本溪市郊近60年气温变化特征和突变分析

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　　摘  要：根据本溪市郊1953—2015年近63年的气温资料，运用线性倾向估计、累积距平和Mann—Kendall法，分析年际和各个季节平均气溫的变化趋势和突变情况。结果表明：近63年来本溪市郊气温以增温为主，冬季气温增温最为显著;年、春和冬季气温以20世纪80年代后期为界，夏季和秋季以20世纪90年代初期为界，之前为相对冷期，其后为相对暖期;根据Mann-Kendall检验法，得出年和冬季在20世纪80年代期间发生突变，20世纪90年代初期后气温显著增高;而夏季和秋季在20 世纪90年代中期发生突变，21世纪初期后增温显著，春季在20世纪70年代后期发生突变，20世纪90年代初期后气温显著增高。
　　关键词：本溪市郊;气温;趋势分析;Mann—Kendall检验
　　中图分类号 P468.021 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2019）01-0137-03
　　Analysis on the Variation Characteristics and Mutations of Temperature in the Suburbs of Benxi in the Past 60 Years
　　Han Mei1 et al.
　　（1Benxi City of Meteorology，Benxi 117000，China）
　　Abstract：According to the temperature data of the past 63 years from 1953 to 2015 in the suburbs of Benxi，linear tendency estimation，cumulative distance and Mann-Kendall method were used to calculate the changes and mutations in the average temperature trends between years and seasons.The results show that：In the past 63 years，The temperature in the suburbs of Benxi is mainly increased，and the temperature increase in winter is the most significant;In the suburbs of Benxi，the temperature in spring and winter is bounded by the late 1980s，while Xiahe's autumn is bounded by the early 1990s，before the relatively cold period followed by a relatively warm period;According to the Mann-Kendall test，the year and winter mutated during the 1980s，and the temperature increased significantly after the early 1990s，while Xiahe's autumn mutated in the mid-1990s，in the early 21st century.After significant warming，The spring mutated in the late 1970s and the temperature increased significantly after the early 1990s.
　　Key words：Benxi suburbs;Temperature;Trend analysis;Mann-Kendall
　　近年来，世界气象组织（WMO）和联合国环境规划署（UNEP）建立政府间机构，对气候变化的科学认识、气候变化的影响以及适应和减缓气候变化的可能对策进行了评估[1-2]。据了解，近百年来，中国平均气温上升了0.4～0.5℃，略低于全球平均的0.6℃[3-4]，中国与全球气温相关系数在0.3～0.4。本文通过对本溪市郊63年来的逐年和月气温数据资料整理，通过线性倾向估计法、累积距平法和Mann-Kendall法，研究了本溪市郊气温变化规律及趋势，为本溪市郊气候资源开发和可持续发展提供科学依据。
　　1 资料与方法
　　1.1 资料 选用1953—2015年草河口（40°52′19″N，123°54′06″E）逐年和月平均气温数据资料，代表本溪市郊的气候资料。选取该样本的依据：一是草河口气象站是本溪市郊唯一的国家气候基本观测站;二是草河口站建站较早，其保存的气象数据最完整和详实。
　　1.2 研究方法
　　1.2.1 线性倾向估计方法[5-6]建立Yi与Xi之间的一元线性回归：Yi=a+bXi，趋势变化率b，即10b为气候倾向率。利用最小二乘法计算相关系数r值，进行显著性检验分析。
　　1.2.2 累积距平[5]利用累积距平来判断本溪市63年来气温变化的阶段性冷暖季分析。
　　1.2.3 突变分析 采用Mann—Kendall法[6]对本溪市郊63年来气温突变点进行分析和显著性检验。
　　2 气温的年、季变化特征分析
　　2.1 年代际气温变化 通过图1得出，1953—2015年本溪市郊年代际平均气温分别为6.00℃，6.04℃，6.08℃，6.36℃，6.85℃，6.90℃，6.73℃，年代际气温最大值与最小值相差0.9℃，接近于1℃，可知63年来本溪市郊气温增长显著。20世纪90年代初期往后气温增温明显，21世纪初平均气温达到最高值（6.90℃），变暖趋势明显，同时可以验证本溪市郊气温变化和全球变暖同步。 　　2.2 年气温变化特征 由图2得出，本溪市郊63年来平均气温为6.4℃，气温曲线波动上升趋势明显，自从20世纪90年代初期往后年间，高于63年來的平均气温，且增温明显，最高气温出现在2015年（7.7℃），最低气温出现在1956年（4.8℃），相差2.9℃。由此可见，年际温差变化大，差异性明显，年气象倾向值为0.186℃/l0a，并且增温趋势通过0.01显著性检验。从图2可以看出5年滑动平均曲线，大致分以下2个阶段，1987年为分界点，之前为冷期，之后为暖期，同时对于冷、暖期在气温增温过程中有上升、下降趋势的存在，进一步说明气温波动明显，存在冷（暖）中有暖（冷）。
　　2.3 季节气温变化特征 由表1可知，年和各季平均气温分别为6.4℃，7.0℃，21.0℃，7.4℃，-9.7℃;63年来温差变化幅度最大为冬季6.8℃，最高-6.3℃（2007年），最低-13.1℃（1956年），春季差次之为4.4℃，夏和秋季差最小为3.2℃。气温最高值往往出现在20世纪90年代和21世纪初期，而最低值出现在19世纪50—80年代，尤其在20世纪90年代后期增温尤其显著。年和各季平均气温气候倾向率为0.186℃/10a，0.226℃/10a，0.117℃/10a，0.117℃/10a，0.285℃/10a，其本溪市郊年和四季气温增长速率高于全国平均0.04℃/10a的增长率水平[7]，呈波动上升趋势，波动上升至今，其上升趋势和整个东北地区气温变化一致[8]。冬季气温气象倾向率高于年和各季，表明冬季气温上升趋势明显，对63年来本溪市郊平均气温增温影响最显著的是冬季，贡献率高于年和各季。且根据表1所得夏季平均气温符合0.05的显著检验要求，年和其余各季平均气温均通过0.01显著检验，表明年和四季平均气温增加异常显著。
　　3 气温阶段性和突变性
　　3.1 气温累积距平分析 从图3可以看出，本溪市郊年和四季气温有冷期和暖期之分，本溪市郊区年、春和冬季的拐点出现在20世纪80年代后期，夏、秋季的拐点出现在20世纪90年代初期。年平均气温1953—1987年为冷期，1987—2015年为暖期;春季1953—1988年为冷期，1988—2015为暖期;夏季1953—1993年为冷期，1993—2015年为暖期;秋季1953—1993年为冷期，1993—2015年为暖期;冬季1953—1986年为冷期，1986—2015年为暖期。在研究暖期和冷期变化时，分别存在暖期中有下降和冷期中有上升阶段，幅度很小，可以看出，暖中有冷，冷中有暖，且相对存在和对立，显现出年和四季之间气温变化更加复杂，波动频繁。
　　3.2 气温突变分析 由图4可知，年突变点为1986年，春季突变点为1978年，夏和秋季突变点同为1995年，冬季突变点为1982年。由图4交叉曲线中超过上虚线部分为通过0.05显著水平得出，年平均气温为1993年后显著，春季为1991年后显著，夏季为2005年后显著，秋季为2012年后显著，冬季为1992年后显著。年和冬季在20世纪80年代期间发生突变，而在20世纪90年代初期后气温显著增高，而夏和秋季于20世纪90年代中期发生突变，春季于20世纪70年代后期发生突变。根据累积距平法和M-K法对比可知，M-K法突变点与累积距平拐点相差无几，没有太大的区别，更加证明突变和冷暖期划分的合理性。
　　4 结论
　　（1）本溪市郊近63年来气温以增长为主，增长率为0.186℃/l0a，年和四季均符合0.05显著性检验要求，增温趋势显著，尤其冬季对于全年增温贡献率最高，暖冬趋势日渐明显。
　　（2）本溪市郊年、春季及冬季气温以20世纪80年代后期为界，而夏季和秋季以20世纪90年代初期为界，可将气候划分冷、暖2个阶段。
　　（3）通过M-K检验法分析突变点和显著检验得出年和冬季在20世纪80年代期间发生突变，20世纪90年代初期后气温显著增高;而夏季和秋季于20世纪90年代中期发生突变，在21世纪初期后增温显著;春季于20世纪70年代后期发生突变，20世纪90年代初期后气温增高。
　　参考文献
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　　[8]吉奇，宋翼凤，刘辉.近50年东北地区温度降水变化特征分析[J].气象与环境学报，2006，22（5）：1-5.
　　（责编：张宏民）
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