昭通市近50年氣溫變化特征分析

來源:用戶上傳      作者:裴?h

　　摘要 選取昭通市10個國家氣象站1970―2021年日平均、日最高氣溫、日最低氣溫數據，使用線性回歸、M-K突變檢驗、小波分析法等分析討論了昭通市氣溫的變化特征。結果表明：昭通市年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低氣溫氣候傾向率分別為0.20℃/10 a、0.25℃/10 a、0.25℃/10 a，均呈波動上升趨勢，且趨勢極顯著;昭通市年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低溫分別在2005年、2006年、2006年發生了突變;昭通市平均氣溫變化存在周期性，第一主周期為12 a，第二主周期為6 a。
　　關鍵詞 氣溫變化;線性回歸;M-K突變檢驗;小波分析
　　中圖分類號：P423 文獻標識碼：B 文章編號：2095C3305（2022）03C0125C03
　　當前，全球變暖已成為不爭的事實，第六次政府間氣候評估報告（IPCCAR6）指出：1900―2020年全球平均溫度升高了1.3℃。云南省是我國乃至世界物種和生物多樣性最具代表性的地區，氣溫變化對云南省的生物多樣性保護、農業生產等有著不同程度的影響[1]。
　　昭通市位于東經102°52′～105° 19′，北緯26°55′～28°36′，全市有96.4%的面積是山地，海拔267～4 040 m，屬典型的高原季風立體氣候，對天麻、蘋果、蔬菜、魔芋、蠶桑、馬鈴薯有獨特的高原特色農業優勢[2]。而氣溫變化對農業生產無疑有著重要影響。為進一步明確昭通市氣溫的變化特征，選取昭通市10個國家氣象站1970―2021年日平均、日最高氣溫、日最低氣溫數據，使用線性回歸、M-K突變檢驗、小波分析法等統計分析方法進行分析和討論，以期了解近50年來昭通市氣溫的變化趨勢和規律，為當地農業生產、人們生活提供更好的服務[3-4]。
　　1 資料概況與研究方法
　　1.1 資料概況
　　所用資料來源于昭通市10個國家氣象站，選取1970―2021年共51年逐日平均氣溫、逐日最高氣溫、逐日最低氣溫數據。
　　1.2 研究方法
　　使用線性回歸、M-K突變檢驗、小波分析法等統計分析方法，分析和討論了昭通市近50年來的氣溫統計特征、變化趨勢、突變以及周期變化規律等氣候特征。
　　2 結果與分析
　　2.1 昭通市氣溫的年際化特征
　　昭通市1970―2021年的平均氣溫、日最高氣溫、日最低溫均值分別為15.5℃、20.7℃、12.2℃（表1），通過分析昭通市的年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低溫年際變化（圖1）可以看出：昭通市年平均氣溫氣候傾向率為0.20℃/10 a，年平均日最高氣溫氣候傾向率為0.25℃/10 a，年平均日最低溫氣候傾向率為0.25℃/10 a，增溫速率平均日最高氣溫基本與平均日最低氣溫基本持平，大于日平均氣溫，且三者增氣候傾向率均通過α=0.001顯著性檢驗，表明增溫趨勢極顯著。
　　昭通市平均氣溫、平均日最高氣溫在21世紀以前基本呈持平波動變化形勢，但進入21世紀后呈波動上升趨勢;昭通市平均日最低氣溫在21世紀以前呈略微上升趨勢，在進入21世紀后上升趨勢更明顯。通過分析，進入21世紀后昭通市平均氣溫、年平均日最高馕隆⒛昶驕日最低溫均有可能出現了突變，故作進一步突變檢驗分析。
　　2.2 昭通市氣溫變化的突變分析
　　采用Mann-Kendall法對近50年昭通市的年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低氣溫序列進行突變檢驗（圖2）。給定顯著性水平α=0.05，即Uα=±1.96。分析UF曲線可以看到，平均氣溫在20世紀70年代初和80年代初為增加趨勢，80年代后期至20世紀末氣溫呈增減交替的波動形勢，進入21世紀后，氣溫趨勢均為增加，且2006年后曲線超出置信區間，說明近15年來年平均氣溫增溫趨勢顯著;年平均日最高氣溫的變化趨勢大體與年平均氣溫相同，在2001年后轉為一致增溫趨勢，2019年后變量曲線超過置信區間，增溫趨勢顯著;年平均日最低氣溫只在1996―1998年為降溫趨勢，其余時段均為增溫趨勢，且在2002年后超過置信區間，增溫趨勢顯著。年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低氣溫的UF和UB曲線分別在2005、2005、2006年出現交點，說明均在交點對應時間突變增加，與上節趨勢線分析結論基本一致。但年平均氣溫、年平均日最高氣溫交點在置信區間內，說明突變顯著;而年平均日最低氣溫交點在置信區間外，說明突變不顯著。
　　2.3 昭通市氣溫變化的周期分析
　　對昭通市1970―2021年的年平均氣溫進行Morlet小波時頻分析。從小波方差曲線（圖3）可以看出，小波方差的極大值與次大值分別對應著12 a和6 a，即近50年昭通市平均氣溫存在著12 a的第一主周期和6 a的第二主周期。
　　結合小波實部等值線（圖4）進行分析，可以看出，大體存在8～14 a、5～7 a的主周期，這與方差圖上的分析結果相對應。在8～14 a主周期時間尺度下，1990以前氣溫變化周期表現較為明顯，經歷了冷―暖―冷―暖―冷―暖的振蕩，在該時間尺度下一個振蕩周期約為10 a，但在1990年后，周期變得相對不明顯;而在5～7 a的時間尺度下，1987―2012年同樣存在著較明顯的多次冷暖周期變化，該時間尺度下周期為5～7 a。
　　3 結論
　　（1）昭通市1970―2021年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低氣溫均呈波動上升趨勢，三者氣候傾向率分別為0.20℃/10 a、0.25℃/10 a、0.25℃/10 a，增溫速率表現為平均日最高氣溫與平均日最低氣溫基本持平，大于日平均氣溫。
　?。?）M-K突變檢驗顯示：年平均氣溫、年平均日最高氣溫出現在21世紀前，趨勢呈有增有減的波動形勢，進入21世紀后基本轉為一致增溫趨勢，而年平均日最低氣溫大部時段均呈增溫趨勢，且年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低溫分別在2005年、2006年、2006年發生了氣溫序列的突變。

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