昭通市近50年气温变化特征分析

裴玥

摘要 选取昭通市10个国家气象站1970—2021年日平均、日最高气温、日最低气温数据，使用线性回归、M-K突变检验、小波分析法等分析讨论了昭通市气温的变化特征。结果表明：昭通市年平均气温、年平均日最高气温、年平均日最低气温气候倾向率分别为0.20℃/10 a、0.25℃/10 a、0.25℃/10 a，均呈波动上升趋势，且趋势极显著;昭通市年平均气温、年平均日最高气温、年平均日最低温分别在2005年、2006年、2006年发生了突变;昭通市平均气温变化存在周期性，第一主周期为12 a，第二主周期为6 a。

关键词 气温变化;线性回归;M-K突变检验;小波分析

中图分类号：P423 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2022）03–0125–03

当前，全球变暖已成为不争的事实，第六次政府间气候评估报告（IPCCAR6）指出：1900—2020年全球平均温度升高了1.3℃。云南省是我国乃至世界物种和生物多样性最具代表性的地区，气温变化对云南省的生物多样性保护、农业生产等有着不同程度的影响[1]。

昭通市位于东经102°52′～105° 19′，北纬26°55′～28°36′，全市有96.4%的面积是山地，海拔267～4 040 m，属典型的高原季风立体气候，对天麻、苹果、蔬菜、魔芋、蚕桑、马铃薯有独特的高原特色农业优势[2]。而气温变化对农业生产无疑有着重要影响。为进一步明确昭通市气温的变化特征，选取昭通市10个国家气象站1970—2021年日平均、日最高气温、日最低气温数据，使用线性回归、M-K突变检验、小波分析法等统计分析方法进行分析和讨论，以期了解近50年来昭通市气温的变化趋势和规律，为当地农业生产、人们生活提供更好的服务[3-4]。

1 资料概况与研究方法

1.1 资料概况

所用资料来源于昭通市10个国家气象站，选取1970—2021年共51年逐日平均气温、逐日最高气温、逐日最低气温数据。

1.2 研究方法

使用线性回归、M-K突变检验、小波分析法等统计分析方法，分析和讨论了昭通市近50年来的气温统计特征、变化趋势、突变以及周期变化规律等气候特征。

2 结果与分析

2.1 昭通市气温的年际化特征

昭通市1970—2021年的平均气温、日最高气温、日最低温均值分别为15.5℃、20.7℃、12.2℃（表1），通过分析昭通市的年平均气温、年平均日最高气温、年平均日最低温年际变化（图1）可以看出：昭通市年平均气温气候倾向率为0.20℃/10 a，年平均日最高气温气候倾向率为0.25℃/10 a，年平均日最低温气候倾向率为0.25℃/10 a，增温速率平均日最高气温基本与平均日最低气温基本持平，大于日平均气温，且三者增气候倾向率均通过α=0.001显著性检验，表明增温趋势极显著。

昭通市平均气温、平均日最高气温在21世纪以前基本呈持平波动变化形势，但进入21世纪后呈波动上升趋势;昭通市平均日最低气温在21世纪以前呈略微上升趋势，在进入21世纪后上升趋势更明显。通过分析，进入21世纪后昭通市平均气温、年平均日最高氣温、年平均日最低温均有可能出现了突变，故作进一步突变检验分析。

2.2 昭通市气温变化的突变分析

采用Mann-Kendall法对近50年昭通市的年平均气温、年平均日最高气温、年平均日最低气温序列进行突变检验（图2）。给定显著性水平α=0.05，即Uα=±1.96。分析UF曲线可以看到，平均气温在20世纪70年代初和80年代初为增加趋势，80年代后期至20世纪末气温呈增减交替的波动形势，进入21世纪后，气温趋势均为增加，且2006年后曲线超出置信区间，说明近15年来年平均气温增温趋势显著;年平均日最高气温的变化趋势大体与年平均气温相同，在2001年后转为一致增温趋势，2019年后变量曲线超过置信区间，增温趋势显著;年平均日最低气温只在1996—1998年为降温趋势，其余时段均为增温趋势，且在2002年后超过置信区间，增温趋势显著。年平均气温、年平均日最高气温、年平均日最低气温的UF和UB曲线分别在2005、2005、2006年出现交点，说明均在交点对应时间突变增加，与上节趋势线分析结论基本一致。但年平均气温、年平均日最高气温交点在置信区间内，说明突变显著;而年平均日最低气温交点在置信区间外，说明突变不显著。

2.3 昭通市气温变化的周期分析

对昭通市1970—2021年的年平均气温进行Morlet小波时频分析。从小波方差曲线（图3）可以看出，小波方差的极大值与次大值分别对应着12 a和6 a，即近50年昭通市平均气温存在着12 a的第一主周期和6 a的第二主周期。

结合小波实部等值线（图4）进行分析，可以看出，大体存在8～14 a、5～7 a的主周期，这与方差图上的分析结果相对应。在8～14 a主周期时间尺度下，1990以前气温变化周期表现较为明显，经历了冷—暖—冷—暖—冷—暖的振荡，在该时间尺度下一个振荡周期约为10 a，但在1990年后，周期变得相对不明显;而在5～7 a的时间尺度下，1987—2012年同样存在着较明显的多次冷暖周期变化，该时间尺度下周期为5～7 a。

3 结论

（1）昭通市1970—2021年平均气温、年平均日最高气温、年平均日最低气温均呈波动上升趋势，三者气候倾向率分别为0.20℃/10 a、0.25℃/10 a、0.25℃/10 a，增温速率表现为平均日最高气温与平均日最低气温基本持平，大于日平均气温。

（2）M-K突变检验显示：年平均气温、年平均日最高气温出现在21世纪前，趋势呈有增有减的波动形势，进入21世纪后基本转为一致增温趋势，而年平均日最低气温大部时段均呈增温趋势，且年平均气温、年平均日最高气温、年平均日最低温分别在2005年、2006年、2006年发生了气温序列的突变。

（3）昭通市1970—2021年平均氣温变化存在周期性，第一主周期为12 a，在1970—1990年表现明显，该时间尺度下振荡周期约为10 a;第二主周期为6 a，在1987—2012年表现明显，该时间尺度下周期为5～7 a。

参考文献

[1] 周跃.云南省气候变化影响评估报告[M].北京：气象出版社，2011.

[2] 王芳荣.昭通市高原特色农业优势种植业产业分析[J]，中国农技推广，2019， 32（3）：11-14.

[3] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].第2版.北京：气象出版社，2007.

[4] 董长虹.Matlab小波分析工具箱原理与应用[M].北京：国防工业出版社，2004.

责任编辑：黄艳飞

Analysis of Temperature Variation Characteristics in Zhaotong City in Recent 50 Years

PEI Yue （Zhaotong Meteorological Bureau， Zhaotong， Yunnan 657000）

Abstract This author selected the data of daily average， daily maximum temperature and daily minimum temperature from 10 national meteorological stations in Zhaotong city from 1970 to 2021， and analyzed and discusses the variation characteristics of temperature in Zhaotong city by using the methods of linear regression， M-K mutation test and wavelet analysis. The results showed that the climate tendency rates of annual average temperature， annual average daily maximum temperature and annual average daily minimum temperature in Zhaotong city are 0.20℃/10 a， 0.25℃/10 a and 0.25℃/10 a respectively， which showed a fluctuating upward trend， and the trend was very significant. The annual average temperature， annual average daily maximum temperature and annual average daily minimum temperature in Zhaotong city changed sharply in 2005， 2006 and 2006 respectively. The change of average temperature in Zhaotong city had periodicity. The first main cycle was 12 years and the second main cycle was 6 years.

Key words Temperature change; Linear regression; M-K mutation test; Wavelet analysis