近50年闽南地区冬季气温异常的气候变化及特征

林伟家 徐海燕 叶晓冰叶晓春

(1.福建省永春县气象局，福建 泉州 362600；2.福建省南安市气象局，福建 泉州 362300 )

1 概述

联合国政府气候变化专门委员会(IPCC)在第四次气候变化评估[1]报告上指出，全球气候正在以变暖的趋势显著变化着，过去的百年里全球平均气温升高了0.74℃，而最近的五十年里，增温率已经达到0.13℃/10a。周自江等[2]研究发现，我国冬季气温总体是非连续增温趋势。任国玉等[3-4]指出，无论是近54年还是100年来，全国的年平均地面温度上升的趋势达到了0.25℃/10a和0.08℃/10a，而且四季的平均气温也是呈现升高趋势，上升最明显的是冬季，达到了0.39℃/10a。研究冬季气温的异常变化以及特征，对于探讨冬季气温的异常原因和冬季气温的变化规律有一定的帮助。因此，本研究利用闽南地区17个气象站点月气温资料对闽南地区冬季气温异常气候变化和特征进行分析，探讨闽南地区冷暖冬年前后期气温变化，为闽南地区冬季气温预测提供参考。

2 数据来源与方法

所用分析资料为闽南地区17个气象站点近50年(1969年—2019年2月)的月平均气温资料。冬季气温为当年12月到次年2月平均气温。本文采用的方法有：线性趋势分析、Mann-Kedall检验、EOF分析、合成分析等方法。

3 结果与分析

3.1 闽南地区冬季平均气温的空间分布

为了解闽南地区近50年来冬季气温空间分布特征，对冬季平均气温进行EOF分析，计算出前4个特征向量场的方差贡献率(表1)，从表1得出，第一特征向量占总方差的57.46%，说明闽南地区冬季气温总体特征为一致暖或者冷。图1中，较高区域在漳州内陆地区，较低地区在泉州沿海地区，说明闽南地区冬季平均气温呈现沿海向内陆方向升高的特点。第二特征向量占7.53%，从图2可以看出，漳州华安为负值区，漳州南部为正值区，泉州内陆-厦门地区一带为正值区，而泉州惠安地区为负值区。这说明闽南冬季平均气温特征为漳州华安和泉州惠安地区低，其余地区高。

表1 EOF分析前4个模态对总方差的贡献率和累积贡献率

图1 闽南地区冬季平均气温EOF分析第一特征向量场的空间分布

图2 闽南地区冬季平均气温EOF分析第二特征向量场的空间分布

3.2 闽南地区冬季平均气温的时间变化特征

3.2.1 闽南地区冬季平均气温年际变化

闽南地区冬季平均气温有较明显的年际变化，冬季平均气温最高前3年依次为：2018年(15.9℃)、2016年(15.4℃)、2000年(15.4℃)，均出现在2000年以后。冬季平均气温最低前3年依次为：1983年(11.7℃)、1973年(11.9℃)、1985年(12.1℃)，均出现在1985年以前。1969—2018年，闽南地区冬季平均气温为13.8℃。50年期间，闽南地区冬季平均气温以0.30℃/10a的速率增加，而且通过了1%的显著性检验，比任国玉等[4]的结论(全国年平均气温增温率0.25℃/10a)高，但比其指出的全国冬季平均气温增温率0.39℃/10a低。

图3 闽南地区1969—2018年冬季平均气温年际变化

3.2.2 闽南地区冬季平均气温年代际变化

以1981—2010年闽南地区冬季平均气温13.8℃为常年值，分析1969—2018年每10年间(其中1969—1980年为12年，2011—2018年为8年)闽南地区冬季平均气温距平如图4所示。

图4 闽南地区冬季平均气温年代际距平

从图4可以得出，闽南地区冬季平均气温具有明显的年代际变化，20世纪70年代到20世纪80年代都是负距平，其中20世纪70年代年冬季平均气温偏低，达到-0.48℃；20世纪80年代有回升，但仍偏低了-0.12℃；20世纪90年代冬季平均气温上升显著，为正距平，偏高了0.83℃；21世纪冬季平均气温上升缓慢。与宋连春[5]证明的“1950—1990年我国冬季平均气温在前期是呈现下降的趋势，然而在后期则是呈现上升的趋势”是相一致的。

为了分析闽南地区1969—2018年冬季的平均气温是否存在突变，对冬季平均气温进行了M-K检验。从闽南地区冬季平均气温M-K检验(图5)可以看出，闽南地区冬季平均气温在20世纪80年代后期左右发生突变，并且在1991年有增温的过程。闽南地区冬季平均气温在2000年UF线超过5%的显著性水平，说明在2000年后闽南地区冬季增温较为明显。闽南地区冬季平均气温的突变时间较文献[6](华南极端最低气温在1978年发生增温突变)要晚11a左右,与惠素敏等[7]的结论(认为我国冬季气温突变时间发生在20世纪80年代，且在20世纪80年代我国冬季气温发生了一次由冷到暖的突变)是相一致的。

图5 闽南地区冬季平均气温M-K突变检验

3.3 闽南地区冷、暖冬年以及对应的冬季气温时空分布特征

3.3.1 闽南地区冷、暖冬年的选取

以闽南地区1969—2018年平均气温距平1.0℃为划分标准，当闽南地区冬季平均气温距平小于-1.0℃为冷冬，大于1.0℃为暖冬。闽南地区冷冬年有6a，分别是1973年、1975年、1976年、1982年、1983年、1985年，暖冬有5a，分别是1998年、2000年、2006年、2016年、2018年。闽南地区冷冬出现在20世纪70年代后，暖冬出现在20世纪90年代后，冷冬出现次数是暖冬的1.2倍，冷、暖冬一共有11a。

3.3.2 闽南地区冷暖冬年前后期的气温分布

将闽南地区冷暖冬年前期和后期的平均气温进行合成，得出从当年1月到次年12月闽南地区前后期每个月的气温距平的合成情况见表2。从表2可见，闽南地区冷冬年前期的1～11月里，除2月和5月气温正常外，10月气温偏高，其余8个月气温都偏低，尤其是当年夏季气温偏低；冷冬后期，5月和8月气温正常，其余气温都偏低。因此，闽南地区冷冬年前期与后期气温都是以偏低为主。

表2 闽南地区冷、暖冬年前期与后期平均气温合成分布

闽南地区暖冬年前期，当年2月和9月气温接近常温，其余月份气温都偏高。闽南地区暖冬年后期，11月份气温以正常为主，其余月份气温都偏高。由此可见，闽南地区暖冬年前后期气温都是以偏高为主。

4 结论

①近50年闽南地区冬季气温进行了EOF的分析，第一特征向量贡献率达57.46%，说明闽南地区冬季气温总体特征为一致暖或者冷，冬季平均气温呈现沿海向内陆方向升高的特点。

②闽南地区冬季平均气温具有明显的年代际变化，20世纪70年代到20世纪80年代都是负距平，气温偏低；20世纪80年代后期左右发生突变，90年代起，气温以偏高为主。

③闽南地区冷冬年前后期气温都是以偏低为主，而暖冬年前后期气温都是以偏高为主。