延吉市极端气温变化特征分析

徐昌龙 崔春杰 张莹莹 崔日权

1.延边州气象局 吉林 延吉 133000;2.延吉市气象局 吉林 延吉 133000

气候变暖已成为不争事实。大量研究表明,在全球气候变暖情况下,极端气候事件造成的经济损失以及给社会带来的影响非常巨大,因此研究极端温度变化十分必要。延吉市地处吉林省东部山区,春季干燥多风、夏季温热多雨、秋季凉爽少雨、冬季漫长寒冷,属中温带大陆性季风气候。本文以极端气温作为研究对象,利用逐日最高、最低温度资料探讨气候变暖对极端温度影响及变化趋势,对于防灾减灾和经济建设有一定现实意义和实际价值。

1 资料与方法

利用延吉地面观测站1953-2019年逐日最低、最高气温记录,日最低和日最高气温记录单位是0.1℃。采用一次直线方程最小二乘法计算延吉市最高、最低气温趋势变化率,运用Mann-Kendall法研究延吉市67年气温突变特征,通过小波分析得出延吉市极端最高、最低气温周期变化。

2 极端温度变化特征分析

2.1 年际变化和年代际变化

2.1.1 极端最高气温 延吉市历年极端最高气温在1997年7月25日和2018年8月4日,为37.7℃,平均极端最高气温33.2℃,主要在每年5-8月,以7月最多为29次占43.3%,其次为8月、6月分别为17次和15次,占比分别为25.3%和22.4%,5月次数最少为6次,占9.0%。

延吉市极端最高气温存在年际变化特征,且近67a极端最高气温随时间有弱上升趋势(图1),气候倾向率0.01℃/10a,相关系数R仅0.07。20世纪50年代有上升趋势,60年代趋于下降,70年代出现上升,80年代又下降,90年代初达到谷底,之后整体呈微弱上升趋势。

图1 延吉市年极端最高气温时间序列

2.1.2 极端最低气温 延吉市历年极端最低气温在1972年2月6日,为-32.7℃,平均极端最低气温-25.4℃,主要在每年1-2月和12月,以1月最多为43次占64.2%,12月17次,占25.4%,2月7次为最少,占10.4%。

近67年延吉市极端最低气温有明显年际变化特征(图2),且随时间明显上升,气候倾向率为1.1℃/10a,相关系数R为0.69。年极端最低气温50-70年代略下降,70年代初达谷底,70-90年代后期趋于下降,2000年后上升明显。

图2 延吉市年极端最低气温时间序列

2.2 Mann-Kendall检验 延吉市极端最高气温无明显突变,60年代由冷向暖弱突变,1985-2015年极端最高气温持续偏低;极端最低气温有明显突变,突变点在1991年前后,1975年前极端最低气温波动明显,1975后处于偏高。

2.3 小波分析

2.3.1 极端最高气温 延吉市极端最高气温有19-20年、2-3年、6-7年、10-11年4个明显振荡周期,其中19-20年和10-11年周期贯穿整个研究时段,并在80年代后趋于增强,其他两个周期较弱。对应准10年时间尺度,延吉市67a极端最高气温经历14个冷暖交替过程,冷、暖期分别7个;准20年时间尺度上,经历8个冷暖交替过程,冷、暖期分别4个;50年代中期至60年代中期、70年代中期至80年代中期、90年代中期至21世纪初延吉市极端最高气温偏高,而60年代中期至70年代中期、80年代中期至90年代中期、21世纪初期至21世纪10年代中期延吉市极端最高气温偏低。分析小波方差,极端最高气温准20年周期振荡最明显,其次为2-3年、6-7年、10-11年周期。

2.3.2 极端最低气温 延吉市极端最低气温存在12-13年、7-8年、32-33周期,这3个振荡周期均贯穿整个研究时段。在准12年时间尺度上,延吉市极端最低气温经历10个冷暖交替过程,1960年前及60年代末至70年代中期、80年代末至90年代前期、90年代末期至2002年前、2008至2015年前延吉市极端最低气温偏低,其余时段偏高。对应准32年时间尺度上,延吉市极端最低气温经历4个冷暖交替过程。从小波方差看出,极端最低气温准12年周期振荡最明显,其次为7-8年、32-33周期。

3 小结

①延吉市年平均极端最高气温33.2℃,出现在每年5-8月,7月最多为29次占43.3%,极端最高气温随时间有弱上升趋势。延吉市历年极端最低气温在1972年,为-32.7℃,平均极端最低气温-25.4℃,主要在每年1-2月和12月,1月最多为43次占64.2%;延吉市极端最低气温随时间出现明显上升,气候倾向率1.1℃/10a。

②Mann-Kendall检验结果,延吉市极端最高气温无明显突变,60年代由冷向暖弱突变过程,且1985-2015年极端最高气温持续偏低;极端最低气温在1991年前后发生明显突变,1975年前极端最低气温波动明显,1975后一直处于偏高状态。

③小波分析结果,延吉市极端最高气温有19-20年、2-3年、6-7年、10-11年4个明显振荡周期,其中准20年周期振荡最明显,其次为2-3年、6-7年、10-11年周期。延吉市极端最低气温有12-13年、7-8年、32-33周期,其中准12年周期振荡最明显,其次为7-8年、32-33周期。