黄冈常年气温变化规律

admin 2 2026-02-20 02:16:59

黄冈常年气温变化规律

近45a黄冈市气温和降水的变化与异常特征分析

李建平

,易成功

,张火平

(1.湖北省黄冈市气象局,黄冈 438000;2.湖北省鄂州市气象局,鄂州 436000)

摘 要:利用线性倾向率、滑动平均、小波分析、异常分析等方法,对黄冈市 45a来(1961~2005年)气温和降水变化事实进行诊

断分析,着重分析气温和降水的年际变化、年代际变化等基本气候特征。结果表明,黄冈市年平均气温呈上升趋势,特别是自

1980年代后期上升尤为明显,冬、春季增温对该市年平均气温贡献最大;平均气温变化阶段性明显;气温周期性变化明显,平

均气温主要有4a和6a年际周期、13a和20a年代际周期;45a中没有出现异常偏冷年,异常偏暖年出现过 1次(1998年);

年最高气温呈弱上升趋势,阶段性明显,冷暖交替变化;年最低气温呈明显上升趋势;年降水量呈增多趋势,1980年代为降水

峰值期;降水量周期性变化明显,主要有6~7a年际周期、13a年代际周期;45a中降水异常偏多和异常偏少均未出现。

关键词:气温;降水;趋势变化;周期性;异常分析

中图分类号:P467 文献标识码:A

随着全球气候变化,湖北省气候也发生了相应的

变化。近些年来,有研究工作者对湖北地区气候变化作

了大量的研究工作,并取得不少研究成果。如郑祚芳等

[1]

的研究指出,近50年湖北省各地气候变化的地域性、

季节性差异较大,中、东南部在冬、春季增暖明显,降水

量的变化趋势差异明显,汉口站年平均气温有明显增

加趋势,年降水量有弱的增多趋势。陈正洪等

[2]

详细分

析了湖北省71站1981~1994年与前20年不同时间尺

度平均气温差值的时空分布特征后发现,1980年代以

来全省各地平均气温变化较小,但相对地降温范围广、

幅度大,区域差异明显。冯明

[3]

全面分析湖北省72个气

象台站自建站有观测记录以来的降水资料后发现,全

省降水差异较大,分布不均,1980年以来东部地区降

水偏多,西部地区则相反。陈正洪等

[4-5]

利用湖北省

71个气象站 1961~2000年间四季、年平均、最低、最

高气温资料,探讨了该省城市热岛强度变化对区域气

温序列的影响,认为湖北省大部地区气温变化规律较

为一致:最低气温增幅最大,平均气温次之,最高气温

增幅最小;冬季气温增幅最大,春秋季次之,夏季增幅

最小,甚至部分地区出现降温;武汉站在 1986/1987

年冬有升温突变,之后武汉连续出现暖冬。

地处鄂东的黄冈市位于大别山南麓、长江中游北

岸,独特的地理位置使黄冈市气候变化具有自身的特

点。目前,关于黄冈市气候变化的研究不多,尤其是囊

括了近 10年气温和降水资料的相关研究还未见报

道。本文将对该地区45a来气温和降水变化事实作出

诊断分析,并着重分析气温和降水的年际变化、年代

际变化等基本气候特征,为趋利避害指导黄冈经济发

展、合理利用本地气候资源提供理论依据。

选取黄冈市所属红安、麻城、英山、罗田、黄州、浠

水、蕲春、武穴、黄梅等 9个气象观测站 1961~2005年

气象资料,包括逐日平均气温、最高气温、最低气温和

日降水量。四季划分如下,春季(3~5月)、夏季(6~8月)、

秋季(9~11月)、冬季(12~2月)。

统计方法如下:(1)黄冈市平均气温、平均降水量是

对上述 9站相对应的气象要素求算术平均所得;(2)在

进行气温或降水的气候趋势分析时,采用线性倾向

率,线性趋势倾向系数由最小二乘法求得,其气候趋

势以一元线性回归方程 y=ax+b描述,a×10为气候倾

向率,单位为℃/(10a)或 mm/(10a);(3)小波分析是将

一维的时间序列函数在时间和频率两个方向上展开,

从而分析不同时间频率下一维函数变量随时间的变

化,还可定量地确定不同时间频率下函数变量发生转

折的时间位置。因此,本文采用Morlet小波分析方法

[6]

对 1961~2005年黄冈市气温和降水随时间变化作进

一步分析。

3.1平均气温变化

统计黄冈市 1960年代(1961~1970年)、1970年代

收稿日期:2007-04-16;定稿日期:2007-09-06

作者简介:李建平,男,1970年生,工程师,主要从事天气预报技术研究.E-mail:haljp3i@126.com

文章编号:1004-9045(2008)01-0059-05

2资料与方法

3结果分析

1引言

第 27卷 第 1期

2008年 3月

暴雨灾害

TORRENTIALRAIN ANDDISASTERS

Vol.27No.1

Mar.2008

(1971~1980年)、1980年代 (1981~1990年)、1990年代

(1991~2000年)及 21世纪头 5年(2001~2005年)的年、

各季平均气温,以T

、T

、T

、T

、T

分别表示年、春季、夏

季、秋季、冬季平均气温,其结果见表1。

从表 1中可见,与 1990年代之前相比,近 15年

(1991~2005年)黄冈市年和春、秋、冬三季的平均气温

均呈递增趋势,夏季平均气温变化不明显;1990年代

的年、春、秋、冬季的平均气温较 1960年代的分别偏

高 0.4℃、0.6℃、0.2℃、1.3℃,21世纪头 5年的年、

春、秋、冬季平均气温较1960年代的分别偏高 0.8℃、

1.1℃、0.8℃、1.3℃,这说明进入 21世纪后增暖更为

明显,其增暖幅度最大的是冬季,其次是春季和秋季;

年平均气温在 1970、1980年代相对较低,其最低值

(16.0℃)出现在 1969年,春、秋两季的平均气温均是

在 1970年代相对较低,夏季平均气温则在 1980年代

相对较低,而冬季相对较低的平均气温则出现在1960

年代。

从近 45年黄冈市年平均气温的变化情况来看(图

1),总体呈现上升趋势,其倾向率为 0.18℃/(10a),而

且具有明显的阶段性,冷暖变化交替出现;暖期出现

在 1960年代前期、1970年代末期及 1980年代后期以

来的时段,自 1990年代初以来气温显著上升,21世纪

头 5年增温达到最强,1980年代后期以来为相对偏暖

期;冷期出现在 1960年代后期到 1970年代中期、

1980年代前期,1960年代到 1980年代前期为相对偏

冷期。

从近 45年黄冈市春、夏、秋、冬各季平均气温变

化来看(图 2),春、秋、冬季平均气温均呈上升趋势,夏

季平均气温变化基本持平;冬季气温倾向率最大,为

0.37℃/(10a),夏季倾向率最小,为-0.01℃/(10a),

这表明该市冬季平均气温增暖幅度最大,夏季平均气

温略有下降,基本持平。

对黄冈市 45a平均气温的时间序列进行 Morlet

小波分析,得到其不同时间尺度的变化特征(图 3)。从

图 3中可见,平均气温周期性变化明显,13a、20a的

年代际周期在近45a里始终存在;主要的年际周期是

4a、6a左右,其中以 4a左右为年际周期的强振荡

信号出现在1960年代末至21世纪初,以6a左右为

年际周期的强振荡信号出现在 1960年代初至 1970

年代中期。

3.2最高气温变化

统计黄冈市近45a各年代的年、季平均最高气温,

以 T

、T

Mc

、T

Mx

、T

Mq

、T

Md

分别表示年、春季、夏季、秋季、

冬季的最高气温,其结果见表2。

从表 3中可见,1990年代以后的近 15年黄冈市

年、春、秋、冬季最高气温呈升高趋势,夏季最高气温

年代 T

1961~1970 16.6 16.0 27.5 17.8 4.7

1971~1980 16.5 15.9 27.5 17.5 5.1

1981~1990 16.5 16.1 27.3 17.6 5.0

1991~2000 17.0 16.6 27.3 18.0 6.0

2001~2005 17.4 17.1 27.7 18.6 6.0

表 11961~2005年黄冈市各年代的年、季平均气温(℃)

年代 T

Mc

Mx

Mq

Md

1961~1970 21.6 20.7 32.1 23.0 9.9

1971~1980 21.3 20.5 31.9 22.8 9.7

1981~1990 21.2 20.7 31.8 22.5 9.5

1991~2000 21.8 21.2 31.7 23.3 10.7

2001~2005 22.3 22.3 32.3 24.1 10.6

表 21961~2005年黄冈市各年代的年、季最高气温(℃)

60 暴雨灾害 第 27卷

从 1960年代到 1990年代略呈下降趋势,但在 21世

纪头 5年呈现出明显升高;1990年代最高气温较

1960年代的年、春、秋、冬季分别偏高 0.2、0.5、0.3、

0.8℃;21世纪头 5年最高气温较 1960年代的年、

春、秋、冬季分别偏高 0.7、0.6、1.1、0.7℃;对四季而

言,最高气温增加幅度最大的是冬季,其次是春、秋

两季。

从近 45a黄冈市年最高气温的年际变化来看(图

4),总体上呈现弱的上升趋势,其倾向率为0.16℃/(10

a),具有明显的波动性,冷暖交替变化出现。暖期出现

在 1960年代前期、1970年代末期及 1990年代之后近

15年,冷期出现在 1960年代后期到 1970年代中期、

1980年代。自1980年代初以来,最高气温一直呈波动

上升趋势,1990年代后期至 21世纪头 5年增暖达到

最强。

另外,从近 45a黄冈市四季最高气温变化来看

(图略),春、秋、冬季最高气温均呈上升趋势,夏季最高

气温基本持平;最高气温倾向率春季最大,为 0.31℃/

(10a),夏季最小,为-0.05℃/(10a),这表明春季最高

气温增加幅度较大、夏季最高气温略有下降并基本持

平。近 45a黄冈市最高气温变化与覃军等

[7]

指出的

“湖北省最高气温在年平均情况下为弱的降温趋势,

在夏季则为强降温趋势”并不一致。

通过对黄冈市近 45a最高气温的时间序列进

行 Morlet小波分析,得到其不同时间尺度的变化特

征(图略):黄冈最高气温周期性变化较为明显,与平

均气温周期性变化相近,最高气温 13a和 20a左

右的年代际周期在近 45a里始终存在;主要的年际

周期是 4a、6a左右,其中以 4a左右为年际周期

的强振荡信号出现在 1970年代初至 21世纪初,以 6

a左右为年际周期的强振荡信号出现在 1960年代初

至 1970年代中期。

3.3最低气温变化

统计黄冈市近 45a各年代的年、季平均最低气

温,以 T

、T

mc

、T

mx

、T

mq

、T

md

分别表示年、春季、夏季、秋

季、冬季的最低气温,其结果见表3。

从表4中可见,近45a黄冈市的年和春、夏、冬三

季最低气温一直呈上升趋势,秋季最低气温自 1970

年代以后也呈上升趋势;1990年代最低气温较 1960

年代的年、春、夏、秋、冬季分别偏高 1.0、0.9、0.4、0.4、

1.7℃,21世纪头5年最低气温较 1960年代的年、春、

秋、冬季分别偏高 1.3、1.2、0.7、0.9、1.9℃,近 5年增加

明显加快;从各季看,最低气温增加幅度最显著的是

冬季,其次是春、秋季。

从近 45a黄冈市年最低气温的年际变化情况来

看(图 5),呈明显的上升趋势,其倾向率为 0.28℃/(10

a),具有两个明显的波动阶段,即 1960年代初至 1960

年代末波动下降、自 1960年代末到 21世纪头 5年波

动上升,1990年代中后期之后最低气温持续上升达到

最大。

另外,从近 45a黄冈市四季最低气温变化来看

(图略),各季最低气温均呈上升趋势,其中,最低气温

倾向率冬季最大,其值为0.52℃/(10a),夏季最小,为

0.14℃/(10a),表明最低气温增加幅度冬季最大、夏季

最小。这与覃军等

[7]

指出的“年平均情况下最低气温在

全省大部分地区为升温趋势,冬季则为强升温趋势”

的结果一致。

对黄冈市 45a最低气温的时间序列进行 Morlet

小波分析,得到其不同时间尺度的变化特征(图略):该

市最低气温周期性变化明显,13a和 22a左右的年

代际周期在近45a里始终存在;主要的年际周期是4a、

7~8a左右,其中以 4a左右为年际周期的强振荡信

号出现在 1970年代中期至 21世纪初,以 7~8a为年

际周期的强振荡信号出现在 1960年代初至 1990年

代中期。

年代 T

mx

md

1961~1970 12.3 11.9 23.4 13.6 0.8

1971~1980 12.7 12.0 23.6 13.3 1.5

1981~1990 12.9 12.2 23.7 13.9 1.6

1991~2000 13.3 12.8 23.8 14.0 2.5

2001~2005 13.6 13.1 24.1 14.5 2.7

表 31961~2005年黄冈市各年代的年、季最低气温(℃)

61 李建平等:近 45a黄冈市气温和降水的变化与异常特征分析 第 1期

3.4降水变化

统计黄冈市 1960年代 (1961~1970年)、1970年

代(1971~1980年)、1980年代(1981~1990年)、1990年

代(1991~2000年)及 21世纪头 5年(2001~2005年)的

年、各季平均降水量,这里以 R

、R

、R

、R

、R

分别表

示年、春季、夏季、秋季、冬季平均降水量,其结果详

见表 4。

由表 2可见,1980年代是黄冈市 45a来降水量

最大的 10年,1960年代是降水量最小的10年,年降

水量在 1960年代和 1970年代明显偏少,在 1980年

代和 1990年代明显偏多;黄冈市春季降水量最大的

10年是 1970年代,夏季降水量最大的 10年是 1990

年代,秋季降水量最大的 10年是 1980年代,冬季年

际最大降水量出现在 1990年代之后的近 15年,尤

其是 21世纪头 5年的降水量明显偏多。统计结果表

明,年降水量最大值(1996.2mm)出现在 1983年,最

小值(862.8mm)出现在 1978年,其最大值与最小值相

差 1133.4mm。

从近 45a年黄冈市年降水量变化来看 (图 6),

1960、1970年代降水偏少,1980年代相对最多,1990

年代以后的近 15年与 1980年代相比降水又呈下降

趋势,21世纪头5年下降趋势尤其明显。近45a黄冈

市年降水量倾向率为37.9mm/(10a),年降水量变化

的波动性较为明显,最多出现在 1960年代末期、1980

年代初期、1980年代末至 1990年代初及 1990年代后

期,最少出现在 1960年代中期、1970年代后期及

1990年代末至 21世纪初,1990年代以后,降水波动

明显加剧。

从近 45年黄冈市春、夏、秋、冬各季降水量变化

来看(图 7),夏、冬、春季降水倾向率均为正值,分别为

28.8mm/(10a)、13.6mm/(10a)、1.5mm/(10a),秋

季降水倾向率为负值,即-13.6mm/(10a),这说明黄

冈夏季降水变化较突出,降水增加明显。特别是进入

1990年代以后,春、夏、冬三季降水有所增加,而秋季

降水递减突出。

对黄冈市 45a降水量的时间序列进行 Morlet小

波分析,得到其不同时间尺度的变化特征(图 8)。从图

8中可见,降水量周期性变化较为明显,主要有 6~7a

年际周期、13a年代际周期,这两个周期在 45a中始

终存在。

3.5气温和降水的异常分析

3.5.1平均气温的异常

在统计黄冈市近 45a的平均气温时,以 T表示

平均气温,T

表示多年气温平均值,S表示平均气温标

准差,其冷暖等级标准

[8]

如下:T≥T

+2.0S,为异常偏暖;

+2.0S>T≥T

+1.5S,为显著偏暖;T

+1.5S>T≥T

+1.0S,

偏暖;T

+1.0S>T≥T

-1.0S,为正常;T

-1.0S>T≥T

-1.5S,

偏冷;T

-1.5S>T>T

-2.0S,为显著偏冷;T

-2.0S≥T,为异

常偏冷。

根据上述标准所作的统计结果发现:黄冈市近

45a没有出现异常偏冷年;显著偏冷年出现过两次

年代 R

1961~1970 1252.7 401.3 528.0 195.0 125.4

1971~1980 1271.6 444.2 489.0 199.3 142.4

1981~1990 1427.2 408.9 594.2 286.2 132.6

1991~2000 1407.2 430.8 641.0 187.4 151.0

2001~2005 1289.5 403.5 516.3 172.7 200.3

表 41961~2005年黄冈市各年代的年、季平均降水量(mm)

62 暴雨灾害 第 27卷

(1969、1984年),偏冷年和显著偏冷年都出现在 1994

年以前,1994年以后没有出现过偏冷年;异常偏暖年

出现过1次 (1998年),显著偏暖年出现过4次(1961、

2001、2002、2004年),偏暖年和显著偏暖年主要集中在

1990年代后期和21世纪头5年。另外,异常冷春和显

著冷春均只出现过1次(分别是1970年和1991年),异

常暖春出现过 2次(1997、2000年),显著暖春出现过 3

次(2001、2004、2005年),由春季偏暖出现的年份可知,

自1990年代以来黄冈市春季增温趋势明显;异常冷夏

出现过1次(1968年),显著冷夏出现过2次(1980、1999

年),异常暖夏没有出现,显著暖夏出现过3次(1961、

1967、1978年);异常冷秋和显著冷秋各出现过1次(分

别在1981、1976年),异常暖秋出现过2次(1998、2005

年),显著暖秋出现过 1次(2001年);异常冷冬出现过 1

次 (1968年),显著冷冬出现过4次(1964、1972、1977、

1984年),由此可见,冷冬只在1960~1980年代出现过,

异常暖冬、显著暖冬各出现过 1次 (其分别出现在

1999、2002年)。

3.5.2降水量的异常

在分析黄冈市降水量异常时,采用的降水异常等

级标准是中国气象局现行的业务规定,即按降水距平

百分率(ΔR)划分:ΔR≥80%,降水异常偏多;50%≤ΔR<

80%,降水显著偏多;20%<ΔR<50%,降水偏多;-20%

≤ΔR≤20%,降水正常;-50%<ΔR<-20%,降水偏少;-

80%<ΔR≤-50%,降水显著偏少;ΔR≤-80%,降水异

常偏少。

根据上述标准,统计黄冈市近 45a年逐年、四季

降水发现:该市无降水异常偏多、异常偏少、显著偏多、

显著偏少年出现;春季降水异常偏多、异常偏少均未

出现,显著偏少也未出现,显著偏多出现 1次(1977

年);夏季降水异常偏多出现 2次(1969、1996年),异常

偏少未出现,显著偏多出现 4次(1980、1983、1991、

1999年),显著偏少出现 1次(1978年);秋季降水异常

偏多出现 3次(1972、1981、1983年),异常偏少未出现,

显著偏多出现 3次(1989、1993、2005年),显著偏少也

出现 3次(1966、1979、2004年);冬季降水异常偏多出

现 2次(1969、2003年),异常偏少没有出现,显著偏多

出现 3次(1973、1990、1998年),显著偏少出现过 4次

(1963、1968、1986、1999年)。

通过分析发现,45a来(1961~2005年),黄冈市年

平均气温呈上升趋势,自 1980年代后期开始,其上升

尤为明显,冬、春季增温对该市年平均气温的贡献最

大;最高气温呈弱上升趋势,阶段性冷暖变化交替出

现;最低气温呈明显的上升趋势,1960年代波动下降,

此后一直波动上升;异常偏暖年出现过 1次(1998年),

异常偏冷年未出现;年降水量呈增多趋势,1960、1970

年代降水偏少,1980年代为降水峰值期,1990年之后

降水又呈下降趋势;降水异常偏多和异常偏少年均未

出现。

上述结论是从对黄冈市 1964 ̄2005年气温和降

水资料的分析中得出的,但该市未来数十年气温和降

水变化趋势更值得关注。史瑞琴等

[9]

在分析了未来 30

年(2001~2030年)湖北省气温和降水的变化趋势之后,

得到的预测结果是,年平均气温全省普遍呈上升趋

势,年平均降水量鄂东呈增加趋势,与近 45a黄冈气

温、降水量总体呈上升变化趋势相吻合。对该市农业

经济发展和农业产业结构优化调整而言,上述气候变

化有利也有弊。如春季降水增多、气温偏高,有利于春

耕春播;夏季降水增加,易造成渍涝灾害;秋季气温升

高及少雨,可延长双季晚稻生长发育时间;冬季气温

升高,既可减少小麦等越冬作物的受冻几率,也易造

成越冬作物疯长、病虫害流行。至于这种气候变化对

该市农业经济的具体影响范围和程度,还有待于今后

做进一步研究。

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