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1961云南省气候变化特征分析

1961—2010年云南省气候变化特征分析

作者：

陈恩波，广键梅，张开源

来源：

《农学学报》2017年第5期

陈恩波，广键梅，张开源

（云南玉溪农业职业技术学院，云南玉溪653106）

摘要：

为了研究云南气候变化特点，利用1961—2010年云南25个站点的平均气温、最低气温和最高气温、降水量资料，分析研究云南近50年来的气候变化。

结果表明：

（1）云南升温趋势明显，升温率达0.24℃/10a；

（2）一年四季中，冬季升温的趋势最明显，春季、夏季和秋季的升温幅度大致相等；（3）年降水量呈略减少趋势，长期变化趋势不显著。

年降水量呈周期性的波动变化，且年际变化较大；（4）年平均降水日数变化总体呈下降趋势，其中下降最显著的是小雨日数，中雨日数略为下降，而大雨和暴雨日数却略为增加；（5）年降水强度总体呈上升趋势。

关键词：

气候变化；特征；云南

中图分类号：

P467文献标志码：

A论文编号：

cjas16080027

0引言

1880年以来，几乎全球的所有地区均经历了地表增暖，且表现出明显的年际和年代际变化[1]。

IPCC评估报告中指出，近百年全球气候正经历一次以变暖为主要特征的变化。

20世纪全球年平均温度上升了0.4~0.8℃，20世纪70年代中期以来，全球变暖的速度进一步加快。

不断变暖的气候可导致极端事件的强度、空间范围、持续时间的变化，并引起前所未有的天气气候事件[2]。

气候变化不仅影响本就脆弱的生态系统，也严重影响了经济社会的发展，受到国际社会的广泛关注[3-4]。

大量的研究表明，中国近100年来年平均气温上升明显，升温幅度在0.5~0.8℃，增温速率比同期全球平均略强。

近50年中国年平均气温升高1.1℃，增温速率0.22℃/10a，比全球或北半球同期平均高得多，冬季和春季增温最为明显，北方和青藏高原增温比较显著，部分地区极端天气气候事件增加[5-10]。

云南位于低纬度高原地区，青藏高原和东亚、南亚季风对其影响明显，由人类活动引起的全球气候变化是影响该地区气候变化的重要因素。

近百年来，以昆明为代表的云南气候出现了与全球一致的变暖趋势，20世纪80年代后期开始气温持续上升，90年代后增暖趋势更加明显[11-18]。

段旭等[13]研究指出，云南近50年来的气温变化，趋势与北半球和全国一致，但气候变暖的速率相对缓慢；降水量年平均变化不大，但季节和空间分布的变化却比较明显，雨季和主汛期降水量呈下降趋势，干季呈上升趋势。

程建刚等[19]研究了气候变化对云南主要行业的影响，指出气候变化导致云南一熟制地区的面积减少，两熟制地区将北移，而三熟制比例提高；未来云南农作物遭遇病虫草害的面积将继续加大，强度增强，有持续加重趋势。

本研究利用云南50年（1961—2010年）气温、降水等资料，对其气候变化特征及分布进行分析，对认识云南气候变化有重要科学意义，同时也可为深入研究气候变化对云南工农业生产、水资源、防灾减灾、人类健康、生态环境等的影响提供支撑。

1资料与方法

1.1数据来源及处理

本研究采用截止2010年12月31日云南25个气象站（见图1）的观测数据。

这些站点拥有1961—2010年共50年的完整定时气象观测记录（北京时间20—20时），观测场海拔高度在400.9（元江）~3319m（德钦）之间，基本覆盖全云南省。

25个站1961年1月1日—2010年12月31日逐日观测资料中，部分台站气温、降水、最低和最高气温存在少量缺测记录，但缺测率均在0.5%以下。

缺测的数量不会影响年、月尺度的均值、合计值计算，同时对缺测部分的数据都用与缺测站最近的4个气象站的观测资料，采用距离权重反比法进行了补全。

1.2研究方法

应用世界气象组织（WMO）推荐的非参数统计Mann-Kendall方法以及线性趋势分析方法[20]对云南1961—2010年降水和温度的季节变化和年际变化趋势进行显著性检验。

用线性倾向值描述其变化趋势及变化速率，并计算整个时段的变幅。

用时间相关系数检验线性变化趋势是否显著。

Mann-Kendall突变检验方法是一种非参数检验法，该方法不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，用于分析降水、径流、气温等要素时间序列的趋势变化[21-23]。

对于气候序列x（x1,x2,x3，…,xn），构造一秩序列ri，ri表示xi>xj的累计数（1≤j≤i）。

定义统计量Sk，见公式

（1）。

2结果与分析

2.1气温的变化特征

2.1.1年平均气温的时间变化特征由图2~3可知，1961—2010年云南省平均气温在16.10℃，呈现波动上升的趋势，升温趋势非常明显，可通过0.01信度检验，升温率达0.24℃/10a，50年间平均气温上升了1.2℃。

增温主要从1970s末开始，且有加快的趋势。

由图2可见，1961—1976年间云南省的气温升温趋势不明显，未通过0.05信度检验，1976年之后云南省的平均气温增加趋势非常明显。

1976—1996年，云南省的气温升温率为0.28℃/10a，1996年以来升温更加明显，升温率达到0.32℃/10a。

从年尺度上看，云南省平均气温的最高值出现在2010年，为17.20℃，其次为2009年的17.08℃和1998年的16.94℃。

从年代上看，1960s、1970s、1980s、1990s、2000s的年平均温度分别为15.75℃、15.78℃、15.98℃、16.31℃、16.69℃。

通过对1961—2010年平均气温进行M-K检验（见图4），可以看出UF曲线在1961—1976年间波动幅度不大，在1976年之后呈现明显的上升趋势，并在1988年超过置信区间范围，与UB曲线在1991年附近相交，交点位于95%置信区间以外，表明云南省1961—2010年的平均气温在1990s初期发生突变。

2.1.2季节平均气温的变化特征云南省的12月至次年2月为冬季，3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季。

根据1961—2010年的资料统计，云南省春、夏、秋、冬四季的平均气温分别为17.09℃、20.90℃、16.37℃和9.92℃，秋季气温最接近年平均气温。

其四季平均气温变化趋势见图5。

各季节平均气温趋势系数及显著性检验情况见表1。

一年四季中，冬季升温的趋势最明显，通过了0.05的信度检验，50年累计升温约1.75℃，冬季平均气温年际间变率较大。

春季、夏季和秋季的平均气温升高也较为显著，都通过0.05的显著性检验，升温幅度大致相等。

通过对历年各季节的平均气温做M-K检验，结果见图6。

春季，UF曲线在1960—1988年间，基本都处在相对平稳的状态，单在1988年之后，UF曲线呈现上升的趋势，并在1998年突破置信区间。

UF曲线与UB曲线在1994年相交，交点位于95%置信区间以内，说明云南省春季气温在1994年发生突变。

夏季气温的UF曲线在1961—1966年间有短暂的下降，自1966年之后有明显的上升，并在1983年突破置信区间，与UB曲线在置信区间以外有交点，交点位于1988年，表明夏季气温在1988年发生突变。

秋季气温中，UF曲线在1986年之后呈现明显的上升趋势，在1999年突破置信区间，并与UB曲线在置信区间内有1个交点，交点位于1994年，表明秋季气温在1994年发生突变。

冬季气温中，UF曲线在1981年之后为上升趋势，并在1980s末期突破置信区间，UF曲线与UB曲线的交点位于1990年，表明冬季平均气温的突变点位于1990年。

从年代际来看（见表2），春季、秋季的平均气温基本上和全年年平均温度基本一致。

春季气温在1980s温度最低，在1970s—1980s之间下降趋势不明显，在1980s之后有个强烈的上升趋势，上升的幅度约为0.6℃。

夏季气温均处在上升的趋势过程中，在1980s—1990s之间上升的幅度最大，为0.34℃，秋季气温在1960s—1970s之间存在下降趋势，下降0.04℃，在1970s—1980s之间的上升趋势最大，达到了0.34℃。

冬季的各年代际均处在上升的趋势中，与其他季节的不同在于：

冬季升温幅度最大的时间段处在近10年的2000s—2010s中，升温幅度为0.55℃。

2.1.3年际平均温度的空间分布特征从1961—2010年间的5个年代际上看，每个年代际的温度中心基本一致，存在2个高温中心，南部的中心在滇缅交界的景洪站，中部的高温中心位于滇中地区的元江站。

低温地区主要位于滇北地区，低温中心位于德钦站。

同时根据各年代际平均等温线也可以看出，等温线存在着明显的北移趋势，以14℃等温线为例，2000s较1960s明显北移近1个纬度。

2.2降水的变化特征

2.2.1年降水量变化特征1961—2010年云南省年降水量呈略减少趋势，线性趋势未通过0.05的显著性检验，长期变化趋势不显著。

图8和表3所示，云南省多年平均降水量为1161.35mm；1960s、1970s、1980s和2000s降水量偏少，且降水量基本相当（1150mm左右）；1990s降水量相对偏多，接近1200mm。

最大年降水量2001年，为1333.3mm；最小年降水量2009年，为946.3mm。

年降水量呈周期性的波动变化，且年际变化较大，对1961—2011年年降水量序列进行分析，可看出周期波动，特别是1990年以来，云南省降水量相对1980s明显增加，波动较大。

2.2.2年降水日数变化特征降水日数是全年除露、雾、霜等凝结产生的降水记录外，降水量大于或等于0.1mm的日数，资料表明过去50年云南省的年降水日数发生了明显变化。

如图9所示，1961—2010年云南省年平均降水日数变化总体呈下降趋势，下降率约为11.3d/10a；其中，小雨日数下降最显著，下降率约为11.1d/10a，可以通过0.01的显著性检验；中雨日数呈略下降趋势，未通过0.05的显著性检验；大雨和暴雨日数呈略增加趋势，同样未通过0.05的显著性检验。

总的看来，1961—2010年平均年降水日数为161天，1973年最多为193天，2009年最少为120天。

从年代际来看（见表4），除了1980s降水日数较快下降以外，总体上降水日数是小幅度持续下降。

2.2.3年降水强度变化特征年降水强度为年降水量除以年降水日数，单位为mm/d。

研究表明，过去50年云南省的年降水强度发生了明显的变化，如图10所示，1961—2010年云南省年降水强度总体呈现上升趋势，上升率约为0.46mm/10a，可以通过0.05的显著性检验。

1961—2010年的年降水强度平均为8mm/d，最大为1999年的9mm/d，最小为1977年的5.9mm/d。

从年代际来看（见表5），除了2000s降水强度较1990s略微下降以外，总体上呈现持续上升趋势。

2.2.4年际年均降水的空间分布特征从1961—2010年间5个年代际看（见图11），各个年代际降水范围虽然有一定的变化，但降水中心基本一致。

1961—2010年5个时段基本存在3个高值中心，1个位于云南省的腾中和盈江附近，2个中心都位于云南省西南部，其中一个位于龙川江支流地区，另一个位于太平江附近。

另外，2个位于南部的景洪和澜沧附近。

存在2个低值中心，一个位于云南省西北角，以德钦和中甸为中心；另一个位于云南省东北部，以孟津为中心。

1961—2010年等值线由北向南发生明显偏移，特别是900mm等值线和1050mm等值线明显向南偏移。

3结论与讨论

以前的大多数研究只是从某一个或某几个方面选择气象要素，本研究采用云南省25个气象站1961—2010年的逐日气温与降水数据，利用线性趋势估计、M-K突变检验全面细致地分析了云南的气温与降水的时空变化特征，得到如下主要结论：

（1）1961—2010年云南省平均气温在16.10℃，升温趋势非常明显，升温率达0.24℃/10a，50年间平均气温上升了1.2℃，在1990s初期发生突变；春、夏、秋、冬四季的平均气温分别为17.09℃、20.90℃、16.37℃和9.92℃，冬季升温的趋势最明显，春季、夏季和秋季的平均气温升高也较为显著，升温幅度大致相等。

（2）从1961—2010年间的5个年代际上看，温度中心基本一致，高温中心位于景洪站和元江站。

低温中心位于德钦站，同时等温线存在着明显的北移趋势。

（3）1961—2010年云南省年降水量呈略减少趋势，长期变化趋势不显著。

多年平均降水量为1161.35mm。

年降水量呈周期性的波动变化，且年际变化较大，特别是1990年以来，降水量相对1980s明显增加，波动较大。

（4）1961—2010年云南省年平均降水日数变化总体呈现下降趋势，下降率约为11.3d/10a；其中，小雨日数下降最为显著；中雨日数呈略下降趋势；大雨和暴雨日数呈现略增加趋势；年降水强度总体呈上升趋势，上升率约为0.46mm/10a。

（5）从1961—2010年间5个年代际看，各个年代际降水范围虽然有一定的变化，但降水中心基本一致。

等值线由北向南发生明显偏移，特别是900mm等值线和1050mm等值线明显向南偏移。

必须指出的是，因受到多种因素的制约，本研究只选取了云南25个气象台站的资料，考虑到云南特殊的地理环境，所选取的台站数量稍显不足，在一定程度上降低了空间分析的可信度。

因此，若能适当增加气象台站的密度，能更加准确地揭示云南近50年来的气候变化状况。

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