河池市近56年来气候变化特征

河池市近56年来气候变化特征

作者：毕雪丽 张发旺 时坚 许琦

来源：《南水北调与水利科技》2016年第02期

摘要：对水、光、热等主要气候因素变化特征进行分析，有助于全面了解并合理利用当地气候资源，为水资源利用、农业生产规划、生态环境监测等提供依据。基于河池市1958年-2013年气温、降水、日照时数等气候数据，利用线性回归、累积距平法、MannKendall法，分析了该市近56年来气候变化特征，结果显示：年均气温呈显著升高趋势，倾向率为011 ℃ /（10a），突变点出现在1986年。四季气温升幅不一，以夏、秋季升温幅度最大，且是年均气温升高的主导因素。年降水量以及春、夏、秋季降水量表现为微弱的减少趋势，而冬季降水量微弱增加。全年日照时数以-63083 h/（10a） 的速率显著减少，减少突变点为1970年，1976年之后减少显著。四季日照减幅表现为夏季>秋季>冬季>春季。 关键词：气候变化；突变检验；MannKendall法；河池市

中图分类号：P46 文献标志码：A 文章编号：16721683（2016）02010506

Abstract：Researching on characteristics of main climate factors in the area such as water，light，and heat can contribute to a comprehensive understanding and rational utilization of local climatic resources，which can provide the basis for utilization of water resources，agricultural production planning，and ecological environment monitoring.Based on temperature，precipitation，and sunshine duration of Hechi city from 1958 to 201the climate change characteristics were analyzed by linear regression，cumulative departure，and MannKendall method.The results showed that the annual temperature increased remarkably，and the tendency rate was 0.11℃ /（10a），with the mutation point appearing in 1986.The increase of temperature in the four seasons was different，but the biggest increasing range of temperature appeared in summer and autumn，which were the dominant factors of the increase of annual mean temperature.The precipitation in spring，summer and autumn and annual precipitation showed a slight decrease tendency，and there was a slight increase of precipitation in winter.The annual sunshine duration decreased remarkably with the rate of -63083 h/（10a），with the mutation point of decrease in 1970，and there was a remarkable decrease after 1976.The seasonal sunshine duration decreased significantly as well，and the order of four seasons according to decreasing range were summer，autumn，winter and spring.

Key words：climate change；mutation test；MannKendall method；Hechi city

气候变化已成为当前全球普遍关注的环境问题。联合国政府间气候变化专门委员会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，自1950年以来，气候系统观测到的许多变化是过去几十年甚至近千年以来史无前例的[1]。气候变化必将引起水资源在时间和空

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间上的重新分配以及水资源总量的改变，增加洪涝、干旱等极端灾害发生的频率和强度[2]，并进一步影响生态环境与社会经济的可持续发展[3]。而各地区对全球气候变化的响应[47]存在明显的地域差异。河池市地处广西西北边陲、云贵高原南麓（106°34′-109°09′E，23°41′-25°37′N），气候类型为亚热带季风气候区，热量丰富，雨量集中，光照充足。该区属于典型岩溶地区，地貌复杂多变，生态环境脆弱。特殊的岩溶地形地貌等因素导致气候复杂多变，气候区域性特征十分明显。已有研究显示，气候变化已经对该地区植被产生了一定的影响[89]，然而目前针对河池市的气候变化的长序列的分析较为缺乏。为了解地区性气候因子在全球气候变化背景下的演变特征[10]，本文拟选取气温、降水、日照时数等影响植被生长的主要气候指标，对该市近56年来的气候变化进行分析，以期丰富小区域气候变化研究内容，并为地区生态环境恢复和农业发展规划提供参考。 1资料与方法 1.1资料来源及处理

本文选取河池市气象站1958年-2013年的气温、降水、日照时数等气候日值数据序列，数据来源于中国气象科学数据共享服务网。数据经过异常值和缺失值的处理，准确可靠。经过季节划分（3月-5月为春季，6月-8月为夏季，9月-11月为秋季，12月至次年2月为冬季）和统计，得到各季节及年平均气温、降水量、日照时数序列。 1.2研究方法

本文利用线性回归法对全年和各季节气候变化进行倾向分析；利用累积距平法、MannKendall趋势分析法对气候变化进行趋势分析和显著性检验；应用MannKendall突变检验法对气候变化进行突变点检验。

线性回归是最简单、直观判断序列变化趋势的方法。利用指标时间序列与年序数建立一元回归方程，求出各统计系数，可获得指标随时间变化的倾向性[11]。累积距平是一种常用的、由曲线直观判断变化趋势的方法[12]。在累积距平曲线中，上升表示正距平，下降表示负距平。由于消除了C[WTB1X]v[WTBZ]值的影响，[HJ2.2mm]差积曲线上的微小变化可表示出要素距平值的变化，反映出气象因子的变化趋势，简单明显。MannKendall法是世界气象组织推荐使用并广泛使用的一种非参数检验方法，它既可以检验时间序列变化趋势的显著性，也可以进行突变检验[1314]，优点是不对变量的分布做严格假定，也不受少数异常值的干扰，适用性强，计算简便，适合于水文气象等非正态分布的时间序列[1516]。 2气温变化特征 2.1气温年际变化特征

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线性回归结果（见图1）显示，近56年来河池市气温呈变暖趋势，倾向率为011 ℃/（10a）；Mannkendall趋势分析结果显示，气温呈上升趋势，且通过005置信水平的显著性检验，说明该市气温升高趋势显著，56年来年均气温升高了06 ℃，变化趋势与珠江流域、广西全区的有关结果吻合，但升温率高于同期珠江流域多年平均气温的上升率（0078 ℃ /（10a）[17]），而低于广西全区平均增温幅度0148 ℃/（10a）[18]。河池市多年气温均值为2058 ℃，气温的变异系数C[WTB1X]v[WTBZ]值为216%，年际差异不大。最暖的年份是2003年，气温为21.8℃，其次是1998年，气温为21.5 ℃；最冷的年份是1984年，气温为19.6 ℃，其次是1976年，气温为19.8 ℃。气温累积距平曲线显示，以1985年为界，之前累积距平值在波动中下降，到1985年达到最低谷，1986年之后开始波动上升，进入升温期。 2.2气温季节变化特征

由表1可见，变异系数存在季节差异，但均小于10%，稳定性较好。各季节气温均呈波动上升趋势，升幅不同，其中秋季升温幅度最大，倾向率为0196 ℃/（10a）；夏季其次，倾向率为0133 ℃/（10a）；春季气温变化最平稳，倾向率为0051 ℃/（10a）Mannkendall趋势分析结果显示，四个季节中秋季和夏季气温变化通过005置信水平的显著性检验，即升温趋势显著，冬、春季温度升高趋势不显著，这一结果与珠江上游气温的变化特征[17]一致。说明夏、秋季增温是河池市年均气温升高的主导因素。 2.3 气温突变分析

[HJ2.2mm]采用MannKendall突变检验法对1958年-2013年河池市年均气温和各季节气温进行突变检验，结果见图2。图中显示，1960年-1966年、1980年-1983年、1986年-2013年气温均呈上升趋势，尤其是1998年之后，UF曲线超过临界直线（196），升温趋势显著。UF和UB曲线在1986年附近相交，交点位于两个信度线之间，之后UF持续上升且远远超过005置信水平的信度线，说明该市年均气温存在着明显的增温突变，突变开始年份为1986年。突变前多年气温均值为2035 ℃，变异系数为149%；突变后的多年气温均值为2080 ℃，变异系数为219%，突变前后气温升高了045 ℃，且振荡程度增大。任国玉[18]等认为我国增温主要是从20世纪80年代中期开始的，与本文检测的突变时间基本吻合。四季气温的突变分析显示，夏季存在增温突变，突变开始时间在1979年，秋季增温突变开始时间为1983年-1984年，春、冬季无明显突变点。 3降水变化特征 3.1降水年际变化

[HJ2.2mm]近56年来河池市年降水量呈波动中下降趋势，倾向率为-2187 mm/（10a）（见图3），年均降水减少了12247 mm。Mannkendall趋势分析显示，降水变化未通过005置信水

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平的显著性检验，即该市降水多年来下降趋势不显著，这一结果与珠江流域研究结果[2021]中的有关结论相吻合。年降水量变异系数CV值为1898%，年际差异较大。

该市多年降水均值为1 47518 mm，年降水量最小值为2009年的97370 mm，最大值为1994年的2 69480 mm，为最小值的28倍。2000年之前，降水为正负距平交替状态，之后多为负距平。降水量累积距平曲线显示，降水量波动频繁，规律性弱，1992年之前处于较小幅度的波动状态，1993年-2001年大幅上升，2003年之后转为快速下降阶段。 3.2降水季节变化特征

[JP+1][HJ2.2mm]由表2可见，降水量的变异系数存在明显的季节差异，秋、冬季的变异系数明显大于年度和其它季节的变异系数，说明秋、冬季的降水波动性大，尤其需要注意气象预报、加强旱涝灾害防范。线性回归结果显示56年来冬季降水呈现波动中微弱升高趋势，变化率为252 mm/（10a），其它三个季节的降水量均呈波动降低趋势，其中夏季降水减少幅度最大，为-1596 mm/（10a），春、秋季减少幅度相当。Mannkendall趋势分析结果显示，四个季节的降水量变化均未通过005水平的显著性检验，即虽然降水量的波动大，但多年来整体变化趋势并不显著。 3.3降水突变分析

降水MannKendall突变分析结果显示，降水量的UF和UB曲线虽在±196临界线之间有多个交点，但最终UF曲线未超过信度线，尚未构成突变，见图4，四季降水量变化亦无明显突变现象。

图4年降水量MannKendall气候突变检验

Fig.4Results of mutation test of annual precipitation by MannKendall test 4日照时数变化特征 4.1日照时数年际变化特征

1958年-2013年河池市年日照时数呈现波动中下降趋势，倾向率为-63077 h/（10a）（见图5），年平均日照时数减少了35326 h。Mannkendall趋势分析显示，通过005置信水平的显著性检验，即该市年平均日照时数下降趋势显著。该市日照时数整体变化同全国近50年来的变化趋势[15]相同，但明显高于全国（369/（10a）[22]）以及华南地区的平均年日照时数减少幅度（409 h /（10a）[23]）。日照时数变异系数CV值为1423%，年际差异较大，多年日照时数均值为1 34128 h，最高值为1958年的1 77090 h，最低值为2012年的1 00780 h。日照时数距平图显示，1976年之前，日照时数均为正距平，之后84%的年份为负距平。累积距平曲线显

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示，日照时数经历了三个变化阶段，1958年-1973年为快速上升期，1974年-1980年为平稳期，1981年-2013年为快速下降期。 4.2日照时数季节变化特征

由表3可见，从季节来看，冬季的变异系数明显高于其它季节和年均值。四季日照时数亦均呈波动降低趋势，其中夏季降水减少幅度最大，为-23658/（10a），秋、冬季减少幅度相当，春季减幅最小。Mannkendall趋势分析结果显示，除春季外，其它季节日照时数变化均通过了005置信水平的显著性检验，即减少趋势显著。夏季是农作物生长的重要季节，日照的显著减少将对农业生产产生一定的影响，故应根据气候变化规律，合理安排植物的种植布局，使之与光能条件相适应，趋利避害，提高光能利用率。 4.3日照时数突变检验

年日照时数存在着明显的减少突变，突变开始年份为1970年，见图6，突变前后的多年均值分别为157967 h和127627 h，变异系数分别为798%和1171%，即突变后年多年日照时数均值减少了30340 h，且波动幅度增大。四季日照时数也存在减少的突变，其中秋、冬季突变时间较早，在1967年，春夏在1968年-1969年间突变。 5结论

（1）河池市年均及四季气温均呈上升趋势，秋季升温幅度最大，气温的变化主要是秋、夏季的增温造成的。全国尤其是西北地区大多以冬季增温最为明显，是年均气温升高的主导因素。由于地域性差异，河池气温的季节变化特征与全国并不完全一致。年均气温在1986年发生了增温的突变，1998年之后升温显著。

（2）该市年降水量呈减少趋势，倾向率为-2187 mm/（10a）。四季中除冬季降水量呈现微弱增加，春、夏、秋季的降水均呈波动降低趋势，其中夏季降水减少幅度最大，为-1596 mm/（10a），夏季降水的变化在年降水量变化中起主导作用。降水量年际波动性大，但整体无显著变化趋势和突变现象。

（3）该市全年和四季的日照时数均呈显著减少趋势，夏季减少幅度最大。年日照时数减少的突变点在1970年，1976年之后减少更为显著。

在全球变暖的大背景下，位于西南岩溶地区的河池市呈现气温明显升高、降水微弱减少、日照显著减少的总体特征。气候的改变会引起水资源分布的变化，进而引发一系列旱涝灾害；温度、光照条件的改变会对植物物候产生一定的影响，并将引起农业生产布局和和生态系统的改变，因此应加强气候变化的监测和预警，有效预防气候灾害，高效利用气候资源，保证社会、经济和生态环境的健康发展。

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