思南县近56 a气温与降水的变化及异常特征分析

周继先,聂 云,袁 庆

(1.贵州省思南县气象局,贵州 思南 565100;2.贵州省黔东南自治州气象局，贵州 凯里 556000)

1 引言

当前，全球气候变化给生态环境、社会发展和人类生活带来不同程度的负面影响, 引起人们的普遍关注，气候变化问题已成为全球热点问题。气温和降水是衡量气候变化的重要指标，能较好地代表整个大气环境的变化趋势。诸多学者对其进行了深入研究，并取得了一定成果。马振锋等[1]利用西南地区139个气象站1961—2000年观测资料分析近40 a西南地区的气候变化事实，发现近40 a贵州东部丘陵地区的年平均气温、年平均最低气温在20世纪后40 a增温趋势明显，而年降水量呈减少趋势；严小冬等[2]在全面分析贵州省15个代表气象站1951—2001年的气温资料后发现，贵州气温变化具有明显区域性、季节性特征；王备等[3]分析贵州15个长记录代表站1951—2007年夏季气温和降水变化特征，认为贵州夏季平均气温主要呈弱下降趋势，降水呈增加趋势，其增加幅度大于全国。

地处黔东北的思南县位于乌江中下游、云贵高原向湘西丘陵过渡的斜坡地带，特殊的地形地貌使得思南县气候变化有其自身的特色[4]。目前,关于思南县气候变化的分析研究不多, 尤其是囊括近50 a气温和降水数据的相关分析研究甚少。本文拟运用思南县1960—2015年近56 a逐月气温和降水资料序列，着重分析思南县气温和降水的年际和年代际变化规律及其异常特征, 以期为当地农业经济可持续发展和防汛抗旱减灾工作提供科学依据。

2 资料和方法

选取思南气象站1960—2015年逐月气温和降水资料，文中所涉及到的气象资料在统计前均进行了严格的质量控制和均一性检查。同时，根据气候学划分四季为：春季3—5月，夏季6—8月，秋季9—11月，冬季12月—次年2月。

统计方法如下：进行趋势分析时采用气候倾向率表示, 用时间t代表自变量，气象要素y代表因变量，利用一元线性回归方程：y(t)=a+b×t，其中b×10为气候倾向率，b值符号正负分别反映y的上升和下降趋势；气温异常分析方法[5-6]：设T为年平均气温,Tm为常年平均气温,S为平均气温标准差,其冷暖等级划分为以下7个等级：T≥Tm+2.0S(异常偏暖)，Tm+2.0S>T≥Tm+1.5S(显著偏暖)，Tm+1.5S>T≥Tm+1.0S,(偏暖)，Tm+1.0S>T≥Tm-1.0S(正常)，Tm-1.0S>T≥Tm-1.5S(偏冷)，Tm-1.5S>T>Tm-2.0S(显著偏冷)，Tm-2.0S≥T(异常偏冷)；降水异常分析方法[5]：按现行的业务规定，根据降水距平百分率ΔR可划分为以下7个等级：80%≤ΔR(异常偏多),50%≤ΔR<80%(显著偏多),20%<ΔR<50%(偏多),-20%≤ΔR≤20%(正常),-50%<ΔR<-20%(偏少),-80%<ΔR≤-50%(显著偏少),ΔR≤-80%(异常偏少)。

3 气温和降水特征分析

3.1 气温变化特征分析

3.1.1 气温年际和年代际变化特征 从图1a分析可知，近56 a思南历年平均气温为17.4 ℃，年平均气温最大值为18.5 ℃，出现在2013年，最小值为16.5 ℃，出现在1964年，极差为2.0℃；近56 a年平均气温变化趋势方程为Y=0.012 9X-8.304 7，气候倾向率为0.129 ℃/10 a，通过了信度α=0.05的显著性检验，表明思南县年平均气温上升趋势明显。1960—2000年年平均气温基本在常年平均气温值上下波动，其中1967—1972年出现了一个持续6 a的相对“低温期”；从2001年开始迅速增温，2013年达到历年最大值。

由图1b分析思南县气温的年代际变化特征可知，20世纪60、70、80年代均为相对“低温期”，2000年代及21世纪2010—2015年为相对“高温期”，20世纪90年代与历年平均气温持平；其中2000年代为气温增长最快的时段，较常年平均气温偏高0.3 ℃。此外，2010—2015年思南县平均气温为17.7 ℃，与2000年代平均气温相同，说明上世纪末以来，思南县年平均气温增长趋势停止。

图1 思南县1960—2015年平均气温变化趋势图(a:年际变化，b:年代际变化.单位：℃)Fig.1 The average air temperature change trend during 1960-2015 in Sinan (a:interannual change,b:interdecadal change.Unit:℃)

3.1.2 气温季节变化特征分析 由图2分析可知，思南县近56 a春、夏、秋、冬四季平均气温分别为17.1 ℃、26.5 ℃、18.5 ℃、7.5 ℃。对四季平均气温进行线性趋势拟合，分析思南县近56 a气温季节变化特征如下：

近56 a春季平均气温为17.1 ℃，春季气温气候倾向率为0.126 ℃/10 a，通过了信度α=0.05的显著性检验，表明思南县春季气温具有明显的上升趋势；春季气温年际变化表现为“降—升”2个阶段，1960—1996年以弱降温为主，1997—2015年呈明显升温趋势。夏季气温气候倾向率为0.026 ℃/10 a，未通过信度α=0.05的显著性检验，说明夏季气温变化趋势不明显，总体呈弱升温趋势；夏季气温年际变化表现为“升—降—升”3个阶段，1960—1985年呈波动升温趋势，1986—2002年呈波动降温趋势，2003—2015年夏季气温缓慢上升。秋季气温的气候倾向率为0.161 ℃/10 a，通过了信度α=0.05的显著性检验，说明秋季气温有明显升温趋势；秋季气温年际变化表现为“降—升”2个阶段，1960—1981年气温呈波动下降趋势，1982—1997年气温缓慢上升，1998—2015年气温明显上升。冬季气温气候倾向率为0.205 ℃/10 a，是四季气温增温率最大的季节，升温趋势明显；冬季气温年际变化表现为“降—升”2个阶段，20世纪60—80年中期呈弱降温趋势, 1985年降至近56 a冬季气温最低值(4.8 ℃)，20世纪80年代中期以后，冬季气温呈明显升温趋势。

图2 思南县1960—2015年四季平均温度变化趋势图(a: 春季，b:夏季，c:秋季，d:冬季；单位：℃)Fig.2 The average air temperature change trend during four seasons from 1960 to 2015 in Sinan (a:spring,b:summer,c: autumn,d:winter. Unit:℃)

3.2 降水变化特征分析

3.2.1 降水年际和年代际变化特征 分析图3a可知，近56 a思南县年平均降水量为1 137.5 mm,年降水量最大值出现在1966年(1 809.5 mm)，年降水量最小值出现在2012年(720.6 mm)，相差1 088.9 mm。近56 a年降水量趋势方程y=0.050 2x+1 037.8，气候倾向率为0.502 mm/10 a(未通过α=0.05的显著性检验)，表明思南县年降水量总体呈增加趋势，但增加趋势不明显。此外，从图3a分析认为思南县年降水量基本在常年平均降水量上下波动，其中1985—1992年出现持续8 a的相对“少雨期”，1995—1999年出现持续6 a的相对“多雨期”，2008年以后，年降水量波动幅度增大，说明在全球气候变暖的大背景下，思南极端降水事件发生的频率增大。

分析图3b可知，20世纪60年代平均降水量为1 177.3 mm，较常年平均偏多39.8 mm；20世纪70年代平均降水量为1 116.4 mm，较常年平均偏少21.1 mm；20世纪80年代平均降水量最少(1 079.4 mm)，较常年平均值偏少58.1 mm；20世纪90年代平均降水量最多(1 197.9 mm)，较常年平均偏多60.4 mm；2000年代平均降水量为1 107.9 mm，较常年平均偏少29.6 mm；2010—2015年平均降水量为1 128.5 mm，较常年平均偏少9.0 mm。总体分析，近56 a思南县年降水量呈波动变化特征，20世纪70年代、80年代及2000年代思南县处于相对“少雨期”，20世纪60年代、90年代思南县处于相对“多雨期”，2010—2015年降水基本维持常年平均水平。

图3 思南县1960—2015年年降水量变化趋势图(a:年际变化，b:年代际变化；降水量单位：mm)Fig.3 The precipitation change trend during 1965-2015 in Sinan (a:interannual change, b:interdecadal change.Unit:mm)

3.2.2 降水季节变化特征分析 分析图4可知，近56 a春、夏、秋、冬四季平均降水量分别为328.8 mm、474.9 m、253.2 mm、71.6 mm。对四季降水量进行线性趋势拟合(均未通过信度α=0.05的显著性检验)，除夏季降水量呈弱增加趋势外，春、秋、冬季降水量均呈弱减少趋势。具体分析如下：

图4 思南县1960—2015年四季降水量变化趋势图(a: 春季，b:夏季，c:秋季，d:冬季；降水量单位：mm)Fig.4 The precipitation change trend during four seasons from 1960 to 2015 in Sinan (a:spring,b:summer,c: autumn,d:winter. Unit:mm)

近56 a思南县春季降水量气候倾向率为-8.981 mm/10 a，总体呈弱减少趋势；春季降水年际变化表现为“升—降—升—降”4个阶段，1960—1977年呈平缓增加趋势，1978—1991年呈波动减少趋势，1992—2004年呈波动增加趋势，2005—2015降水缓慢减少。夏季降水气候倾向率为5.674 mm/10 a，整体呈弱增加趋势；夏季降水年际变化特征表现为“降—升—降—升—降”5个阶段，其中1960—1974年呈波动减少趋势，1975—1980年呈波动增加趋势，1981—1989年呈缓慢减少趋势，1990—1998年降水迅速增加，1999—2015年降水迅速较少。秋季降水气候倾向率为-3.963 mm/10 a，呈弱减少趋势；秋季降水年际变化特征表现为“升—降—升”3个阶段，1960—1982年秋季降水呈缓慢增加趋势，1983—2006年呈平缓减少趋势，2007—2015年秋季降水呈缓慢增加趋势。冬季降水气候倾向率为-1.228 mm/10 a，总体呈弱减少趋势；冬季降水年际分布不均，以波动变化趋势为主。

4 气温和降水的异常分析

4.1 气温异常分析

分析表1可知，近56 a思南县异常偏暖年出现1 a(2013年), 显著偏暖年出现2 a(2006、2015年)，异常偏冷年出现1 a(1964年)，显著偏冷年出现2 a(1967、1976年)。其中偏暖年份主要集中在20世纪90年代和2000年代以来，偏冷年份主要集中在20世纪60年—70年代。

结合表1分析，近56 a思南县异常暖春出现1 a(2006年), 显著暖春出现4 a(1974、2008、2013、2015年)， 异常冷春出现2 a(1970、1996年)，显著冷春出现1 a(1976年)，春季偏暖年份主要出现在2000年代以来，春季偏冷年份主要出现在20世纪60—80年代。异常暖夏出现2 a(1981、2013年),显著暖夏出现2 a(1961、1972年)，异常冷夏出现1 a(1964年)，显著冷夏出现1 a(1999年)，夏季偏暖年份主要出现在20世纪70年代、80年代和2000年代以来，夏季偏冷年份主要出现在20世纪60年代。异常暖秋出现2 a(1983、2014年), 显著暖秋出现4 a(2001、2006、2008、2011年)，异常冷秋出现1 a(1967年), 未出现显著冷秋年份，秋季偏暖年份主要出现在20世纪80年代和2000年代以来，秋季偏冷年份主要出现在20世纪70年代。异常暖冬出现1 a(1979年)，显著暖冬出现4 a(1987、1999、2009、2015年)，异常冷冬出现1 a(1985年), 显著冷冬出现3 a(1964、1968、1977年)，冬季偏暖年份在20世纪70年代、80年代、90年代均有出现，但2000年代以来冬季偏暖年份明显增加，占近56 a冬季偏暖年份的62.5%，而冬季偏冷年份主要出现在20世纪60年代和80年代。

综上分析可知，2000年代以来，思南县年、四季偏暖年份增加，表明受全球气候变暖的影响，思南县年、四季偏暖年份呈增加趋势。

表1 思南县1960—2015年各年及各季节平均气温异常情况分布表Tab.1 The distribution table of average temperature anoalies between 1960 and 2015 in Sinan

4.2 降水异常分析

分析表2可知，近56 a思南县年降水量未出现降水异常偏多年、异常偏少年和显著偏少年，显著偏多年出现1 a(2012年)。春季降水未出现异常偏多、异常偏少年份, 显著偏多出现1 a(1961年)，显著偏少出现1 a(2011年)。夏季降水异常偏多出现3 a(1967、1996、1998年)，显著偏多出现3 a(1969、1993、2014年)，显著偏少出现4 a(1966、1972、1981、2013年)，未出现异常偏少年份。秋季降水异常偏多出现3 a(1972、1982、2012 年), 显著偏多出现3 a(1963、1983、1987年)，显著偏少出现1 a(1986年)，未出现异常偏少年份。冬季降水显著偏多出现5 a(1971、1993、1995、1997、2004年)，显著偏少出现2 a(1979、1996年)，未出现异常偏多和异常偏少年份。综上分析可知，思南县年、四季降水变化总体较为正常，降水异常偏多(偏少)或显著偏多(偏少)年份较少，但2000年代以来，思南县年、四季降水异常年份有所增加，表明全球气候变暖的背景下思南县极端降水发生频率增大。

表2 思南县1960—2015年各年及各季节降水量异常情况分布表Tab.2 The distribution table of precipitation anoalies between 1960 and 2015 in Sinan

5 结论

①近56 a思南县年平均气温为17.4℃，呈明显升温趋势，从上世纪末开始，思南县年平均气温增长趋势停止。此外，近56 a思南县春、夏、秋、冬平均气温分别为17.1℃、26.5℃、18.5℃、7.5℃；其中春、秋、冬季气温具有明显的升温趋势，夏季升温趋势不明显。

②近56 a思南县年平均降水量为1137.5mm，年降水量总体呈弱增加趋势，2000年代中期后，年降水量波动幅度大，极端降水事件多发。此外，近56 a春、夏、秋、冬四季平均降水量分别为328.8mm、474.9m、253.2mm、71.6mm，除夏季降水量呈弱增加趋势外，春、秋、冬季降水量均呈弱减少趋势。

③分析近56 a思南县气温和降水异常特征发现，2000年代以来，思南县年、四季偏暖年份和降水异常年份均增加，表明在全球气候变暖的背景下，思南县年、四季偏暖年份呈增加趋势，极端降水事件发生频率增大。

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