贵阳市气候变化及其近20 a气温演变特征

罗乃兴，曾莉萍，黄世芹，吕 海

(1.贵州省贵阳市气象局，贵州 贵阳 550001;2.贵州省气象台，贵州 贵阳 550002)

1 引言

近年来，全球变暖作为气候变化的重要一环已经成为全球关注的热点，据2007年IPCC的气候报告指出，最近的100 a，即1906—2005年，全球平均气温上升了0.74℃［1］。在全球变暖的背景下，近50 a来我国平均地面气温增速接近0.22℃/10 a，较同期全球平均气温增速明显偏高［2］。牛涛等研究了青藏高原东麓气候变化后指出即使是受人为影响较小的地区也存在这种趋势［3］。

李文莉以兰州为例，指出由于城市化程度的不断加深，城市与其毗邻的乡村存在着明显的差异［4］。而周海等则以日喀则为例，探讨了青藏高原东麓的气温气候变化特征［5］。

贵阳地理上位于贵州的中心，拥有超过500万的人口，在城市规模和经济上都是贵州最大的城市。受特殊的喀斯特地貌、城市环境等诸多因素的影响，贵阳地区气候的区域性特征十分明显。目前，针对贵州及贵阳地区气温的气候变化方面已开展了很多研究工作，并取得了一些研究成果。陈静等用REOF方法对1961—2007年贵州夏季气温的变化区域进行划分，研究发现不同区域的变化趋势及年代际变化存在差异［6］。严小冬等对贵阳站1961—2007年迁站前后的月平均气温资料进行了均一性检验并进行了订正［7］。李玮对1921—1994年贵阳市气温序列进行突变分析，发现气温在1966年发生了突变，温度向增暖的方向变化。刘益兰利用小波变换揭示了贵阳近80 a 来的气温周期特征［8］。

为进一步探讨在全球变暖大背景下的小区域气候变化特征，丰富小区域气候变化的研究内容，本文利用1951—2010年贵阳测站逐日及年气温资料，分析贵阳市年际气温变化的一些规律，着重探讨近20 a来气温的分布细节，为今后我国西南局部地区的气候变化特征研究提供一些依据。

2 资料与方法

研究所用资料为贵阳市内8个地面观测站(贵阳、花溪、白云、乌当、清镇、修文、息烽、开阳)建站以来的逐日气温资料，包括日平均温度和年平均温度。

由于贵阳站在2000年迁站后气温存在一定的差异，为了保持数据的均一性，这里根据迁站前对比观测的结果对2000年后的日平均气温数据进行了订正。这是因为迁站前后贵阳站均处于同一区域，由于新旧站点相距较近，可以近似处于同一天气系统的内部，并且这里对日平均气温的应用的是其统计特征，因此可以近似忽略其随机差异，参照对月平均气温的订正方法对日平均气温进行近似订正。

贵阳其它7个区县站的平均气温变化和贵阳站有显著的相似性，从表1可以看出，贵阳与修文的相似度最高，为0.954;而与花溪的相关系数最低，但仍为0.839。因此可用贵阳站的气温近似代表贵阳市的气温特征。

表1 贵阳8个测站的近50 a来年平均气温的相关系数表

线性趋势倾向是由最小二乘法求的［9］，采用一次线性方程来描述温度的气候变化趋势，即:y(t)=a0+a1t

突变的检验方法采用Mann－Kendall法(M－K法［9］)对气温的变化趋势进行突变和显著性检验。

3 结果分析

3.1 年平均气温的变化趋势

图1 贵阳站1954—2010年年平均气温的变化(a)和对应M－K算法计算图(b)

图1a为以贵阳本站的年平均气温的变化图。从整体变化趋势来看，近57 a来贵阳站的气温是明显升高的，这种上升趋势通过了0.001的显著性检验，平均上升速率为0.16℃/10 a。另一方面从5 a的滑动平均来看，可以发现这种整体上升表现为3次明显的波动，第1次是以1966年为终点的上升周期;第2次是1966—1972年的波动下降周期;最后为1978年至今的波动上升趋势，而这种趋势到2010年为止仍未表现出明显的降温趋势。而图1(b)的M－K检验也表明这种整体变化趋势，从UF曲线可见，自1954—1990年这种增暖趋势超过了0.05的临近线甚至超过0.001的显著性水平(u0.001=2.56);而在2001年以后，气温的增速明显放缓。

与贵阳站相似的是，其它7个区县站同样表现出自70年代起的显著增暖趋势(除白云是1982年建站)，但其趋势随地区的不同而有所变化，其增幅在0.154～0.298℃/10 a之间。值得注意的是，除了贵阳、乌当和开阳的温度增幅在全国50 a温度平均增幅0.022℃/a之上外，其余各站的温度增幅均低于全国平均增幅，这与贵阳各地区的城市化发展程度相一致，从一个侧面反映了贵阳市周边地区的城市化进程较全国平均速度偏慢的情况。

3.2 基于M－K方法的突变检验

如图1b所见，在2000年开始，贵阳地区的年平均气温有的升速较之前明显变快，为了检验贵阳地区年平均温度曲线的是否有发生突变，本文选取M－K检验法(图1b)来对其突变进行检验。根据UF和UB曲线的交界点的位置，可以发现贵阳站的年平均气温在21世纪初有一次明显的突变过程(a=0.01);另一方面，在此之后UB曲线已经超过了显著性水平为0.05的显著性检验，说明此次突变后仍然是明显的变暖趋势。而通过对贵阳站周边的其它7个观测站进行同样的检验(图略)，发现其突变时间点集中在2001—2004年之间，与全国年平均气温在1993年后的突变相比，贵阳地区推迟了8～10 a，但与位于青藏高原的日喀则的年平均气温突变时间较为相似(2001年)［5］，这也暗示了贵阳地区受高原系统的影响更大。

3.3 贵阳地区积温的变化情况

气温的变化对农作物的影响较大，其中积温是研究温度与生物有机体发育速度之间关系的一种指标。这里选取有效积温(日平均气温≥10℃温度的累计)作为热量条件的标尺来衡量贵阳地区近57 a作物生长发育过程所需的热量条件的变化。

图2 贵阳站1954—2010年年积温变化图及其5点平滑趋势线

贵阳地区的年积温在3 400～4 300℃/a之间，平均值为3 920℃/a，属于亚热带气候。总的来说，贵阳地区的年积温呈波动上升，这种趋势在1990年之后明显加快。根据年积温的变化柱状图和对应的5点平滑曲线可以看出(图2)，贵阳地区的这种波动上升状态经历了3个周期，每个周期的波长在20 a左右。第1个周期在1954—1972年之间，在该周期内的1970年出现了贵州半个世纪内的积温的最低值，为3 258.1℃/a，峰值出现在1964年，峰值为4 062.9℃/a;第2个周期在1973—1992年间，与前1个周期相比并不是十分的对称，该周期的后半段下降期明显的缩短，该周期的波峰位于1983年，峰值为4 155.2℃/a，最低出现在1976年，最低值为3 693.4℃/a;第3个周期起始于1993年，并且到2010年为止并没有形成一个完整的周期，与之前的2个周期不同的是，该周期到2009年为止都处于明显的上升区间，该区间内的积温明显高于其它时期，该区间内的峰值位于2009年，为4 355.5℃/a这也是半个世纪内的峰值。

3.4 贵阳近20 a内日平均气温的概率分布特征

在年平均气温发生突变的2001年后的10 a内，贵阳市先后经历了2008年春季罕见的凝冻灾害，2009年罕见的夏秋冬连旱等持续性的灾害天气，这些都明显的改变了贵阳当时气温。但是在这种条件下，贵阳市的年平均气温在该时段内仍然保持着整体上升的趋势，这与上一个10 a(20世纪90年代)比较相似;同时积温则持续上升。

图3 贵阳站1991—2000年与2001—2010年10 a中日平均气温的概率分布曲线。其中黑色区域表示在该区域内21世纪初在该温度区间的概率要高于90年代，反之则用灰色表示。

为了从细节上说明突变前后贵阳地区在气温上发生的变化，这里以2001年为分界点，在突变前后各选取10 a(20世纪90年代和21世纪初)，来讨论两者的日平均气温在各温度区间内(1℃)分布型的不同(图3)。20 a内，贵阳市的日平均气温在－7℃ ～24℃之间(1991—2010年)。21世纪初期的日平均气温的分布与90年代相比，在低温区间(＜1℃)与次高温区间(14～20℃)内明显增多，而这些在气候上表现为21世纪初贵阳地区冬春凝冻天气明显增多，春、秋两季的旱情高发;而在高温区(20～22℃)概率的减少，也与近10 a来贵阳市夏季降水的增多有着一定的关系。

综上所述，可以发现虽然20世纪90年代与21世纪初期贵阳地区的年平均温度一直是明显升高的，但是两者之间有着明显的区别，主要表现为21世纪初期的这10 a间，年平均温度的升高是由于次高温度区间(14～20℃)低温区(＜1℃)温度分布概率的增加共同决定的。受到这种分布型的影响，贵阳地区日平均气温＞10℃出现的概率明显增多，因此贵阳地区的积温较上一个10 a有明显的升高。

4 小结

①贵阳地区年平均温度呈波动上升趋势，且通过显著性检验。近57 a来，贵阳站的年平均温度以0.025 7℃/a速度上升，略高于全国的平均增速。在2001年左右，贵阳地区的年平均温度经历了一次突变，虽然增温幅度变缓，但仍然通过了显著性检验。

②在对农业影响最大的积温方面，贵阳地区的年积温一直呈现增加的趋势，但是与年平均气温不同的是，从2001起贵阳地区的积温有了明显的升高。分析其原因，主要是由于在该时段内日平均气温在14～20℃区间的分布有了明显的增加。

对比以2001年为分界线的前后2个10 a中日平均温度在各温度区间的分布情况，可以看出，两个时间段内日平均气温的分布有着明显的不同，在2001年开始的10 a里，贵阳地区的温度在低温区(＜1℃)和次高温区(14～20℃)有明显的增多，受其共同影响，在2001年贵阳地区的年平均温度出现突变，并且年积温也有了明显的升高。

［1］IPCC.IPCCFourth Assessment Report(AR4)［M］.Cambridge:Cambridge University Press，2007:1 －2.

［2］陈隆勋，周秀骥，李维亮，等.中国近80 a来气候变化特征及其形成机制［J］.气象学报，2004，62(5):634－646.

［3］牛涛，刘洪利，宋燕，等.青藏高原气候由暖干到暖湿时期的年代际变化特征研究［J］.应用气象学报，2005，16(6):763－771.

［4］李文莉，李栋梁，杨民.近50 a兰州城乡气候变化特征及周末效应［J］.高原气象，2006，25(6):1 161－1 167.

［5］周海，尚可政，王式功，等.日喀则近53 a气候变化特征分析［J］.气象科技，2011，39(2):165 －171.

［6］陈静，穆仕超.贵州夏季气温分区变化特征［J］.贵州气象，2009，33(3):3 －5.

［7］严小冬，龚雪芹，石艳.贵阳站气温均一性检验与订正［J］. 贵州气象，2009，33(3):6－8.

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［9］魏风英.现代气候统计诊断与预测技术［M］.北京:气象出版社，1999.