李白萍,孫曉光,索朗江措,貢嘎曲塔,王 騰,卓 永
(1.西藏昌都地區(qū)氣象局,西藏昌都854000;2.西藏自治區(qū)氣象臺,西藏拉薩850000)
雖然氣候變暖已經(jīng)是一個無可爭辯的事實,但其變暖的幅度尚存在很大的不確定性與爭議[1],并日益影響著人類社會的可持續(xù)發(fā)展。盡管全球氣溫變化具有明顯的增暖趨勢,但全球氣溫變化的區(qū)域特征卻十分明顯,各地氣候變化趨勢與強度并不完全一致[2]。近年來對氣候變化的研究較多,但主要是以大區(qū)域或省為主,對小區(qū)域或地市級的研究較少,因此,加強小區(qū)域氣候變化的研究對當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活及災害防御具有重要的作用[3]。
昌都位于西藏東部,處于金沙江以西、伯舒拉嶺以東,橫斷山脈的三江(金沙江、瀾滄江、怒江)流域。東北方向與四川相連,東南方向與云南省毗鄰,西南與林芝地區(qū)為鄰,西邊與西藏那曲地區(qū)接壤。整個地區(qū)北寬南窄,南北橫跨4個多緯度(28°38'~32°45'N),東西縱列 5 個半經(jīng)度(93°36'~99°06'E)。怒江和瀾滄江谷地得天獨厚的地理環(huán)境,孕育了昌都地區(qū)獨特的氣候特征。筆者在此對昌都近59年來最冷月和最熱月氣溫的變化進行了研究,以期為昌都氣溫變化的檢測、評估以及影響提供參考。
選取1952~2010年昌都的逐日平均氣溫資料進行分析。1月為昌都最冷月,7月為昌都最熱月。氣候趨勢分析采用一元線性回歸方法,即y^i=a+bti,式中,t為年份序列號(i=1,2,…,n);α 為常數(shù),b為回歸系數(shù),當 b>0 表示呈上升趨勢,b<0表示呈下降趨勢。利用Mann-Kendal法[4]對全年和最冷月、最熱月的溫度進行突變點檢驗。Mann-Kendall方法是一種非參數(shù)統(tǒng)計檢驗方法,最初由H.B.Mann和M.G.Kendall提出原理并發(fā)展了該方法,因此成為Mann-Kendall(簡稱M-K法)方法,該方法既可以檢測序列的變化趨勢,也可以進行突變點檢驗。利用小波分析(母小波為墨西哥帽)方法[4]提取59年來全年和最冷月、最熱月平均溫度變化周期,并對時間序列的小波功率譜進行顯著性檢驗[4-5]。
2.1 氣溫年際變化特征分析 從近59年昌都全年和最冷月、最熱月平均氣溫變化曲線(圖1)可以看出,昌都平均氣溫總體上呈上升趨勢,最低值出現(xiàn)在1968年(6.8℃),從20世紀80年代開始增溫趨勢明顯,2006年氣溫值達最高(8.5℃),兩者相差達1.7℃;利用線性擬合分析得出線性擬合方程為 y=0.011 6x-15.320,即年平均氣溫以0.012 ℃ /a的速度上升,其增溫率遠大于我國近40年的平均增溫率(0.004℃ /a)[6],且相關系數(shù)為 r=0.354,通過了 0.01 的顯著性檢驗。從最冷月、最熱月平均氣溫變化趨勢看,最冷月增溫率達0.026 ℃ /a,相關系數(shù)為 r=0.404,通過了 0.01 的顯著性檢驗;最熱月增溫率為0.007 ℃/a,相關系數(shù)為 r=0.119,未通過0.01的顯著性檢驗??梢姸驹雠黠@。
圖1 1952~2010年昌都全年、1月、7月平均氣溫年際變化
2.2 氣溫年代際變化特征分析 從昌都年平均氣溫及1月、7月平均氣溫的年代際變化(表1)可以看出,1952~2010年1月平均氣溫為-2.2℃,在20世紀50年代1月平均氣溫與多年平均持平,60年代平均氣溫下降了0.5℃,其后保持穩(wěn)定狀態(tài),90年代開始平均氣溫有明顯的升高,進入21世紀后,這種趨勢更加明顯,較50年代升溫為1.0℃;而7月和年平均氣溫在前期各個年代中變化幅度較小,但在進入21世紀后,分別較90年代升高了0.7和0.5℃。由此可見,1月份平均氣溫升高的趨勢較7月和年平均氣溫更為明顯,21世紀后升溫更為明顯。
表1 1952~2010年昌都全年及1月、7月平均氣溫年代際變化 ℃
2.3 氣溫突變檢驗分析 由1952~2010年昌都全年平均氣溫M-K檢驗中UF曲線(圖2a)可見,20世紀90年代以來,年平均氣溫有明顯的增暖趨勢,根據(jù)UF和UB曲線交點的位置,確定2005年為年平均氣溫增暖的突變點;UF和UB在2005年相交后,UF上升明顯,且超過1.96的置信區(qū)間,表明昌都年平均氣溫突變顯著,通過0.05顯著水平檢驗。1月、7月平均氣溫序列突變檢驗結(jié)果表明,1月增溫突變點為2003年,2005年至今通過0.05顯著水平檢驗(圖2b);7月平均氣溫從20世紀50年代~60年代中期的交點很多,說明氣溫上下波動,無顯著變化趨勢;而60年代后期~90年代氣溫相對偏低,7月增溫突變點為2008年,未通過0.05顯著水平檢驗,即增溫趨勢不顯著(圖2c)。
圖2 1952~2010年昌都全年(a)和1月(b)、7月(c)平均氣溫M-K檢驗
2.4 氣溫小波分析
2.4.1年平均氣溫。1952~2010年年平均氣溫小波分析(圖3a)表明,在16~32年時間尺度上,年平均氣溫經(jīng)歷了2個冷暖交替振蕩,即1994年以前的偏冷期、1995年以后的偏暖期;對應這種較大尺度的冷暖交替,昌都年平均氣溫表現(xiàn)出了十分明顯的突變特征;該尺度周期振蕩變化對短周期振蕩的影響貫穿整個研究期內(nèi)。在6~15年時間尺度上,年平均氣溫周期振蕩明顯,經(jīng)歷了3個冷暖交替震蕩,分別是1962年以前的偏暖期、1963~2003年的偏冷期、2004年以后的偏暖期;在2~4年時間尺度,年平均氣溫變化則增加了更多的相對冷暖交替和突變點。由此可見,昌都年平均氣溫存在3年、6年、準16年的年代際振蕩周期,其中16年的代際振蕩周期自始至終貫穿于過去的59年中。從總體小波功率譜分析(圖3b)可以看出,年平均氣溫周期震蕩的第一周期為16年。
圖3 1952~2010年昌都年平均氣溫小波系數(shù)實部(a)和總體小波功率譜(b)
2.4.2 最冷月氣溫。1952~2010年最冷月平均氣溫小波分析(圖4a)表明,在16~32年時間尺度上,平均氣溫經(jīng)歷了2個冷暖交替振蕩,分別是1994年以前的偏冷期、1995年以后的偏暖期;在8~16年時間尺度上,表現(xiàn)為1965年以前的偏暖期、1966~2003年的偏冷期、2004年以后的偏暖期;在3~6年時間尺度上,平均氣溫周期震蕩明顯,經(jīng)過了8次冷暖交替;在1~2年時間尺度上為偏暖期。從總體小波功率譜分析(圖4b)可以看出,最冷月平均氣溫周期震蕩的第一周期為27年。
2.4.3 最熱月氣溫。1952~2010年最熱月平均氣溫小波分析(圖5a)表明,在10~28年時間尺度上,平均氣溫經(jīng)歷了3個冷暖交替振蕩,分別是1968年以前的偏暖期、1969~2005年的偏冷期、2006年以后的偏暖期;在4~8年時間尺度上,經(jīng)過了6次冷暖交替;在2~4年時間尺度上為偏暖期。從總體小波功率譜分析(圖5b)可以看出,最熱月平均氣溫周期震蕩的第一周期為8年。
圖4 1952~2010年昌都最冷月平均氣溫小波系數(shù)實部(a)和總體小波功率譜(b)
圖5 1952~2010年昌都最熱月平均氣溫小波系數(shù)實部(a)和總體小波功率譜(b)
(1)近59年昌都平均氣溫總體上呈上升趨勢。從20世紀80年代開始增溫趨勢明顯,年平均氣溫以0.012℃/a的速度上升,最冷月增溫率達0.026℃/a,最熱月增溫率為0.007℃/a,冬季增暖明顯。從年代際變化看,1月份平均氣溫升高的趨勢較7月和年平均氣溫更為明顯,21世紀后升溫更為明顯。
(2)20世紀90年代以來,昌都年平均氣溫有明顯的增暖趨勢,2005年為年平均氣溫增暖的突變點,且突變顯著;1月平均氣溫突變點為2003年,2005年至今通過0.05顯著水平檢驗;7月平均氣溫氣溫上下波動,無顯著變化趨勢。
(3)昌都年平均氣溫周期震蕩的第一周期為16年,最冷月、最熱月平均氣溫周期震蕩的第一周期分別為27、8年。從氣溫振蕩主周期判斷,在大的時間尺度上全年及最冷月、最熱月氣溫目前均處于偏暖期。
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