赤峰地区近60年气候变化特征分析

摘要：利用赤峰地区 1960-2016年的平均气温、日最高气温、日最低气温、日降水量等资料，分析了赤峰地区近 57a来的气温、降水变化趋势和波动特征，探讨了气候变化背景下极端降水和极端气温事件对气候变化的响应情况。 结果表明：14站气温变化是一致上升趋势，且波动增强的站点占71.4%，降水变化趋势，4站降水量呈上升趋势，10站降水量呈下降趋势，降水量呈下降趋势且波动增强站点比例为35.7%;降水量呈上升趋势且波动减弱站点比例仅为21.4%。

关键词：气候变化;变化趋势;波动特征

引言

气候条件是人类生存与发展的重要基础，亦是经济与社会可持续发展的重要影响因素，然而在气候变化速率不断加快的今天，由气候变化所带来的灾害与环境风险影响愈加明显，IPCC第五次评估报告指出，气候系统变暖依然是毋容置疑的事实。1951～2012 年全球平均地表温度升温速率为0.12℃/10a，1980～2010年为工业革命以来最暖的30a[1]。第二次气候变化国家评估报告指出，1960～2009年中国年均地表平均气温上升了1.38℃，比全球或北半球同期平均增温速率明显偏高[2]。气候变暖不仅直接影响温度极值变化，而且已经导致高温干旱和暴雨洪涝等极端气候事件的发生频率与强度出现加剧的趋势，并将继续产生长远而巨大的影响，特别是对气候变化的敏感区和脆弱区[3]。IPCC 发布了《管理极端事件和灾害风险增强气候变化适应特别报告》（以下简称《 SREX 报告》 ）中明确指出，不断变化的气候可导致极端天气和气候事件在频率、强度、空间范围、持续时间和发生时间上的变化，能够导致前所未有的极端天气和气候事件。赤峰市位于内蒙古东南部（41°17′-45°24′N、116°20′-120°58′E），在大兴安岭余脉的南端，是内蒙古高原向松辽平原的过渡地带，总面积9万km 2，属于气候相对脆弱的半农半牧地区。分析本地区的气候变化趋势，针对气候变化的本质，将气候变化分为线性变化趋势、波动特征变化并对极端温度、降水变化特征进行分析，以期为科学适应和应对气候变化，降低气候的脆弱性提供一些理论依据。

1 资料与方法

1.1数据及来源

本文采用赤峰14个站建站到2016年的平均气温、日最高气温、日最低气温、日降水量等资料，因为赤峰14个站的建站时间处于1951～1959年之间，在1960年14站都有资料且比较完整，根据尽量保留最多站点并保证观测时间连续的原则，研究中所用时间序列为 1960～2016年，主要选用指标中的缺测数据通过查询原始档案补全，平均值时段取 1960-2016年。

1.2计算方法

根据气候变化的变化趋势（上升/下降/无明显变化趋势）和波动特征（增强/减弱/无明显波动特征）可以将气候变化分为 9 种模态。本文利用年均气温和年降水量时间序列的变化趋势值和波动特征值进行气候变化的识别。

2 气温和降水变化特征

以赤峰14站平均值为例，从年均气温的变化曲线（图 2）上读出如下信息：（1）平均值：赤峰年均气温的平均值为 5.9℃;（2）变化趋势值：赤峰年均气温的变化趋势值为 0.2℃/10a;（3）波动平均值：赤峰年均气温的波动平均值为0.44℃;（4）波动特征值：赤峰年均气温的波动特征值为0，无明显波动。同理，从赤峰14站年降水量均值的变化曲线（图 3）上读出如下信息：（1）平均值：赤峰降水量的平均值为 387.4mm。（2）变化趋势值：赤峰年降水量的变化趋势值为2.5 mm/10a;（3）波动平均值：赤峰年降水量的波动平均值为 49.3mm;（4）波动特征值：赤峰年降水量的波动特征值为0.3mm/10a。

3置信度检验

在对变量的时间序列进行线性回归的同时，由显著性水平计算得到置信度，根据给定置信度对气象站点通过检验的情况进行统计，并参照《 SREX 报告》中的置信度分类标准对能够通过检验的站点进行分类，其中“未通过检验”表示气象站点的某项指标在该置信度下不能通过检验，即在该置信度下无明显变化趋势或无明显波动特征.从结果看出，在一级指标中，气温变化趋势在99%～100%置信度下，气象站点的通过检验率达到100%，;降水量变化趋势的通过检验率低于气温变化趋势，但在70%～100%置信度下，气象站点的通过检验率可以达到100%。

4 模态归类

赤峰14站气温变化都通过了置信度为 99%～100%显著性检验，而降水只有克旗（54117）站通过了置信度为 90%～100%显著性检验，其余13个站置信度都在70%～90%之间，所以对降水分析时给定置信度为70%～100%条件下进行，根据各个气象站点的气温和降水量的变化趋势、波动特征进行识别，根据图1所示的气候变化的九种模态对其识别结果进行归类，并统计气温和降水量变化在九种模态下的气象站点数量和所占比例，赤峰14个站气温为一致的上升趋势，只是波动特征不同，其中有10站波动增强，4站波动减弱;而降水的变换就相对复杂，从表2可以看到，4站降水量呈上升趋势，10站降水量呈下降趋势，从波动特征上分析，6站波动减弱，8站波动增强。

从气候变化趋势的危险性角度出发，在全球变暖的大背景下，对于中国整体而言，气温呈下降趋势比其呈上升趋势的危险性低，故气温变化趋势的危险性从低到高的排序为：下降趋势、无明显变化趋势、上升趋势;与此同时，从整体上讲中国是一个缺水的国家，降水量呈上升趋势对中国整体有利，下降趋势明显不利，故降水量变化趋势的危险性从低到高的排序为：上升趋势、无明显变化趋势、下降趋势，从气候波动特征的危險性角度出发，无论对气温变化还是降水量变化而言，波动减弱表示气候变化的不稳定性减弱，这显然是有利的;而波动增强则表示气候变化的不稳定性增强，这是不利的，故气候波动特征的危险性从低到高的排序为：波动减弱、无明显波动特征、波动增强。分析14个站温度变化总体特征，其中气温呈上升趋势且波动增强这一组合模态最为不利，这类站点占71.4%;降水量变化呈现的特征中降水量呈下降趋势且波动增强这一组合模态对赤峰最为不利，其站点比例为35.7%;降水量呈上升趋势且波动减弱这一组合模态最为有利，这类站点比例仅为 21.4%。总体而言，在过去的 57 年中（1960～2016 年），赤峰气温变化的危险性高于降水量变化的危险性。

5 结论

（1）赤峰14站气温变化趋势都在99%～100%置信度下，降水量变化趋势的通过检验率低于气温变化趋势，1个站通过置信度为 90%～100%显著性检验，其余13个站置信度都在70%～90%之间。

（2）赤峰14站气温呈现一致的上升趋势，只是波动特征不同，其中10站波动增强，4站波动减弱;而降水的变化就相对复杂，4站降水量呈上升趋势10站降水量呈下降趋势，从波动特征上分析，有6站波动减弱，8站波动增强。

（3）分析14个站温度变化特征，气温呈上升趋势且波动增强这一组合模态最为不利，这类站点占71.4%;降水量变化呈现的特征中降水量呈下降趋势且波动增强这一组合模态最为不利，其站点比例为35.7%;降水量呈上升趋势且波动减弱这一组合模态对中国最为有利，这类站点比例仅为 21.4%。总体而言，在过去的 57 年中（1960～2016 年），赤峰气温变化的危险性高于降水量变化的危险性。

参考文献

[1]IPCC.Climate change 2013：The physical science basis，the summary for policymakers of the working group I contribution tothe fifth assessment report[M].New York：Cambridge University Press，2013.

[2]第二次氣候变化国家评估报告编写委员会.第二次气候变化国家评估报告[M].北京：科学出版社，2011.

[3]IPCC.Managing the risks of extreme events and disasters to advance climate change adaptation：Special report of the intergovernmental panel on climate change[M].New York：Cambridge University Press，2012.

[4]史培军，孙劭，汪明，等.中国气候变化区划（1961～2010年）[J].中国科学：地球科学，2014，44（10）：2294-2306.

[5]尤莉，程玉琴，郭瑞清，等.内蒙古赤峰地区气候变暖及其影响[J].中国农业气象，2008（02）：134-138.

作者简介：葛海燕，现工作于内蒙古赤峰市气象局，从事短期天气预报、短期气候预测工作。