摘要:
为了研究全球变暖大背景下宜宾地区的气温变化特征，本文利用宜宾站1960~2019年逐月的平均气温、平均最低气温、平均最高气温资料，用线性趋势法和M-K检验，研究了宜宾近60a气温的变化特征。得到了如下结论：近60a宜宾平均气温为18.0℃，平均最低气温为15.4℃，平均最高气温为21.9℃，气温变化均呈现显著增长的趋势，年平均气温增长率约为0.15℃/10a，年平均最低气温增长率约为0.20℃/10a，年平均最高气温增长率约为0.15℃/10a。宜宾年平均气温的增暖突变是从1998年开始的，突变前后气温增幅为0.7℃；年平均最低气温的增暖突变是从1994年开始的，突变前后气温增幅为0.6℃；年平均最高气温的增暖突变是从2004年开始的，突变前后气温增幅为0.8℃。
Abstract:
In order to study the characteristics of temperature change in Yibin region under the background of global warming, the monthly mean temperature, mean minimum temperature, mean maximum temperature data from Yibin station from 1960 to 2019 were used to analyze the various characteristics of temperature in Yibin in recent 60 years by linear trend analysis and M-K test. The results show that the average temperature of Yibin from 1960 to 2019 was 18.0˚C, the average minimum temperature was 15.4˚C, and the average maximum temperature was 21.9˚C, and all the changes in the last 60 years showed a significant growth trend, the annual average temperature growth rate was about 0.15˚C/10a, the annual average minimum temperature growth rate was about 0.20˚C/10a, and the annual average maximum temperature growth rate was about 0.15˚C/10a. The abrupt change of annual mean temperature in Yibin began in 1998, and the temperature increased by 0.7˚C before and after the abrupt change. The abrupt change of annual average minimum temperature began in 1994, and the temperature increased by 0.6˚C before and after the abrupt change. The abrupt change of annual average maximum temperature began in 2004, and the temperature increased by 0.8˚C before and after the abrupt change.
1. 引言
近年来，全球变暖导致的灾害事件层出不穷 [1]。自1961年以来，欧洲国家极端高温事件明显增多 [2]。中国南涝北旱的气候模式不断强化，其中长江流域夏季降水量的增加最为显著 [3]。中国台站季平均气温的变化总体与全球变暖趋势一致，其中冬季具有更显著的一致性，仅在秦岭以南以及长江中游有局部的变冷 [4]。中国的气温增幅要大于全球平均，1951~2012年全球气温升温速率为0.12℃/10a，中国气温升温速率为0.23℃/10a [5]。我国在80年代以来，对温室效应更为敏感的地区集中在北方 [6]，变暖主要体现在我国华北地区、东北地区以及西北地区西部 [7]。虞海燕等人 [8] 研究发现中国平均气温在1951~1987年整体偏冷，1987年之后则整体偏暖，在1998年和2007年发生了暖的突变。刘凯等人 [9] 研究发现我国在1951~2018年期间气温持续上升，在20世纪90年代初气温年际距平变化由负距平转为正距平，气温迅速攀升。陈忠升等人 [10] 研究发现四川盆地在在20世纪50~90年代气温呈现下降趋势，90年代至今则气温明显上升，特别是在1998年气温发生了暖突变。
宜宾位于四川盆地的南部，属亚热带季风气候，四季分明，是著名酒都，盛产美酒，茶业也十分发达，酿酒和茶叶种植都对气候要求十分严苛，即使是气候细微变化也会影响地区的各项生产活动 [11]。因此本文将在全球变暖的大背景下，研究宜宾气温变化特征，对宜宾地区合理安排农业生产、旅游和生活提供一定的帮助。
2. 资料与方法
2.1. 资料概况
使用资料为宜宾站1960~2019年逐月的平均气温、平均最低气温、平均最高气温。气象数据来源于中国气象数据网。
2.2. 研究方法
利用宜宾地面观测站近60a逐月的平均气温、平均最低气温、平均最高气温资料，使用Microsoft Excel 2019和MATLAB等软件进行数据处理和绘图。对宜宾气温进行年际变化数据处理，对得出的数据使用一元线性回归统计方法进行分析 [12]，用线性倾向估计法来分析气温的主要线性变化趋势，趋势的大小以及趋势的显著性特征等，并将数据进行五年滑动平均和年代平均处理、绘图，可以直观地看到其变化趋势。使用Mann-Kendall法对气温进行突变检验 [13]。
3. 研究结果
3.1. 气温年际变化特征
由图1可以看出，宜宾1960~2019年平均气温为18.0℃，而近60a年平均气温呈现增长的趋势，气温增长率约为0.15℃/10a，相比较全球气温升温速率0.12℃/10a要大，相比较中国气温升温速率0.23℃/10a要小 [14]，相比较成都平均气温增长率0.21℃/10a要小 [15]。相关系数r = 0.488，通过了α = 0.001的显著性检验，说明增长趋势是极显著的。近60a年平均气温最低值为17.1℃，出现在1976年；最高值为19.3℃，出现在2013年。
为了便于分析，对年平均气温进行五年滑动平均处理，可以发现，1960~1996年宜宾年平均气温总体要低于近60a的平均气温，即这段时间年平均气温偏低；而在1997年之后年平均气温快速上升，且波动幅度较大，大多数年份高于近60a的平均气温。
Figure 1. Interannual variation characteristics of annual mean temperature in Yibin from 1960 to 2019
图1. 1960~2019年宜宾年平均气温年际变化特征
由图2宜宾年平均最低气温年际变化可以看到，宜宾1960~2019年平均最低气温为15.4℃，近60a年平均最低气温呈现增长的趋势，增长率约为0.20℃/10a，高于年平均气温的增长率。相关系数r = 0.614，通过了α = 0.001的显著性检验，说明增长趋势是极显著的。近60a年平均最低气温最低值为13.4℃，出现在1961年；最高值为16.6℃，出现在2015年。
对年平均最低气温进行五年滑动平均，五年滑动平均的年平均最低气温对比其近60a平均值，同样可以发现在1996年之前，年平均最低气温要低于其近60a平均值，而1997年之后年平均最低气温大幅上升，波动也同样变大。
Figure 2. Interannual variation characteristics of annual mean minimum temperature in Yibin from 1960 to 2019
图2. 1960~2019年宜宾年平均最低气温年际变化特征
由图3年平均最高气温年际变化可以看到，宜宾1960~2019年平均最高气温为21.9℃，近60a以来也呈现出增长的趋势，增长率为0.15℃/10a，与年平均气温的增长率接近。相关系数r = 0.378，通过了α = 0.01的显著性检验，说明增长趋势是十分显著的。近60a年平均最高气温最低值为20.7℃，出现在1996年；最高值为23.7℃，出现在2013年。
同样对年平均最高气温进行五年滑动平均处理，可以看到，1960~1996年年平均最高气温普遍低于其近60a平均值，并且呈现波动下降的趋势，而在1997年之后年平均最高气温上升幅度较大。
Figure 3. Interannual variation characteristics of annual mean maximum temperature in Yibin from 1960 to 2019
图3. 1960~2019年宜宾年平均最高气温年际变化特征
3.2. 气温的M-K检验
使用M-K检验法对宜宾近60a年平均气温进行突变检验可得图4，由图中UF曲线可见，1960~1998年，UF曲线大多数时间位于0值以下，仅在1966年、1972~1975年、1978~1983年这三个区间略高于0值，说明在1998年之前，宜宾年平均气温总体呈现下降趋势，但是没有低于α = 0.05显著性水平临界值(−1.96信度线)，说明下降的趋势不显著，并且UF与BF曲线在1998年之前并无交点，说明没有发生降温的突变。而自1998年以来，UF曲线超过0值并且持续上升，说明1998年后宜宾地区年平均气温有明显的增加趋势，2004年之后增暖趋势超过α = 0.05显著性水平临界值(1.96信度线)，2007年又超过α = 0.001显著性水平临界值(u0.001 = 2.56)，说明宜宾年平均气温自20世纪90年代末以来的增暖趋势是十分显著的。UF和BF曲线的交点位置处在显著性水平检验(α = 0.05)的临界线之内，因此确定宜宾自上世纪九十年代末以来年平均气温的增暖是一突变现象，具体是从1998年开始的。
以突变年1998年为界，发现1960~1997年平均气温为17.8℃，1998~2019年平均气温为18.5℃，突变前后年平均气温增幅为0.7℃。
Figure 4. M-K statistic curve of annual mean temperature in Yibin
图4. 宜宾年平均气温M-K统计量曲线
对宜宾近60a年平均最低气温进行M-K突变检验可得图5，由图中UF曲线可见，从20世纪60年代至今，UF曲线大多数时间位于0值以上并且有持续上升的趋势，仅在1960~1963年要低于0值，说明近60a宜宾年平均最低气温总体呈现上升趋势，并且在1973年、1975年、1979~1985年和1999年之后都超过了α = 0.05显著性水平临界值(1.96信度线)，2002年之后又超过α = 0.001显著性水平临界值(u0.001 = 2.56)，说明宜宾21世纪以来年平均最低气温的增暖趋势是十分显著的。UF与BF曲线的交点位置处在显著性水平检验(α = 0.05)的临界线之内，因此确定宜宾年平均最低气温自20世纪以来的增加是一突变现象，具体是从1994年开始的。
Figure 5. M-k statistic curve of annual mean minimum air temperature in Yibin
图5. 宜宾年平均最低气温M-K统计量曲线
以突变年1994年为界，1960~1993年平均最低气温为15.1℃，1994~2019年平均最低气温为15.7℃，突变前后年平均最低气温增幅为0.6℃。
对宜宾近60a年平均最高气温进行M-K突变检验可得图6，1960~2003年，UF曲线位于0值以下，并且在1989年、1992~1993年、1996~1997年超过了α = 0.05显著性水平临界值(−1.96信度线)，说明20世纪60~90年代宜宾年平均最高气温有降低的趋势，并且在20世纪90年代下降的趋势较显著。而2004年之后，UF曲线超过0值，并且持续上升，在2011年超过了α = 0.05显著性水平临界值(1.96信度线)。2015年之后又超过α = 0.001显著性水平临界值(u0.001 = 2.56)，说明宜宾本世纪以来年平均最高气温的增暖趋势是十分显著的。UF与BF曲线的交点位置处在显著性水平检验(α = 0.05)的临界线之内，因此确定21世纪以来宜宾年平均最高气温的增加是一突变现象，具体是从2004年开始的。
以突变年2004年为界，1960~2003年平均最高气温为21.7℃，2004~2019年平均最高气温为22.5℃，突变前后年平均最高气温增幅为0.8℃。
Figure 6. M-k statistic curve of annual mean minimum air temperature in Yibin
图6. 宜宾年平均最低气温M-K统计量曲线
4. 结论
本文利用宜宾地面观测站1960~2019年逐月的平均气温、平均最低气温、平均最高气温资料，分析了宜宾地区的气温年际变化特征，并使用M-K检验和小波分析对年平均气温、年平均最低气温、年平均最高气温作分析处理，得出如下结论：宜宾1960~2019年平均气温为18.0℃，平均最低气温为15.4℃，平均最高气温为21.9℃，近60a变化均呈现显著增长的趋势，年平均气温增长率约为0.15℃/10a，年平均最低气温增长率约为0.20℃/10a，年平均最高气温增长率约为0.15℃/10a。宜宾自20世纪90年代以来的增暖是一突变现象，年平均气温的突变是从1998年开始的，突变前后气温增幅为0.7℃；年平均最低气温的突变是从1994年开始的，突变前后气温增幅为0.6℃；年平均最高气温的突变是从2004年开始的，突变前后气温增幅为0.8℃。
NOTES
*第一作者。
#通讯作者。