玉林市近60年气温变化特征分析

杨延志 黄小燕 林确略

摘要 利用玉林国家基本气象站近60年（1960—2019年）的气象资料，采用常规的气候数理统计方法，分析玉林60年来的年平均气温和各季平均气温的气候变化特征。结果表明，该市年平均气温具有明显的年代际变化特征，上升趋势显著，1998年之前处于偏冷期，之后转为偏暖期。突变现象发生在1998年，且从2002年开始年平均气温升高趋势显著。小波分析显示玉林年平均气温具有多时间尺度特征，存在8—11年和18—22年2个周期的变化规律，表现出“冷-暖-冷”的特征。冬季和夏季的年平均气温趋势变化不明显，春季和秋季的年平均气温上升趋势显著。在气温的气候趋势变化上，春季和秋季的贡献更大，其变化趋势与总的年平均气温变化趋势较为相似。

关键词 气温;年代际变化;趋势;突变;周期

中图分类号：P468.021 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2020）03-047-04

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.03.022

IPCC第5次评估报告指出，近百年来全球地表持续升温，1880—2012年全球平均溫度已升高0.85℃[1]。在全球气候变暖的大背景下，我国各地区对气候变暖的响应存在着很大的差异[2-14]。何洁琳等[15]分析得出1961—2015年共55年内广西年平均气温发生了明显的上升趋势，升温速率为0.143℃/10年。覃卫坚等[16]指出广西年平均气温变暖趋势显著，但广西区内各地升温速率也各不相同。玉林位于广西东南部，位于北回归线以南的低纬地区，处在典型亚热带季风气候区内，其南部为北部湾海域，同时受海洋性气候的影响，因此具有独特的气候特征。Sun等[17]指出近几十年来，我国气温升高幅度大，在很大程度上可归因于城市化效应，在评估气候变暖的同时，应考虑不同地区城市化进程的差异。在全球气候变暖的背景下，随着玉林城市化进程的加快，近60年来玉林气温变化特征及其与其他地区的异同，目前仍少有研究。因此，对玉林气温的年（代）际变化特征和季节变化特征进行分析，有助于提高对玉林气候变化特征和规律的认识，对城市规划和生态环境治理等有一定参考意义。

1 资料与方法

1.1 资料来源

玉林国家基本气象站于1953年5月建站，至今已积累了长达66年时间序列的观测资料，为该市气候变化的特征分析提供了很好的数据基础。该文所选取的气象资料为玉林国家基本气象站的气温观测数据，由玉林市气象局提供。资料年份为玉林市1960—2019年共60年的平均气温和各季平均气温数据。数据经过了严格的质量控制和检查，资料可信。

1.2 研究方法

为研究玉林市近60年来气温的变化特征，主要采用9年滑动平均方法和一元线性回归[18]拟合其变化趋势，进一步采用MannKendall（MK）非参数检验[19]和Morlet小波分析[20-21]方法对玉林1960—2019年气温的趋势变化、突变和周期规律进行分析。相关方法已被广泛用于气候变化分析。

2 结果与分析

2.1 年平均气温的变化特征

2.1.1 年（代）际变化特征 将玉林市1960—2019年的年平均气温每隔10年平均分为6个年代，为A1：1960—1969年;A2：1970—1979年;A3：1980—1989年;A4：1990—1999年;A5：2000—2009年;A6：2010—2019年。分别统计各年代的平均气温，分析图1可知，玉林市气温具有年代际变化特征，主要表现为20世纪60、70、80和90年代处于偏冷期，其中20世纪60—70年代气温略有下降，20世纪80年代至21世纪00年代气温则持续升高，2个年代际间的最大升温幅度为1.03℃。其原因可能与全球变暖有关之外，还与玉林气象站所在地的探测环境变化有关，1994年开始玉林城市化进程加快，气象站所在自然环境由郊区逐渐变成了城区，因此20世纪90年代开始的急剧升温可能与城市建设导致热岛效应有关，这也进一步反映了城市化在一定程度上加剧了我国气候变暖的事实[17]。

进一步分析发现，21世纪10年代的升温趋势并没有延续，而是略有下降。分析原因主要有2点：一是2013年玉林气象站由城区迁移至城北郊区的牛云岭山上;其次，近年来玉林加大了环境治理力度，园林城市的建设也明显提升了城市绿化水平。以上原因减缓了城市热岛效应对升温的贡献。但值得注意的是，虽然气象站迁移至郊区后探测环境得到改善，但21世纪10年代的气温仍明显高于20世纪80—90年代，这也进一步反映了玉林气候变暖的趋势并没有发生本质上的改变。

2.1.2 突变特征 以玉林市1981—2019年共30年的平均气温作为标准，分别计算60年平均气温距平图（图略）。1998年之前的大多数年份均为负距平，最大的负距平出现在1984年，为-1.2℃，这期间只有4年为正距平。1998年之后至2019年，气温距平绝大部分为正值，其中2006、2007、2009年的正距平值均达+0.9℃，后期呈现出明显的上升变化趋势。

由图2可知，UF和UB的曲线交叉点对应的年份为1998年，表明玉林年平均气温在1998年开始产生突变，且该交叉点现象发生在0.05的临界显著水平范围之内，由此说明玉林年平均气温在1998年发生了显著的突变现象。自2002年开始，UF（k）开始超过0.05的显著性水平临界线，表示自2002年开始，年平均气温升高趋势是显著的。

2.1.3 周期特征 应用Morlet小波分析对1960—2019年年平均气温序列进行小波系数实部值计算，并绘制等值线图，可得到玉林1960—2019年平均气温变化的小波系数（图3）。其中实线小波系数大于0，代表年平均气温相对较高的暖期，虚线小波系数小于0，代表年平均气温相对较低的冷期。玉林市1960—2019年年平均气温的演化过程中存在着多时间尺度的特征，其中主要存在着8—11年和18～22年2个周期的变化规律，且2个周期均以“冷-暖-冷”为特征。

2.2 各季平均气温的变化特征

以60年1、4、7和10月的平均温度分别代表玉林的冬、春、夏、秋四季，进一步统计各季的气温变化情况，并分析其变化特征。

2.1.1 各季年（代）际变化特征 采用9年滑动平均和一元线性回归方法对玉林市1960—2019年各季节的平均气温进行年际变化的分析研究（图4）。玉林市冬、春、夏、秋四季的年平均气温表现为春季上升趋势最显著，秋季次之，夏季的趋势变化最不明显。各季的线性倾向率分别为0.13、0.27、0.03和0.26℃/10年，趋势系数分别为0.13、0.34、0.08和0.42。分析可知，冬季的20世纪60年代到90年代的中期，气温的变化趋势较为平稳，20世纪90年代中后期到21世纪00年代中期上升趋势明显，21世纪00年代中期开始转成较为明显的下降趋势（图4a）。春季的气温在20世纪90年代中期以前处于偏冷期，之后则一直处于明显的上升趋势（图4b）。夏季的年平均气温总体变化趋势不明显，总体上60年来气温一直围绕60年的平均气温做交替的上下波动（图4c）。秋季的20世纪60—90年代，气温的变化趋势较为平稳，20世纪90年代到21世纪10年代初期一直为明显的上升趋势，之后又开始转为下降趋势（图4d）。

2.2.2 各季气温距平变化特征 以玉林市1981—2019年共30年的四季平均气温作为标准，分别计算60年冬、春、夏、秋四季的平均气温距平。

图5显示，四季的温度距平均表现为正负距平交替出现，具体为冬季气温波动较大，达7.7℃，但前期大多数年份变化趋势不明显，后期趋势线略为上升。1998年后正距平数量增多，最大正距平达+3.0℃，出现在2017年，最大负距平为-4.7℃，出现在1977年（图5a）。春季则与年平均气温变化趋势相类似，气温波动值为6.0℃，表现为20世纪90年代中期之前负距平偏多，后期正距平偏多，最大正距平达+2.5℃，出现在1998年，最大负距平为-3.5℃，出现在1995年（图5b）。

夏季的气温波动极值仅为2.8℃，较冬、春季小，其中20世纪80年代和90年代负距平较多，夏季偏凉，最大负距平出现在1994年，达-1.3℃。但到了21世纪00年代，有8年为正距平，最大正距平达+1.5℃，此阶段升温明显，但到了21世纪10年代，负距平增多，有转凉趋势（图5c）。秋季平均气温波动最大值为4.9℃，气温距平20世纪90年代中期之前绝大多数年份为负距平，正距平年份只有5个，最大的负距平为-2.3℃，出现在1993年。20世纪90年代中期之后，气温逐渐上升明显，正距平增多明显，最大正距平达+2.6℃，出现在2006年（图4d）。从气温距平趋势来看，春、秋季的升温比较明显，冬、夏季升温较小。

3 结论与讨论

使用9年滑动平均方法、一元线性回归、M-K检验和Morlet小波分析方法对玉林60年（1960—2019年）的年平均气温和各季平均气温进行统计分析，主要得到以下结论。

（1）玉林市年平均气温具有明显的年代际变化特征，总体表现出显著的上升趋势;1998年发生了显著的突变，大致趋势是1998年之前是偏冷期，之后处于偏暖期，且从2002年开始年平均气温升高趋势显著。年平均氣温的演化过程中存在着多时间尺度的特征，表现出“冷-暖-冷”的特征，有8—11年和18—22年2个周期的变化规律。分析表明，20世纪90年代开始的玉林急剧升温现象可能与城市化有关。

（2）玉林市冬、春、夏、秋四季的年平均气温表现为春季上升趋势最显著，秋季次之，夏季的趋势变化最不明显。四季的温度距平均表现为正负距平交替出现。

（3）统计表明，玉林市春季和秋季的平均气温变化趋势与总的年平均气温变化趋势较为相似，说明在气温的气候趋势变化上，春季和秋季的贡献更大。

最后须指出，该文主要揭示了玉林市年平均气温和各季平均气温年代际变化和突变规律以及周期分布等气候特征的事实;不足之处是缺乏对该事实的深入物理分析，以及找出其发生的原因和机理，因而需要今后的进一步深入研究。

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责任编辑：黄艳飞