1961—2015年內蒙古通遼地區(qū)氣溫變化趨勢分析

薩日娜

（內蒙古通遼市氣象局，內蒙古 通遼 028000）

1961—2015年內蒙古通遼地區(qū)氣溫變化趨勢分析

薩日娜

（內蒙古通遼市氣象局，內蒙古 通遼 028000）

為了研究內蒙古通遼地區(qū)氣溫變化特征趨勢，利用通遼地區(qū)1961—2015年8個氣象臺站的氣溫資料，采用線性趨勢分析、Mann-Kendall突變檢驗及R/S分析法分析了通遼地區(qū)氣溫變化特征。結果表明：近50年間通遼地區(qū)年平均氣溫及最高、最低氣溫均呈上升趨勢，其中，1988年為年平均氣溫升高突變點；通遼地區(qū)年和四季平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫存在明顯的Hurst現(xiàn)象。

氣溫；通遼地區(qū)；Mann-Kendall檢驗；R/S分析

氣候與人類社會有著密切的聯(lián)系，是人類賴以生存的自然環(huán)境和資源的一個重要組成部分。近年來，氣候變化引起公眾的廣泛關注，并且全球變暖［1］問題更成為熱點問題。近些年來，不少學者對我國氣候變化進行了大量的分析，特別是在氣溫的變化方面進行了相關研究［2-5］，也有部分學者對內蒙古通遼地區(qū)氣溫變化進行了研究，李莉［6］分析了通遼地區(qū)近55年氣溫季節(jié)變化特征；王美蓮［7］等利用多項式模擬法對通遼市氣溫變化規(guī)律和趨勢進行了分析。筆者主要采用線性趨勢分析通遼地區(qū)氣溫變化規(guī)律，通過Mann-Kendall法等統(tǒng)計方法分析氣溫的突變特征，同時采用重標極差分析法分析未來變化趨勢，以期為當?shù)剞r牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)展提供科學依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源 1961—2015年通遼地區(qū)8個氣象臺站的年平均氣溫、年平均最高氣溫、最低氣溫資料來自通遼市氣象局。

1.2 研究方法

1.2.1 線性趨勢分析：用xi表示樣本量為n的氣候變量，用ti表示xi所對應的時間，利用最小二乘法建立一元線性回歸方程：xi=a+bti（i=1，2，3，…，n），b為氣候變化量的傾向率，b＞0表示直線遞增，b＜0表示直線遞減，b×10表示每10年的變化率，表征時間序列的變化趨勢。變化趨勢的顯著性，采用時間t與序列變量x之間相關系數(shù)，即氣候趨勢系數(shù)進行檢驗［8］。

1.2.2 Mann-Kendall突變檢驗：MK 法［8］通過構造正序列（UF）和逆序列（UB）進行計算，根據(jù)正逆序列統(tǒng)計量的曲線判斷氣象要素的變化趨勢及突變特征。該方法的優(yōu)點是數(shù)據(jù)序列不需要遵從一定的分布，也不受少數(shù)異常值的干擾。

1.2.3 重標極差分析法（R/S分析法）：R/S分析法，屬于非參數(shù)分析法，不必假定潛在的分布是高斯分布，僅獨立就可以。對于樣本較長的時間序列，R/S分析法是一種有效的檢測長程依賴性的方法，也是目前計算Hurst指數(shù)應用最廣的一種方法［9］。Hurst等人曾證明，對于不同的Hurst存在以下情況：當0.5＜H＜1.0時，表明時間序列具有持續(xù)性，即未來與過去的變化趨勢相同，H值越大，持續(xù)性越強；當0.0＜H＜0.5時，表明時間序列具有反持續(xù)性，即未來變化的趨勢與過去相反，H值越小，反持續(xù)性越強；H=0.5，表明時間序列具有獨立性，即現(xiàn)在與過去變化趨勢無關。

2 結果與分析

圖1 通遼地區(qū)年平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫趨勢變化

2.1 氣溫的趨勢變化分析 從通遼地區(qū)年平均氣溫、最高氣溫及最低氣溫的變化趨勢（見圖1）可以看出，1961—2015年通遼地區(qū)氣溫整體呈變暖趨勢。年平均氣溫、最高氣溫及最低氣溫的歷年平均值為6.2℃、12.6℃和0.4℃，氣候傾向率分別為0.334℃/10年、0.211℃/10年和0.481℃/10年。其中，年平均氣溫的最高值為8.1℃（2007年），最低值為4.1℃（1969年）；年最高氣溫最高值為14.5℃，出現(xiàn)在2007年；最低值為10.6℃，出現(xiàn)在1969年，兩者相差3.9℃；而年最低氣溫的最高值為2.3℃（2007年）；最低達-1.8℃（1969年），與最高值相差4.1℃。從總體趨勢來看，通遼地區(qū)氣溫在20世紀60—70年代，呈偏低態(tài)勢，年平均氣溫、最高氣溫及最低氣溫均低于歷年平均值；在80年代后期開始出現(xiàn)整體變暖趨勢。

2.2 氣溫的突變分析 通過對通遼地區(qū)氣溫資料的趨勢分析可以看出通遼氣溫有明顯的增暖趨勢。為了確定通遼地區(qū)氣溫的突變時間，采用Mann-Kendall法對氣溫進行分析。由圖2中UF曲線可見，自80年代以來通遼地區(qū)年平均氣溫有明顯的增暖趨勢。90年代至2015年這種升溫趨勢明顯超過1.96（0.05顯著性水平臨界線），同時還超過了2.56（0.001的顯著性水平臨界線），說明通遼地區(qū)年平均氣溫上升趨勢是十分顯著的。根據(jù)UF曲線和UB曲線的交點，并且交點在臨界值之間，可以確定1988年為通遼地區(qū)年平均氣溫升高的突變點。

通遼地區(qū)年平均最高氣溫也存在著明顯的突變現(xiàn)象（見圖3），但與年平均氣溫的突變過程不同。最高氣溫是從90年代開始出現(xiàn)明顯的上升趨勢，而到了2000年左右增暖趨勢開始突破顯著性0.05水平臨界線。根據(jù)UF和UB曲線交點的位置，確定突變開始于1993年，晚于年平均氣溫突變點。

圖2 1961—2015年通遼地區(qū)年平均氣溫Mann-Kendall統(tǒng)計量曲線

圖3 1961—2015年通遼地區(qū)年平均最高氣溫Mann-Kendall統(tǒng)計量曲線

表1 通遼各季年平均氣溫、年平均最高、最低氣溫變化Hurst指數(shù)及強度

由圖4可以看出，通遼地區(qū)年平均最低氣溫的UF曲線和UB曲線在1981年有交叉，但未通過0.05的顯著性檢驗，故不能說明具有突變現(xiàn)象。

2.3 氣溫的未來變化趨勢分析 為了研究通遼地區(qū)氣溫未來變化趨勢，采用重標極差分析法（R/S）分別計算通遼地區(qū)各季年平均氣溫、年平均最高氣溫及年平均最低氣溫的Hurst指數(shù)（見表1）。

2.3.1 年平均氣溫未來變化趨勢分析：由表1可以看出，通遼市年、各季年平均氣溫的Hurst指數(shù)均大于0.6，存在明顯的Hurst現(xiàn)象，說明通遼市未來氣溫變化趨勢與過去整體升溫趨勢相同，短時間內不會發(fā)生變化。其中，秋季、冬季和年平均氣溫Hurst指數(shù)分別為0.68、0.73、0.76，具有較強的持續(xù)性；而春季、夏季的Hrust值分別為0.63、0.64，小于 0.65，說明未來氣溫變化趨勢仍將變暖，但變暖趨勢相對較弱。

2.3.2 年平均最高、最低氣溫未來變化趨勢分析：由表1可知，年平均最高、最低氣溫的Hurst指數(shù)都具有較強的持續(xù)性，說明通遼市未來年平均最高、最低氣溫仍呈升高趨勢，但最低氣溫的升溫趨勢比最高氣溫強度大；春季、夏季和秋季平均最高氣溫的Hurst指數(shù)均在0.65以下，增溫趨勢較弱，其中夏季Hurst指數(shù)小于0.60，未來變化趨勢具有較大的隨機性；而冬季平均最高氣溫的Hurst指數(shù)較大，說明其未來變化趨勢與之前增暖趨勢較一致，持續(xù)性較強。同樣，夏季和秋季平均最低氣溫的未來增暖趨勢較弱，而春季和冬季的Hurst指數(shù)均大于0.70，則其未來氣溫上升趨勢明顯，且持續(xù)時間也較長。

3 結論

3.1 氣溫趨勢變化 從總體趨勢上看，通遼地區(qū)氣溫在20世紀60—70年代，呈偏低態(tài)勢，年平均氣溫、最高氣溫及最低氣溫均低于歷年平均值；在80年代后期開始出現(xiàn)整體變暖趨勢。由此可見，通遼地區(qū)處于逐漸變暖趨勢，與全球變暖大背景相一致。

3.2 氣溫的突變分析 采用Mann-Kendall法對通遼地區(qū)年平均氣溫、最高氣溫及最低氣溫進行突變檢驗顯示，1988、1993年分別為通遼地區(qū)年平均氣溫及最高氣溫升高的突變點。而最低氣溫不具有突變現(xiàn)象。

3.3 未來氣溫變化趨勢分析 通遼地區(qū)年和四季平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫存在明顯的Hurst現(xiàn)象，未來氣溫變化情況與過去整體升溫趨勢相同。

圖4 1961—2015年通遼地區(qū)年平均最低氣溫Mann-Kendall統(tǒng)計量曲線

［1］HOUGHTON J E T，DING Y H，GRIGGS D J，et al.IPCC ，Climate change 2001：The scientific basis［M］//Observed Climate Variability and Change.Cambridge：Cambridge University Press，2001.

［2］肖桂蓮，石明章，祁董林，等．1961—2014年青海湖上游氣溫變化趨勢分析 ［J］. 中國農學通報，2016，32（11）：95-100.

［3］程永明，張卉，楊任明．近40年山西東南部地區(qū)氣溫變化特征分析［J］.中國農業(yè)通報，2016，32（12）：158-162.

［4］常軍，王紀軍，潘攀，等．近50年來河南最高最低氣溫的非對稱性變化特征［J］.中國農業(yè)氣象，2011，31（1）：1-5.

［5］王興梅，張勃，王海軍，等．石羊河流域近50年最高最低氣溫變化分析 ［J］. 干旱區(qū)地理，2012，33 （6）：879-888.

［6］李莉，祁雁文，李巍巍，等．內蒙古通遼地區(qū)近55年氣溫季節(jié)變化特征分析 ［J］.畜牧與飼料科學，2016，37（4）：58-59.

［7］王美蓮，楊達.內蒙古通遼市氣溫變化規(guī)律與趨勢分析［J］.內蒙古農業(yè)大學學報，2013，34（2）：77-81.

［8］魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷與預測技術［M］.北京:氣象出版社，2007：37-59.

［9］江田漢，鄧蓮堂.Hurst指數(shù)估計中存在的若干問題［J］.地理科學，2004，24（2）：177-181.

Analysis on Temperature Variation Trend in Tongliao Region of Inner Mongolia from 1961 to 2015

Sarina
（Tongliao Municipal Meteorological Bureau of Inner Mongolia，Tongliao 028000，China）

Based on the temperature data collected from eight meteorological observational stations in Tongliao region of Inner Mongolia from 1961 to 2015,the temperature variation tendency was characterized by using linear trend analysis,Mann-Kendall mutation test and R/S analysis method.The results showed that in recent 50 years,the average temperature,maximum temperature and minimum temperature showed an increasing trend,and the increase mutation points of the annual average temperature was observed in 1988;the hurst phenomenon was observed in variation of annual average temperature,seasonal average temperature,maximum temperature and minimum temperature.

temperature；Tongliao region；Mann-Kendall test；R/S analysis

P468.021

A文章順序編號：1672-5190（2016）12-0061-04

2016－11－15

薩日娜（1983—），女，工程師，碩士，主要從事生態(tài)與農業(yè)氣象工作。

（責任編輯：趙景娣）