1951～昆明市气温变化特征分析

摘要：为了能够较好地揭示昆明市气温变化规律，基于昆明站1951～2013年的逐日气温资料，运用线性回归、离差系数计算、Mann―Kendall检验、滑动t检验和Morlet小波方法分析了昆明站近60年来气温变化特征。结果表明：近60年来昆明市年平均气温呈上升趋势，变化倾向率为0.29 ℃/10a;平均气温在年代际变化上进入20世纪90年代以来均大于多年平均气温，且距平气温在逐渐增大，1990s离差系数最大，为气温波动最大的10年;平均气温突变年份为1993年，存在23～32年的主周期，贯穿始终。

关键词：昆明市;气温变化;离差系数分析;Mann-Kendall检验;Morlet小波分析

中图分类号：S423.34

文献标识码：A文章编号：1674-9944（2015）04-0010-03

1引言

气候变化是当今国际社会重点研究的领域之一， IPCC第五次评估报告指出：全球气候系统变暖的事实是毋庸置疑的，全球地表持续升温，1880～2012年全球平均温度已升高0.85℃[0.65～1.06℃]，人类对气候系统的影响是明确的 [1～3]，同时气候变化对于人类的生存、社会经济的发展带来了极其深远的影响 [4]。气候变化中气温是重要的气候要素之一，而气候变化最明显的特点是气候变暖。目前，对于中国和云南地区的气温变化研究都表明 [5，6]，气温都在不同程度地上升，近100a来中国年平均地表气温升高幅度约为0.5～0.8℃ [7]，云南近46a来年平均气温升高率为0.17℃/10a [8]。而在气候变暖的背景下，极端气温事件随之会进一步增加，热浪发生频率增高，持续时间加长，冰冻雨雪天气频发，对工农业生产带来严重的负面影响。

昆明市位于中国西南云贵高原中部，辖区总面积21473km2，是云南省省会，首批中国历史文化名城，云南省唯一的特大城市和西南地区（仅次于成都、重庆）第三大城市，是云南省政治、经济、文化、科技、交通中心，西部地区重要的中心城市和旅游、商贸城市。昆明素以“春城”而闻名海内外，昆明属低纬度亚热带高原山地季风气候，由于受印度洋西南暖湿气流的影响，日照长、霜期短，气候温和，四季如春，气候宜人，是理想的旅游度假胜地。气温变化对于昆明市有着十分重要的影响，尽管有部分学者对于云南省与昆明市区的气温变化特征有了一定的研究 [8～11]，但是对于昆明市气温多角度、长时间、深入细致的研究还没有，因此，本文运用线性回归、离差系数计算、Mann―Kendall检验、滑动t检验和Morlet小波方法分析昆明市近60a来逐日气温数据，总结气温变化的规律，为城市气候预测、城市防灾减灾等方面提供决策依据。

2数据来源与处理方法

2.1数据来源

文中所用数据源于中国气象科学数据共享服务网（网址：http：///home.do）昆明站（102°41′E、25°01′N，海拔1892.4m）1951～2013年的逐日气温资料进行处理与分析，本文所选的昆明站为部级基准站，自建站以来从未迁址，数据通过均一性检验和质量控制，准确翔实，能够代表昆明市的气温状况与变化趋势。

2.2处理方法

昆明市近60a平均气温在时间尺度的变化趋势利用一元线性回归方法和多年趋势线 [12]计算各年的直线回归系数，以此来研究多年气温的变化趋势，计算结果的显著性用t检验法检验其置信度，并结合离差系数分析（变异分析） [13，14]来判断昆明市年平均气温波动情况;其次对气温进行突变分析，文中主要采用 Mann―Kendall法 [15，16]，和滑动t检验法 [12]，两种方法相结合目的是互相检验，增加突变点的可信度;最后采用Morlet小波分析 [17，18]对降水变化进行周期分析，以上方法在相关研究中已有详细论述，在此不再赘述。

3气温变化特征处理结果与分析

3.1气温的年际和年代际变化

3.1.1气温的年际变化

通过对昆明市近60a来逐年平均气温进行一元线性回归分析，得到图1，如图所示可得近60a来，昆明市年平均气温呈上升趋势，变化倾向率为0.29 ℃/10a，结果与何云玲和梅媛媛等人的研究结果相似 [10，11]，高于全国平均升温速率0.22℃/10a [19]和云南近46a来年平均气温升高率0.17℃/10a [8]。多年平均气温为15.1℃，从1992a开始气温上升趋势明显，近10a气温均超过平均气温，变暖趋势显著。相关系数检验通过0.001显著性检验，气温升高趋势显著。昆明市近60a来逐年平均气温离差系数为0.0499。

3.1.2气温的年代际变化

尽管昆明市近60a来气温变化总趋势是上升的，但是在不同年代，气温变化又各有差异。由表1可得，20世纪50年代到80年代，距平均气温变化不大，略低于平均气温范围内波动，年际距平气温均为负数;但在气温变化倾向率方面（表2）1950s和1960s为负数，表明这两个年代气温有略微下降趋势;1970s和1980s气温变化倾向率为正值，表明这两个年代有增温的趋势。自从进入90年代开始，平均气温已大于多年平均气温（15.1℃），且距平均气温在逐渐增大，增温趋势明显（表1）;气温变化倾向率（表2）1990s至今均为正值，表明近23a来气温持续上升，1990s的升温速率最大，表明这一时期为近60a来昆明市增温最快的10年。通过计算得到的各年代际离差系数（表2），表明1990s离差系数最大，为0.0428，为气温波动最大的10年，其次为2010～2013年，离差系数为0.0313。

4气温突变分析

利用Mann―Kendall突变检验法对昆明市近60a逐年平均气温进行分析得到图2，图2为昆明站平均气温的Mann - Kendall曲线图，观察UF曲线表明：平均气温正序列UF曲线在与反向序列UB曲线相交之前大部分处于0.05显著性水平信度线以内，但1954～1956、1971、1972、1974～1980年超出了置信水平线，1956～1978年UF曲线呈下降趋势，表明昆明市在此时段年平均气温逐渐降低;自1978年以来UF曲线呈上升趋势，表明昆明市年平均气温逐渐升高，UF曲线在1996年超出信度线，表明气温突变趋势显著。UF与UB曲线交于1993年，根据Mann―Kendall突变检验法可得突变时间点为1993年，再结合滑动t检验法（图3）对该序列进行突变检验，1993年通过了0.05的显著性水平检验，两者结合说明昆明市气温突变年为1993年，是气温上升的开始，1971～1980和1996～2013是两段突变时间区域，分别是昆明市近60a来冷期和暖期时段，此结论与何云玲等人 [10]做出的结论部分类似有所差异，但早于云南省气温突变年份1995年 [8]。

5气温的周期分析

通过Morlet小波分析法得到图4昆明市近60a来平均气温序列的图，结果表明：昆明市平均气温变化存在3～12a，13～22a，23～32a的周期，其中3～12a周期在20世纪70年代之前不连续不明显，70年代至今连续出现;13～22a周期20世纪60～70年代出现冷-暖交替准一次振荡，70～90年代之间周期不明显，2000a之间又出现了冷-暖交替准一次振荡;23～32a周期明显且贯穿始终，出现冷-暖交替准三次振荡。近年来，昆明市处在平均气温增加的暖期，是气温升高的周期。有研究表明[20]，35a左右的周期为南方涛动或沃克环流周期，因此结合昆明市气温周期分析可知，昆明市气温周期多受南方涛动或沃克环流活动影响。

6结论

（1）近60a来昆明市年平均气温呈上升趋势，多年平均气温为15.1℃，变化倾向率为0.29mm/10a，高于全国平均升温速率0.22℃/10a和云南近46年来年平均气温升高率0.17℃/10a。

（2）近60a来昆明市年平均气温在年代际变化上有所差别但趋势明显，20世纪50年代到80年代，平均气温变化不大，略低于平均气温范围内波动;自从进入90年代开始，平均气温均大于多年平均气温，且距平均气温在逐渐增大，平均温度逐年增大，增温趋势明显。各年代际离差系数中1990s离差系数最大，为气温波动最大的10年。

（3）通过Mann―Kendall法与滑动t检验法相结合得到昆明市平均气温突变年为1993年，是气温上升的开始，1971～1980年和1996～2013年是两段突变时间区域，分别是昆明市近60a来冷期和暖气时段。

（4）分析昆明市近60a来平均气温序列的Morlet小波分析图，得到昆明市平均气温变化存在3～12a，13～22a，23～32a的周期，期中23～32a的周期贯穿整个历史时期，此周期多受南方涛动或沃克环流活动影响。

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