蔡磊 付敏 陈裕
摘 要:该文基于一元线性回归分析法和M-K检验方法,利用当涂县1960—2015年气温数据资料,对当涂县56a气温变化特征进行了统计分析。结果表明:近56年来,当涂县气温变化呈上升趋势,增温率为0.236℃/10a。1960—2015年当涂年平均气温、四季平均气温均表现为不同程度的增暖趋势,增温率最大是春季,其次为冬季、秋季,最小为夏季。秋季增温率与年平均气温增温率最为接近。当涂年平均气温和平均最低气温均在1998年发生一次突变,平均最低气温在1997年发生一次突变。
关键词:气温;变化特征;突变分析;当涂县
中图分类号 P468.02 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2018)01-0090-03
气候变化和全球变暖是当今国际社会普遍关注的热点问题之一。根据政府间气候变化专业委员会IPCC第5次全球气候变化研究报告中指出,在1880—2012年期间,全球平均地表气温升高了0.85(0.65~1.06)℃,尤其是从20世纪后半叶开始,气温升高的趋势更加明显[1]。21世纪全球平均气温将继续上升[2]。近年来,我国很多学者也对全国或区域性的气温变化进行了大量研究[3-12],证明了100年来我国温度的增暖趋势与全球增暖趋势相一致,但不同城市不同区域温度变化特征不尽相同。
当涂县位于安徽省东部,长江下游南岸,地处长三角经济圈与皖江城市带交汇处,介于南京、马鞍山和芜湖之间。在全球气候变暖的背景下,寻找当涂气温的变化特征,有利于为开发利用气候资源,保护和改善环境,促进可持续发展和社会经济建设服务提供科学依据,也为当涂县的短期气候预测提供一些参考。本文在前人研究的基础上,利用当涂县1956—2015年的气温资料对当涂县气温变化特征及突变进行分析。
1 资料与方法
1.1 资料来源及说明 本文资料来自当涂国家气象观测站1960—2015年共56a的年平均气温资料。当涂国家气象观测站分别在2007年、2010年、2016年3次迁站。四季的气温定义如下:春季3—5月、夏季6—8月、秋季9—11月、冬季12月至次年2月。在研究方法上采用一元线性回归分析法、Mann-Kendall(M-K检验)非参数统计检验方法[13]来研究气温变化的总趋势。
1.2 研究方法
1.2.1 一元線性回归分析 线性倾向估计用表示样本数为n的某一气候变量,用年代为自变量[t]表示所对应的时间,建立[xi]与[ti]之间的一元线性回归方程气象要素的年代变化趋势用式:[xi=ati+b,i=1,2...,n]。a为气温变化倾向率,当[a>0]表示递增趋势,[a<0]表示递减趋势,[a=0]趋势没有变化。其中:[a]为回归系数、[b]为回归常数,[a]和[b]可以用最小二乘法进行估计;对[xi]与[ti]之间的相关系数进行检验。
1.2.2 Mann-Kendall法 M-K检验法是一种非参数统计检验方法,该检验方法是不需要样本遵从一定的分布,也不受少数异常值的干扰,并且可以明确突变开始的时间,并指出突变区域。方法是对于具有[n]个样本量的时间序列为[x],构造一秩序列:
式中:[ESK]是[Sk]均值,[VARS看k]是[Sk]方差,给定显著性水平[α],当[UFk>Uα]时,表明序列存在明显的增长或减少趋势。所有的统计量成一条曲线[C1]。把同样的方法引用到反序列中,得到另一条曲线[C2]。如果曲线[C1]和[C2]的交叉点位于信度线之间,这个点便是突变的开始。
2 当涂地区气温变化特征
2.1 平均气温变化趋势 当涂地区气象站年平均气温变化如图1所示。由图1可知,当涂地区年平均气温16.0℃,1960—2015年年平均气温最高为17.5℃(2007年),年平均气温最低为15.1℃(1980年)。当涂地区气温年平均气温呈明显上升趋势,增温率为为0.24℃/10a。
2.3 气温序列进行突变分析 对1960—2015年当涂县逐年平均气温序列进行突变分析,分析汇出UFK、UBK曲线图。从图3可以看出:自1998年以来,当涂县气温有增暖趋势,但并不显著,2005年以来这种增暖变化趋势明显,当涂气温上升趋势显著,UFk和UBk曲线在1998年有一个交点,表明1998年当涂县气温发生了突变。
对于当涂县1955—2015年平均最低气温进行M-K检验,结果表明,1995年平均最低气温有上升趋势,但并不显著,2003年开始UFk超过临界值,上升趋势显著,UFk和UBk在置信水平区间内有交点,交点位置表明平均最低气温发生突变时间发生在1998年(图5)。
3 结论
(1)近56年来,当涂气温变化趋势与全球气候变暖趋势相一致,呈上升趋势,当涂县增温率为0.0236℃/年。
(2)1960—2015年当涂年平均气温、四季平均气温均表现为不同程度的增暖趋势,增温率最大是春季,其次为冬季、秋季,最小为夏季。秋季增温率与年平均气温增温率最为接近。
(3)当涂年平均气温和平均最低气温均在1998年发生一次突变,平均最低气温在1997年发生一次突变。
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(责编:张宏民)endprint