1961—2010年云南省气候变化特征分析

陈恩波，广键梅，张开源

（云南玉溪农业职业技术学院，云南玉溪653106）

1961—2010年云南省气候变化特征分析

陈恩波，广键梅，张开源

（云南玉溪农业职业技术学院，云南玉溪653106）

为了研究云南气候变化特点，利用1961—2010年云南25个站点的平均气温、最低气温和最高气温、降水量资料，分析研究云南近50年来的气候变化。结果表明：（1）云南升温趋势明显，升温率达0.24℃/10 a；（2）一年四季中，冬季升温的趋势最明显，春季、夏季和秋季的升温幅度大致相等；（3）年降水量呈略减少趋势，长期变化趋势不显著。年降水量呈周期性的波动变化，且年际变化较大；（4）年平均降水日数变化总体呈下降趋势，其中下降最显著的是小雨日数，中雨日数略为下降，而大雨和暴雨日数却略为增加；（5）年降水强度总体呈上升趋势。

气候变化；特征；云南

0 引言

1880年以来，几乎全球的所有地区均经历了地表增暖，且表现出明显的年际和年代际变化[1]。IPCC评估报告中指出，近百年全球气候正经历一次以变暖为主要特征的变化。20世纪全球年平均温度上升了0.4～0.8℃，20世纪70年代中期以来，全球变暖的速度进一步加快。不断变暖的气候可导致极端事件的强度、空间范围、持续时间的变化，并引起前所未有的天气气候事件[2]。气候变化不仅影响本就脆弱的生态系统，也严重影响了经济社会的发展，受到国际社会的广泛关注[3-4]。

大量的研究表明，中国近100年来年平均气温上升明显，升温幅度在0.5～0.8℃，增温速率比同期全球平均略强。近50年中国年平均气温升高1.1℃，增温速率0.22℃/10 a，比全球或北半球同期平均高得多，冬季和春季增温最为明显，北方和青藏高原增温比较显著，部分地区极端天气气候事件增加[5-10]。

云南位于低纬度高原地区，青藏高原和东亚、南亚季风对其影响明显，由人类活动引起的全球气候变化是影响该地区气候变化的重要因素。近百年来，以昆明为代表的云南气候出现了与全球一致的变暖趋势，20世纪80年代后期开始气温持续上升，90年代后增暖趋势更加明显[11-18]。段旭等[13]研究指出，云南近50年来的气温变化，趋势与北半球和全国一致，但气候变暖的速率相对缓慢；降水量年平均变化不大，但季节和空间分布的变化却比较明显，雨季和主汛期降水量呈下降趋势，干季呈上升趋势。程建刚等[19]研究了气候变化对云南主要行业的影响，指出气候变化导致云南一熟制地区的面积减少，两熟制地区将北移，而三熟制比例提高；未来云南农作物遭遇病虫草害的面积将继续加大，强度增强，有持续加重趋势。本研究利用云南50年（1961—2010年）气温、降水等资料，对其气候变化特征及分布进行分析，对认识云南气候变化有重要科学意义，同时也可为深入研究气候变化对云南工农业生产、水资源、防灾减灾、人类健康、生态环境等的影响提供支撑。

1 资料与方法

1.1 数据来源及处理

图1 云南省25个气象站的分布

本研究采用截止2010年12月31日云南25个气象站（见图1）的观测数据。这些站点拥有1961—2010年共50年的完整定时气象观测记录（北京时间20—20时），观测场海拔高度在400.9（元江）～3319 m（德钦）之间，基本覆盖全云南省。25个站1961年1月1日—2010年12月31日逐日观测资料中，部分台站气温、降水、最低和最高气温存在少量缺测记录，但缺测率均在0.5%以下。缺测的数量不会影响年、月尺度的均值、合计值计算，同时对缺测部分的数据都用与缺测站最近的4个气象站的观测资料，采用距离权重反比法进行了补全。

1.2 研究方法

应用世界气象组织(WMO)推荐的非参数统计Mann-Kendall方法以及线性趋势分析方法[20]对云南1961—2010年降水和温度的季节变化和年际变化趋势进行显著性检验。用线性倾向值描述其变化趋势及变化速率，并计算整个时段的变幅。用时间相关系数检验线性变化趋势是否显著。

Mann-Kendall突变检验方法是一种非参数检验法，该方法不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，用于分析降水、径流、气温等要素时间序列的趋势变化[21-23]。

对于气候序列x(x1,x2,x3，…,xn)，构造一秩序列ri，ri表示xi＞xj的累计数(1≤j≤i)。

定义统计量Sk，见公式(1)。

在时间序列随机独立的假设下，定义统计量(3)：

这里UFk为标准正态分布，E(dk)与var(dk)分别为dk的平均值与方差，在x1，x2，...，xn相互独立，且有相同连续分布时可以通过公式(4)计算：

给定显著性水平a（本研究取a=0.05，∣U0.05∣= 1.96），若∣UFk∣＞1.96，则表明该气候序列在置信水平上呈显著的变化趋势。同样的，按气候序列x的逆序列重复上面的过程，使∣UBk∣=-UFk。如果2条曲线出现交点，且交点位于置信水平内，那么该点对应的时刻就是突变可能发生的时间。

2 结果与分析

2.1 气温的变化特征

2.1.1 年平均气温的时间变化特征 由图2～3可知，

图2 1961—2010年云南省年平均气温变化趋势

图3 1961—2010年云南省年平均气温变化趋势空间分布

1961—2010年云南省平均气温在16.10℃，呈现波动上升的趋势，升温趋势非常明显，可通过0.01信度检验，升温率达0.24℃/10 a，50年间平均气温上升了1.2℃。增温主要从1970s末开始，且有加快的趋势。由图2可见，1961—1976年间云南省的气温升温趋势不明显，未通过0.05信度检验，1976年之后云南省的平均气温增加趋势非常明显。1976—1996年，云南省的气温升温率为0.28℃/10 a，1996年以来升温更加明显，升温率达到0.32℃/10 a。从年尺度上看，云南省平均气温的最高值出现在2010年，为17.20℃，其次为2009年的17.08℃和1998年的16.94℃。从年代上看，1960s、1970s、1980s、1990s、2000s的年平均温度分别为15.75℃、15.78℃、15.98℃、16.31℃、16.69℃。

图4 1961—2010年云南省年平均气温突变分析

通过对1961—2010年平均气温进行M-K检验（见图4），可以看出UF曲线在1961—1976年间波动幅度不大，在1976年之后呈现明显的上升趋势，并在1988年超过置信区间范围，与UB曲线在1991年附近相交，交点位于95%置信区间以外，表明云南省1961—2010年的平均气温在1990s初期发生突变。

2.1.2 季节平均气温的变化特征 云南省的12月至次年2月为冬季，3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季。根据1961—2010年的资料统计，云南省春、夏、秋、冬四季的平均气温分别为17.09℃、20.90℃、16.37℃和9.92℃，秋季气温最接近年平均气温。其四季平均气温变化趋势见图5。各季节平均气温趋势系数及显著性检验情况见表1。一年四季中，冬季升温的趋势最明显，通过了0.05的信度检验，50年累计升温约1.75℃，冬季平均气温年际间变率较大。春季、夏季和秋季的平均气温升高也较为显著，都通过0.05的显著性检验，升温幅度大致相等。

图5 云南省各季节平均气温变化情况

表1 云南省各季节平均气温趋势系数

通过对历年各季节的平均气温做M-K检验，结果见图6。春季，UF曲线在1960—1988年间，基本都处在相对平稳的状态，单在1988年之后，UF曲线呈现上升的趋势，并在1998年突破置信区间。UF曲线与UB曲线在1994年相交，交点位于95%置信区间以内，说明云南省春季气温在1994年发生突变。夏季气温的UF曲线在1961—1966年间有短暂的下降，自1966年之后有明显的上升，并在1983年突破置信区间，与UB曲线在置信区间以外有交点，交点位于1988年，表明夏季气温在1988年发生突变。秋季气温中，UF曲线在1986年之后呈现明显的上升趋势，在1999年突破置信区间，并与UB曲线在置信区间内有1个交点，交点位于1994年，表明秋季气温在1994年发生突变。冬季气温中，UF曲线在1981年之后为上升趋势，并在1980s末期突破置信区间，UF曲线与UB曲线的交点位于1990年，表明冬季平均气温的突变点位于1990年。

从年代际来看（见表2），春季、秋季的平均气温基本上和全年年平均温度基本一致。春季气温在1980s温度最低，在1970s—1980s之间下降趋势不明显，在1980s之后有个强烈的上升趋势，上升的幅度约为0.6℃。夏季气温均处在上升的趋势过程中，在1980s—1990s之间上升的幅度最大，为0.34℃，秋季气温在1960s—1970s之间存在下降趋势，下降0.04℃，在1970s—1980s之间的上升趋势最大，达到了0.34℃。冬季的各年代际均处在上升的趋势中，与其他季节的不同在于：冬季升温幅度最大的时间段处在近10年的2000s—2010s中，升温幅度为0.55℃。

图6 各季节平均气温M-K突变检验

表2 云南各年代际各季节平均气温 ℃

2.1.3 年际平均温度的空间分布特征 从1961—2010年间的5个年代际上看，每个年代际的温度中心基本一致，存在2个高温中心，南部的中心在滇缅交界的景洪站，中部的高温中心位于滇中地区的元江站。低温地区主要位于滇北地区，低温中心位于德钦站。同时根据各年代际平均等温线也可以看出，等温线存在着明显的北移趋势，以14℃等温线为例，2000s较1960s明显北移近1个纬度。

2.2 降水的变化特征

2.2.1 年降水量变化特征 1961—2010年云南省年降水量呈略减少趋势，线性趋势未通过0.05的显著性检验，长期变化趋势不显著。图8和表3所示，云南省多年平均降水量为1161.35 mm；1960s、1970s、1980s和2000s降水量偏少，且降水量基本相当（1150 mm左右）；1990s降水量相对偏多，接近1200 mm。最大年降水量2001年，为1333.3 mm；最小年降水量2009年，为946.3 mm。

图7 云南省1961—2010年各年代温度变化情况

图8 云南省1961—2010年降水变化情况

表3 云南省各年代际平均年降水量 mm

年降水量呈周期性的波动变化，且年际变化较大，对1961—2011年年降水量序列进行分析，可看出周期波动，特别是1990年以来，云南省降水量相对1980s明显增加，波动较大。

2.2.2 年降水日数变化特征 降水日数是全年除露、雾、霜等凝结产生的降水记录外，降水量大于或等于0.1 mm的日数，资料表明过去50年云南省的年降水日数发生了明显变化。如图9所示，1961—2010年云南省年平均降水日数变化总体呈下降趋势，下降率约为11.3 d/10 a；其中，小雨日数下降最显著，下降率约为11.1 d/10 a，可以通过0.01的显著性检验；中雨日数呈略下降趋势，未通过0.05的显著性检验；大雨和暴雨日数呈略增加趋势，同样未通过0.05的显著性检验。

总的看来，1961—2010年平均年降水日数为161天，1973年最多为193天，2009年最少为120天。从年代际来看（见表4），除了1980s降水日数较快下降以外，总体上降水日数是小幅度持续下降。

2.2.3 年降水强度变化特征 年降水强度为年降水量除以年降水日数，单位为mm/d。研究表明，过去50年云南省的年降水强度发生了明显的变化，如图10所示，1961—2010年云南省年降水强度总体呈现上升趋势，上升率约为0.46 mm/10 a，可以通过0.05的显著性检验。

1961—2010年的年降水强度平均为8 mm/d，最大为1999年的9 mm/d，最小为1977年的5.9 mm/d。从年代际来看（见表5），除了2000s降水强度较1990s略微下降以外，总体上呈现持续上升趋势。

图9 1961—2010年云南省各级降水日数趋势图

表4 云南省各年代年降水日数 d

2.2.4 年际年均降水的空间分布特征 从1961—2010年间5个年代际看（见图11），各个年代际降水范围虽然有一定的变化，但降水中心基本一致。1961—2010年5个时段基本存在3个高值中心，1个位于云南省的腾中和盈江附近，2个中心都位于云南省西南部，其中一个位于龙川江支流地区，另一个位于太平江附近。另外，2个位于南部的景洪和澜沧附近。存在2个低值中心，一个位于云南省西北角，以德钦和中甸为中心；另一个位于云南省东北部，以孟津为中心。1961—2010年等值线由北向南发生明显偏移，特别是900 mm等值线和1050 mm等值线明显向南偏移。

3 结论与讨论

图10 1961—2010年云南省降水强度趋势图

以前的大多数研究只是从某一个或某几个方面选择气象要素，本研究采用云南省25个气象站1961—2010年的逐日气温与降水数据，利用线性趋势估计、M-K突变检验全面细致地分析了云南的气温与降水的时空变化特征，得到如下主要结论：

表5 云南省各年代年降水强度 mm/d

（1）1961—2010年云南省平均气温在16.10℃，升温趋势非常明显，升温率达0.24℃/10 a，50年间平均气温上升了1.2℃，在1990s初期发生突变；春、夏、秋、冬四季的平均气温分别为17.09℃、20.90℃、16.37℃和9.92℃，冬季升温的趋势最明显，春季、夏季和秋季的平均气温升高也较为显著，升温幅度大致相等。

（2）从1961—2010年间的5个年代际上看，温度中心基本一致，高温中心位于景洪站和元江站。低温中心位于德钦站，同时等温线存在着明显的北移趋势。

图11 云南省各年代际年降水空间分布图

（3）1961—2010年云南省年降水量呈略减少趋势，长期变化趋势不显著。多年平均降水量为1161.35 mm。年降水量呈周期性的波动变化，且年际变化较大，特别是1990年以来，降水量相对1980s明显增加，波动较大。

（4）1961—2010年云南省年平均降水日数变化总体呈现下降趋势，下降率约为11.3 d/10 a；其中，小雨日数下降最为显著；中雨日数呈略下降趋势；大雨和暴雨日数呈现略增加趋势；年降水强度总体呈上升趋势，上升率约为0.46 mm/10 a。

（5）从1961—2010年间5个年代际看，各个年代际降水范围虽然有一定的变化，但降水中心基本一致。等值线由北向南发生明显偏移，特别是900 mm等值线和1050 mm等值线明显向南偏移。

必须指出的是，因受到多种因素的制约，本研究只选取了云南25个气象台站的资料，考虑到云南特殊的地理环境，所选取的台站数量稍显不足，在一定程度上降低了空间分析的可信度。因此，若能适当增加气象台站的密度，能更加准确地揭示云南近50年来的气候变化状况。

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Climate Change Features in Yunnan from 1961 to 2010

Chen Enbo,Guang Jianmei,Zhang Kaiyuan
(Yuxi Agriculture Vocation-Technical College,Yuxi 653106,Yunnan,China)

The authors analyzed the climate change features in Yunnan in nearly 50 years based on the meteorological data of the average temperature,minimum temperature,maximum temperature and the precipitation from 25 stations in Yunnan during 1961-2010.The results showed that:(1)the warming trend was significant in Yunnan with the heating rate of 0.24℃/10 a;(2)the warming trend was most significant in winter,and the temperature had approximately equal increasing magnitude in spring,summer and autumn; (3)the annual precipitation showed a slight decrease trend,and the change of long-term trend was not significant;the annual precipitation showed a periodic fluctuation change with bigger inter-annual variation; (4)the annual average precipitation days showed a downward trend,thereinto,light rain days decreased most significantly,moderate rain days slightly decreased,heavy rain and storm days presented slightly increasing trend;(5)annual precipitation intensity showed an overall upward trend.

Climate Change;Features;Yunnan

P467

：A论文编号：cjas16080027

云南省教育厅科研基金一般项目“云南气候未来变化的多模式预估”(2010Y215)。

陈恩波，男，1967年出生，副教授，本科，研究方向：应用气象。通信地址：653106云南省玉溪市红塔区研和街道向家庄41号玉溪农业职业技术学院，Tel：0877-2991214，E-mail：yxnzykyc@163.com。

2016-08-31，

：2017-04-19。