滇西北極端氣溫時空變化規律研究

和文秋 丁文榮

摘 要：本文就國內、國外極端氣溫變化分析及方法、極端氣溫變化趨勢、做了初步的回顧，利用滇西北地區麗江、大理、德欽、貢山四個站點的1975—2005年的日平均氣溫、最高和最低月氣溫資料。依據極端氣溫事件指標對滇西北地區近30年的氣溫數據進行整理與分析，初步得出滇西北地區極端氣溫在時空分布上的變化規律。滇西北地區平均氣溫線性增溫率約為0.3℃/10a，明顯高于全球（0.13℃/10a）及全國（0.22℃/10a）同期的增溫率是云南變暖明顯的區域之一。在過去的30年里滇西北最暖的年份是2005年，達到年平均氣溫為13℃，平均氣溫最低的年份是在1992年為11.3℃；極端低氣溫主要分布在西北部的德欽地區，極端高氣溫分布在西部的貢山地區。

關鍵詞：滇西北；線性趨勢分析；極端氣溫時空變化

一、緒論

20世紀以來，全球氣候變暖，已經嚴重影響到了人類生存和社會的可持續發展，是當今世界影響最為深遠的全球性環境問題之一。氣候變暖伴隨著熱浪頻率和強度的增加，使夏季便得更熱，冬季便得溫和，濕度增加，加劇了夏季高溫的對人類健康的影響。

氣溫是氣候變化的一個重要的指標，氣溫的變化對人類的生產和生活以及自然環境都會產生重大的影響，而極端的氣溫往往會給人類帶來巨大的損失。滇西北包括：麗江、大理、迪慶等地區，云南年氣溫最低的地區主要是滇西北，氣溫的變化具有明顯的區域性特征，從線性趨勢的空間分布來看，年均溫在西南大部分地區均為明顯的上升趨勢，增溫最大的地區出現在西藏、川西、以及滇西等高海拔地區。對滇西北地區極端氣溫的時空變化趨勢可以趨利避害，有效地利用自然，能夠為滇西北地區防災減災提供參考和科學規劃依據，符合可持續發展戰略，對促進滇西北區域經濟發展具有現實的意義。

二、研究區概況

（一）自然環境

滇西北是云南地勢最高的地區，該區主要分布在橫斷山系北段，大致在保山、永平和大理一線以北。金沙江、長江、瀾滄江、湄公河、怒江、薩爾溫江和獨龍江、伊洛瓦底江的上游區，地勢自西北向東南傾斜，由南北縱貫、東西相間并列的高黎貢山、怒江、碧羅雪山（ 怒山）、瀾江、云嶺、金沙江、貢噶山（ 中甸大雪山）的巨大山系和深切河谷組成。屬青藏高原向云貴高原和四川盆地的過渡地帶，是橫斷山脈的主體部分。大部分地區氣候寒冷，高山頂部還常年積雪不化，氣候垂直變化比較顯著，屬于冬寒多雪，夏涼多雨的寒溫帶和高山型氣候。在低而溫度較高的河谷內，分布有亞熱帶常綠闊葉林，而在高山之巔除了冰雪帶外，還有高山灌叢及草地，植被的垂直變化明顯。

（二）社會經濟

滇西北地區地處云南省西北部，西接緬甸，北連西藏、四川，行政區劃上包括大理、麗江、迪慶、怒江4地州的16個縣市、176個鄉鎮、該地區集邊疆、民族、山區的特征于一體，多數地區開發較晚，社會發育程度低，經濟基礎薄弱。1998年平均財政自給率僅45.91%，除大理市財政自給有余外，其余各縣自給率均不足一半，寧蒗、維西、貢山、德欽、福貢5縣尚不及16%，其中福貢縣僅達6.68%。農民人均收入1161元，其中寧蒗縣僅430元；人均占有糧食380kg，寧蒗最低為221kg。由于地區間發展的不平衡，滇西北各縣的差別也很大，除了大理市外，其它各縣目前的人均GDP均達不到全省平均水平，寧蒗和福貢縣的人均GDP甚至還不到全省平均數的1/3。

三、極端氣溫分析方法

（一）極端事件的確定

極端氣溫閾值：對逐日的溫度，人們習慣用極大似然方法來比較。Bonsal指出如果某個氣象要素有n個值，將這n個值按照一定順序（升序或降序）排列x1，x2，x3，…xm，…xn，某個值小于或等于xm概率為

P=（m-0.31）/（n+0.38）其中m為xm的序號，如果有30個值，第90百分位數對應的排序序號為27，按均勻分布，概率值應為27/30×100%=90%。因此，對應的氣溫值稱為第90百分位值。如果取1年的氣溫序列，記錄有365個值，那么第90百分位上的值，為排序后的328位置的氣溫（理論計算概率值為89.9%）和329位置的氣溫（理論計算概率值為90.2%）中間的線性插值，可以得到p=90%對應的百分位值。將日均溫序列的第90（10）個百分位上的值作為極端事件的上（下）閾值，當日均溫溫度的值高于極端事件的上閾值或低于極端事件的低閾值時，就定義了極端事件；比如說某日的溫度超越了上閾值，就稱該日發生了極端高溫事件，如果低于下閾值，就稱該日發生了極端低溫事件。上述計算閾值的方法是基于氣溫變量遵從均勻分布。

（二）線性趨勢分析法

線性趨勢分析：以時間為自變量，要素為因變量，建立一元回歸方程。設y為某一氣象，t為時間（本文為年或月），建立y與t之間的一元線性回歸方程，趨勢變化率為：y′（t）=b0+b1t b1×10稱為變化傾向率，單位為℃/10a。趨勢方程中b1的計算式為：b1=

b1反映上升或下降變化趨勢，b1<0表示在計算時段內呈下降趨勢，b1>0表示呈上升趨勢，b1值絕對值的大小可以度量其演變趨勢上升、下降的程度。

四、極端氣溫指標

（一）生長期（GSL）

生長期：北半球從1月1日（南半球為7月1日）開始，連續6天日平均氣溫大于5℃的日期為初日，7月1日（南半球1月1日）以后連續6天日平均氣溫小于5℃的日期為終日，初日和終日之間的日數為生長期。）

根據數據分析出滇西北地區的平均生長期（GSL）天數約為309天，最長的生長期年份出現在2005年為338天，最短的生長期年份是出現在1992年為275天。

（二）月平均日較差

月平均日較差：一個月內，每日氣溫的最大和最小值的差相加除以天數的值。

從圖中可以看出，滇西北近30年（1975-2005年）月均日較差值有浮動但總體呈現出下降的趨勢，減幅約為0.16℃/10a。冬春季的月平均日較差比較大，夏季的月平均日較差氣溫最小。

（三）TX90p（90%位最高氣溫日數百分率）

TX90p：日最高氣溫>90%分位數的天數

滇西北地區出日最高氣溫>90%分位數的日數頻數最多的年份出現1975年為103天，頻數最少的的年份是出現在2002年為73天。滇西北地區30年90%為最高氣溫日數平均頻數為91天，30年中有浮動但整體趨向于一個穩定值即91天。

（四）霜凍天數（FD）

霜凍天數：一年中最低氣溫小于0℃的天數。

滇西北地區從線性趨勢看霜凍天數在1995年-2005年間有浮動大體上呈下降的趨勢，減幅大約為13天/10a.。近30年的霜凍天數平均值約為82天，出現霜凍天數最多的年份是1992年為110天，其次是1977年的109天；出現霜凍天數最少的年份是在2005年為60天。

五、極端氣溫時空間變化特征分析

滇西北地區年平均氣溫值在12℃，變化幅度為0.3℃/10a，年極端低溫從線性趨勢來看變化幅度為0.6℃/10a，年平均最低氣溫呈上升的趨勢。年極端最高溫在15℃，從線性趨勢來看變化幅度為0.27℃/10a，變化范圍最小，年平均最高氣溫也呈現出上升的趨勢。

六、結論與建議

（一）結論

（1）從數據中得出從1975年-2005年近30年的時間上看滇西北氣溫從80年代氣候開始進入偏暖期，夏季氣溫逐漸升高。90年代開始進入偏冷期，尤其是在1992年出現的年平均氣溫最低值，從1993年開始回升到多年平均值以上，到了2005年氣溫值慢慢升高，所以滇西北的氣溫變化總體上呈現出上升的趨勢。（2）從線性趨勢來看：滇西北地區的極端氣溫指標中月平均日較差、霜凍天數指標呈現出整體下降的趨勢，生長期指標呈現整體上升的趨勢，滇西北地區平均氣溫線性增溫率約為0.3℃/10a，明顯高于全球（0.13℃/10a）及全國（0.22℃/10a）同期的增溫率是云南變暖明顯的區域之一。（3）從極端閾值分析來看：按照TX90p氣溫指標滇西北地區30年的氣溫閾值在17-19.5℃范圍，極端最高溫值在1979年為25.2℃，極端高氣溫日數頻數變化幅度比較大，數值相差為30天左右。

（二）建議

（1）氣候變化是人們普遍關注的一個全球性的問題。近幾十年來大氣中的溫室氣體明顯增加，致使全球氣候變暖的趨勢日益明顯。CO2等溫室氣體的增加短期內難以控制，氣溫變化與溫室氣體增加有關，人類活動加劇了溫室氣體的增加速率，同時產生了不良生態效益，加劇各種自然災害的發生，尤其是增加了氣溫極端事件發生的頻率。滇西北地區氣溫的極端變化影響該地區的生態環境，影響人們社會生活和經濟發展，其中受影響最為明顯的是農業生產。極端氣溫事件的發生使農業生產的不穩定性增加，糧食產量波動將增大，會引起農業生產布局和結構的變動，滇西北的由于受自身環境的限制，農業生產本來就落后，極端氣溫事件的發生將會使滇西北地區對農業成本和投資將大幅度增加，加重農民的負擔。（2）氣候變化對滇西北地區農業產生了很大的影響。各種農業氣象災害的頻繁發生，是氣候不穩定性和異常變化作用于脆弱生態環境的后果。面對未來可能出現的極端氣溫變化的挑戰，提出如下的對策：加強對滇西北地區氣溫的監控、記錄、預測及研究。保護滇西北地區農業生態環境，提高對氣溫異常變化的適應能力。部署適應氣溫變化的作物品種，規劃應對極端氣溫事件發生而采取的對策方案，緊急措施。

參考文獻

[1] 尤衛紅，夏欣建，趙寧坤.云南逐月雨量和氣溫的格點數據資料場建立[J].云南地理環境研究，2004，16（1）：15-18.

[2] 尹文有.全球變暖背景下西南地區氣候變化特征分析[D].云南省紅河州氣象局，2010：1-3.

[3] 江志紅，丁裕國等.中國50年冬夏季極端氣溫場的年代際空間型態及其演變特征研究[J].應用氣象學報，1998，10（5）：97-103.

[4] 馬曉波.中國西北地區最高、最低氣溫的非對稱性變化[J].氣象學報，1999，57（5）：613-621.

作者簡介：和文秋，云南師范大學旅游與地理科學學院。