长治市近 50 年气温变化特征及趋势分析：年、春

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近50年长治市气温变化特征及趋势分析 张辉1，李春华2，程永明1，赵双桥1，杨梅（1.长治市气象局，山西长治，2.忻州气象局，山西忻州。 ) 摘要：本文利用长治市11个气象观测站1960—2010年的气温资料，运用线性趋势估计、移动平均法、小波分析、突变分析等方法，系统分析了长治市的天气状况。在过去的50年里。历年气温变化的特征和模式。结果表明，除夏季气温外，长治市全年、春、秋、冬季气温均呈上升趋势。气温趋势率为0.21℃/10a（年）、0.23℃/10a（幼年）、0.03℃/10a（夏季）、0.16℃/10a（秋季）和0.48℃/lOa（冬季）：年平均气温和长治市冬季气温主要存在准25年、准15年和5～10年周期。春季气温主要有准5年和5-10年周期变化，夏季气温主要有准15年周期变化，秋季气温主要有准15年和5-10年周期变化。年周期：长治市年平均气温有毒，冬、冬季气温均经历突变，从1989年、1995年、1987年开始。温度;变化：趋势 1 引言 IPCC第四次全球气候评估报告指出，近100年来全球平均地表温度上升了0.74℃……在全球气候变化的背景下，长治市区域气候也正在发生重大变化'2。

7'。近年来，许多学者对长治市气候变化格局做了大量研究。王正旺九等人分析了长治地区近40年来的气候变化。结果表明，长治市气候呈变暖趋势，特别是20世纪90年代气温呈上升趋势。增幅是显而易见的。冬季变暖的贡献最大。张红英19：等。查阅1961—2005年长治市11个代表站的气温数据发现，长治市气温呈上升趋势（0.2C/10a）。从20世纪90年代末开始，年平均气温分为冷暖两个阶段。 20世纪90年代末之前有一个寒冷期，随后是一个温暖期。鉴于此，本文利用长治市1个气象观测站1960—2011年的气温资料，对长治市的气候变化进行较为系统的分析，为长治市的合理发展做出短期气候预测和改进。长治市气候资源与利用.农业环境具有重要意义。 2 数据与方法 2.1 数据 本文所用数据均取自山西省气象信息中心存档的原始月气象记录。为了消除数据长度不均对分析结果的影响，本文采用差分法对屯留市进行分析，并对潞城、长子、壶关、长治县缺失的气温数据进行补充，以保证系列间的可比性。趋势分析以及分析结果的准确性。基金项目：本文由山西省气象局领军人才项目（2010-03）和中国气象局2009年应对气候变化专项项目（CCSF-09-01）联合资助。作者简介：张慧(1985-1)，女，长治山觉人，2010年毕业于山西农业大学，硕士，主要从事气候研究E--mai n85@163。 COHl1：2.2方法本文采用线性趋势估计、移动平均法、小波分析、突变分析等方法对长治市近50年气温变化特征和趋势进行分析。

3.长治市气温分布特征。长治市年平均气温在8.8℃至10.7℃之间。东部和西部山区丘陵地区较低，为7～9℃。历城、长子、长治县气温较高，达9. 6～10.7℃：沁源县花坡地区气温较低，不足5℃；壶关县大桥最高气温12.4℃以上。其他大部分地区气温在8.8℃至9.7℃之间，总体由南向北下降，山区气温低于平均水平。长治市年极端最高气温36.2℃～40.2℃，年极端最低气温-30.2℃～-22℃。 O℃。极端最高气温一般出现在六月，一年中最热的时期是六月下旬至八月初。极端最低气温一般出现在12月至次年2月，12月下旬至次年1月下旬是一年中最冷的时期。各地极端最低气温也差异较大，历城、潞城、平顺、壶关、长治县均高于-25℃。 0℃，其他地方均低于-25。 O*C，-30.2C（1971 年 1 月 30 日）。图1 长治市年平均气温分布图。 ;长治市春季气温在10.1～11.8℃之间，沁源、平顺气温低至10.1～10.4℃。长治县、历城、长子等地最高气温10.9～8℃。长治市夏季气温在20.9℃至22.7℃之间。沁源和平顺最凉爽，气温在20.9摄氏度左右。最热地区为襄垣、历城，达22.1~22.7℃。

长治市秋季气温8.8～10.8℃。其中，屯留、历城、长治县、长子气温高达9.5℃以上，沁源气温低至8.8℃。长治市冬季气温为-4.8～-2.6℃，历城县、平顺较暖，为-2.6～-3.6℃，沁县、襄垣县较冷，在-4℃以下。冬季气温普遍自南向北递减，山区气温低于平均水平。 (a)春季 (b)夏季 (c)秋季 (d)冬季 图2 长治市四个季节气温分布图。 4 结果分析 4.1 年平均气温年际和年代际变化特征 4.1.1 年平均气温年代际变化特征 长治市年平均气温具有明显的年代际变化。从图3.-1可以看出：年平均气温每10年的变化是气温平均值（9.4℃）增加了O. 3℃。可见，长治市年平均气温年代际变化呈持续上升趋势。 20世纪60年代基本处于低温阶段，1970年代气温逐渐升高，1980年代以后气温明显升高。 10.1109 S9 6.锥9.1-'g298.88.660s、1970s、1980s、1990s、21世纪前10年 图3 长治市不同几十年的年平均气温（℃）。图4显示，全市年平均气温的线性趋势系数均为正值，即全市年平均气温呈现上升趋势，大部分地区有明显增温趋势，超过a=O。 ol显着性检验（深色阴影区域），只有北部和东部的部分县趋势相对较弱，但也通过了=0.05显着性检验（浅色阴影区域）。

说明长治市近50年的ats;;;;i;i《一,一llI 1Il,l|'...o1Ij 1m 114 图4 11个站年平均气温线性趋势系数及显着性检验图长治市五十年》6-一一Thel i F; g． 4.1.2 年平均气温年际变化特征 图5 为近50 年来长治市年平均气温年际变化趋势。可以看出，近50年来长治市年平均气温呈上升趋势，气温趋势率为0.21℃/lOa。从IOa移动平均线可以看出，在20世纪90年代后期之前，IOa移动平均线长期低于多年平均线。自 20 世纪 90 年代末以来，它一直高于多年平均水平。这也表明，长治市年平均气温有变暖趋势，并自1990年代末以来持续变暖。按照l划分，0（K为年平均气温lOa滑动平均值与多年平均值之差）为暖期，0为寒冷期，长治市年平均气温经历了寒冷和温暖两个时期，以20世纪90年代末为界，前期为寒冷期，后期为温暖期。最低气温出现在1984年，为8.5℃；最高气温出现在1999年和2006年，均为10.6℃。

L1O' v：0．0207x+S． ． 510.0，顶篷 9.5'9。 o8．58．池欧——·年平均气温-平均...-趋势线-lo年移动平均篮子 图5 近50年长治市年平均气温年际变化趋势 图4.2 年平均周期变化及突变特征温度 4.2.1 年平均气温的周期性分析 本文采用小波变换方法来分析年平均气温的周期性变化。图6是长治市近50年年平均气温的小波分析图。图中信号的强度是用小波系数的大小来表示的。正等值线用实线表示，表示温度偏高；负等值线用虚线表示，表示温度偏低，小波系数为零对应突变点。从图中可以看出，长治市年平均气温主要存在准15年、准25年和5～10年周期。其中，准15年周期在1970年代初至1990年代末期信号较强，准25年周期在1970年代初和1990年代初两个时域表现突出，5 -10年周期有强烈信号。该周期在整个时域中都很明显。

从近年来长治市年平均气温的演变来看，2010年以后年平均气温呈下降趋势。 ∞ 竹． o。 b扣bV． D 笛 o． o。 =． ;,~. oo o心∞o．第4讲 6.3j 百器，|㈠。点∞0'宁口秘c__，。 _'_一10_一jj: ”二≯=--二; 19601% 5 01∞5 1∞0 19 弱加 00 ∞05 2010 图 6 长治市近 50 年年平均气温小波分析 S.} 4.2 ．2 年平均气温突变分析 904 由于 MK 检验可以确定突变开始的时间，本文利用该方法检验长治市年平均气温和四季气温是否存在突变。圆圈7是过去jO长治市年平均气温的突变。分析该图，图中的虚线为显着性临界值（当显着性水平为0.05时，显着性临界值为lf.=1.96，下同）。从图中可以看出，201时期为60。1970年代是冷却阶段。从20世纪70年代开始，长治市年平均气温呈上升趋势。特别是20世纪90年代末以后，这种变暖趋势非常显着。根据 UF 和 IUB 曲线，uF 曲线超过了临界值。数值之间的交点位置可以确定从1989年开始的年平均气温突变情况。

突变前年平均气温9.2℃，突变后年平均气温9.8℃，比突变前升高0.6℃。黄——'一条裂缝;{,一u?——夤...-临界位置1...·临界值2 图7 长治市近50年年平均气温突变分析4.3 各季节气温年代际和年代际变化特征 4.3.1 各季节气温年代际变化特征 从四个季节气温年代际变化可以看出，春季（3-5月）气温年代际变化总体趋势向上，2001-2010年气温增幅最大，1990年代上升0.6℃：夏季（6-8月）气温年代际变化不明显，2010年以后气温仅略有上升。 20 世纪 80 年代。 。与春季一样，秋季（9～11月）气温年代际变化也呈现增加趋势，总体呈上升趋势。 20世纪90年代气温上升幅度最大，比例为1：1； 20世纪80年代增加了1.OC。 *i_-ft 'Oi^ ∞≈￡ I. ． 1"÷靖lc} (a)春 (b)夏汤吉胡！ 紫环全真：南宾皇囊天天4 t T惠芝咖啡々'：∞ 年份：llf 墨子：青神》' ：70； f': %} 土帅 ≈ 文本：i 正红：Ob (c) 秋季 (d) 冬季 图 8 长治市不同年份四个季节气温（℃）。从图9可以看出，冬季气温升高。非常显着，大部分区域都通过了O.01显着性检验（深色阴影区域）。

虽然春秋两季增温趋势不如冬季显着，但全国中南部大部分Ijl地区都通过了=0.05的显着性检验，其中长治县、长子、壶关等地地方也通过了 =0.05 的显着性检验。 0.0l显着性检验。与其他季节相比，夏季是气温增幅最小的季节。除南方部分地区夏季气温呈上升趋势外，其余地区均呈下降趋势。其中，东部部分地区下降趋势明显，通过口=0. 05 显着性检验。 。 ,',n∞ ~ ．母亲。 ，$。 ·: j~, tq 三～".:≥纛||,;:{二-:I亍'. t二jj『 (a)春天 (b)夏天 一．爨瀖糯,_ . . 1 by一一2.“例如鬻i，复制≯'。”复制，（C）秋季（d）冬季图9 长治市11个站点四季节气温线性趋势系数及显着性检验近50年Ci 1 图9The|}hi 4.3.2 各季节气温年际变化特征 春季气温总体呈明显上升趋势（图10（a）），气温倾向率为0.23 ℃/10a。10年移动平均曲线显示，21世纪初之前，春季气温处于较冷期，随后进入较暖期。

长治市春季气温波动剧烈，尤其是20世纪60年代至90年代。这一阶段，近50年来的最低值是9.1℃（1976年）。不稳定的气温变化导致长治市内倒春寒现象明显。夏季气温总体趋势以下降为主（图10（b）），气温趋势率为-0.03℃/10a。 lOa移动平均曲线显示，1976年之前，气温偏暖，1976-1998年，气温偏冷，波动明显。 1998年以后，气温慢慢回暖。夏季是四个季节中唯一的降温季节，对年气温变化的影响最小。秋季气温总体呈上升趋势（图10（c）），气温趋势率为0.16℃/lOa。 10a移动平均曲线显示，1998年之前，气温偏冷，之后气温普遍偏暖。其中，1998年是50年来秋季气温最高的一年，气温分别达到11.7℃和6℃。比常年（9.7℃）偏高2℃，1981年是秋季气温最低的年份，为8.1℃，比常年（9.7℃）低1℃。冬季气温变化趋势与年气温变化趋势类似(图10(d))，也呈现波动上升趋势，气温倾向率为0.48℃/lOa。 lOa移动平均曲线显示，冬季气温变化大致分为两个阶段。 20世纪90年代中期之前，气温比较寒冷，90年代中期之后，气温普遍温暖。长治市冬季气温变化也比较大。 1968年冬季气温达到最低值，为-7.4℃； 1999年，冬季气温达到近50年来的最高值，为-1.6℃。

最高气温与最低气温相差5.8℃，说明长治市冬季气温变化较为剧烈，对年平均气温上升的贡献较大。上述分析表明，近50年来，不仅冬季气温变暖，春秋两季气温也呈现上升趋势。而且冬春季节气温明显升高。品珠； iia全雄●帖子l*●I，qI't：l，：'I'M●¡'%抽“刘sl潘C l，”1模拟l：lMl鲫鱼I'”！'骨髓1，酒吧I'虾：∞020¡j帅'--一#晕，*一，君最...-自摸一I●j可以≈}甚至m·a毫}'t簟一'俊东...·楚自然好}所有花蕾（a）春天（b）夏天我蜘蛛伊州'． l●清3mq第{！+一轼千1叠十岛-...曲悟挂着Io抗商明云g.-●-f数量t王衣平均衬衫...·b数量^一：忙碌拍摄}君雷 (c)秋季 (d)冬季 图10 长治市历年四季气温年际变化趋势 ∞．图 4.4 各季节气温周期性变化及突变特征 4.4.1 长治市气温周期性变化及突变特征各季节气温 小波分析结果表明，根据20世纪25年周期目前的位置（负值区），长治市春季气温主要存在准25年周期和5~10年周期。 ），预计未来几年长治市春季气温将处于较低水平。

夏季气温以准15年周期为主，主要持续时间为1975年至2005年（图1l（b））。 5至10年周期仅在20世纪60年代和2000年代初期有强烈信号。当前夏季气温周期处于小波系数为正值阶段（即正值区），预计未来几年夏季气温将持续上升。秋季气温的周期性变化最为明显，以准15年和5～10年周期为主。准15年周期显示出明显的20世纪时域信号（图1l（C））。 2000年以后正在发展一个约15年的周期，表明未来秋季气温很可能继续保持较高的趋势。冬季气温的准25年和准15年周期分别出现在1960年代末和1970年代末至1980年代中期，5至10年周期持续于1965年至2005年（图11（ d））。目前，冬季气温普遍处于周期负值区，预计未来几年冬季气温可能持续偏低。喜欢。占bIf 1∞C 1莎1 喧嚣0 臂5 泪狮∞10 (b) 夏香2}0 水∞ 铠甲o ∞ 一三十一15-。告白々9Dì O ____.一 19 阴 19 个 (c) 秋 (d) 冬 图 11 长治市近 50 年四季气温小波分析 sig． 4.4.2 各季节气温突变分析 突变分析结果表明，春季气温总体呈上升趋势，而且这种上升趋势自21世纪初以来就非常明显。

UF曲线超过临界值（图12（a））。根据两条曲线UF和UB在临界值之间的交点位置，可以判断春季气温的突变始于1995年。夏季气温自20世纪90年代中期以来一直呈现上升趋势，但UF曲线并未出现上升趋势。超过临界值（图12（b）），表明夏季变暖趋势不显着，没有明显的突变点。近50年来秋季气温波动加大，21世纪初呈现明显上升趋势，UF曲线超过临界值（图12（c）），但突变点并不明显，表明秋季气温无明显变化。突变。 20世纪70年代以前，冬季气温变化较为剧烈，总体呈下降趋势。从20世纪70年代开始，气温转为上升趋势。特别是20世纪90年代中期以后，这种变暖趋势变得尤为显着。 uF曲线大大超过了临界值（图12（d））。根据两条曲线UF和UB在临界值之间的交点位置，可以确定冬季气温突变始于1987年。  19¡I*l,::lIMI，鲫鱼l'H{'■ ^icho'1点El"cl瓠】l'look l ·I■H'℣mzhou uI№I_Ml day 19t19*shoot∞ }钾●2D■3Dq一个禁忌...·...·'建黄：一代--生病...-'放弃chul...●鼻冲：Ca）春天（b）夏天，H●∞：l'nl我说l哪}l玎zJ，阿姨z■呻吟我呻吟{翔Bl嘶声nl蝌蚪我盘§l蛤！我Xin'Iq∞I■¡19女I'9=：我，*shan 2 昨天呻吟4∞ - I an B ...·'Yi i 。 ..·囊一谈：易平安……’易复：……·G农二：（c）秋季（d）冬季图12 长治市近50年气温季节变化分析 Flg． ) 5 结论 (1)采用线性趋势估计和移动平均法，分析了长治市近50年来年平均气温和四季气温的年际和年代际变化趋势。 。

研究结果表明，近50年来长治市年平均气温呈上升趋势，气温趋势率为0.21℃/toa。气温基本处于20世纪60年代的低温阶段。 20世纪70年代气温逐渐升高，80年代以后气温明显升高。除夏季外，各季节气温变化趋势与年变化趋势一致。温度趋势率为0.23℃/10a、-0.03℃/toa、0.16℃/]0a和0. 48℃/10a。 (2)采用小波分析方法对长治市近50年年平均气温及四季气温循环进行分析。研究结果表明,长治市年平均气温和冬季气温主要存在于准25年、准15年和5~10年周期:春季气温主要存在于准25年周期5-10年为一个周期；夏季气温主要存在于准15年周期。年周期变化主要：秋季气温主要有准15年和5-10年周期。 (3)采用突变分析方法，对长治市近50年年平均气温和四季气温进行突变分析。结果表明：年平均气温和春、冬季气温均出现突变。突变始于1989年、1995年、1987年，但夏秋气温没有出现明显的气候突变。参考文献 [1] 鞠翁，李玉娥，等. 气候变化适应行动实施框架[J].气象与环境学报, 2010, 26(6): 55-58. [2]王继兴．气候变化与长治市农业综合发展[J].山西气象，1992，4(3)：20-25。 [3] 郭春生，张红英，等.长治市气候变化特征及农业影响分析研究[J].山西气象, 2010, 1(18): 29-33. r4]张红英，杨建明，等。气候变化与农业生产关系分析FTI科技信息发展与经济，2007.25(17)：176-179。 [5]杨丁.

方凤满等待着。近50年山西省气候变化特征分析[J].资源开发与市场，2008，24(1)：60-62。 [6]钱金霞，王振华，等.山西省春季气候变化及其对农业生产的影响[J].干旱区研究，2008，25(1)：64-69。 [7] 苗爱梅，吴杰，等. 1958—2008年山西气温变化特征及趋势研究[J].地球科学进展, 2010. 25(3): 264-272. [8]王正旺，庞转堂，等.长治市农业资源变化特征[J]．中国农业气象，2007, 28(3): 258-262。 [9] 张红英，郭春生，等.长治市45年来气候变化特征及其对农业生产的影响[A].中国气象学会2007年年会气候通讯分会论文集，2007年。, (.-i,)1:l,the od, ,