1961～2010年海南兴隆气候变化趋势与突变分析

李志刚+王灿+祖超+郑维全+鱼欢+杨建峰

摘 要 利用趋势分析和Mann-kendall检验统计方法对海南省万宁市兴隆旅游经济区近50年（1961～2010年）降水量、气温和相对湿度等气象因子进行趋势分析和突变分析。结果表明：兴隆地区年平均温度呈明显上升趋势，变化倾向率约0.288℃/（10 a）；年降水量变化整体变化呈下降趋势，但未能通过显著性检验；年平均相对湿度的变化整体上表现出下降趋势，变化倾向率为-1.052%/（10 a）；兴隆地区年平均气温的自20世纪70年代起开始呈现升高趋势，到1990年左右发生了突变，但年降水量、相对湿度未发现突变点。综上所述，兴隆地区近50年来气候变化趋势与全国范围基本一致，增温幅度略高于全岛水平；而降水量变化趋势与海南岛相反，呈现出微弱的线性下降趋势。

关键词 海南兴隆 ；气候变化 ；趋势分析 ；突变分析 ；Mann-Kendall检验

中图分类号 P467 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.06.010

Analysis of Climate Trend and Abrupt Climate Change from

1961 to 2010 in Xinglong， Wanning， Hainan

LI Zhigang WANG Can ZU Chao ZHENG Weiquan YU Huan YANG Jianfeng

（Spice and Beverage Research Institute， CATAS / Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Crops， Ministry of Agriculture / Hainan Key Laboratory of Genetic Improvement and Quality Regulation for Tropical Spice and Beverage Crops， Wanning， Hainan 571533）

Abstract The data on climatic factors such as precipitation， temperature and relative humidity in the past 50 years （1961～2010） in Xinglong， Wanning， Hainan Province were used to analyze the climate trend and abrupt climate change by using the method of trend analysis and Mann-kendall test. The results showed that the annual mean temperature was significantly increased with the linear trend rate of 0.288 Co（10a）-1. The annual precipitation tended to decrease but did not pass the significance test. The annual average relative humidity showed a downward trend， with a trend rate of -1.052%o（10a）-1. The annual average temperature started to show a rising trend from 1970s， but an abrupt climate change occurred in around 1990. No abrupt climate change was observed in the annual precipitation and relative humidity. It was concluded that the climate trend in the past 50 years in Xinglong was generally consistent with that in the whole country. The annual average temperature was slightly higher in Wanning than in the whole Hainan Island， and the annual average precipitation trend in Wanning was opposite to that in the whole Hainan Island and showed a weak linear downward trend.

Keywords Hainan Xinglong ； climate change ； trend analysis ； abrupt change analysis ； Mann-Kendall test

近年來，气候变化规律成为中国气象界普遍关注的热点问题，许多科技人员针对我国气候变化规律开展研究，并取得一定进展[1-6]。关于海南岛的气候变化特征也有过一些研究：周茂华等[7]研究了海南岛各季和年的平均气温和降水量的统计特征；吴慧等[8]利用小波分析对全岛月平均气温和降水量的多层次时间尺度结构作了详细分析；陈小丽等[9]采用Mann-Kendall检验方法分析了海南岛近42年气候变化特征。类似的研究均针对海南全岛范围进行大尺度的年际动态比较分析，但岛内各县由于地理位置和地形的不同，形成的一些典型气候类型区的气候变化规律特征尚未见报道。本文分析了海南兴隆1961～2010年的降水量、平均气温和相对湿度的变化情况，讨论该区域的气候变化规律特征，以期为今后开展气候变化对该区域农业活动等影响的研究提供理论依据。

1 研究区域概况

兴隆位于海南省东南部万宁市境内，距万宁市城区25 km，海榆东线公路205 km处，是海南省著名旅游胜地。该地区东临南海（距海边约10 km），三面环山，日照充足，长夏无冬，湿度大、雨量充沛，属典型的热带季风气候，绝大多数热带、亚热带植物在这里均能正常生长开花结果，有着我国其它热带、亚热带地区所不可比拟的气候条件。

2 资料与方法

本研究的所有气象数据，由兴隆华侨农场气象站提供。气象站观测场位于北纬18°45′，东经110°08′，海拔高度约26.0 m。 本文首先利用一元线性回归、5 a趋势滑动和多年趋势线进行气候变化趋势与特征分析；其次对气候要素气温、降水量、相对湿度进行气候突变分析。检验气候要素突变的方法较多，文中主要采用Mann-Kendall法对气候要素进行突变分析。具体的突变分析过程详见文献[10-11]，在此不作赘述。

3 结果与分析

3.1 气温变化特征分析

1961～2010年興隆地区年平均气温呈上升趋势（图1），变化倾向率为0.288℃/（10 a）（表1）。总体上与全球平均气温变化趋势一致，但变化规律与幅度有所不同，增温幅度略高于陈小丽等[9]得出的海南岛年平均气温以0.27℃/（10 a）的倾向率上升的研究结果。

有研究表明，在全球变暖的气候背景下，自20世纪以来的100年间全球平均气温升高了0.3～0.6℃[12]。李庆祥等[13]研究表明：1954～2006年我国平均气温增暖趋势约为（0.26±0.032）℃/（10 a），冬季最大为（0.35±0.046）/（10 a），春季为（0.25±0.051）/（10 a），秋季为（0.22±0.055）/（10 a），夏季最小为（0.16±0.037）/（10 a）。用线性倾向估计分析1961～2010年兴隆地区春、夏、秋、冬及年平均气温的变化趋势，结果见表1。兴隆地区近50年来春、夏、秋、冬及年平均气温随时间变化均呈现出显著的线性增加趋势，线性倾向率大小顺序为：冬>秋>年平均>夏>春。与全国范围相比较，除冬季外，兴隆地区春、夏、秋季的气温升高的线性倾向率均较大，但冬季仍为该地区升温最明显的季节，升温速率为0.325℃/（10 a）。

3.2 降水变化特征分析

兴隆地区1961～2009年多年平均降水量为2 150.8 mm，降水变化周期短，整体变化呈下降趋势（图2），但未能通过显著性检验。这一结果与左洪超等[14]对全国范围内降水量变化的研究结果一致；而与陈小丽等[9]的研究结果相反，其研究表明，1961～2002年海南岛降水量连时间的增加呈弱的上升趋势，以42.9 mm/（10a）的倾向率增加。

整体上来看兴隆地区在20世纪60、70年代降水量变化较大，近50年雨量最大的十年中有6年发生在这一时期，其中包括雨量最大年（1972年的3 042.5 mm）和次大年（1973年的3 003.1 mm）；同时，雨量最少的10年也有4年在这一时期，其中雨量最小年（1977年的1 084.5 mm）。80和90年代是雨量相对来说变化不剧烈的丰雨时期，这一时期的平均降水量在2 183 mm左右。然而，进入21世纪后，降水量显著下降到1 990 mm，且2000～2009年有8年的降水量低于多年平均值或持平，有3年是雨量最少的十年之一。韩奇等[9]对海南儋州近年气候变化的研究也得出了同样的结果。

海南四季不分明，当地人习惯将每年的5～10月称为雨季（也是台风季节）。由图3可知，11月至次年4月称为旱季。雨季的降水量占全年降水量的75.1%，雨季6个月的平均降水量为269.1 mm；旱季的降水量占全年降水量的24.9%，旱季6个月的平均降水量为89.4 mm。因此，雨季、旱季之分明显。从多年平均降水量的月度分布情况可见，兴隆地区降水量的月度分布较不均匀，9、10月为全年降水最为集中的月份，占全年31.3%，降水量分别为406.8、376.2 mm。12月至次年3月的降水量最小，在38.1～59.7 mm，降水最多月9月的降水量是最少月1月的10余倍。原因为9、10月份是台风天气最频繁发生的月份，台风带来的强降水天气是这2个月份降水量高的主要原因，如：1973、1978年9月的降水量都超过了1 000 mm，分别为1 053.3和1 010.9 mm。1973年9月14日，在琼海登陆的7314号18级超强台风“玛琪”和1978年9月24、29日分别在陵水、琼海登陆的2次9级热带气旋，是造成这2个时间降水量较集中的重要原因。

3.3 相对湿度变化特征分析

兴隆1961～2010年平均相对湿度的变化整体上表现出显著的线性下降趋势（α=0.05），变化倾向率为-1.052%/（10a），见图4（年份）。1968年全年平均相对湿度最高，超过90%；最低年为2006年的80.33%；自1995年起，年平均相对湿度均低于多年平均值84.74%，降低趋势明显。从近50年来多年月平均相对湿度来看，兴隆地区相对湿度的各月分布大致上呈双峰型。相对湿度的最大值出现在9月，次大值出现在2、8月，最小值出现在12月，次小值出现在11月，见图4（月份）。

3.4 气候变化的突变分析

利用Mann-Kendall 法对兴隆地区1961～2010年平均气温、年降水量和相对湿度进行突变检验，见图5。分析发现：自20世纪70年代以来，兴隆地区年平均气温有一明显的增暖趋势，90年代后这种增暖趋势大大超过0.05临界线，表明90年代起兴隆气温的上升趋势十分显著。UF和UB曲线的交点位于0.05临界线内（图5），因此可确定兴隆地区的气温变化在1990年前后发生了突变。而陈小丽等[9]的研究发现，海南岛年平均气温在1961～1986年处于波动下降阶段，1986～2002年处于波动上升阶段，1986年前后发生突变，1987年开始增暖趋势显著（α=0.05）。兴隆地区的气温变化与海南变化在趋势上基本一致，但相对来说变化延后2～3年。