1961—2015年内蒙古通辽地区气温变化趋势分析

萨日娜

（内蒙古通辽市气象局，内蒙古 通辽 028000）

1961—2015年内蒙古通辽地区气温变化趋势分析

萨日娜

（内蒙古通辽市气象局，内蒙古 通辽 028000）

为了研究内蒙古通辽地区气温变化特征趋势，利用通辽地区1961—2015年8个气象台站的气温资料，采用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验及R/S分析法分析了通辽地区气温变化特征。结果表明：近50年间通辽地区年平均气温及最高、最低气温均呈上升趋势，其中，1988年为年平均气温升高突变点；通辽地区年和四季平均气温、最高气温、最低气温存在明显的Hurst现象。

气温；通辽地区；Mann-Kendall检验；R/S分析

气候与人类社会有着密切的联系，是人类赖以生存的自然环境和资源的一个重要组成部分。近年来，气候变化引起公众的广泛关注，并且全球变暖［1］问题更成为热点问题。近些年来，不少学者对我国气候变化进行了大量的分析，特别是在气温的变化方面进行了相关研究［2-5］，也有部分学者对内蒙古通辽地区气温变化进行了研究，李莉［6］分析了通辽地区近55年气温季节变化特征；王美莲［7］等利用多项式模拟法对通辽市气温变化规律和趋势进行了分析。笔者主要采用线性趋势分析通辽地区气温变化规律，通过Mann-Kendall法等统计方法分析气温的突变特征，同时采用重标极差分析法分析未来变化趋势，以期为当地农牧业生产发展提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源 1961—2015年通辽地区8个气象台站的年平均气温、年平均最高气温、最低气温资料来自通辽市气象局。

1.2 研究方法

1.2.1 线性趋势分析：用xi表示样本量为n的气候变量，用ti表示xi所对应的时间，利用最小二乘法建立一元线性回归方程：xi=a+bti（i=1，2，3，…，n），b为气候变化量的倾向率，b＞0表示直线递增，b＜0表示直线递减，b×10表示每10年的变化率，表征时间序列的变化趋势。变化趋势的显著性，采用时间t与序列变量x之间相关系数，即气候趋势系数进行检验［8］。

1.2.2 Mann-Kendall突变检验：MK 法［8］通过构造正序列（UF）和逆序列（UB）进行计算，根据正逆序列统计量的曲线判断气象要素的变化趋势及突变特征。该方法的优点是数据序列不需要遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰。

1.2.3 重标极差分析法（R/S分析法）：R/S分析法，属于非参数分析法，不必假定潜在的分布是高斯分布，仅独立就可以。对于样本较长的时间序列，R/S分析法是一种有效的检测长程依赖性的方法，也是目前计算Hurst指数应用最广的一种方法［9］。Hurst等人曾证明，对于不同的Hurst存在以下情况：当0.5＜H＜1.0时，表明时间序列具有持续性，即未来与过去的变化趋势相同，H值越大，持续性越强；当0.0＜H＜0.5时，表明时间序列具有反持续性，即未来变化的趋势与过去相反，H值越小，反持续性越强；H=0.5，表明时间序列具有独立性，即现在与过去变化趋势无关。

2 结果与分析

图1 通辽地区年平均气温、最高气温、最低气温趋势变化

2.1 气温的趋势变化分析 从通辽地区年平均气温、最高气温及最低气温的变化趋势（见图1）可以看出，1961—2015年通辽地区气温整体呈变暖趋势。年平均气温、最高气温及最低气温的历年平均值为6.2℃、12.6℃和0.4℃，气候倾向率分别为0.334℃/10年、0.211℃/10年和0.481℃/10年。其中，年平均气温的最高值为8.1℃（2007年），最低值为4.1℃（1969年）；年最高气温最高值为14.5℃，出现在2007年；最低值为10.6℃，出现在1969年，两者相差3.9℃；而年最低气温的最高值为2.3℃（2007年）；最低达-1.8℃（1969年），与最高值相差4.1℃。从总体趋势来看，通辽地区气温在20世纪60—70年代，呈偏低态势，年平均气温、最高气温及最低气温均低于历年平均值；在80年代后期开始出现整体变暖趋势。

2.2 气温的突变分析 通过对通辽地区气温资料的趋势分析可以看出通辽气温有明显的增暖趋势。为了确定通辽地区气温的突变时间，采用Mann-Kendall法对气温进行分析。由图2中UF曲线可见，自80年代以来通辽地区年平均气温有明显的增暖趋势。90年代至2015年这种升温趋势明显超过1.96（0.05显著性水平临界线），同时还超过了2.56（0.001的显著性水平临界线），说明通辽地区年平均气温上升趋势是十分显著的。根据UF曲线和UB曲线的交点，并且交点在临界值之间，可以确定1988年为通辽地区年平均气温升高的突变点。

通辽地区年平均最高气温也存在着明显的突变现象（见图3），但与年平均气温的突变过程不同。最高气温是从90年代开始出现明显的上升趋势，而到了2000年左右增暖趋势开始突破显著性0.05水平临界线。根据UF和UB曲线交点的位置，确定突变开始于1993年，晚于年平均气温突变点。

图2 1961—2015年通辽地区年平均气温Mann-Kendall统计量曲线

图3 1961—2015年通辽地区年平均最高气温Mann-Kendall统计量曲线

表1 通辽各季年平均气温、年平均最高、最低气温变化Hurst指数及强度

由图4可以看出，通辽地区年平均最低气温的UF曲线和UB曲线在1981年有交叉，但未通过0.05的显著性检验，故不能说明具有突变现象。

2.3 气温的未来变化趋势分析 为了研究通辽地区气温未来变化趋势，采用重标极差分析法（R/S）分别计算通辽地区各季年平均气温、年平均最高气温及年平均最低气温的Hurst指数（见表1）。

2.3.1 年平均气温未来变化趋势分析：由表1可以看出，通辽市年、各季年平均气温的Hurst指数均大于0.6，存在明显的Hurst现象，说明通辽市未来气温变化趋势与过去整体升温趋势相同，短时间内不会发生变化。其中，秋季、冬季和年平均气温Hurst指数分别为0.68、0.73、0.76，具有较强的持续性；而春季、夏季的Hrust值分别为0.63、0.64，小于 0.65，说明未来气温变化趋势仍将变暖，但变暖趋势相对较弱。

2.3.2 年平均最高、最低气温未来变化趋势分析：由表1可知，年平均最高、最低气温的Hurst指数都具有较强的持续性，说明通辽市未来年平均最高、最低气温仍呈升高趋势，但最低气温的升温趋势比最高气温强度大；春季、夏季和秋季平均最高气温的Hurst指数均在0.65以下，增温趋势较弱，其中夏季Hurst指数小于0.60，未来变化趋势具有较大的随机性；而冬季平均最高气温的Hurst指数较大，说明其未来变化趋势与之前增暖趋势较一致，持续性较强。同样，夏季和秋季平均最低气温的未来增暖趋势较弱，而春季和冬季的Hurst指数均大于0.70，则其未来气温上升趋势明显，且持续时间也较长。

3 结论

3.1 气温趋势变化 从总体趋势上看，通辽地区气温在20世纪60—70年代，呈偏低态势，年平均气温、最高气温及最低气温均低于历年平均值；在80年代后期开始出现整体变暖趋势。由此可见，通辽地区处于逐渐变暖趋势，与全球变暖大背景相一致。

3.2 气温的突变分析 采用Mann-Kendall法对通辽地区年平均气温、最高气温及最低气温进行突变检验显示，1988、1993年分别为通辽地区年平均气温及最高气温升高的突变点。而最低气温不具有突变现象。

3.3 未来气温变化趋势分析 通辽地区年和四季平均气温、最高气温、最低气温存在明显的Hurst现象，未来气温变化情况与过去整体升温趋势相同。

图4 1961—2015年通辽地区年平均最低气温Mann-Kendall统计量曲线

［1］HOUGHTON J E T，DING Y H，GRIGGS D J，et al.IPCC ，Climate change 2001：The scientific basis［M］//Observed Climate Variability and Change.Cambridge：Cambridge University Press，2001.

［2］肖桂莲，石明章，祁董林，等．1961—2014年青海湖上游气温变化趋势分析 ［J］. 中国农学通报，2016，32（11）：95-100.

［3］程永明，张卉，杨任明．近40年山西东南部地区气温变化特征分析［J］.中国农业通报，2016，32（12）：158-162.

［4］常军，王纪军，潘攀，等．近50年来河南最高最低气温的非对称性变化特征［J］.中国农业气象，2011，31（1）：1-5.

［5］王兴梅，张勃，王海军，等．石羊河流域近50年最高最低气温变化分析 ［J］. 干旱区地理，2012，33 （6）：879-888.

［6］李莉，祁雁文，李巍巍，等．内蒙古通辽地区近55年气温季节变化特征分析 ［J］.畜牧与饲料科学，2016，37（4）：58-59.

［7］王美莲，杨达.内蒙古通辽市气温变化规律与趋势分析［J］.内蒙古农业大学学报，2013，34（2）：77-81.

［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，2007：37-59.

［9］江田汉，邓莲堂.Hurst指数估计中存在的若干问题［J］.地理科学，2004，24（2）：177-181.

Analysis on Temperature Variation Trend in Tongliao Region of Inner Mongolia from 1961 to 2015

Sarina
（Tongliao Municipal Meteorological Bureau of Inner Mongolia，Tongliao 028000，China）

Based on the temperature data collected from eight meteorological observational stations in Tongliao region of Inner Mongolia from 1961 to 2015,the temperature variation tendency was characterized by using linear trend analysis,Mann-Kendall mutation test and R/S analysis method.The results showed that in recent 50 years,the average temperature,maximum temperature and minimum temperature showed an increasing trend,and the increase mutation points of the annual average temperature was observed in 1988;the hurst phenomenon was observed in variation of annual average temperature,seasonal average temperature,maximum temperature and minimum temperature.

temperature；Tongliao region；Mann-Kendall test；R/S analysis

P468.021

A文章顺序编号：1672-5190（2016）12-0061-04

2016－11－15

萨日娜（1983—），女，工程师，硕士，主要从事生态与农业气象工作。

（责任编辑：赵景娣）