摘要: 利用江孜县1970~2022年国家气象观测站年平均气温、平均最高气温、平均最低气温、年平均降水量和平均日照时数等气象资料，通过一元线性趋势、Mann-Kendall趋势和突变检验等方法分析，对江孜县近53年气候变化特征进行分析。结果表面：近53年来江孜县年平均气温、平均最高最低气温呈显著上升趋势，其线性趋势率分别为0.311/10a、0.242/10a、0.354/10a，通过了0.10显著性检验水平，年平均最低气温线性趋势率为最大，升温最为显著；突变时间分别在2000年、2001年和2002年。年平均降水量呈下降水趋势，波动幅度较大，线性率为−3.164/10a，未通过显著性水平，也没有突变。年平均日照时数整体上呈现升高趋势，线性率为13.162/10a，未通过显著性检验水平，突变时间为1990年。分析江孜县近53年气候变化特征分析，为地方防灾减灾能力、农业生产和旅游产业发展提供理论科学依据，从而提高气象服务水平。
Abstract:
Using meteorological data from the National Meteorological Observatory of Jiangzi County from 1970 to 2022, including annual average temperature, average maximum temperature, average minimum temperature, average annual precipitation, and average sunshine hours, the climate change characteristics of Jiangzi County in the past 53 years were analyzed using methods such as univariate linear trend, Mann Kendall trend, and mutation test. The results show that in the past 53 years, the annual average temperature and the average highest and lowest temperature in Jiangzi County have shown a significant upward trend, with linear trend rates of 0.311/10a, 0.242/10a, and 0.354/10a, respectively. They have passed the significance test level of 0.10, and the linear trend rate of the annual average lowest air temperature is the highest, with the most significant warming; The mutation occurred in 2000, 2001, and 2002, respectively. The annual average precipitation shows a downward trend with significant fluctuations, with a linear rate of −3.164/10a, which did not pass the significance level and did not show any sudden changes. The overall average annual sunshine hours show an upward trend, with a linear rate of 13.162/10a, which did not pass the significance test level, and the mutation time was in 1990. We analyze the characteristics of climate change in Jiangzi County over the past 53 years, provide theoretical and scientific basis for local disaster prevention and reduction capabilities, agricultural production, and tourism industry development, thereby improve the level of meteorological services.
1. 引言
江孜，藏语意为“胜利的顶峰，法王府顶”，曾名季阳岗、江喀孜、江卡尔孜。位于西藏自治区南部，雅鲁藏布江直流年楚河上游，处于东经89˚06'至90˚12'、北纬28˚30'至29˚18'，国土总面积3800平方公里，平均海拔4200米。以农业为主，主要农作物有青稞、小麦、豌豆、油菜等。年平均气温为6.3℃，最高气温为24.0℃，最低气温为−18.6℃，平均降水量312.9 mm，日照时数为3110.7 h，最大风速12.9 m/s，年气温低，昼夜温差大，干旱少雨，干湿季节分明。随着全球气候变暖，气候变化已成为国际社会关注的热点话题 [1] ，气候变化对人类的生产生活、自然环境、社会经济的发展都有着极为重要的影响 [2] ，气候变化问题已成为各国政府和科学界乃至普通民众普遍关心的问题，受到越来越多的关注 [3] 。国内诸多学者对气候变化特征已使用不同方法进行研究，侯永沛等 [4] 对贵南地区的气候变化特征分析，研究发现在夏季平均日照时数减少最显著，春、秋季增加较明显；蒋慧亮等 [5] 对1991~2020年黑龙江省极端气温变化特征分析，研究表明黑龙江省最高气温、最低气温、极端气温空间变化趋势明显，北部明显高于南部，低海拔地区明显高于高海拔地区，全省极端温度温差整体增减变化不明显；郭莉等 [6] 对1961~2020年近60年商洛市气温变化特征分析，结果表明近60年来商洛年平均气温、平均最高气温、平均最低气温的年际变化呈上升趋势，其中平均最高气温的线性倾向率最大；洛桑旺姆等 [7] 对1980~2011年西藏山南乃东气候变化特征分析，研究表明乃东平均气温8.8℃，呈上升趋势，年总降水量为389.0 mm，主要集中在6~9月，其中7月最多，年总日照时数为2934.8 h，阳光充足；戴睿等 [8] 对1955~2007年西藏地区50年气候变化特征进行分析，研究表明四季和年平均气温、平均最高气温、平均最低气温具有显著增温趋势，特别是平均最低气温尤其显著；四季和年降雨量均有增加趋势。西藏江孜县素有“西藏青稞之家”和“粮仓”之称，因此本文通过研究江孜县1970~2022年的年平均气温、平均最高最低气温、平均降水量、平均日照时数等年际变化，探讨其历史演变趋势及年代变化特征，为当地政府提供防灾减灾理论科学的决策依据，有效防御农业气象灾害，从而提高气象服务水平。
2. 资料来源与研究方法
本文气象资料来自西藏江孜县国家地面气象观测站1970~2022年的年平均气温、平均最高最低气温、平均降水量和年均日照时数等气象资料，对江孜县气象要素年际和年代变化特征进行分析。采用一元线性趋势分析对江孜县气候变化特征进行分析，用世界气象组织(WMO) Mann-Kendall突变检验方法 [9] ，对年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温、年平均降水量和年平均日照时数等发生突变年进行判断和检验。
3. 结果与分析
3.1. 年际和年代变化趋势
3.1.1. 年平均气温的变化特征
1970~2022年平均气温变化特征进行分析表明(图1)，江孜县年平均气温总体呈显著上升趋势，升温比较显著，趋势比较稳定，从1970年的平均气温4.8℃上升到2022年的6.7℃，倾向率为0.311/10a，R2 = 0.6004通过0.10显著性检验水平。江孜县年平均气温为5.3℃，最大值出现于2021年，为6.8℃，最小出现于1971年，为4.3℃，差值达2.5℃，1991~2010年江孜县年平均气温呈直线上升趋势，2010~2014年呈下降趋势，2014年开始呈上升趋势，且2021年年平均气温达到最大。
Figure 1. Trend change of average temperature from 1970 to 2022
图1. 1970~2022年平均气温趋势变化
江孜县气温年代变化特征分析(表1)显示，呈直线上升，从20世纪70年代平均气温4.9℃升温至21世纪10年代年平均气温5.8℃，升温0.9℃，平均每年代升温0.2℃。出现最大年代平均气温为21世纪10年代，平均气温为5.8℃，倾向率0.423/10a，未通过显著性检验水平；其次为21世纪前10年，平均气温为5.6℃，倾向率1.064/10a，R2 = 0.5032 (P < 0.01)通过显著性检验水平；最小年代平均气温出现于20世纪70年代和20世纪80年代，年平均气温为4.9℃，倾向率分别为0.051/10a和倾向率0.515/10a，未通过显著性检验水平；次最少为20世纪90年代，平均气温为5.1℃，倾向率0.997/10a，R2 = 0.3795 (P < 0.10)通过显著性检验水平。
Table 1. Chronological changes in temperature in Jiangzi County (˚C)
表1. 江孜县气温年代变化(℃)
3.1.2. 年平均最高气温的变化特征
1970~2022年平均最高气温变化特征进行分析表明(图2)，江孜县年平均气温呈上升趋势，倾向率为0.242/10a，平均每10年上升2.42℃，R2 = 0.3836通过0.10显著性检验水平。江孜县年平均最高气温为13.9℃，最大值出现于2009年，为15.2℃，最小值出现于1978年，为12.8℃，差值达2.4℃。
Figure 2. Trend change of average maximum temperature from 1970 to 2022
图2. 1970~2022年平均最高气温趋势变化图
江孜县最高气温年代变化特征分析(表2)显示，年代升温趋势明显，每年代呈直线上升，从20世纪70年代平均气温13.5℃升温到21世纪10年代年平均气温14.2℃，升温0.7℃，平均每年代升温0.1℃，其中20世纪90年代至21世纪前10年升温最大0.3℃，平均出现最大年代平均气温为21世纪10年代，年平均气温为14.3℃，最小出现于20世纪70年代，年平均气温为13.5℃。
3.1.3. 年平均最低气温的变化特征
近53年平均最低气温变化特征进行分析表明(图3)，江孜县年平均最低气温整体呈上升趋势，升温比较明显，倾向率为0.354/10a，R2 = 0.584通过0.10显著性检验水平。江孜县年平均最低气温为−2.3℃，最大值出现于2021年，为−0.2℃，最小出现于1983年、1992年，为−3.6℃，差值达3.4℃。1979~1983年、1988~1992年、1995~1997、2010~2014年，降温趋势相对明显，跨度较大；1992~1995年、2000~2010年、2014~2021年上温显著，整体呈上升趋势，且2021年年平均气温达到最大。
Table 2. Chronological variation of maximum temperature in Jiangzi County (˚C)
表2. 江孜县最高气温年代变化(℃)
Figure 3. Trend change of average minimum temperature from 1970 to 2022
图3. 1970~2022年平均最低气温趋势变化图
江孜县最低气温年代变化特征分析(表3)显示，总体呈升温趋势，除20世纪70年代平均气温−2.7℃降温到20世纪80年代年平均气温−2.9℃，降温0.2℃，其他年代呈升温，从20世纪80年代平均气温−2.9℃升温到21世纪10年代年平均气温−1.8℃，升温1.1℃，平均每年升温0.3℃。出现最大年代平均气温为21世纪10年代，平均气温为−1.8℃，最小出现于20世纪80年代，年平均气温为−2.9℃。
Table 3. Chronological changes of minimum temperature in Jiangzi County (˚C)
表3. 江孜县最低气温年代变化(℃)
3.1.4. 年降水量变化特征
1970~2022年江孜县年降水量变化特征进行分析表明(图4)，江孜县年平均降水量为285.0 mm，呈下降水趋势，波动幅度较大，降水倾向率为−3.164/10a，未通过显著性水平。江孜县年降水量最大出现于1977年，为498.0 mm，最小出现于1982年，为131.2 mm，差值较大，降水量年际变化波动幅度较大，其中江孜县降水量主要集中在5~9月，值为271.8 mm，占全年总降水量95%，1970~1977年、1982~2000年、2005~2008年、2009~2019年四个时段降水量呈上升趋势；1977~1982年2000~2005年、2019~2022年三个时段呈下降趋势。
Figure 4. Trend changes in average precipitation from 1970 to 2022
图4. 1970~2022年平均降水量趋势变化
江孜县降水量年代变化特征分析(表4)显示，整体呈下降趋势，先下降后上升，20世纪70年代平均降水量最大，值为308.2 mm，上升趋势最为明显，倾向率143.98/10a，R2 = 2.596 (P < 0.001)通过显著性检验水平；其次为21世纪10年代平均降水量值为283.7 mm，呈上升趋势，倾向率50.66/10a，R2 = 1.645 (P < 0.001)通过显著性检验水平；降水量年代变化最小为20世纪80年代平均降水量为273.0 mm，倾向率20.70/10a，未通过显著性检验水平，次最少为20世纪90年代平均降水量为280.4 mm，略微上升趋势，倾向率13.53/10a，未通过显著性检验水平；21世纪前10年平均降水量为282.6 mm，呈下降趋势最大，倾向率−134.78/10a，R2 = 2.700 (P < 0.001)通过显著性检验水平。
Table 4. Chronological changes in precipitation in Jiangzi County (mm)
表4. 江孜县降水量年代变化(mm)
3.1.5. 年平均日照时数变化特征
1970~2022年江孜县年日照时数变化特征进行分析表明(图5)，江孜县年平均日照时数为3228.7 mm，整体呈现升高趋势，线性倾向率为13.162/10a，未通过显著性检验水平，江孜县的年平均日照时数最多出现2022年，为3774.3 h，最少值出现于2016年，为2887.2 h，差值达887.1 h，相差较大，日照时数年际变化波动幅度较大，1982~1991年，2009~2016年两期时段呈下降趋势，2018年往后日照时数呈大幅度上升趋势。
Figure 5. Trend changes in average sunshine hours from 1970 to 2022
图5. 1970~2022年平均日照时数趋势变化
江孜县平均日照时数年代变化特征分析(表5)显示，年代日照时数呈下降趋势，先上升而后下降趋势，其中最大出现于20世纪80年代，平均日照时数为3275.7 mm，倾向率−164.02/10a，R2 = 3.946 (P < 0.001)通过显著性检验水平；其次为20世纪90年代，平均日照时数为3210.1℃，126.23/10a，R2 = 2.119 (P < 0.001)通过显著性检验水平；最小出现于21世纪10年代，平均降水量为3133.7 mm，下降幅度最大，倾向率−245.45/10a，R2 = 2.216 (P < 0.001)通过显著性检验水平；次最少为21世纪前10年，平均降水量为3179.0 mm，倾向率136.03/10a，R2 = 1.032 (P < 0.001)通过显著性检验水平。
Table 5. Chronological changes in sunshine hours in Jiangzi County (h)
表5. 江孜县日照时数年代变化(h)
3.2. M-K突变性检验
利用M-K突变检验方法对江孜县年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温、年平均降水量和年平均日照时数进行突变分析，其统计变量Z的正负表示其变化趋势，本研究给定显著性水平为 = 0.05，相应临界值为Z = ±1.96。通过Mann-Kendall突变检验计算出UF和UB两个统计量，分析绘出的UF、UB曲线，若UF小于0表明呈下降趋势，UF大于0，则表明序列呈上升趋势，如果UF、UB曲线在置信度区间内出现交点，那么交点对应的时间序列则为开始突变的时间。
从1970~2022年平均气温突变变化分析表明(图6)，总体呈上升趋势，其中1971年，1981~1984年，1987~1988年UF < 0呈下降趋势，其他时段UF > 0呈上升趋势，从1997年开始直线上升，1998年之后UF均为正值，通过0.5显著性检验临界值，UF、UB曲线在2000~2001年出现交点，2000年发生突变。从1970~2022年平均最高气温突变变化分析表明(图7)，整体呈上升趋势，1971年、1977~1987年、1992年UF < 0呈下降趋势，其中1974~1983年UF下降比较显著，跨度较大，其他UF > 0呈上升趋势，1992年开始一直上温趋势，2006年开始UF通过0.5显著性检验临界值，UF、UB曲线交叉两次，1998~1999年第一次交点、2001~2002年第二次交点，2001年发生突变。从1970~2022年平均气温突变变化分析表明(图8)，总体呈上升趋势，其中1970~1971年，1980~1983年，1985~1987年、1991~1992年、1996~1997年UF呈下降趋势，其中1971年、1983年、1987年UF < 0。其他时段UF > 0呈上升趋势，1998年开始UF通过0.5显著性检验临界值，2002年UF、UB曲线交点，2002年发生突变。1971~2022年江孜县年平均降水量突变变化特征分析表明(图9)，江孜县年平均降水量没有突变。江孜县年平均日照时数突变变化特征分析表明(图10)，1971~1977年、1980~1990年、1994~1999年、2012年UF > 0呈上升趋势，其他时段UF < 0呈下降趋势，其中1983~1984年、1986年通过了0.5显著性检验临界值，UF、UB共出现两次交点，1989~1990年出现第一次交点、1993~1996年出现第二次交点，1990年发生突变。
Figure 6. Sudden changes in average temperature from 1970 to 2022
图6. 1970~2022年平均气温突变变化
Figure 7. Sudden changes in average maximum temperature from 1970 to 2022
图7. 1970~2022年平均最高气温突变变化
Figure 8. Sudden change in average minimum temperature from 1970 to 2022
图8. 1970~2022年平均最低气温突变变化
Figure 9. Sudden changes in average precipitation from 1970 to 2022
图9. 1970~2022年平均降水量突变变化
Figure 10. Sudden changes in average sunshine hours from 1970 to 2022
图10. 1970~2022年平均日照时数突变变化
4. 结论
1) 近53年来江孜县年平均气温总体呈显著上升趋势，升温比较显著，趋势比较稳定，多年平均气温为5.3℃，倾向率为0.311/10a，通过了0.10显著性检验水平，其中2021年出现极大值，1971年出现极小值，差值达2.5℃；突变变化分析整体呈上升趋势，从1997年开始直线上升，1998年之后UF均为正值，通过0.5显著性检验临界值，UF、UB曲线在2000~2001年出现交点，2000年发生突变；年代趋势变化明显，20世纪70年代至21世纪10年代升温0.9℃，平均每年代升温0.2℃，20世纪70、80年代最冷，比多年的平均值偏低0.4℃，90年代起呈上升趋势明显，21世纪10年代升温显著。
2) 近53年来江孜县年平均最高气温呈上升趋势，多年平均最高气温为13.9℃，倾向率为0.242/10a，通过了0.10显著性检验水平，其中极大值出现于2009年，极最小出现于1978年，差值达2.4℃；突变变化分析整体呈上升趋势，从1992年开始一直呈上温趋势，2006年开始UF通过0.5显著性检验临界值，UF、UB曲线交叉两次，1998~1999年第一次交点、2001~2002年第二次交点，2001年发生突变；年平均最高气温年代变化20世纪70年代至21世纪10年代升温0.7℃，平均每年代升温0.1℃，20世纪70年代相对较冷。
3) 近53年来江孜县年平均最低气温呈上升趋势，升温比较明显，多年平均最低气温为−2.3℃，倾向率为0.354/10a，通过了0.10显著性检验水平，其中极大值出现于2021年，极小值出现于1983年、1992年，差值达3.4℃；突变变化分析整体呈上升趋势，1971年、1983年、1987年UF < 0呈下降趋势，其他时段UF > 0呈上升趋势，1998年开始UF通过0.5显著性检验临界值，2002年UF、UB曲线交点，2002年发生突变；年平均最低气温年代变化，20世纪70年代至20世纪80年代呈降温趋势，降温为0.2℃，20世纪80年代至21世纪10年代升温1.1℃，平均每年代升温0.3℃，20世纪80年代相对比较冷。
4) 近53年来江孜县年平均总降水量呈下降水趋势，波动幅度较大，多年降水量为285.0 mm，降水倾向率为−3.164/10a，未通过显著性水平也没有突变；也没有突变；从年代分析得知，降水量先下降后上升趋势，其中20世纪70年代出现最大，80年代相对偏少，差值达35.2 mm。
5) 近53年来江孜县年平均总日照时数整体上呈现升高趋势，多年平均日照时数为3228.7 mm，日照时数倾向率为13.162/10a，未通过显著性检验水平，其中最多出现2022年，最少值出现于2016年，差值达887.1 h，相差较大，从2018年往后日照时数大幅度上升趋势；突变变化分析整体呈上升趋势，1971~1977年、1980~1990年、1994~1999年、2012年UF > 0呈上升趋势，其他时段UF < 0呈下降趋势，1983~1984年、1986年通过了0.5显著性检验临界值，UF、UB共出现两次交点，1989~1990年出现第一次交点、1993~1996年出现第二次交点，1990年发生突变；年平均日照时数年代变化，整体呈下降趋势，先上升而后下降趋势，20世纪80年代出现于最多，21世纪10年代出现最少。
6) 对1970~2022年江孜县年气温、降水量、日照时数等气象数据进行分析，为地方防灾减灾能力、农业生产和旅游产业发展提供理论科学依据，提高气象服务水平。
参考文献
NOTES
*第一作者。
#通讯作者。