很显著。

通过对1958—2017年平均最低气温进行M-K检验，可以看出曲线在1958—1971年间呈起伏波动下降趋势，1972—1978年呈波动上升，升温幅度不大，1979年之后呈现显著上升趋势，并在1987年超过置信区间范围，与曲线在1996年附近相交，说明1996年为云南年平均最低气温升温突变点。

2.2 降水量变化特征

由分析得，云南降水量呈波动增加的趋势，气候倾向率为4.718毫米/十年，增加趋势不明显，近60年云南年平均降水量为1113.8 mm，从年尺度上看，年降水量的最大值为1295.9 mm，出现在2001年；最小值为914.3 mm，出现在2009年，两者相差381.6 mm。年降水量经历了1958—1965年波动增加，1966—1980年减少，1981—1986年相对增加，1987—2001年增加，2002—2011年减少，2012—2017年不断增加变化趋势。从年代际看，20世纪60、70、80、90年代，2000年、2010—2017年的年降水量分别为1 090.7 mm、 1 113.6 mm、1 103.9 mm、1 160.1 mm、1 126.9 mm以及 1 097.1 mm。整体呈减少到增加，循环变化趋势。

通过对1958—2017年降水量进行M-K检验，可以看出曲线在1958—1966年间呈波动上升趋势，1967—1980年呈下降趋势，1981—1986年呈上升趋势，1987—1989年又出现短暂减少变化，1990—2003年呈显著上升趋势，2004—2014年呈持续下降趋势，2015—2017年呈上升趋势，与曲线在2005年附近相交，表明云南省1958—2017年的年降水量呈现多次减少的变化，且2004年为云南省年降水量下降突变点。

2.3 日照变化特征

日照时数表示一个地区受太阳辐射时间长短的状况，最能直接表现该地区的太阳辐射能力，也是区域气候形成的重要因素，它与人类生产活动和动植物生长发育有关联[14]。由分析得，日照时数波动起伏变化较大，总体呈减少趋势，气候倾向率为﹣1.734小时/十年。从年尺度上看，年日照时数最多为2 301.9 h，出现在1969年，最小值为1 884.6 h，出现在1990年，两者相差417.3 h。年日照时数经历了1958—1963年增加，1964—1968年减少，1969—1977年减少，1978—1990年持续减少，1991—1993年短暂地增加，1994—2000年减少，2001—2003年短暂地增加，2004—2013年增加，2014—2017年呈减少的变化趋势。从年代际看，20世纪60、70、80、90年代，2000年、2010—2017年的年日照时数分别为2 048 h、2 149 h、2 114.3 h、2 073 h、2 113.4 h、2 209.1 h。年日照时数在2010—2017年最大，呈先增加后减少的波动变化，整体呈略微减少趋势。

通过对1958—2017年日照时数进行M-K检验，可以看出曲线在1958—1967年间呈波动上升趋势，1968—1977年呈下降趋势，1978—1981年呈短暂地上升趋势，1982—1992年呈极显著下降趋势，1993—2001年波动下降趋势较小，2002—2015年呈持续上升趋势，2016年之后呈下降趋势，与曲线在1981年、2011年、2015年等年份附近相交，表明云南省1958—2017年的年日照时数呈现多次变化趋势，说明1981年为日照时数减少突变点，2011年为增加突变点，2015年为减少突变点，60年来整体呈减少趋势。

2.4 相对湿度变化特征

从分析得，云南省多年平均相对湿度为73%，十年平均气候倾向率为﹣0.512%，呈逐渐减小趋势；从年尺度上看，1974 年平均相对湿度最大，达75.1%，2009年最低，仅为68.6%。从1958—2000年的变化趋势相对缓慢，十年平均下降速率只有﹣0.041%；2000年之后的下降速度加快，十年平均下降速率达﹣3.485%；到2012年后又开始增加。从年代际看，20世纪60、70、80、90年代，2000年、2010—2017年的年平均相对湿度分别为73.6%、74.3%、73.4%、73.7%、71.8%、71.1%。20世纪60年代到20世纪70年代增加，20世纪70年代后开始缓慢下降，尤其是2000年以后下降速度加快。

通过对1958—2017年相对湿度进行M-K检验，可以看出曲线在1958—1974年间呈波动上升趋势，1975—1989年呈显著下降趋势，1989—1993年呈短暂的上升趋势，1994—2015年呈极显著下降趋势，2016年之后呈上升趋势，与曲线在2000年附近相交，说明2000年为相对湿度的下降突变点。

2.5 风速变化特征

由于气温变暖，主要体现为最低温度显著升高，这一因素是导致风速降低的关键因子[15]。

从分析得，风速呈先下降再增加又缓慢下降的波动减小的趋势，减小趋势波动较显著，年平均风速为1.75 m/s，气候倾向率为﹣0.024 m/（s·10年），从年尺度上看，年平均风速的最大风速为1.96 m/s，出现在1975年；最小风速为 1.36 m/s，出现在2000年，两者相差0.6 m/s。年平均风速经历了1958—1968年持续下降趋势，1969—1991年波动较小变化，1992—2000年呈显著下降趋势，2001—2005呈增加趋势，2006—2017年呈略微下降趋势。从年代际来看，20世纪60、70、80、90年代，2000年、2010—2017年的年平均风速分别为1.7 m/s、1.89 m/s、1.87 m/s、1.6 m/s、1.65 m/s、1.75 m/s。从20世纪60年代到20世纪80年代不断增加，从20世纪80年代末到20世纪90年代末又开始持续下降，到2000年初期呈显著增加，到2000年中期又开始下降，60年来整体呈下降趋势。

通过对1958—2017年年平均风速进行M-K检验，可以看出曲线在1958—1968年间呈持续下降趋势，1969—1984年呈显著上升趋势，1985—2003年呈显著下降趋势，2004—2015年呈略上升趋势，2016年之后呈下降趋势，与曲线在1991年附近相交，说明1991年为年平均风速减小突变点。

3 结论

年平均气温为16.3 ℃，气候倾向率为0.193摄氏度/十年，呈波动上升趋势。

1993年为年平均气温升温突变点；年平均最高气温为23 ℃，气候倾向率为0.219摄氏度/十年，呈波动上升趋势，尤其是20世纪90年代后的增温趋势极显著，2004年为年平均最高气温升温突变点；年平均最低气温为11.80 ℃，气候倾向率为0.318摄氏度/十年，呈现波动显著上升趋势，尤其是20世纪70年代后增温趋势很显著，1996年为年平均最低气温升温突变点；年降水量为1 113.8 mm，其气候倾向率为4.718毫米/十年，呈周期性的波动变化，呈略增加趋势，长期变化趋势不显著，2005年为年降水量减少突变点；年日照时数为2 130.7 h，气候倾向率为﹣1.734小时/十年，波动起伏变化较大，总体呈减少趋势。1981年为年日照时数减少突变点，2011年为增加突变点，2015年为减少突变点，60年来整体呈减少趋势；平均相对湿度为73%，十年平均气候倾向率为﹣0.512%，呈逐渐减小趋势，2000年为年平均相对湿度减小突变点；年平均风速为1.75 m/s，呈现先下降再增加又缓慢下降的波动减小趋势，气候倾向率为 ﹣0.024 m/（s·10年），减小趋势波动显著。1991年为年平均风速减小突变点，2014年为略微增大突变点。

［1］张建云，王国庆，贺瑞敏，等.黄河中游水文变化趋势及其对气候变化的响应［J］.水科学进展，2009，20（2）：153-158.

［2］黄少山，王有德，姚杨，等.1958—2017年东至县气候变化特征分析［J］.安徽农业科学，2018，46（21）：155-157.

［3］佟金鹤.1965—2014年我国温度和降水变化趋势分析［J］.安徽农业科学，2016，44（12）：229-235，259.

［4］申双和，盛琼.45年来中国蒸发皿蒸发量的变化特征及其成因［J］.气象学报，2008，66（3）：452-460.

［5］何彬方，冯妍，荀尚培，等.安徽省50年日照时数的变化特征及影响因素［J］.自然资源学报，2009，24（7）：1275-1285.

［6］梁晨，梁杰，梁思琦.1975—2014年郸城县农业气候资源及变化特征分析［J］.现代农业科技，2015（15）：248-250.

［7］杨晓柳，王平，高大威.1971—2015年乌蒙山国家级自然保护区气候变化特征［J］.东北林业大学学报，2019，47（9）：71-75.

［8］陈恩波，广键梅，张开源，等.1961—2010年云南省气候变化特征分析［J］.农学学报，2017，7（5）：60-68.

［9］程建刚，王学锋，范立张，等.近50年来云南气候带的变化特征［J］.地理科学进展，2009，28（1）：18-24.

［10］KENDALL M G.Rank correlation methods［M］.London：Griffin，1975：1-102.

［11］魏凤英.现代气候统计诊断预测技术［M］.北京：气象出版社，1999.

［12］黄嘉佑.气象统计分析与预报方法［M］.北京：气象出版社，1990.