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关于揭阳市冬季气温的变化趋势及特征的分析
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摘要：利用揭阳市气象观测资料，运用线性倾向估计、滑动平均、M-K突变检验等分析方法，对1960—2018年近59年的冬季气温的变化特征进行分析。结果表明:近59年来，揭阳市冬季的平均气温、极端最低气温、极端最高气温总体呈上升趋势，其气候倾向率分别为0.0369、0.0367和0.0425℃/年，并且分别通过信度为0.01、0.05、0.01的显著性检验。揭阳冬季平均气温的气候倾向率高于年平均气温倾向率，也高于广东冬季平均气温倾向率，表明揭阳冬季气温对气候变暖和广东冬季气温上升有显著的贡献。20世纪60—80年代，揭阳市冬季平均气温处在相对冷期，20世纪90年代以来，多为暖冬;1986年前后有一个升温的突变。
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联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第5次气候变化评估报告指出，气候系统的暖化是毋容置疑的，过去3个10年的地表已连续偏暖于1850年以来的任何一个10年[1]。全球气候变暖对自然环境、社会等带来严重的影响[2,3]。全球气候变暖已引起各国科学家和政府的高度关注，已有很多专家和学者进行了大量的研究[4,5,6,7,8]。伍红雨等[9]分析了1961—2012年广东冬季气温异常的气候特征及变化，指出广东冬季平均气温以0.026℃/年的速率明显上升，但增温速率低于全国平均的冬季增温速率，并在1989年发生升温的突变，广东冬季增温趋势最显著的地区是珠江口和粤东南。不同区域、不同的气候要素对全球气候变化的响应是有差异的[10,11]。刘爱君[12]、汤海燕[13]、黄珍珠等[14]、丁丽佳[15]、罗伟华等[16]分析了广东年平均和四季气温的变化趋势，指出广东的年平均和四季平均气温近40或50年来总体呈上升趋势，四季中以冬季的上升趋势最为明显。
近年来，在全球气候变暖的背景下，揭阳市冬季气温也呈上升趋势，那么揭阳市冬季气温变化趋势如何，是否与广东冬季气温变化趋势一致呢?因此，有必要对揭阳冬季气温的气候特征及其变化规律进行更详细的研究。本研究利用揭阳市近59年冬季气温的观测资料，分析揭阳市冬季的平均气温、最低气温、最高气温、冷暖冬的变化特征，以及冬季气温的突变期等，探讨揭阳市冬季气温异常与广东同期气温异常的关系，以期为今后揭阳市冬季气温预测提供参考。
1、资料与方法
选用揭阳市气象观测站的气温观测资料，时段为1960—2018年共59年，季节划分为春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)、冬季(12月—次年2月)。气象要素为冬季的平均、极端最低和极端最高气温等。运用线性倾向估计、滑动平均、M-K突变检验等分析方法，对近59年冬季气温的变化特征进行分析。
2、结果及分析
2.1冬季气温的年际变化
统计可知，揭阳市1960—2018年冬季平均气温为14.9℃，年际变化较大(图1)，线性倾向估计呈上升趋势，其气候倾向率为0.0369℃/年，通过信度为0.01的显著性检验，高于伍红雨等[9]指出的广东冬季平均气温气候倾向率0.026℃/年。从冬季平均气温的5年滑动平均曲线可以看出，1960—1987年为一个较长时间的冷期，在这一期间，出现了59年来冬季平均气温最低的年份(即1967年为12.1℃);1988年以来，滑动平均曲线总体是一个升高的暖期，只在2012和2013年出现小波动，在这一期间，出现了59年来冬季平均气温最高的年份(即2018年为17.4℃)。另外，近59年来揭阳市冬季平均气温距平低于0℃的有26年，其中20世纪60—80年代有21年、90年代以来只出现5年。
图11960—2018年揭阳市冬季平均气温年际变化
2.2冬季气温的年代际变化
从平均气温的年代变化(图2)可以看出，从20世纪60年代到21世纪前10年，冬季气温呈上升态势，2011年以来，则出现下降趋势，但仍然高于历史平均值。20世纪60—80年代，揭阳市冬季平均气温处在相对冷期，均低于平均值，其中20世纪60年代出现最低值，为14.1℃，20世纪90年代以来，进入冬季暖期，平均气温均高于平均值，在21世纪前10年达到最高值，为16.1℃。
图21960—2018年揭阳市冬季平均气温的年代变化
2.3冬季平均气温与全年平均气温的比较
近59年来，揭阳市冬季平均气温呈上升的趋势，其气候倾向率为0.0369℃/年，而全年平均气温的气候倾向率为0.0276℃/年。可见，冬季气温上升幅度大于年平均气温上升幅度，表明冬季升温对全年气候变暖有显著的贡献。冬季气温在20世纪60—80年代低于平均水平，20世纪90年代开始冬季气温急剧上升，远超过了59年的平均值，并且在21世纪初期冬季气温达到了最高峰，这跟揭阳市城市人口增加和城市快速发展造成的热岛效应有一定的关系。
2.4冬季极端最低气温的变化
近59年来，揭阳市冬季极端最低气温的平均值为4.1℃，最低值为0.2℃，出现在2009年冬天。极端最低气温的气候倾向率为0.0367℃/年(图略)，通过信度0.05的显著性检验，比年平均气温的气候倾向率大，与冬季平均气温的变化趋势接近。20世纪60—70年代以及2010年以来低于平均值，而20世纪80—90年代以及21世纪前10年高于平均值。20世纪60—70年代的多数年份极端最低气温低于多年平均值，而20世纪80—90年代，极端最低气温大多数年份均高于多年平均值，仅1980、1984、1991、1999、2004、2009年低于多年平均值。进入21世纪，再次出现多数年份低于多年平均值，仅2011、2014和2016年高于平均值。
从低温(日最低气温≤5℃)日数来看，20世纪70年代最多，达到72d，其次是20世纪60年代为68d,21世纪前10年最少，只有4d,2010年以后又出现增多的趋势。
2.5冬季极端最高气温的变化
近59年来，揭阳市极端最高气温的平均值为28.1℃，最高值为30.5℃(出现在1995年)，最低值为23.6℃(出现在1982年)。极端最高气温的气候倾向率为0.0425℃/年(图略)，均大于冬季平均气温、极端最低气温、年平均气温的气候倾向率，并且通过信度为0.01的显著性检验，说明增温显著。20世纪60—80年代极端最高气温低于平均值，30年间有20年低于平均值;20世纪90年代以来高于平均值，29年间有23年高于平均值。
2.6冷冬、暖冬的变化
冬季气温的异常，主要表现为冷冬或暖冬，其中某年冬季气温与冬季多年平均气温求距平标准差(σ)，并用此值来进行划分冷冬和暖冬。本研究采用国家气象标准，即Δt≤-1.29σ为强冷冬，-1.29σ<Δt≤-0.43σ为弱冷冬;Δt≥1.29σ为强暖冬，0.43σ≤Δt<1.29σ为弱暖冬。经过计算σ=1.1℃，也就是当Δt≤-1.4℃为强冷冬，-1.4℃<Δt≤-0.5℃为弱冷冬;Δt≥1.4℃为强暖冬，0.5℃≤Δt<1.4℃为弱暖冬。
由表1可以看出，59年来，冷冬集中出现在20世纪60-80年代;强暖冬出现在20世纪90年代以来，弱暖冬各个年代都有，但是20世纪90年代和21世纪前10年最多，均有4年。
表11960—2018年揭阳各年代出现冷冬、暖冬次数
2.7冬季平均气温的M-K检验
为了探讨冬季气温是否存在突变性特征，对冬季平均气温进行了M-K检验，从UF曲线可见，从1960年到20世纪80年代中期，揭阳市冬季气温处于小幅波动状态，但20世纪80年代后期以来，冬季气温处于明显上升状态，上升趋势超过0.05临界线甚至超过0.001显著性水平(u0.05=1.96,u0.001=2.56)，表明冬季气温上升趋势十分显著，从UF和UB曲线交点位置来看，在1986年前后出现一个交点，且位于显著性检验水平范围内，说明1986年是冬季气温的突变点，表明1986年以来揭阳冬季气温上升可视为一种突变现象。这与伍红雨等[9]指出的广东冬季平均气温在1989年有升温的突变的时间相近。
图31960—2018年揭阳市冬季平均气温M-K检验
3、结论
1)近59年来，揭阳市冬季气温具有明显的年际变化，最高出现在2018年(17.4℃)、最低出现在1967年(12.1℃)，揭阳冬季的平均气温、极端最低气温、极端最高气温均呈上升趋势，其气候倾向率分别为0.0369、0.0367和0.0425℃/年，都通过信度0.01、0.05和0.01的显著性检验。
2)揭阳年平均气温的气候倾向率0.0276℃/年，较广东省年平均气候倾向率高，表明揭阳冬季气温对广东冬季气温上升和揭阳全年气候变暖有显著的贡献。
3)揭阳冬季平均气温具有显著的年代变化特征，20世纪60—80年代，揭阳市冬季平均气温处在相对冷期，20世纪90年代以来，进入冬季暖期，平均气温上升明显。
4)利用M-K突变检验，结果表明从20世纪80年代后期以来，揭阳市冬季气温处于明显上升状态，并在1986年前后有一个升温的突变。
参考文献：
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期刊名称：气象科学
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主办单位：江苏省气象学会
出版地方：江苏
专业分类：科学
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2020-06-13
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