杭州市近56年气候变化特征分析

蔡子怡+胡丹+周凌燕

【摘要】本文基于1960年-2015年杭州站降水与气温资料，利用线性趋势拟合法、Mann-Kendall检验法对近56年来杭州市气候变化特征进行分析。研究结果表明：杭州市年均温和年降水量均呈显著波动上升趋势，并存在突变点。并推测未来杭州市年均温与年降水量依然会呈现波动上升趋势。研究结果可为杭州市的杭州市政治、经济、社会的可持续发展提供理论依据。

【关键词】杭州市；降水量；气温

【中图分类号】P467 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）10-0295-02

气候变化是指气候平均状态统计学意义上的巨大改变或者持续较长一段时间（典型的10年或更长）的气候变动。随着人类社会的发展，人类活动已经很大程度上影响了全球气候系统。2007年IPCC第四次气候变化评估报告指出：1906-2005年，全球平均气温总共升高了0.74°C，而且最近50年来的升温是过去100年来的2倍，并预测出到21世纪末全球的平均气温将会升高1.1-6.4°C，因此全球变暖已是一个毋庸置疑的事实[1]。除了气温的升高，还有一系列的气候因子的变化。在全球中高纬的大部分地区降水量为增加的趋势，并且增加的趋势达到0.5-1.0%每10年[2]。气候变化不仅仅是全球变化的主要组成部分，同时还会对人类经济、社会、环境，国家利益和安全等有十分重要的影响，因此，气候变化是全人类共同关注的问题。

气温和降水量作为气候变化最为重要的两个因子，已经是很多学者和专家关注的热点。对区域气温和降水量研究越来越多。而各项研究也表明，全球不同地区气候有非常明显的变化，并且这种变化有显著的时间和区域差异，因此研究不同区域的气候变化和同一区域不同时期的气候变化有重要意义。杭州作为全国经济发达的地区之一，在近五六十年里发生了翻天覆地的变化，人类活动频繁的同时也造成了杭州地区气候的相应变化。研究杭州市近56年来的气候变化，不仅为学者研究区域之间气候变化差异提供依据，也可侧面反映杭州市的经济发展变化和人民生活变化，既有经济效益又有社会效益。

一、数据来源

本文采用的杭州站1960-2015年降水及气温数据来源于中国气象科学数据共享服务网（杭州气象台站建立较早，且无变迁，数据完整无缺失）。将天降水量累加得到月降水量，再将月降水量累加得到年降水量，每天的气温数据累加除于一年总天数得到年平均气温。

二、1960-2015年杭州市气候变化特征分析

（一）气温变化分析

1.趋势变化

基于杭州站1960-2015年年均温时间序列，进行时间趋势变化特征分析。将各年平均气温距平制成折线图，由图1可知，近56年来杭州市年平均气温呈现先降后升趋势，年均温最高值出现在2007年，为18.50°C，最低值出现在1969年，为15.74°C。根据五年滑动平均曲线，大致分为兩个阶段。1988年之前，即1960-1988年为偏冷期，年均温距平都在0以下，年平均气温呈现波动下降，1988年之后，年均温距平开始大于0并且持续上升，2007年达到峰值，年均温距平为2.7°C，之后距平值有所下降但仍大于0，因此此阶段年均温呈现上升趋势，为偏暖期。对年均温距平进行趋势线拟合，可得出1960-2015年杭州市年均温以0.34°C/10a的速度上升，虽然R2偏小，但也可大致反映近56年来杭州市年均温总体呈现上升趋势。

为检验该趋势是否显著，利用Mann-Kendall方法对杭州站1960-2015年年均温数据进行趋势检验。经计算得到标准化统计量Zc=5.69>0，说明近56年来杭州市年均温呈现上升趋势。并且|Zc|>2.32>1.96，分别通过了0.01与0.05的显著性检验，说明年均温总体呈现上升趋势是显著的。

2.突变检验

利用Mann-Kendall方法对杭州站数据进行突变检验，结果如图2。20世纪90年代之前，UF（k）值大部分小于0，但未超过临界直线，说明年均温下降趋势不显著。90年代开始，UF（k）和UB（k）均大于0，并且在1996年开始，UF（k）曲线超过临界直线，说明此阶段年均温呈现上升趋势十分显著。这与趋势检验结果相一致。

根据UF（k）与UB（k）的曲线交点位置，确定杭州市年平均气温的增暖是突变现象。根据图2可知，突变点在1995年，并且未超过临界直线，通过0.05的显著性检验，突变显著。因此，近56年来杭州市年平均气温存在增暖现象并且显著，在1995年发生突变，并且突变显著。

（二）降水变化分析

1.趋势分析

从近56年来杭州市年降水距平变化（图7）可以看出，年降水量从低到高，从高到低不断波动变化。年际变化较大，1973年和2015年为两个较大峰值，年降水量距平达到637.4mm与746.1mm，1967年、1978年和2013年为三个较明显谷值，年降水量距平分别为-501.4mm、-522.1mm、-436.9mm。由五年滑动平均曲线可知，1970年之前小于0，为年降水量偏少时期，1970-1975有短暂回升期，1976-1981距平值小于0，年降水量短暂下降，1982-2002年距平值小范围上下波动，但都大于0，为年降水量偏多期，2002-2008年年降水量再次短暂下降，2009年开始直至现在持续上升。而根据趋势线拟合方程，近56年来杭州市降水量以55.3mm/10a的速率上升，但R2较小。综合可得，1960-2015年杭州市年降水量有3个丰水期，3个枯水期，丰枯期交替出现，总体呈现波动上升趋势。

为检验总体上升趋势是否显著，利用Mann-Kendall方法对杭州市1960-2015年降水量进行趋势检验，经计算得到标准化统计量Zc=2.68>0，说明年降水量是呈上升趋势的，并且|Zc|>2.32>1.96，通过0.01与0.05年显著性检验，因此近56年来杭州市年降水量呈现总体上升趋势是显著的。endprint

结合温度变化，考虑这与城市发展导致的温室效应有关。气温升高导致城市水汽蒸发加快，加之城市发展导致的大气污染物增多，大气中凝结核增多，促进了降水的发生。

2.突变检验

对杭州站1960-2015年降水量数据进行Mann-Kendall突变检验，结果如图8。由图可知，1962-1980年，UF（k）大部分小于0，但未超过临界直线，因此降水量减少趋势不显著。1981年开始，UF（k）和UB（k）的值均大于0，说明年降水量呈现上升趋势。但1981-1988年两条曲线均未超过临界直线，因此在此阶段降水趋势变化不显著。1988年之后，UF（k）超过临界直线，尤其在1999-2006年，两条曲线均超过临界直线，因此年降水增加趋势十分显著。这与M-K趋势检验结论相符合。

观察两条曲线，在1978年、2002年、2006年两条曲线相交，说明年降水量在此三年发生了突变。其中，1978年、2006年两点处在两条临界直线之間，通过0.05显著性检验，突变为显著。2002年突变点超过临界直线，未通过0.05水平下显著性检验，突变不显著。2002-2008年两条曲线交替频繁，说明降水量年际变化较大。

三、结论

1.近56年来，杭州市年均温变化呈现先缓慢下降后迅速上升趋势，90年代之后气温上升迅猛，在1996年存在显著突变点。导致杭州市年均温近56年总体以0.34°C/10a的速率上升。并且有继续上升的趋势。

2.杭州市的年降水量在近56年来有三个短暂枯水期和三个丰水期，丰枯交替出现，1978年、2002年、2006年为降水突变点。有两个降水量极大峰值，分别是1973年和2015年。三个明显谷值，1967年、1978年和2013年。近56年来杭州市降水量总体以55.3mm/10a的速率上升。2015年为近几十年来年降水最大年，尤其是夏季降水量接近1000mm，结合其他资料可知这可能与2015年全球气候受厄尔尼诺影响有关。

3.根据分析可知，杭州市的年均温和年降水量均存在不稳定性，这与季风气候的不稳定性有关，同时杭州还受其他台风等自然因素影响。90年代之后，气温和降水量均有明显增多，与社会经济发展导致的城市热岛效应密不可分。杭州在近20年内经济发展迅速，大量的移民进入，大量的工厂产生，随之而来的是城市热到效应的加剧，如今杭州市已经被称为新四大火炉之一。热岛效应也产生小范围气候效应，使得局部降水量增多，也在一定程度上导致了90年代之后的降水量增多。推测未来杭州市的年均温与年降水量还将继续呈现波动上升趋势。

参考文献

[1]王利盈.华南地区近48年气候变化特征及未来趋势分析[D].兰州大学，2014.

[2]Houghton，J.T，Ding，D.J.Griggs，et al.Climate change 2001：The Scientific Basis Cambridge：The Press Syndication of Cambridge University，2001.endprint