上海浦东惠南镇1956—2020年气温和降水的变化特征

陈掌明

(上海市浦东新区气象局，上海 201399)

气候是人类赖以生存的最重要的自然环境组成部分，气候变化对自然生态系统和社会经济系统都会产生深远的影响。近百年来，气候变暖以及暖冬被普遍关注，关于气候变化的研究逐渐增多，气候学家对我国近代气候变化规律进行研究认为，自20世纪70年代后期，我国大部分地区气温升高明显，降水呈减少趋势[1-2]；上海奉贤地区2000年以来暖冬气候趋势较为明显[3]。

惠南镇地处浦东新区东南部的滨海地带，比邻上海临港开发区，因位于长江三角洲东缘、北亚热带南缘，具有独特的自然地理环境和气候特色，既有海洋性气候特色，也有亚热带季风气候特色，气候温暖湿润，温度和降水变化基本同季，但气候年际变化较大，台风、暴雨等灾害性天气比较频繁。因此，探明该镇气候变化规律具有重要的意义。利用浦东惠南气象站1956年建站以来的气象观测资料，分析1956—2020年全年和各季气温和降水的年(代)际气候变化特征，旨在为浦东惠南镇工农业生产以及提升防灾减灾能力提供参考。

1 资料与方法

1.1 气象资料

1956—2020年气象资料来源于浦东惠南国家一般气象站，包括逐日气温和降水量。春、夏、秋、冬四季的值分别为3—5月、6—8月、9—11月、12月至次年2月的合计平均。气温、降水量多年平均值如无特别说明，是指1956—2020年65年观测数据的统计值。

1.2 分析方法

采用线性回归分析、趋势分析、累计距平法等数理统计方法，分析统计惠南镇近65年的气温、降水变化特征。

2 结果与分析

2.1 气温变化特征

2.1.1 气温分布及年际变化 1956—2020年年平均气温为16.0℃，最高17.5℃(2020年)，最低14.9℃(1957年、1972年、1976年)，极差2.6℃。年平均最高气温均值19.9℃，最高21.4℃(2020年)，最低18.3℃(1957年)，极差3.1℃。年平均最低气温均值12.8℃，最高14.5℃(2016年)，最低11.6℃(1962年、1972年、1980年)，极差2.9℃。从图1看出，惠南镇1956—2020年年平均最高气温、最低气温和年平均气温均同步呈极显著上升趋势，其中，平均最低气温上升最快，线性倾向率为0.35℃/10a；平均气温次之，线性倾向率为0.32/10a；最高气温增温最小，线性倾向率为0.29℃/10a，三者倾向率均通过α=0.01水平的显著性检验，说明惠南镇近65年来气候存在明显的变暖趋势。

图 1 惠南镇1956—2020年年平均气温、最高气温、最低气温的年际变化

2.1.2 气温距平变化 从图2看出，惠南镇年平均气温距平累计值呈“V”型变化，从1956年起气温距平累计值呈逐年下降，20世纪80年代末至90年代前期基本在负方向上增加，负距平累积值达到谷底(―19℃左右)，90年代中期开始逐年回升，至2020年回升到0℃以上。说明惠南镇近65年年平均气温以1989年为界可分为2个变化阶段，1989年之前偏冷，之后偏暖。对惠南镇近65年年平均气温分段求线性趋势，年平均气温1956—1989年34年的年平均气温总体呈上下波动，气候倾向率接近于0℃/10a，年平均气温大多低于多年平均值；1990—2020年31年的年平均气温呈明显上升变化趋势，气候倾向率为0.38℃/10a，通过α=0.01水平的显著性检验，年平均气温大多高于多年平均。

图 2 惠南镇1956—2020年年平均气温距平累积曲线和分段趋势变化

2.1.3 四季气温变化 从表1看出，惠南镇近65年来，年和四季平均气温、最高气温、最低气温均表现出不同程度的上升趋势，其趋势系数均通过α=0.01水平的显著性检验。从气候倾向率看，冬、春季平均气温气候倾向率均达0.42℃/10a，春季最高气温、冬季最低气温气候倾向率分别达0.50℃/10a和0.48℃/10a。表明，在气候变暖背景下，春季以最高温度、冬季以最低气温上升趋势最为显著，冬季表现为暖冬增多的气候特征且温差变化趋小。

表1 惠南镇1956—2020年全年和四季的气温变化

2.2 降水量变化特征

从表2可看出惠南镇1956—2020年全年和四季降水量的变化情况。

表2 惠南镇1956—2020年全年和四季降水量

2.2.1 年降水量变化 惠南镇1956—2020年年平均降水量为1 181.9 mm，最多年降水量达2 024.6 mm，最少年降水量仅654.7 mm，极差达1 369.9 mm。从图3看出，年降水量总体呈波动略有增多趋势，其气候倾向率为52.37 mm/10a，趋势系数为0.37，通过α=0.01水平的显著性检验。从年降水量年代际变化看，惠南镇20世纪50年代后期降水量变化平缓，50年代后期平均年降水量1 163.1 mm，接近多年平均值；进入60年代后年降水量减少，至70年代均处于偏少阶段，60—70年代平均为1 045.4 mm，比多年平均值少1成左右；80—90年代年呈增多趋势，平均1 222.8 mm，比多年平均值略偏多；进入21世纪，年降水量波动幅度加大且呈明显增多趋势，2001—2010年平均年降水量1 180.2 mm，与多年平均值持平，2011—2020年平均年降水量达1 384.2 mm，比多年平均值偏多近2成，为惠南镇1956年建站以来降水量最多的年代。

图 3 惠南镇1956—2020年年降水量的年际变化

2.2.2 四季降水量变化 惠南镇以夏季降水量最大，占全年降水量的37.8%；冬季最少，仅占14.1%；春季降水量(占比25.2%)略多于秋季(占比22.9%)。四季降水量中秋季的离散系数最大，其次是冬季和夏季，3个季节的降水量离散系数均超过40%，表明降水量变化幅度均较大。

从表3看出，惠南镇1956—2020年四季降水量以夏季增多趋势最明显，气候倾向率为48.49 mm/10a；冬季其次，呈略增多趋势，气候倾向率为11.87 mm/10a，夏季和冬季趋势系数均通过α=0.01水平的显著性检验，春季降水量呈不显著的减少趋势，气候倾向率为―10.49 mm/10a，秋季降水量则基本无变化。说明降水量增多主要集中在夏季，并预计未来夏季降水量可能存在增多的变化趋势。

表3 惠南镇1956—2020年四季降水量的线性趋势

2.2.3 四季降水量的年代际变化 从表4看出，春季20世纪50年代后期和80年代的降水量偏多，60—70年代呈逐年代减少变化，90年代至21世纪头20年降水量又呈逐年代减少变化，特别是2011—2020年降水量为各年代最少。夏季从20世纪50年代后期至70年代降水量偏少，以60年代最少，80年代开始偏多，90年代和2011—2020年降水量明显偏多，2011—2020年达65年来最高值。秋季20世纪50年代后期至60年代降水量偏多，之后直到2001—2010年降水量以偏少为主，2011—2020年大幅增多，达近65年来最高值。冬季不同年代变化趋势不同，20世纪50年代后期至80年代降水量经历正常-偏少的交替变化过程，90年代至21世纪头20年降水量呈逐年代增多趋势，2011—2020年达最高值。

表4 惠南镇1956—2020年各季降水量距平年代变化值 mm

3 小结

惠南镇1956—2020年年平均、最高、最低气温均呈极显著上升趋势，其中，最低气温上升最快，平均气温次之，最高气温相对较为缓慢。四季中冬、春季增温最快，秋季次之，夏季最为缓慢，其中，冬季最低气温显著升高，是导致21世纪以来暖冬气候的最主要原因。1956—2020年65年中以20世纪80年代末(1989年)为界，之前年平均气温处于波动偏冷周期，之后急剧升温进入变暖周期。平均气温线性倾向率为0.32℃/10a，略高于全国的增温幅度(0.27℃/10a)，且明显高于江南地区的增温幅度(0.19℃/10a)。[4]

惠南镇1956—2020年年降水量呈略有增多趋势，具体表现为20世纪50年代后期偏少，60—70年代显著减少，80—90年代平稳略偏多，2000年之后降水大幅偏多，年际变化幅度也明显加大，2011—2020年降水量达到最高值，预示未来年降水量存在增多趋势。四季降水量以夏季最多，占全年降水量的近37.8%；冬季最少，占14.1%。夏季和冬季降水量总体均呈波动上升趋势，趋势系数均通过α=0.01水平的显著性检验，夏季降水量增加幅度最多，其次是冬季，春季降水呈不显著减少趋势，秋季降水几乎没有变化。