西充县1959—2020年气候变化特征分析

饶智杰，廖文超，周子钦，刁华鑫，刘爽，户晓琴

摘要 根据西充国家气象观测站1959—2020年的气温、降雨量、日照等气象资料，采用线性倾向估计、Mann-Kendall突变检验、滑动t检验等方法，对西充地区60多年来的气温、降水和日照等气候变化特征进行了研究。结果得出：（1）西充地区的年平均气温整体呈小幅度上升趋势，1959—2020年变化率为0.033℃/10 a;年总降雨量整体呈小幅度上升趋势，1959—2020年变化率为0.088 mm/10 a;年日照时数呈显著的下降趋势，日照變化率为-4.76 h/10 a;（2）由M-K检验可以得知，西充地区年平均气温在1959年、1963年、2012年、2013年、2018年确实发生了突变现象;由滑动t检验得知，西充地区年平均气温确实在2012年发生了增强的突变;由M-K检验和滑动t检验可以得知，西充地区的年降雨量在1992年前后有一次突变现象;由M-K检验可以得知，西充地区的年日照时数在2002年有一次突变现象;由滑动t检验得知，在2002年发生了减弱的突变。

关键词 气温;降雨量;日照;气候变化

中图分类号：P467 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2022）03–0149–03

全球气象环境日益复杂，气候变化已经逐渐成为学者关注和关心的研究论题[1]。目前，国内外很多学者专家对气候变化特征进行了大量的科学研究工作，取得了丰富的科研成果。

左洪超等[2]研究表明，近25年全国平均温度有明显的上升趋势。任国玉等[3]研究表明，中国1951—2001年气温呈上升趋势，增温速率为0.22℃/10 a，从20世纪80年代中后期开始，全国平均增温速率有加大趋势，并有以冷季增暖为主向全年性增暖转变的迹象;全国年降水量变化的空间特征十分清晰，比较稳定，其中东北北部，包括长江中下游的东南地区和西部地区降水增加，而华北地区、东北东南部和西北东部降水减少，减少最明显的区域在环渤海地带;全国平均日照时间呈显著的下降趋势，日照时间减少主要发生在东南部，尤其是华北和华东地区，新疆也比较明显。

李冀康等[4]研究表明，1960—2019年丽江地区近60年的气温变化呈极显著的上升趋势，平均增温率为0.23℃/10 a;在20世纪90年代后增温开始比较明显，2010年后的增温最为突出，由M-K检验可以得知，年平均气温在1999年出现了一次突变;丽江地区近60年的降水处于的下降趋势，但并不显著，降水量减少率为-2.7 mm/10 a，由M-K检验可以得知年降水量在1985年出现了一次减少的突变;丽江地区近60年的年日照时数呈十分显著的下降趋势，其减少率为-30.2 h/10 a，由M-K检验可以看到，丽江的日照时数在1982年发生一次下降突变。

有利于把握气候变化的整体趋势，合理地开展各项生产活动[5]。目前，还没有针对西充本地的气候变化特征的研究分析。区域气候变化的检测和原因识别要求对过去尽可能长的气候要素时间序列进行研究[6]。本文利用西充国家气象观测站1959年建站以来到2020年的气象资料，研究分析得出：西充县气候变化的规律特征，对推动西充县“中国西部现代农业公园”的建设和西充有机农业的发展都具有较大的意义，同时也能为气象部门更好地开展本地化的农业气象服务提供了科学依据。

1 研究区概况

西充县位于四川盆地中偏北部，介于105°36′E～106°04′E、30°52′N～ 31°15′N，东西长44.7 km，南北宽42.4 km，面积为1 108.6 km2。县域处于川东北丘陵地区，嘉陵江、涪江的脊背地带，属浅丘地貌，沟谷纵横，丘陵密布。地势西北高，东南低，由西北向东南缓缓倾斜，山脉呈南北走向，北面略高。四季分明，气候温和，属亚热带湿润季风气候区，春早冬晏。

2 资料与方法

2.1 资料选取

西充国家气象观测站位于西充县常林乡石板河村庙灵宫山，经度为105°52′55″E，纬度为30°58′43″N，观测场海拔为378.4 m，区站号57309。现利用西充国家气象观测站1959—2020年的逐日气温、降水量、日照时数等气象资料，对西充地区气候特征进行相关性分析。

2.2 方法说明

统计手段成功地揭露气候突变事实[7]。运用线性倾向估计、Mann-Kendall趋势检验法、滑动t检验法等方法[8]。用线性倾向趋势分析法，分析各个气象要素的主要线性变化趋势，即趋势的大小以及趋势的显著性特征等[9]。对于气候的突变情况，选择使用M-K检验的方法，并对于气候序列的突变点使用t检验，这样可以验证突变点真伪。

3 西充1959—2019年气候变化特征

3.1 气温的逐年变化特征

对西充国家气象观测站1959—2020年的逐年平均气温进行了线性倾向估计方法计算。图1中的方程是对应时间序列的回归方程，t代表时间，y代表变量，r值是变量与对应时间的相关系数。

1959—2020年西充地区的年平均气温为17.1℃。从多年变化趋势来看，西充地区近60多年的年平均气温整体呈上升趋势，但上升趋势不明显。1959—2020年平均增温率为0.033℃/10 a，从图1还可以看出，在1959—2020年期间，2006年的年平均气温最高，为18.1℃;1986年和1989年的年平均气温最低，为16.1℃（图1）。

由图2可知，西充地区气温的发展趋势呈波动状态，UF和UB曲线在临界线内存在5个明显的交点，说明这些时间点上年平均气温存在显著的突变特征，根据其交汇点的位置，可以确定西充地区的年平均气温在1959年、2012年、2013年、2018年发生了突变。通过数据资料显示，1959年年平均气温为17.7℃，突变后1960年的年平均气温为17.2℃，降幅为0.5℃;2012年年平均气温为16.7℃，突变后2013的年平均气温为17.9℃，增幅为1.2℃;2014年年平均气温为16.9℃，降幅为1.0℃;2018年年平均气温为17.6℃，突变后的年平均气温为17.1℃，降幅为0.5℃。对比图1的时间序列，发现西充地区年平均气温在1959年、2012年、2013年、2018年确实发生了突变现象。

由图3可见，1959—2020年西充地区年平均气温t统计量有5处值较大，其中正值是出现在1981年、2007年，负值是出现在1968年、1996年和2012年，表明可能在这些年份附近是西充地区气温变化的转折点。并且其中1981年、2007年、1996年、2012年这4年

|t|>tα，这4处的滑动t检验统计量都超过0.05显著性水平，说明西充地区气温在1981年、1996年、2007年和2012年发生了突变。对比图2的时间序列，发现西充年平均气温确实在2012年发生了增强的突变。

3.2 降雨量的逐年变化特征

对西充国家气象观测站1959—2020年的逐年降雨量进行了线性倾向估计方法计算。图4中的方程是对应时间序列的回归方程，t代表时间，y代表变量，r值是变量与对应时间的相关系数。

1959—2020年西充地区的年平均降雨量为963.0 mm。从多年变化趋势来看，西充地区60年来降雨量呈上升趋势，与气温的变化趋势一致，上升趋势都不明显。1959—2020年降雨量变化率为 0.016 mm/10 a，1993年的降雨量最高，为1 442.6 mm;1997年的降雨量最低，为459.8 mm。

由图5可知，西充地区降雨量的发展趋势呈增加状态，西充地区年降雨量1963—1965年、1969年、1974年、1990—1994年通过了α=0.05的检验线，表明这期间内西充地区降雨量显著增加。UF和UB曲线在临界线内存在多个明显的交汇点，说明年降雨量存在突变特征，根据其交汇点的位置，可以确定西充地区的年降雨量在1960年、1993年、1998年、2006年和2018年前后有一次突变现象。

图6为年平均降雨量的滑动t检验统计量，1959—2020年西充地区年降雨量t统计量有5处值较大，1处是正值，出现在1993年;4处是负值，分别出现在1980年、1987年、1998年和2007年，表明可能在这些年份附近是西充地区降雨量变化的转折点。其中，1980年、1987年、1993年和1998年，|t|值最大，且|t|>tα，这4处的滑动t检验统计量都超过0.05显著性水平，说明西充地区降雨量在这些年内发生了明显的突变。对比图4的时间序列，发现西充地区年降雨量确实在1993年前后发生了减弱的突变，在1998年发生了增强的突变。

3.3 日照时数的逐年变化特征

对西充国家气象观测站1959—2020年的逐年日照时数进行了线性倾向估计方法计算。图7中的方程是对应时间序列的回归方程，t代表时间，y代表变量，r值是变量与对应时间的相关系数。

1959—2020年西充地区的年平均日照时数为1 334.7 h。从多年变化趋势来看，年平均日照时数整体呈波动下降趋势，1959—2020年日照时数变化率为-0.316 h/10 a，1978年的日照时数最高，为1699.7 h;2019年的日照时数最低，为990.9 h。

由图8可见，西充地区日照时数1994——2000年、2002—2020年通过了α= 0.05的检验线，说明这期间内呈显著性下降趋势。UF和UB曲线在临界线内存在一个明显的交点，说明日照时数存在显著的突变特征，根据其交汇点的位置，可以确定西充地区的年日照时数在2002年前后有一次突变现象。

图9为日照时数的滑动t检验统计量，1959—2020年西充地区日照时数t统计量有6处值较大;2处是负值，出现在1968年、1996年;4处是正值，分别出现在1963年、1980年、1987年和2002年，表明在这些年份附近是西充地区日照变化的转折点。并且这6处的滑动t检验统计量都超过0.05显著性水平，说明西充地区日照在这些时间内都发生了明显的突变。对比图9的时间序列，发现西充地区年日照在2002年后发生了减弱的突变。

4 结论

利用西充国家气象观测站1959—2020年的逐日气象资料，分析了西充地区1959—2020年的气候变化特征，得到以下主要结论。

（1）西充地区的气温变化呈小幅度上升趋势。1959—2020年平均增温率为0.033℃/10 a。在2006年的年平均气温最高，为18.1℃;1986年和1989年的年平均气温最低，为16.1℃;由M-K检验可以得知西充地区年平均气温在1959年、1963年、2012年、2013年和2018年确实发生了突变现象。由滑动t检验得知西充地区年平均气温确实在2012年发生了增强的突变。

（2）西充地区年降雨量整体呈小幅度上升趋势，降雨量变化率为0.088 mm/10 a。由M-K检验和滑动t检验可以得知西充地区的年降雨量在1992年前后有一次突變现象。

（3）西充地区的年日照时数呈显著的下降趋势。日照变化率为-4.76 h/10 a。由M-K检验可以看到，西充地区的年日照时数在2002年有一次突变现象。由滑动t检验得知在2002年发生了减弱的突变现象。

参考文献

[1] 陈隆勋，周秀骥，李维亮，等.中国近80年来气候变化特征及其形成机制[J].气象学报，2004，62（5）：634-646.

[2] 左洪超，吕世华，胡隐樵.中国近50年气温及降水量的变化趋势分析[J].高原气象，2004（2）：238-244.

[3] 任国玉，郭军，徐铭志，等.近50年中国地面气候变化基本特征[J].气象学报，2005，63（6）：942-956.

[4] 李冀康，肖国杰，肖天贵.近60年丽江气候变化特征分析[J].气候变化研究快报，2021，10（4）：386-393.

[5] 李爽，王羊，李双成.中国近30年气候要素时空变化特征[J].地理研究，2009，28 （6）：1593-1605.

[6] 周丹，張勃，李小亚，等.1961～2010年中国大陆地面气候要素变化特征分析[J].长江流域资源与环境，2014，23（04）：549-558.

[7] 符淙斌，王强.气候突变的定义和检测方法[J].大气科学，1992（4）：482-493.

[8] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京：气象出版社，1999：69-78.

[9] 黄嘉佑.气象统计分析与预报方法[M].北京：气象出版社，1990：31-48.

责任编辑：黄艳飞

Analysis on the Charact-eristics of Climate Change from 1959 to 2020 in Xichong County

RAO Zhijie et al （Xichong Meteorological Bureau， Xichong， Sichuan 637200）

Abstract Based on the temperature， rainfall， sunshine and other meteorological data of Xichong National General Meteorological Station since its establishment in 1959 to 2020， this paper adopted linear trend estimation， Mann-Kendall mutation test， and sliding t-test. The characteristics of climate change such as temperature， precipitation and sunshine have been studied. The results were as follows： （1） The annual average temperature in Xichong area showed a slight upward trend， with a change rate of 0.033℃/10 a from 1959 to 2020; the total annual rainfall showed a slight upward trend， with a change rate of 0.088 mm/10 a; the annual sunshine hours showed a significant downward trend， and the sunshine change rate was -4.76 h/10 a; （2） The MK test showed that the annual average temperature in Xichong was in 1959， 1963， 2012， 2013、A sudden change occurred in 2018. The sliding t test showed that the annual average temperature of Xichong did have an enhanced abrupt change in 2012; the M-K test and sliding t-test show that the annual rainfall in Xichong was around 1992. There was a sudden change; according to the M-K test， the annual sunshine hours of Xichong had a sudden change in 2002. According to the sliding t-test， a weakening mutation occurred in 2002.

Key words Temperature; Rainfall; Suns-hine; Climate change