云南省气温和降水变化特性研究
时间：2021-01-28 22:02:51 来源：达达文档网 本文已影响 人 
张楠
摘要：利用云南国家9个气象站观测1956-2017年的气温和降水资料，采用线性回归分析，趋势线分析、累积距平统计量与信噪比检验方法，对62年来的气温和降水变化进行特性分析。结果表明：云南省年平均气温呈现逐年增加的趋势，降水量都出现逐年减小的趋势，不考虑量纲差异，其降低速率具有反向相关性，大致年平均气温每升高1℃，年降水量减少24.2mm。四季气温均呈现稳步上升趋势，其中夏季气温升高最为显著，四季降水量变化表现为春、冬两季降水量有所增加，夏、秋两季降水量有所减小。
Abstract：
The temperature and precipitation data from 1956 to 2017 were observed at 9 national weather stations in Yunnan province， and the characteristics of temperature and precipitation changes over 62 years were analyzed by using linear regression analysis， trend line analysis， cumulative anomaly statistics and signal-to-noise ratio test methods. The results show that the annual average temperature in Yunnan province shows a trend of increasing year by year， and the precipitation shows a trend of decreasing year by year. Regardless of dimensional differences， the decreasing rate is inversely correlated， and the approximate annual average temperature decreases by 24.2mm for every 1℃ increase. The temperature in all four seasons showed a steady trend of rise， among which the temperature in summer was the most significant. The change of precipitation in the four seasons showed that the precipitation in spring and winter increased， while the precipitation in summer and autumn decreased.
關键词：气温;降水;季节变化;年际变化
Key words：
temperature;precipitation;seasonal changes;interannual variability
中图分类号：P333 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）25-0241-04
1 研究背景
云南省地处中国南部，属青藏高原南延部分，平均海拔2000米左右。地形上常常以元江谷地和云岭山脉中的宽谷为界，将其划分成东、西两大地形区。东部称为滇东、滇中高原，地形波状起伏，表现为起伏和缓的低山和浑圆丘陵，岩溶广泛发育。西部为横断山脉纵谷区，高山深谷相间，相对高差较大，地势险峻。云南地处低纬高原，地形地貌复杂，气候类型多变，雨量较为充沛，但是每年都会出现不同程度的干旱，这种湿润地区的临时干旱特点对农业及工业有很大的影响[1-4]。同时随着全球气候变暖及极端天气的增多，探究云南省的气温和降水量是否有与全球气候变暖趋势一致这一问题，对社会生产和经济建设都有着及其重要的意义。
本文以来自空间离散分布的气象台站的气候数据资料，研究了云南地区气候条件随时间发生的变化。单独采用时间序列分析具有局限性，因此本文利用9个站点的气象观测数据云南地区的气候时空变化特性进行研究，以多年来的降雨量和温度变化，尝试对气象观测数据进行分析，探索云南省地表气象数据的变化特征，实现对未来社会生产和生活及经济活动提供科学的气象和降水依据。
2 数据来源和研究方法
2.1 资料来源
2.1.1 研究区概况
云南位于中国南部高原山地（21°8′～29°15′，97°31′～106°11′），属青藏高原南延部分，地势特征极为复杂，平均海拔在2000米左右，气候类型多样，雨量充足且雨热同期，但由于地势特点，境内名山众多，山高谷深，其地理因素对气候和降雨有很明显的影响。部分区域水量难以保存，容易产生干旱灾害。
2.1.2 数据来源
文中所有数据均来源于中国气象数据共享服务网地面气候资料日值数据，根据时间序列的连续性及长时段性等标准，为了确保站点信息气温和降水变化趋势的一致性，经过分析后剔除部分数据缺失较多或年限过短的站点;随后对所有筛选过的气象站点数据质量进行了检验，最终选取符合条件的9个气象站点1956-2017 年期间共62年长度的逐日气温和降水数据。典型气象站点信息见表1。
2.2 研究方法
①线性回归：属于时间序列趋势分析，该方法是研究气候变化问题中时间序列趋势改变普遍使用的方法之一，关键是利用时间序列和气候因素构造一元线性方程，通过方程中两者的数学关系反映气候要素的时间变化特征，表示为[5]：
其中，yi代表气候要素，xi为yi所对应的时间，a为常数，b为趋势系数。b 绝对值的大小反映了气候要素的速率变化[6，7]。通常用气候变化倾向率即b×10来描述气候要素趋势变化，单位为℃/10a或mm/10a。
3 结果与分析
3.1 气温和降水量年际变化特性
对从云南省获取的九个气象站60多年来的气象资料数据整理分析后，可以得到云南省年平均气温曲线图，见图1。分析得到云南省的年平均气温呈现上升趋势，且年气温上升速率为 0.34℃/（10a）。根据资料得到多年平均气温为15.2℃，年际标准差为0.78。2010年平均气温是60多年气象监测测量资料中年平均气温的最大值，为16.7℃; 1971年平均气温是60多年气象监测测量资料中年平均气温的最小值，为13.6℃;2014年最高气温是60多年气象监测测量资料中最高气温的最大值，为32.8℃; 1996年最低气温是60多年气象监测测量资料中最低气温的最小值，为-7.8℃;年最大气温和年最小气温相差38.2℃，温差很大，对社会生产生活有一定影响。
为了更好地对年平均气温的变化趋势进行表述，采用标准法对62年的年平均气温进行分析，當年平均气温与多年年平均气温的差值大于一个标准差时，认为气温异常，若当年平均气温大于多年平均气温，认为是偏暖年，反之为偏冷年。以此确定出，偏暖的年份为1998、1999、2001、2002、2003、2005、2006、2009、2010、2012、2013、2014、2015，偏冷的年份为1962、1963、1965、1967、1970、1971、1974、1976、1977、1978，其余为气温正常年，可以得到气温异常年占比37%。偏冷年大多集中在1978年前，偏暖年大多集中在1998年后。
从图2年最高气温变化曲线可以看出，60年来云南省的年最大气温呈现上升趋势，气温降低速率为0.16℃/（10a）。从拟合曲线可以看出，其上升趋势较为明显，与年平均变化拟合曲线相比，其上升趋势近似为年平均气温下降趋势的一半。从图3年最低气温变化曲线可以看出，60年来云南省的年最低气温呈现明显的上升趋势，气温升高速率为0.325℃/（10a）。从拟合曲线可以看出，其上升趋势较为明显，与年平均变化拟合曲线相比，其上升趋势近似等同于年平均气温上升趋势。
从图4年降水量变化曲线可以看出，60年来云南省的年降水趋势呈现下降趋势，根据拟合曲线可以得到其降低速率为8mm/（10a）。其中年均降水量最大的年份出现在1999年，降水量达到1449.9mm，年均降水量最小的年份出现在2009年，降水量达到565.8mm，年际标准差为198.92mm。采用标准法对62年的年降水量变化进行分析，将异常降水年分为降水充沛年份和降水稀少年份[8]。依次为根据，则降水充沛年分为1957、1961、1965、1966、1973、1983、1986、1994、1997、1998、1999，降水稀少年份为1960、1982、1984、1987、1988、1989、1992、1993、2009、2011，其余为正常降水年。
3.2 气温和降水量年代变化特性
由表2可知，云南省的年平均气温在20世纪60年代开始下降，至80年代左右开始回升。从最高气温的年代变化来看，20世纪70年代，最高气温下降显著，20世纪80年代以后，云南省年代最高气温呈现稳步上升趋势。从最低气温的年代变化来看，20世纪70年代到90年代，最低气温逐渐降低，在20世纪90年代后，最低气温呈现上升趋势，20世纪处最低气温为年际间最高。从年代降水量上进行分析，20世纪60到70年代降水量较为充沛，80年代则比较稀少，在20世纪以后，降水量相对较少。
3.3 气温和降水量季节变化特性
3.3.1 气温季节变化
为了对年气温季节变化进行分析，采用中国通用的季节划分方法，3-5月为春季，6-8月为夏季，9-11月为秋季，12-2月为冬季，年平均气温季节变化特征见图5。
从气象观测资料及图表可以得知，云南省春季平均气温在16.6℃左右，气温呈现上升趋势，根据拟合曲线可知气温上升速率为0.32℃/（10a）;夏季平均气温在19.9℃左右，气温呈现上升趋势，气温上升速率为0.25℃/（10a），季节变化最小;秋季平均气温在15.1℃左右，气温呈现上升趋势，气温升高速率为0.40℃/（10a）。冬季平均气温在9.1℃左右，气温上升趋势明显，气温降低速率为0.45℃/（10a）。由以上分析可知，云南省四季气温均有所上升，其中冬季气温上升确实最为显著，夏季气温上升趋势为季节变化最小。从离散性上分析，云南省夏季、秋季年平均气温的离散性较大，春季、冬季年平均气温的离散性较小。
3.3.2 降水季节变化
年降水季节划分与年气温季节划分相同，年降水季节变化特征见图6。
从气象观测资料及图表可以得知，云南省春季降水在129.4mm左右，降水量呈现上升趋势，根据拟合曲线可知降水量上升速率为2.3mm/（10a）;夏季降水量在580.5m左右，降水量呈现快速下降趋势，降水量下降速率为8.7mm/（10a）;秋季降水在242.9mm左右，降水量呈现下降趋势，降水量降低速率为3.8mm/（10a）;冬季降水量在41.8mm左右，降水量基本稳定，降水量上升速率为0.13mm/（10a）;由以上分析可知，云南省夏季、秋季降水量有所下降，且夏季降水量下降趋势迅速。春季、冬季降水量有所上升，其中冬季降水量增多趋势可忽略不计。从离散性上分析，云南省夏季、冬季降雨量的离散性较大，春季和秋季降雨量的离散性较小。
3.4 气温和降水量突变年分析
图7是云南省年平均气温变化的累计距平曲线，根据曲线进行分析可以得知，云南省年平均气温累计距平值大致呈现先减小后增大的趋势，既1956年至1993年逐步下降，1993年以后呈现逐步上升趋势。1993年作为转折年，极有可能是突变年，经过检测信噪比0.18<1.0，气温气候要素存在突变。图8是云南省年降水量变化的累计距平曲线，根据曲线进行分析可以得知，云南省年降水量累计距平值呈现复杂变化趋势，既1956年至1976年逐年上升，1976年至1986年及2001至2009年呈现基本稳定态势，1976年至1993年及2009年至2016年呈现快速下降趋势，16年以后略有抬头。1991年作为转折年经过信噪比检测0.12<1.0，因此年平均降水也不存在突变年份。
4 结论与展望
①根据气温和降水量年代变化特性，62年来云南省气温升高趋势，降水才呈现下降趋势，大致年平均气温每上升1℃，年降水量减少24.2mm。根据气温和降水量年际变化特性分析，20世纪70年代以来，云南省平均气温呈现逐渐升高趋势，夏季最高气温在逐渐上升。②云南省四季气温变化趋势：四季平均气温都有所增加，与全球变暖趋势具有一致性，其中冬季气温升高趋势最为明显，四季降水量变化表现为春、冬两季降水量有所增加，夏、秋兩季降水量有所减小，四季降水量逐渐均匀化。③年平均气温的最大值和最小值的绝对差值逐渐减小，与降水量变化减小具有一定相关性，需要更进一步的研究。
参考文献：
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