近57a淮河流域气温变化的时空特征

靳莉莉 张晓红 王 皓 陈光舟

（1.淮河流域气象中心 合肥 230031 2.安徽省气象台 合肥 230031 3.安徽省气象局应急与减灾处合肥 230031）

1 引言

IPCC第5次评估报告指出，气候系统的暖化是毋庸置疑的。中国气候变暖趋势与全球一致，近50a中国增暖尤为明显，增暖主要发生在20世纪80年代中期后。处于我国南北气候过渡带的淮河流域是气候变化效应的敏感区，其气候变化特征受到格外关注，气温的变化尤其如此。近十年来，叶正伟以淮河流域为例，分析我国南北气候过渡带不同特征气温的时间、空间变化规律；韩艳分析了淮河流域年和四季的均温时空变化特征；叶金印利用145个地面气象站资料，探讨了淮河流域常规气象要素（温、压、湿、风、日照、降水）随时间变化速率和空间分布不均匀性。叶正伟和韩艳只选取了30个左右地面气象站点的数据进行分析，而叶金印对于气温的年际、年代际变化特征及可能存在的气候突变等则未作探讨。基于以上研究事实，本文使用淮河流域170个气象站有完整气象记录（1961年）以来的逐日气温资料，从观测事实角度全面、客观地分析三种特征气温的空间、时间演变及气候突变特征。

2 资料和方法

本文使用国家气象信息中心整编的1961～2017年淮河流域170个国家级气象站日平均气温、最高气温和最低气温资料，利用空间相关系数、线性趋势分析和M-K突变分析方法研究气温的时空变化特征和产生气候突变的时间。

3 空间变化特征

3.1 空间分布

淮河流域年平均气温（简称年均气温）为12.6℃（沂源）～16.2℃（六安），空间平均值为14.7℃：淮河水系大部分地区为14.5℃～15.5℃，涡河上游、沂沭泗水系及里下河北部为12.6℃～14.5℃。年平均最高气温（简称年均高温）为17.0℃（日照）～21.1℃（霍山），空间平均值为20.0℃：流域中西部为20.0℃～21.1℃，涡河上游、沂沭泗及里下河地区为17.0℃～19.0℃。年平均最低气温（简称年均低温）为7.5℃（沂源）～12.3℃（六安），空间平均值为10.3℃：沿淮淮河以南及里下河南部为10.5℃～12.3℃，流域其他地区7.5℃～10.5℃。

流域三种特征气温均呈南高北低分布，但三者对于海陆差异具有不同的敏感度，年均高温的海陆差异最明显；年均低温则对海陆差异不敏感；年均气温介于两者之间，且更相似于年均低温。年均气温与年均低温的最大、小值出现位置相同，与年均高温的出现位置有一定的偏差，进一步说明均温与低温分布更为相似。

3.2 空间相对变率

气温相对变率表示某地气温相对变化性的大小。气温变率小，则意味着该地区气温常年比较稳定；气温变率大，则意味着该地区气温不稳定。三种特征气温的相对变率分布均反映了流域气温呈增暖趋势，三者之间既有一定的相关性，又有一定的差异性：

（1）三者增暖速率的空间分布型态大致相同：流域颍河上游北部、颍河涡河中游、淮干中下游以南、沂沭泗大部及里下河地区的反“E”型区增暖速率较大（显著增暖区），而伏牛山区以东至涡河中上游、淮河上游至淮干中游淮北的“C”型区增暖速率相对较小（缓慢增暖区）。

年均气温与年均低温、年均高温增暖速率的空间相关系数分别达到0.876和0.615，均通过了信度为0.001的显著性检验，表明这三种特征气温的增暖具有极强的空间协同性，其中年均气温与年均低温的空间变化更相近。

（2）三者增暖速率显著值之间存在差异：年均低温的显著增暖区升温速率可达0.5～0.712℃/10a，年均高温为0.1～0.359℃/10a，而年均气温为0.2～0.431℃/10a，处于高、低温之间，与高温增暖值更相近。

4 时间变化特征

4.1 年际变化

图1 近57a年平均气温（a）、年平均最高气温（b）、年平均最低气温（c）变化曲线图（单位：℃）

图2 淮河流域年平均气温（a）、年平均最高气温（b）、年平均最低气温（c）的MK突变分析图

表1 淮河流域各年代平均气温、最高气温、最低气温平均值表

三种特征气温近57a逐年变化曲线（图1）的趋势系数分别为0.0219、0.0134及0.0356，其中均温和低温的增暖趋势通过了0.01的显著性检验。表明近57a来淮河流域年均低温、年均气温上升趋势明显，增暖速率分别为0.36℃/10a、0.22℃/10a；年均高温上升趋势不明显，气候倾向率为0.13℃/10a。叶金印、叶正伟对此也进行了分析，得到的增暖速率与本文略有差异，这种差异是所用资料序列长度差异和站点数量差异造成的。

4.2 年代际变化

三种特征气温的每10a平均值（表1）显示：年均气温在20世纪70年代、80年代略减；在90年代增温幅度最大，达0.5℃/10a；在00年代、10年代增温趋缓，为0.2～0.3℃/10a。年均高温在70年代、80年代递减；在90年代增温明显，增幅达0.5℃/10a；00年代、10年代增温趋缓，为0.2℃/10a。年均低温则是每10a依次递增的，其中90年代、00年代增幅最大，均达0.6℃/10a；10年代增温趋缓，为0.2℃/10a。总的来说，近57a淮河流域三种特征气温均有增暖趋势，且在90年代增暖最为明显；增暖趋缓时间则略有差异，均温和高温在00年代，低温在10年代。许艳研究认为：增暖趋缓期（1998～2014年）中国年均气温和年均高温转为降温趋势，年均低温的上升趋势是减缓的。对比可见，淮河流域气温增暖趋缓滞后于全国，这种滞后性在尹云鹤分析的我国气候变化趋势与突变的区域差异中也有体现。尽管三种特征气温的年代际变化趋势存在一定的差异，但它们的共性是在90年代都存在跃变。

4.3 突变分析

利用M-K突变方法对三种特征气温进行分析（图2）。年均气温的UF值在1993年以后大于0，表明1993年以后年平均气温呈上升趋势；在1999年以后超过临界直线1.96，表明1999年以后上升趋势显著；与UB曲线的交点是1996年，表明1996年为突变时间。年均高温的UF值在1997年以后大于0，2007年超过临界直线，与UB曲线的交点是1998年、2000年和2003年。由于1998年后，UF与UB值未超过临界直线，又在2000年相交，故1998年不可确定为突变时间；而2000年以后，UF值始终大于等于UB值（仅在2003年短暂相交），而后在2007年后超过临界直线，则2000年可确定为突变时间，较平均气温突变晚。年均低温的UF值在1973年以后大于0，1990年以后超过临界直线，与UB曲线的交点在1993年，意味着最低气温的突变时间在1993年，较平均气温突变早。

5 结论

通过分析近57a淮河流域三种特征气温的时空变化，得到如下结论：

（1）流域年均气温、年均高温和年均低温总体均呈南高北低分布，但高温兼具纬向差异和海陆差异，低温只有纬向差异，而均温介于高、低温之间，更接近于低温。

（2）三种特征气温的相对变率均表现出增暖趋势，三者在空间上大致相同，但增暖速率不同。

（3）年均气温和年均低温增暖趋势明显，年均高温增暖趋势不明显。

（4）气温在90年代增暖最为明显；年均气温和年均高温年代际变化均为先降后升，而年均低温则逐年代持续升高。

（5）流域气温增暖是突变现象，低温突变在1993年，均温突变在1996年，高温突变在2000年■