1956—2022年涠洲岛气候变化特征分析_苏玉雯.pdf

2期收稿日期：2023-01-28基金项目：广西气象科研计划项目（桂气科2022M20、桂气科2023ZL05）作者简介：苏玉雯（1985），女，助理工程师，主要从事气象综合管理服务工作。E-mail：67809815qqcom19562022 年涠洲岛气候变化特征分析苏玉雯，李广桃（广西壮族自治区气候中心，南宁530022）摘要：利用涠洲岛国家气象站19562022年气象观测数据，采用线性回归法、MannKendall突变检验、DAgostino正态检验等统计方法，对涠洲岛年平均气温、降水量、平均风速、日照时数等气候要素的长期变化趋势及异常等特征进行分析，结果表明，涠洲岛气温整体呈显著上升变化趋势且近十年变化振幅较大，异常低值年份数较多；年降水量长期变化趋势不明显，异常偏多年份相对集中出现在21世纪后；年平均风速呈逐年减小的变化趋势；日照时数变化趋势不明显，异常高值年份略少于异常低值年份。年平均气温和年降水量出现突变，而年平均风速和年日照时数无突变现象。关键词：涠洲岛；气候变化特征；异常中图分类号：P467文献标识码：Adoi：10.19849/ki.CN45-1356/P.2023.2.10苏玉雯，李广桃 19562022年涠洲岛气候变化特征J气象研究与应用，2023，44（2）：5762Su Yuwen，Li Guangtao Climate change characteristics of Weizhou Island during 19562022JJournal of Meteorological Researchand Application，2023，44（2）：5762引言海岛气温、降雨等气候要素的变化深受海洋的影响，它的气候变化一定程度反映了海洋环境下的自然生存条件。由于受海洋巨大热容量的影响，海岛的气候通常相对于陆地稳定，若海岛出现明显的气候变化，其反应的信号更值得关注。为了更好地了解海岛的气候变化，许多学者对此开展了深入的研究调查。比如：许苏清等1进行气候变化对海岛影响的研究，得出大范围的雨、云、湿度变化，特殊天气的年份发生率增加很可能只是由于大气环流的一个小改变而引发的；周凌云等2运用小波分析法对雷州半岛的年平均温度、年平均降雨量等进行分析，发现了该地区的气候变化的多样性；于薇等3分析了石城岛等地的大风日数、平均风速、最大风速变化特征和变化规律；丁骏等4研究分析了浙江省海岛区域7个海岛站19712000年年均温度、降水量、风速的变化趋势及突变；王燕滨5对小平岛19932002年、海洋岛19952006年、朝连岛19801989年期间海雾变化规律进行研究，探究黄、渤海以上三个海岛附近海雾的形成原因，以及提出了台站海雾的统计预报方法。近年来也有许多学者对广西诸海岛的气候变化特征进行了研究：葛淑兰等6通过探讨气温和降水量的年际变化，揭示与副热带高压和极涡等大气系统的周期相关性，得出近五十年来广西海岛的气候变化规律，以及我国气候与太平洋部分环流系统的关系；何如等7对19562010年广西海岛气候特征、变化规律以及气象灾害进行研究，发现广西岛屿的气候随着全球变暖发生了改变。广西北部湾沿海岛屿共计672个，按成因分为大陆岛、火山岛、冲积岛三类。由近代海底火山中心式爆发形成的涠洲岛，是北部湾海域最大的岛屿。本文利用近几十年气象观测资料，对涠洲岛19562022年气候变化规律展开研究，意在揭示涠洲岛海岛气候变化特征，为海岛气候与生态环境研究提供支撑。1资料与方法本文资料来自涠洲岛国家气象站自建站以来（19562022年）的气象观测数据，包含降水量、气第44卷第2期气象研究与应用Vol.44 No.22023年6月JOURNAL OF METEOROLOGICAL RESEARCH AND APPLICATIONJun.202344卷气象研究与应用图119562022年涠洲岛年气候要素正态分布概率密度图（柱状为频数直方图，曲线为正态分布概率密度函数）温、日照、风速等要素的年值、年平均值、年平均最高值、年平均最低值。常年值为19912020年平均值。采用线性回归方法8计算气候倾向率，分析涠洲岛气温、降水、风速、日照等要素的长期变化趋势；利用MannKendall非参数统计检验方法（MK检验）8进行数据突变检验，以判断其在研究时段内是否发生突变。为了确定有一定样本量的具有同类特征的气候年份，文中选择降低异常标准。文中的异常年指气候要素标准化值偏离标准差1倍及以上的年份。2数据质量检验资料符合正态分布是各类统计预报模型和统计检验方法的先决条件，大多数气候诊断方法和预报模型是气候变量呈正态分布假定为前提。变量是否服从正态分布，直接影响气象统计分析结果和预测模型的应用效果911。由于数据样本量不大，使用DAgostino正态性检验9，比较样本数据与正态分布是否存在显著不同。通过绘制年平均气温、年最高气温、年最低气温、年降水量、年平均风速、年日照时数的直方图及正态分布曲线（图1），利用DAgostino正态性检验，发现以上气候要素都通过了显著性水平为001的正态性检验，充分说明了研究数据可用于涠洲岛长期气候变化特征分析。3涠洲岛气候变化特征3.1气温变化特征311长期变化特征19562022年，涠洲岛年平均气温呈显著上升趋势（图略），升温速率为01（10a）-1，与北部湾海域（105E110E，17N22N）海表平均温度升温速率一致，略低于中国同期增温率（018（10a）-1）和广西地表平均气温的增温率（015（10a）-1）。涠洲岛常年年平均气温235，年平均气温在升温过程中呈现年际和年代际变化。在20世纪80年代中期之前，涠洲岛的气温变化相对稳定，较平均值偏低；自20世纪90年代中后期至21世纪10年代属于偏暖时期，尤其在20182021年升温显著。67a间，平均气温偏低的年份集中在19671973年、19831985年间，年平均气温最小值出现在1967年，年平均气温222，较常年值偏低13；年平均气温偏高的年份则集中在20182022年，年平均气温最大值出现在2019年，每年平均气温246，较常年值偏高11。(a)(b)(c)(d)(e)(f)1.00.80.60.40.20.0频率212223242526年平均气温/0.5频率300.40.30.20.10.0323436380.30频率00.250.200.150.100.050.00246810120.5频率0.40.30.20.10.00.70.602468100.001250010001500200025000.00100.00080.00060.00040.00020.0000频率0.00302800频率0.00250.00200.00150.00100.00050.0000260024002200200018001600年最高气温/年最低气温/年平均降水量/mm年平均风速/ms-1年日照时数/h582期在全球气候变暖条件下，涠洲岛年最低气温、年平均气温、年最高气温均呈现上升的趋势，在20世纪80年代以前，年平均气温、年最高气温、年最低气温的变化均呈现出相对稳定的状态，21世纪10年代，年平均气温、年最高气温、年最低气温均呈现明显震荡趋势，尤其在21世纪10年代中后期，震荡趋势尤为显著。气温的线性趋势通过显著性水平为0001的检验，相关系数R为05435，年最低气温和年最高气温年际气候倾向率同为03（10a）-1，比年平均气温增幅更为明显。312突变检验运用MK方法检测19562022年涠洲岛气温时间序列的突变状况（图略）。年平均气温、年最低气温都出现了UF和UB曲线在检验线内相交，交点分别在2001年、1986年，即2001年、1986年年平均气温和年最低气温发生了突变；且UF曲线均出现了上升趋势，表明年平均气温和最低气温均呈现显著增加的长期变化趋势，且发生了突变。19562000年平均气温231，20012022年平均气温236，两 者 相 差05；19561985年 最 低 气 温23，19862022年最低气温235，两者相差05。分析结果与311节年平均气温和年最低气温的长期变化趋势一致。年最高气温的UF和UB曲线没有在检验线内相交，说明该要素没有发生突变，仅存在上升的长期变化趋势。313异常年份特征根据大于1个标准差方法对涠洲岛年平均气温、年最高气温、年最低气温的异常年份统计（表1），得知涠洲岛年平均气温异常偏高年份有5a，集中出现在1997年后，分别是1998年、2003年、20192021年；年平均气温异常偏低年份有20a，相对集中出现在1997年前，分别是19561957年、1962年、19671972年、1974年、1976年、19831985年、1988年、1992年、19951996年、2008年、2011年。涠洲岛年最高气温异常偏高年份有5a，相对集中出现在20世纪90年代后，分别是1977年、1988年、2003年、20202021年；年最高气温异常偏低年份有19a，相对集中出现在20世纪90年代前，分别是1956年、19581960年、19651967年、19691970年、1972年、19741975年、1978年、1981年、19841985年、1994年、2001年、2008年。涠洲岛年最低气温异常偏高年份有9a，分别是1973年、1981年、1992年、1995年、2001年、2007年、2015年、2017年、2020年；年最低气温异常偏低年份有17a，分别是19571958年、1960年、1964年、1966年、1969年、1972年、19751977年、1980年、1986年、1991年、1996年、20022003年、2016年。要素 异常高值年数及对应年份 异常低值年数及对应年份 年平均气温 5(1998、2003、2019-2021)20(1956-1957、1962、1967-1972、1974、1976、1983-1985、1988、1992、1995-1996、2008、2011)年最高气温 5(1977、1988、2003、2020-2021)19(1956、1958-1960、1965-1967、1969-1970、1972、1974-1975、1978、1981、1984-1985、1994、2001、2008)年最低气温 9(1973、1981、1992、1995、2001、2007、2015、2017、2020)17(1957-1958、1960、1964、1966、1969、1972、1975-1977、1980、1986、1991、1996、2002-2003、2016)表119562022年涠洲岛气温异常年份数量统计表3.2降水变化特征321长期变化特征19562022年涠洲岛年降水量长期变化趋势不明显，但呈现出明显的年际与年代变化（图略）。涠洲岛累年平均年降水量14446mm，在20世纪60年代、70年代、80年代中后期至90年代初期、21世纪00年代前中期，涠洲岛年降水量以偏少为主。年降水量较少年份出现在1962年、1977年、1980年、1988年、1992年、1998年、20032005年，年降水量最少年份出现在1962年（6349mm），较常年值偏少8097mm。20世纪80年代前期、21世纪10年代涠洲岛年降水量以偏多为主。年降水量较多的年份出现在1978年、1981年、1994年、2001年、2008年、20132014年，其中年降水量最多年份是2008年（24047mm），较常年值偏多9601mm；自21世纪以来，涠洲岛年降水变化幅度较大，增长趋势显著。涠苏玉雯，李广桃：19562022年涠洲岛气候变化特征分析5944卷气象研究与应用3.3风速变化特征331长期变化特征涠洲岛的年平均风速长期呈显著减小变化趋势（图略），常年平均值41ms-1。20世纪70年代中期以前，涠洲岛年平均风速以偏大为主。年平均风速较大的年份出现在19561967年，其中最大值出现在1