摘要: 利用贵州省沿河县气象局自1957~2022年的气象资料，通过线性趋势拟合法，分析了沿河县近66年的气温、日照时数及降水量的变化特征。结果表明，沿河县年平均气温以0.148℃/10年的倾向率呈上升趋势，1997年是增温显著、增幅加速的转折点，冬、春季节回暖势头较为明显，秋季气温呈升高趋势。年日照时数以倾向率为−52.8 h/10年呈明显下降趋势。全年平均降水量气候倾向率达2.93 mm/10年，略呈上升态势，春季、秋季降水量均趋于下降，其中秋季降水量下降情况较为突出，达−8.5 mm/10年，但夏季、冬季降水量却有所上升。小雨日数减少明显，暴雨以上降水日数却有所增加。
Abstract:
Based on the meteorological data of Yanhe County Meteorological Bureau of Guizhou Province from 1957 to 2022, the variation characteristics of temperature, sunshine hours and precipitation in Yanhe County in the past 66 years were analyzed by linear trend fitting. The results showed that the annual average temperature in Yanhe County showed an upward trend with a tendency rate of 0.148˚C/10 years, and 1997 was the turning point of significant warming and accelerated growth, with obvious warming momentum in winter and spring, and an increasing trend in autumn. The annual sunshine hours showed a significant downward trend with a tendency rate of −52.8 h/10 years. The annual average precipitation climatic tendency rate was 2.93 mm/10 years, showing a slight upward trend, and the precipitation in spring and autumn tended to decrease, and the decline in autumn precipitation was more prominent, reaching −8.5 mm/10 years, but the precipitation in summer and winter increased. The number of light rain days decreased significantly, but the number of precipitation days above heavy rain increased.
1. 引言
贵州省沿河土家族自治县(以下简称沿河县)是一个以种植业为主的县域，主要农作物有马铃薯、水稻、玉米、红薯、小麦、油菜，主要经济作物有茶叶、空心李等，农作物对气温、日照、降水等气候要素的需求较高，刘雪锋等 [1] 研究表明作物的生长发育需要适宜的气候条件，不利的气象条件会造成作物减产。主要的农业气象灾害有高温热害、冻害、霜冻、雪灾、低温冷害、干旱、洪涝、渍害、连阴雨、干热风等，本研究分析1957~2022年沿河县气候变化特征，了解该区域内气候特点，对有效防御气象灾害，指导当地农业生产有一定意义。
2. 分析区域概况
沿河县位于贵州东北边缘，武陵山脉和大娄山脉交错地带，地跨东经108˚03′49′′~108˚37′53′′、北纬28˚12′45′′~29˚05′23′′之间，南北长约98.28 km，东西宽约53 km，呈“南北长条”型分布，海拔最高有1462 m，最低225 m，主要受热带季风湿润气候影响，具有水热同期，光温同步的特点。
沿河国家基本气象站主要负责采集沿河县区域范围内气象数据，担负着全国气候分析和天气预报需要观测任务 [2] 。2020年4月1日起采取气象仪器自动观测记录为主的观测方式，基本任务是数据采集、数据处理、数据存储、数据传输、数据质控、运行监控和观测产品加工等流程。沿河气象站于1956年11月1日建站，建站以来站址共迁移了2次。1956年11月1日至1977年12月31日站址位于沿河县河东复兴乡团结村(今河东文化街28号)，为沿河县气候站，海拔316.1米；1978年1月1日至2018年12月31日迁至县城城东盐会路38号(围台堡)，海拔高度334.6米；2019年1月1日迁至沿河县郊区黄金山鸟窝坪，海拔高度为503.2米，实现了局机关与气象观测站分离。观测项目主要包括气温、降水、日照、气压、湿度、风向风速、蒸发、地面温度、草面温度、能见度、天气现象等。
3. 资料来源与方法
气温、日照时数、降水量等数据均来源于沿河国家基本气象站，主要统计1957~2022年逐月、季、年平均气温，逐月、年最高、最低气温，其中2019年1月迁站后海拔增高168.6 m，在统计气温趋势变化时根据沿河县迁站对比观测结果对数据进行了处理，同时为消除极端年平均温度的影响，采取五点滑动平均对年、季度平均气温进行处理；逐月、季、年降水量，逐年降水日数、大雨(R24 ≥ 5.0 mm)和暴雨(R24 ≥ 50.0 mm)降水日数；逐月、年日照时数。按照《地面气象观测规范》对季节的划分标准，每年的3~5月、6~8月、9~11月、12月至次年2月分别定为春、夏、秋、冬季。
气候变化趋势分析采用倾向率法，利用一元线性回归方程拟合求得各要素的倾向率。设
为某气候要素序列，气候要素的变化趋势采用一元线性回归模型描述，其一元线性回归方程为
，式中，b为某气候要素序列的趋势变化率，也称作气候倾向率 [3] 。
4. 气候变化特征
4.1. 气温的年际变化
离地面1.5 m的高度时人类活动的一般范围，气温受地面影响较小。本文气温是指距离地面1.5 m高度处测定的空气温度 [4] 。经统计，1957~2022年沿河县年均气温为17.7℃，最低为16.8℃ (2020年)，最高为18.8℃ (2013年)。7月最热，平均气温为28.0℃；1月最冷，平均气温为6.5℃。年极端最高气温达42℃，出现在1981年8月8日和2022年8月15日；极端最低气温出现在1977年1月30日，达−5.4℃。
Figure 1. Trend of annual sliding average temperature in Yanhe County
图1. 沿河县逐年滑动平均气温变化趋势
从图1可以看出，沿河县的年平均气温倾向率为0.148℃/10年，上升趋势比较明显，其中20世纪60年代前期、70年代末至80年代初及21世纪00年代中期呈下降趋势，80年代中期、2008年至2013年呈上升趋势。累积距平曲线显示，1997年开始显著增温，是增温加速的转折点。1957~1997年在均线上下波动的年份相当，即偏冷年和偏暖年相差较小。1957~1969年年平均气温为17.4℃，1970~1979年、1980~1989、1990~1996年平均气温均为17.6℃，年平均气温上升了0.2℃，41年年平均气温为17.5℃。1997年以后平均气温升至18.1℃，1997~2012年年平均气温为17.9℃，2013年以后年平均气温快速升至18.4℃。从趋势变化看，未来气温增长趋势有所加速，气温不断升高，与全球气候变暖的特征一致。
候亚红等 [5] 研究表明，年平均气温上升是四季变化的综合表征，然而四季的变化并不均衡。从图2可以看出，四季平均气温变化折线呈波动上升趋势，但每个季节增温幅度不同，表现为冬季 > 春季 > 秋季 > 年平均 > 夏季，其中冬季气温倾向率达0.177℃/10年，增温显著，春季、秋季气温倾向率分别为0.165℃/10年、0.151℃/10年，夏季气温较为稳定，气温倾向率为0.083℃/10年，呈略上升趋势。冬、春、秋季逐渐变暖是造成年平均气温升高的主要原因，其中贡献最大的是冬季。
(a) 春季(3~5月) 
(b) 夏季(6~8月) 
(c) 秋季(9~11月) 
(d) 冬季(12~2月)
Figure 2. Trend of quarterly average temperature in Yanhe County
图2. 沿河县季度平均气温变化趋势
4.2. 日照时数的年际变化
《地面气象观测规范》把太阳直接辐照度达到或超过120 W∙m−2的那段时间的总和定义为日照时数，以小时为单位，取一位小数。可照时数 [6] 指的是在无任何遮蔽条件下太阳中心从某东方地平线到进入西方地平线，其光线照射到地面所经历的时间。可照时数可由公式计算得出，也可从气象常用表(第三号)第七表 [7] 中查到。根据统计(图略)，1957~2022年沿河县年平均日照时数为1140.1 h，占可照时数的25.7%，最多年份为2013年，日照时数达1477.0 h，最少年份出现在1982年，日照时数仅为843.8 h，二者相差633.2 h。66年来沿河县日照时数总体呈下降趋势，倾向率达−52.8 h/10年，这与雾霾等大气污染有一定关系。
4.3. 降水的年际变化
目前台站测量降水量的仪器主要是双翻斗式雨量传感器和称重式雨量计，某一时段内将从天空中落到地面上的液态或固态的水收集起来统计得到的数据即为降水量。沿河县受亚热带湿润季风气候控制，四季分明，冬季多阴雨寡照，夏季因受西南暖湿气流和副热带高压影响，温度高且雨量充沛，年际变化大，降水分配不均。1957~2022年年平均降水量为1145.7 mm，一年中降水主要集中在夏季，平均降水量为463.1 mm，占全年的40.4%；春季次之，平均降水量有334.1 mm，占全年的29.2%；秋季平均降水量246.1 mm，占全年的21.5%；冬季平均降水量仅占全年的6.0%，只有68.6 mm。
沿河县的降水量年际间波动较大，66年来年降水量变化总体呈现上升趋势，倾向率为2.93 mm/10年(见图3(a))，增加19.3 mm。经统计，四季降水量的变化趋势并不一致，春季、秋季平均降水量趋于减少，秋季减少较为明显，达−8.5 mm/10年，但雨日强度有所增强，这与沿河县于上世纪九十年代末开始实施人工影响天气作业在一定程度上增加了降水量有一定关系。而夏季、冬季平均降水量趋于增加，夏季增加较为明显，达12.4 mm/10年。
在全球气候变暖的背景下，极端气候现象愈演愈烈 [8] ，年降水日数随时间变化表现尤为显著(见图3(b))。年降水日数是统计一年中20时~20时日降水量R24 ≥ 0.1 mm的日数总和，近66年来沿河县年降水日数平均减少15.8 d。其中主要是小雨(0.1 mm ≤ R24 ≤ 9.9 mm)日数减少了68%，而大雨以上(R24 ≥ 25 mm)日数增加了7%，其中暴雨(R24 ≥ 50 mm)日数(图略)增加了5%。降水日数尤其是小雨日数的下降表明干旱风险系数增大，但暴雨日数上升表明强降水事件发生概率增大。近年来不少地区由于极端强降水事件导致城市发生内涝，地面土壤侵蚀，山区发生泥石流、山体滑坡、山洪的天气灾难事件，这正是在厄尔尼诺事件引发全球变暖背景下与降雨有关的极端事件日益增多的体现 [9] 。
(a)
(b)
Figure 3. Changes in annual precipitation (a) and annual precipitation days (b) in Yanhe County from 1957 to 2022
图3. 1957~2022年沿河县年降水量变化(a)、年降水日数变化(b)
5. 小结与讨论
本研究分析了在全球气候变暖的背景下，沿河县1957~2022年气候变化的趋势和特征，结果显示，年平均气温倾向率为0.148℃/10年，呈明显上升趋势，显著增温、增幅加速的转折点出现在1997年，春、冬、秋季气温升高是年平均气温升高的主要原因，其中冬季贡献最大。日照时数倾向率为−52.8 h/10年，呈明显下降趋势。降水量年际间波动大，总体呈上升趋势，春秋、秋季降水量趋于减少，其中秋季倾向率达−8.5 mm/10年，减少较为明显，但雨日降水强度却有所增加；而夏季、冬季降水量略有增加。年降水日数变化尤为显著，平均减少了15.8 d，其中主要是小雨日数减少了67%左右，暴雨日数反而增加了5%左右。
NOTES
*第一作者。
#通讯作者。