六盘水市1980年以来气温与降水的时空变化研究

赵 方，班 春，丁 薇，曹振兴

(六盘水师范学院,贵州 六盘水 553004)

1 引言

1979年，科学家在第一次世界气候大会上提出了大气CO2浓度增加将会导致地球升温的警告，气候变化作为一个重大科学问题首次受到国际科学界的普遍关注[1]。IPCC第五次报告指出，1880～2012年全球平均气温升温0.85 ℃，平均增幅为0.064 ℃/10年[2]。在全球气候变暖的背景下，气温和降水作为两个极其重要的气候因子，一直是国内外学者的重点研究方向[3～8]。目前气候变化对生态环境和社会经济已经造成重大影响，如果这种趋势长期延续下去，将会危害人类的生存和发展，因此，有必要对不同地区的气候变化情况做详细研究。

我国近百年来气候变化情况，总体上与全球气候变化总趋势一致[9]。由于我国地域面积宽广，地形条件复杂多样，一方面与全球气候的变化有共同性，另一方面有它的特殊性和复杂性[10]。不同区域和不同时间段对全球气候变化的响应存在一定差异[11～14]。六盘水市地处贵州省西部，属于低纬高海拔山区，具有明显的季风性气候特点。近年来，六盘水市暴雨、干旱、冰雹等极端灾害现象不断发生，对市民的生活和发展造成严重影响。因此，本研究通过对六盘水1980年来以来的气温与降水的时空变化分析，以期为六盘水市旱涝灾害的准确预报和防灾减灾提供科学依据，对促进农业生产、经济发展和水利事业的未来有重要作用，对当地农牧业稳定发展、生态环境保护等具有一定意义。

2 研究区概况及方法

2.1 研究区概况

六盘水市位于贵州省西部，地理坐标为东经104°18′20″～105°42′50″，北纬25°19′44″～26°55′33″，是以能源材料为主的重工业城市，平均海拔为1700～1800 m，面积为9965 km2。六盘水与云贵川交接，是国家西电东送和西南地区重要的铁路枢纽城市。矿产资源极其丰富多样，气候宜人，在2004年不但被中国气象学会授予“中国凉都”的美誉称号，而且还是全国独一无二以气候特征命名的城市。该市属于典型的亚热带季风气候区，因受低纬度高海拔的影响，所以六盘水市冬暖夏凉，曾被称为19 ℃的夏天。夏季降水量充沛，但降水量时空分布不均匀，旱涝灾害是影响六盘水市最重要的气象灾害之一，给六盘水市社会经济和人民生命财产造成了巨大的损失，直接影响六盘水市经济的可持续发展。

2.2 研究数据来源和处理

本文研究数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn)。数据基于全国2400多个气象站日观测数据，通过计算和空间插值处理，生成中国1980年以来年均气温、年均降水水量数据集。空间插值采用基于平滑样条函数的澳大利亚的ANUSPLIN插值软件完成[15]。空间插值完成后，通过ArcGIS软件的裁剪处理，获取六盘水1980～2015年气温与降水的数据。采用Mann-Kendall突变检验法[16]分析气候突变。

3 结果与分析

3.1 气温和降水的时空演变

3.1.1 气温年际变化趋势

六盘水1980～2015年平均气温为14.47 ℃，整体呈现出波动上升的趋势，平均增幅为0.28 ℃/10年(图1)。年均气温最高值出现在2010年，为15.4 ℃；年均气温最低值出现在1984年，为13.47 ℃。从年代变化分析，六盘水气温在20世纪80年代到20世纪90年代呈冷暖交替变化，在20世纪90年代以后气温逐渐升高，近35年来年均气温在2009～2015年升温趋势最显著，这7年内最高年均气温达15.4 ℃。综上所述，进入21世纪以来六盘水市气温持续增加变暖。

图1 六盘水1980～2015年年均气温变化

3.1.2 降水年际变化趋势

六盘水1980～2015年平均降水量为1249.19 mm，整体呈现出波动下降趋势，平均降幅为45 mm/10年(图2)。年均降水量最高值出现在1983年，为1617.46 mm；年均降水量最低值出现在2011年，为809.76 mm。从年代变化分析，降水量在不同年代中呈现出不一样的变化趋势，六盘水市降水量整体在20世纪80年代、90年代、21世纪以来呈现先增后减的趋势，均降水量分别为1265.36mm、1312.03mm、1202.71mm。

图2 六盘水1980～2015年年均降水量变化

3.2 气温与降水的空间变化

3.2.1 气温空间分布

为更好的对比变化趋势，将其划分为5年一个阶段(图3)。从各个阶段对比可知，六枝在2000年之前气温变化幅度不大，2000年之后有显著升温的趋势；盘州整体呈现不明显的升温趋势；水城气温在2000年后有明显的升温趋势。得出六盘水市气温整体呈上升趋势。

从六盘水市近35年平均气温整体分析，其平均气温分布在9.49～19.84 ℃组成的温度间段，变化幅度较大。六枝站点周围气温出现暖中心，最高值为19.84 ℃；水城站点周围气温出现冷中心，最低值为9.49 ℃，二者相差10.35 ℃。在整个气温空间分布中有几个低值中心年平均气温仅9.49 ℃左右。综上所述，可知六盘水市近35年气温整体呈东南高西北低的空间分布特征。

3.2.2 降水空间分布

为更好地对比六盘水1980～2015年平均降水量的空间分布变化趋势，将其划分为5年一个阶段(图4)。六盘水各地区在1980～1985年降雨量充沛，最高降雨量达1467 mm；在1986～1990年降雨量大幅度减少，最低降雨量达989 mm，是整个阶段中降水量最少的一年；在1991～2000年降雨量逐渐增多，其中1991～1995年是整个阶段中降水量最高的一年；在2000年后降雨量呈逐渐下降趋势。六盘水降水量整体呈先增后减趋势。

从六盘水1980～2015年平均降水量整体分析，其平均降水量分布在1068.42～1358.57 mm组成的降水间段，变化幅度较大。盘州站点周围降水量出现高值中心，达1358.57 mm；水城站点周围降水量出现低值中心，达1068.42 mm，二者相差290.15 mm。综上所述，六盘水市降水地区分布不均匀，年均降水量整体呈南多北少的空间分布趋势，与我国降水量分布南多北少的格局基本吻合。

3.3 气温与降水的突变分析

3.3.1 气温突变分析

气候突变是指气候从一种稳定状态跳跃式地转变为另一种稳定态的现象，表现为气候从时空分布上从一种统计特征转移到另一种统计特征上的急剧改变[17]。为了解六盘水近35年来气温的突变情况，运用Mann-Kendall突变检验法对六盘水1980～2015年平均气温进行了突变检测分析，给定显著水平α=0.05，UF=±1.96。由图5知，UF和UB分别为时间序列的正、反序列，正序列UF曲线在2000年以前小于0，表明在1980～2000年均气温呈下降趋势；UF曲线在2000年后大于0，表明在2001～2015年均气温呈上升趋势；UF曲线在1984年和2007年超过临界直线时，表明气温在1984年下降趋势显著，气温在2007年上升趋势显著。所以可以判断出在1984～2007年之间气温突变的区域，UF和UB两条曲线在2001年出现交点，并且交点位于临界线之间，因此判定为2001年为六盘水市气温升高的突变点。

3.3.2 降水突变分析

运用Mann-Kendall突变检验法对六盘水1980～2015年平均降水量进行突变检测，给定显著水平α=0.05，UF=±1.96。由图6知，正序列UF曲线波动趋势较大，分别在1982年之前、1987～1996年间、2003～2015年间这3个阶段小于0，年均降水量在整体上呈现减少-增加-减少的变化趋势。1980～2015年均降水量可能有3次突变。第一次突变发生在1987年，年均降水量为1146.04 mm，呈现下降的趋势；第二次突变发生在1991年，降水量为1371.04 mm，正序列UF曲线呈上升趋势与反序列UB曲线相交超过了临界直线，表明降水量呈显著的增加趋势。第三次突变发生在2002年，降水量为1128.08 mm，呈现下降的趋势。得出结论1987年和2002年为六盘水市降水量下降的突变点，1991年为六盘水市降水量增加的突变点。

图3 六盘水1980～2015年气温的空间分布

图4 六盘水1980～2015年降水量的空间分布

图5 六盘水1980～2015年均气温Mann-Kendall曲线

图6 六盘水市1980年～2015年均降水量Mann-Kendall曲线

4 结论

(1)气温和降水的年际变化：六盘水1980～2015年的平均气温为14.47 ℃，整体呈现波动上升趋势，上升速率为0.28 ℃/10年，从年代际变化分析，2009～2015年升温趋势最显著，20世纪90年代以来六盘水气温持续增加变暖；平均降水量为1249.19 mm，整体呈波动下降趋势，平均降幅为45 mm/10年，从年代际变化分析，近35年六盘水降水量整体呈现先增后减的趋势。

(2)气温和降水的空间分布：六盘水1980～2015年的平均气温分布在9.49～19.84 ℃组成的温度间段，变化幅度较大，其气温整体呈东南高西北低的空间分布特征；平均降水量分布在1068.42～1358.57 mm组成的降水间段，变化幅度略微大，降水地区分布不均匀，降水量整体呈南多北少的趋势，与我国降水量分布南多北少的现象基本吻合。

(3)气温和降水的突变分析：六盘水近35年平均气温在2001年发生突变，气温呈现波动上升的趋势，2011年均气温为14.65 ℃；六盘水近35年平均降水量总共发生了三次突变，1987年和2002年为六盘水降水量下降的突变点，1991年为六盘水降水量增加的突变点。