1957～2014年巨野县气候变化特征分析

程萌,巩在武

1.南京信息工程大学公共管理学院,江苏南京210044

2.巨野县气象局,山东巨野274900

1957～2014年巨野县气候变化特征分析

程萌1,2,巩在武1

1.南京信息工程大学公共管理学院,江苏南京210044

2.巨野县气象局,山东巨野274900

本文利用线性分析和Mann-Kendall检验法相结合，对巨野县1957～2014年的年平均气温、降水量和日照时数的变化特点进行分析。结果表明：近58年巨野县平均气温为13.8℃，年均气温以0.13℃/10 a的速率增加，20世纪90年代增暖是一突变现象。年平均降水量为671 mm，呈现出明显的下降趋势，下降速率为17.9 mm/10 a，且年际变化大，相邻年份中，2002年和2003年差别最大，差值为762.5 mm，从1971年开始降水量减少，并于1980年超过了显著性水平0.05的临界线。年日照时数以88.4 h/a的速率减少，趋势十分明显，其中夏秋季贡献最大，年际间、年代间无明显变化。日照时数的突变点为1982年，1984年以后减少趋势十分明显。

巨野县;气候;变化特征;分析

气候作为人类赖以生存的自然环境的一个重要组成部分,其变化会影响到自然生态系统以及社会经济系统。近年来，许多学者通过各种方法对气候变化的特征进行了分析和研究[1-10]，例如林学椿等通过对中国近40年来气象资料的分析，得出最大增温在东北和华北地区，降水量的减少使得干旱和沙漠化成为我国气候的两个突出问题[1]，廉丽姝研究山东近40年气候变化得出山东年平均气温有显著的上升趋势，其中冬季气温增幅最大，与全国气候变化趋势基本一致[2]，王业宏通过对近55年来山东夏季降水的分析得出降水量下降的倾向率为-15.386 mm/10 a[3]，陈德英指出济南市近50年日照时数以-129.7 h/10 a的气候倾向率减少[4]，张秀珍发现潍坊市降水量以-24.351 mm/10 a的速率减少，气温以0.262℃/10 a的速率升高[5]。各地区的气候变化规律各有异同。

巨野县位于鲁西南黄河冲积平原腹地，地势平坦，土地肥沃，四季分明，属温带大陆性气候，是山东省棉、粮、油生产基地的重要组成部分。小区域的气候变化对农业生产、生活和防灾减灾有极其重要的影响[4,5]。因此，通过对该地区气温、降水、日照等气象要素的变化特征的研究，对充分利用其农业资源，促进农业持续健康发展起着重要的指导作用。

1 资料与方法

1.1 资料

本文所用资料为巨野县气象局1957～2014年地面气象观测资料，包括巨野县逐年、逐月气温、降水和日照时数。

1.2 Mann-Kendall检验法

Mann-Kendall检验法是一种非参数统计检验法，最初由曼（H.B.Mann）和肯德尔（M.G.Kendall）提出原理并发展了这一方法，后来经其他人进一步完善和改进[11]。其优点是不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，更适用于类型变量和顺序变量。Mann-Kendall检验法原理为：对于具有n个样本量的时间序列x，构造一秩序列：

其中UF1=0，E(sk),var(sk)是累计数sk的均值和方差，在x1，x2，，xn相互独立，且有相同连续分布时，

给定显著性水平α=0.05，若|UFi|＞Uα=1.96，则表明序列存在明显的趋势变化，按时间序列x逆序，再重复上述过程，同时使UBk=-UFk（），UB1=0。

在UFk和UBk曲线图中，若UFk或UBk的值大于0，则表明序列呈上升趋势，小于0则表明呈下降趋势。当它们超过临界直线时，表明上升或下降趋势显著。超过临界线的范围确定为出现突变的时间区域。如果UFk和UBk两条曲线出现交点，且交点在临界线之间，那么交点对应的时刻便是突变开始的时间。

严格控制检验环境。因为储存时间、外界环境等因素会直接影响到食品微生物的检验质量，因此需要严格控制检验环境。如在设置检验空间时，需要将工作区域、检验区域严格区分，避免实施检验工作的操作区域受到室内工作区环境的不利影响；要将无菌室设置于实验室内，且遵循隐蔽性、便捷性的要求科学设计。

在UFk和UBk曲线图中，若UFk或UBk的值大于0，则表明序列呈上升趋势，小于0则表明呈下降趋势。当它们超过临界直线时，表明上升或下降趋势显著。超过临界线的范围确定为出现突变的时间区域。如果UFk和UBk两条曲线出现交点，且交点在临界线之间，那么交点对应的时刻便是突变开始的时间。

图1 1957～2014年巨野县年平均气温变化Fig.1 The tendency of annual mean temperatures in Juye from 1957 to 2014

2 结果与分析

2.1 气候变化的线性分析

2.1.1 年平均气温巨野县1957～2014年平均气温为13.8℃。由图1可知，近58 a来，年均气温呈上升趋势，平均以0.13℃/10 a的速率增加，低于最近50 a中国年平均气温的增加速率（0.22℃/10 a）[10]，极高温和极低温分别出现在曲线的两端，极高温为2014年的15.1℃，极低温为1957年的12.6℃，极差为2.5℃。此时间段按照温度的高低可划分为两个阶段，1957～1988年平均气温13.5℃，为偏冷阶段，1989～2014年平均气温14.0℃，为偏热阶段。包括3个明显的升降温阶段，1966～1976年为降温阶段，降温速率为0.43℃/10 a,1980～1999年为第一个升温阶段，升温速率为0.43℃/10 a，2010～2014年为第二个升温阶段，升温速率极高，达到了3.9℃/10 a。

2.1.2 降水量变化巨野县1957～2014年平均降水量为671 mm。由图2可以看出，年降水量呈现出明显的下降趋势，下降速率为-17.9 mm/10 a，且年际变化大，相邻年份中，2002年和2003年差别最大，差值为762.5 mm。相对多雨年在1964、1990、1993、2003年，共4年，相对少雨年在1966、1988、2002、2012年，共4年，其余50年为正常年。

图2 1957～2014年巨野县降水量变化趋势Fig.2 The tendency of annual precipitation in Juye from 1957 to 2014

2.1.3 日照时数变化从对巨野县58 a来日照时数分析来看（图3），年日照时数以88.4 h/a的速率减少，趋势十分明显，其中夏秋季影响最大。年际间、年代间无明显变化。极大值为2842.1 h（1965年），极小值为1749 h（2003年），两者相差1093.1 h。

图3 1957～2014年巨野县年日照时数变化趋势Fig.3 The tendency of annual sunshine hours in Juye from 1957 to 2014

2.2 气候变化的Mann-Kendall检验

由图4分析可知，自20世纪90年代以来，巨野县气温有明显的增暖趋势。21世纪以后，这种增暖趋势大大超过显著性水平0.05的临界线，甚至超过0.001显著水平（u0.001=2.56），表明升温趋势是非常显著的。根据UF和UB曲线交点的位置，确定巨野县20世纪90年代增暖是一突变现象，具体是从1990年开始的。降水量减少的突变是从1971年开始的，并于1980年超过了显著性水平0.05的临界线。日照时数的突变点为1982年，1984年以后减少趋势十分明显。

图4 巨野县气温、降水量和日照时数的Mann-Kendall检验Fig.4 The Mann-Kendall analysis of temperature,precipitation and sunshine hours in Juye

3 结论与讨论

（1）巨野县1957～2014年平均气温为13.8℃，平均以0.13℃/10 a的速率增加，与参考文献[2]相符合，低于最近50 a中国年平均气温的增加速率（0.22℃/10 a），极高温为2014年的15.1℃，极低温为1957年的12.6℃，极差为2.5℃。自20世纪90年代以来，巨野县气温有明显的增暖趋势。21世纪以后，这种增暖趋势大大超过显著性水平0.05的临界线，甚至超过0.001显著水平（u0.001=2.56），表明升温趋势是非常显著的。根据UF和UB曲线交点的位置，确定巨野县20世纪90年代增暖是一突变现象，具体是从1990年开始的。

（2）巨野县1957～2014年平均降雨量为671 mm，年降水量呈现出明显的下降趋势，下降速率为17.9 mm/10 a，与参考文献[3]相符合，与且年际变化大，相邻年份中，2002年和2003年差别最大，差值为762.5 mm。相对多雨年在1964、1990、1993、2003年，共4年，相对少雨年在1966、1988、2002、2012年，共4年，其余50年为正常年，降水量减少的突变是从1971年开始的，并于1980年超过了显著性水平0.05的临界线。

（3）巨野县年日照时数以88.4 h/a的速率减少，趋势十分明显，其中夏秋季贡献最大。年际间、年代间无明显变化。极大值为2842.1 h（1965年），极小值为1749 h（2003年），两者相差1093.1 h。日照时数的突变点为1982年，1984年以后减少趋势十分明显。

从时间序列中讨论的巨野县温度、降水量、日照时数的变化特征与全国及山东省气候变化规律有较好的回应，但也有部分差异[1-3]。温度的升高不止受大气环流的影响，还和人类活动有关，降水量更具有显著的局域性特征,因为各地降水量除受大气环流影响外，还受地形地貌等复杂因素的影响，降水、云量以及气溶胶引起的视程障碍又是影响日照时数变化的直接因素。气候变化的原因是极其复杂的，因此，需要在分析其变化特征的基础上，进一步加强对气候变化机理的研究，对农业生产、生活和防灾减灾提供理论参考。

[1]林学椿,于淑秋.近40年我国气候趋势[J].气象,1990,16(10):16-22

[2]廉丽姝,李为华,朱平盛.山东省近40年气候变化特征[J].气象科技,2006,34(1):57-61

[3]王业宏,孙兴池,高慧君.山东省近55年夏季降水和平均气温的多时间尺度分析[J].山东气象,2007,24(3):11

[4]陈德英,李芸,王新堂.济南市近58年日照变化特征分析[J].山东气象,2010,30(1):13

[5]张秀珍,张文煜,宋嘉尧,等.潍坊市近45年特征分析[J].山东气象,2008,28(1):15

[6]马晓群,张爱民,陈晓艺.气候变化对安徽省淮河区域旱涝灾害的影响[J].中国农业气象,2002,23(4):1-4

[7]苗爱梅,武捷,贾利冬,等.1950—2008年山西气候变化的特征及趋势研究[J].地球科学进展,2010,25(3):264-272

[8]徐宗学,张楠.黄河流域近50年降水变化趋势分析[J].地理研究,2006,25(1):27-34

[9]李树军,袁静,王文波,等.潍坊市农业气候资源变化特征分析[J].中国农学通报,2013,29(20):157-164

[10]翟盘茂,潘晓华.中国北方近50a温度和降水极端事件变化[J].地理学报,2003,58(增刊):1-10

[11]魏风英.现代气候统计诊断与预测技术[M].2版.北京:气象出版社,2007:38

[12]何云玲,鲁枝海.近60年昆明市气候变化特征分析[J].地理科学,2012,9:1119-1124

Analysis on the Characteristics of Climate Changes in Juye County from 1957 to 2014

CHENG Meng1,2,GONG Zai-wu1
1.Institute of Public Administration/Nanjing University of Information Science&Technology,Nanjing 210044,China
2.Juye County Meteorological Bureau,Juye 274900,China

This paper analyzed on the variation characteristics of the annual average temperature,rainfall and sunshine times in Juye County during 1957-2014 using the method of linear analysis and Mann-Kendall examination.The result showed that the average temperature was 13.8℃and the annual average temperature increased by the rate of 0.13℃/10a in recent 58 years in Juye.Warming was a mutation phenomenon in the 1990s,specific starting in 1990.The annual average rainfall was 671 mm to show a clear downward trend at 17.9 mm/10 a and the interannual change was large.The largest difference was 762.5 mm between 2002 and 2003.The reducing precipitation mutation began in 1971 and surpassed the significant level of 0.05 in 1980.Annual sunshine hours decreased at rate 88.4 h/a and the trend was very obvious and the largest contribution to them was in summer and autumn.The abrupt change point of the sunshine time was in 1982 and the reducing trend was obvious after 1984.

Juye;climate;characteristics of changes;analysis

P468.1/.7

A

1000-2324(2015)05-0721-04

2014-08-15

2014-09-23

程萌(1982-),男,山东菏泽人,本科,工程师.主要从事气象综合观测工作.E-mail:83704198@qq.com