在气候变暖的背景下, 气候极端值和极端气候事件的变化引起了广泛的关注。特别是近些年来, 由于人类活动以及自然因素等的综合影响, 不断出现大范围气候异常现象给社会、经济和人民生活造成了严重的影响和损失。许多专家学者对此作了大量的研究[1,2,3], 研究结果表明, 我国近百年来增温趋势与北半球的情况大致相似[4], 并与研究近40年来我国气候变化趋势时指出:我国年平均气温以0.04℃/10 a的倾向率上升。湘潭市地处欧亚大陆东部低纬地区, 由于季风的影响, 气温的界限温度年际变化大, 温度的升高不仅仅是对温度的极端值产生影响, 还导致高温干旱有加剧的趋势, 因此对本地的气温极端事件分析是有必要的, 本文利用1960—2016年湘潭最低、最高气温资料来分析极端气温变化特征, 对防灾减灾提供参考和科学规划依据。
选取1960—2016年逐日最高、最低气温观测资料, 气候平均值为1960—2016年气候要素平均值, 计算了湘潭市极端气候指数中4个主要指数 (暖日:日最高气温大于第90个百分位数值;暖夜:日最低气温大于第90个百分位数值;冷日:日最高气温小于第10个百分位数值;冷夜:日最低气温小于第10个百分位的数值) 。采用气候倾向率、T检验和M-K突变检测等方法, 对湘潭市57 a极端气温的气候变化规律进行分析。
湘潭市年极端最高气温主要出现在6—8月, 多年极端最高气温平均值为38.2℃, 1960—2016年中仅1961、1993年极端最高气温出现在6月, 其余均出现在7月和8月。年极端最高气温最早出现在6月23日 (1961年) , 最晚出现在8月30日 (1963年) 。湘潭市年极端最高气温一直处在不断波动上升中, 其上升速率为0.17℃/10 a, 且达到了0.001显著性水平检验, 气候趋势系数为0.25, 见表1。
从图1来看, 1973年极端最高气温达到最小值 (36.2℃) , 2003年出现极端最高值 (41.8℃) 。57年中, ≥35℃极端最高气温平均日数为27 d, 1997年为最少年 (8 d) , 2013年最多 (64 d) 。利用M-K对年极端最高气温进行突变检验发现 (图2) , 20世纪90年代末发生突变现象, 其UF曲线从2011年开始上升达到临界值线, 说明近年来极端最高气温增加明显。
从变化趋势看 (表1) , 湘潭市极端最高气温在春、夏、冬三季均有增加, 其中春季增暖较为显著, 有0.38℃/10 a的升温趋势 (达到了0.001的显著性水平检验) ;夏、冬季升温趋势不明显, 升温率仅为0.12℃/10 a;秋季的极端最高气温有0.34℃/10 a的降温趋势, 但趋势系数仅为0.07;整体为上升趋势。
注:冬季Tmin的趋势系数达到0.2显著性水平检验, 其余均达到0.001显著性水平检验。
湘潭市年极端最低气温主要出现在1月, 其次是12月, 2月最少;57 a中, 有33 a极端最低气温出现在1月, 占总数的58%, 12月、2月分别占14%、10%。多年极端最低气温为-12.1℃ (1991年12月29日) ;年极端最低气温最早出现在12月7日 (1987年) , 最晚出现在2月22日 (1966年) , 年极端最低气温在-1.0~-12.1℃。历年平均极端最低气温为-4.0℃。对极端最低气温进行突变检验, 其未出现突变现象 (图略) 。
湘潭市极端最低气温的四季变化 (表1) 类似与极端最高气温, 春季的升温趋势达到了0.51℃/10 a, 但趋势系数小, 秋季的降温幅度也为0.51℃/10 a, 夏、冬季升温不明显, 湘潭市极端最低气温整体呈0.11℃/10 a的上升趋势。
由图2可知, 湘潭市极端最高气温变化呈先降后升的变化, 20世纪60年代至90年代为负距平, 分别比气候值偏低0.1℃、0.4℃、0.3℃、0.3℃;21世纪后为正距平, 比气候值偏高0.6℃。极端最低气温变化呈升降交替变化, 20世纪60、70、90年代为负距平, 分别比气候值偏低0.2℃、0.7℃、0.4℃;20世纪80年代和21世纪至今为正距平, 分别比气候值偏高1.0℃、0.2℃。
分析图3-a、3-b可得, 多暖昼日 (夜) 和少暖昼日 (夜) 交替出现, 从暖昼日 (夜) 数距平10a滑动曲线看, 20世纪60年代至70年代前期处于偏多时段, 70年代至80年代中期变化不大, 80年代末至21世纪前期显著偏少, 近10年又开始增多。
注:2条直线表示α=0.05的检验值μ (μ=±1.96) 。
M-K突变检验发现 (图4) , 暖昼日 (夜) UB曲线分别在1982—1996年、1985—1996年期间上升超过临界值线, 说明此阶段暖昼日 (夜) 增加趋势显著, 突变点均在1968年;21世纪后虽无突变, 但有转折, 转折点分别出现在2010年、2013年, 暖昼突变、暖夜转折前后均值分别减少了11.7个、11个。进一步分析暖昼日 (夜) 各阶段平均值发现:1960—1972年平均值分别为40.8 d、40.8 d, 1973—1985年平均值分别为35.1 d、37.5 d, 1986—2005年平均值分别为29.6 d、28.4 d, 2006—2016年平均值分别为42.1 d、41.2 d;1986—2005年较1960—1972年分别减少了11.2 d、12.1 d, 2006—2016年较1986—2005年又分别增加了12.5 d、12.8 d。可见, 暖昼日 (夜) 具有阶段性先增后减的趋势特征。
分析冷昼日 (夜) 可知, 多冷昼日 (夜) 和少冷昼日 (夜) 交替出现, 90年代末 (初) 之前处于偏多时段, 之后显著偏少, 近5年有所波动。M-K突变检验发现 (图略) , 冷昼日 (夜) 均无突变发生, 但有转折, 转折点均在2014年, 转折前后均值分别减少了14.4个、17个。冷昼日各阶段平均值:1960—1998年为37.3 d, 1999—2010年为32.3 d;1999—2010年较1960—1998年分别减少了5 d;冷夜各阶段平均值:1960—1989年为40.2 d, 1990—2007年平均为32.2 d, 1990—2007年较1960—1989年减少了有8 d。可见, 冷昼日 (夜) 特征于暖昼日 (夜) 类似, 也具有阶段性先增后减的趋势, 但减少幅度小于暖昼日 (夜) 。
分析表2可得, 湘潭市四季的暖昼日数呈一致的显著增加趋势;暖夜数在春、夏、秋三季呈显著下降趋势, 但在冬季上升显著;冷昼和冷夜均在春、秋、冬三季日数有所下降, 但冷昼日在春季下降相对显著, 而秋季和冬季冷夜日数下降更为显著。除冬季冷昼日仅通过0.05的显著性检验, 其余均通过0.001的显著性检验。
第一, 湘潭市年极端最高气温主要出现在6—8月, 其中2003年出现极端最高值 (41.8℃) 。近年来极端最高气温增加明显。湘潭市年极端最低气温主要出现在1月, 其次是12月, 2月最少, 多年极端最低气温为-12.1℃ (1991年12月29日) 。
第二, 1960—2016年湘潭暖昼 (夜) 、冷昼 (夜) 数呈一致的下降趋势, 线性趋势分别为-0.14 d/10 a、-0.89 d/10 a、-0.73 d/10a、-2.00 d/10 a, 近57年来分别减少了0.8 d、5.1 d、4.2 d、11.4 d;冷夜减少幅度明显大于暖夜、冷昼减少幅度, 暖昼日数无明显变化。
第三, 从年际变化分析, 暖昼日 (夜) 具有阶段性先增后减的趋势特征;冷昼日 (夜) 特征于暖昼日 (夜) 类似, 也具有阶段性先增后减的趋势, 但减少幅度小于暖昼日 (夜) 。
摘要：采用1960—2016年湘潭市逐日的最高、最低气温资料, 分析其气候变化特征。结果表明, 暖昼 (夜) 、冷昼 (夜) 数呈一致的下降趋势, 线性趋势分别为-0.14 d/10 a、-0.89 d/10 a、-0.73 d/10 a、-2.00 d/10 a, 近57年来分别减少了0.8 d、5.1 d、4.2 d、11.4 d;冷夜减少幅度明显大于暖夜、冷昼减少幅度, 暖昼日数无明显变化。分析极端气温事件年际变化结果还表明, 暖昼日 (夜) 具有阶段性先增后减的趋势特征, 冷昼日 (夜) 特征于暖昼日 (夜) 类似, 也具有阶段性先增后减的趋势, 但减少幅度小于暖昼日 (夜) 。
关键词：极端气温,变化趋势,湘潭市
[1] 魏乃琼.近34年湖南省极端最高气温的时空变化特征研究[J].长沙大学学报, 2013, 27 (5) :87-90.
[2] 秦大河, 陈振林, 罗勇, 等.气候变化科学的最新认知[J].气候变化研究进展, 2007, 3 (2) :63-73.
[3] 丁一汇.中国气候变化科学概论[M].北京:气象出版社, 2008.
[4] 丁一汇, 戴晓苏.中国近百年来的温度变化[J].气象, 1994, 20 (12) :19-26.
