睢宁县60年来气候变化特征分析

屠文芬¹，吴宜筱¹，胡楠²，黄通¹，姜启成¹

（1.睢宁县气象局 江苏睢宁 221200；2.徐州市气象局 江苏徐州221600）

摘  要：对睢宁县1961-2020年的平均气温、降水、日照和相对湿度气象观测资料进行气候变化特征统计分析。研究表明：睢宁县气温上升趋势明显，尤其近5年增温尤为显著；降水量总体呈现平稳趋势，变化不显著，年际波动较大；日照时数显著减少，年、夏、秋、冬季通过0.05显著水平检验；相对湿度显著降低，年、季变化均通过0.05显著水平检验。

关键词：气候变化；气温；降水量；日照时数；相对湿度

1 引言

在全球气候变化的大背景下，近百年来我国年季平均气温明显升高，降水量波动大，并存在明显的区域差异，日照时数呈明显减少趋势，气候湿润、干燥变化不均。睢宁县位于江苏西北部，徐州东南部，属暖温带湿润季风气候，气候特征也发生着明显变化，通过分析气候变化对农业的影响，提出应对措施，为当地农业生产提供气候方面的依据。

睢宁县气候四季分明，光照充足，雨量适中，雨热同期。春季天气多变，夏季高温多雨，秋季秋高气爽，冬季多寒潮侵袭，雨雪量少，具有典型的南北过渡性气候。本文通过对睢宁县历史气象资料的分析研究，找出其气候演变的特征，为充分利用和开发气候资源，为睢宁县经济社会发展、城市安全、农业生产、旅游服务和防灾减灾等提供理论参考。

2 气象资料的来源与研究方法

    采用睢宁县国家基本气象站1961～2020年平均气温、降水量、日照时数和相对湿度等气象资料，运用线性倾向估计、累积距平、M-K（Mann-kendal的简称）突变检验等现代气候学统计分析方法对以上各气象要素的年、季变化规律作出分析。季节划分标准：春季3～5月、夏季6～8月、秋季9～11月、冬季12月到次年2月。

3 气候特征分析

3.1气温

3.1.1平均气温总体分析

表1  1961-2020年睢宁季、年平均气温 (℃)

 从表1可知，60年的年平均气温为14.5℃，最暖的年份为2020年，年平均气温为15.9℃，最冷的年份为1969年，年平均气温为12.9℃，60年的极端最高气温39.3℃，出现在1966年7月18日，极端最低气温-22.9℃，出现在1969年2月5日。60年春季平均气温为14.4℃、夏季平均气温为26.0℃、秋季平均气温为15.6℃、冬季平均气温为2.1℃。

由图1图2可以看出，睢宁县年平均气温总体呈现出明显的波动上升趋势，1961-1993年有三年是正距平且数值较小（0.4、0.2、0.2），其余年份都是负距平且数值较大，最大值为-1.6℃,属于相对偏冷的年份；1994-2020年只有两年是负距平，负距平数值很小（-0.1℃、-0.2℃），正距平数值很大，最大值1.4℃，气温上升趋势更加明显，属于相对偏暖的年份。四季平均气温均呈现波动上升趋势且气温变化率不一致，线性倾向率分别为0.440/10b、0.112/10b、0.269/10b和0.432/10b。年和四季平均气温变化均通过α=0.05显著水平检验。

3.1.2气温突变分析

从睢宁县60年年平均气温M-K突变检验结果表明，在1961-1995年UF统计值都小于0，年平均气温呈下降趋势，其中1970-1974、1986-1987年UF值超出置信区间临界值为下降趋势显著的年份；1996-2020年UF统计值都大于0，年平均气温呈上升趋势，2001-2020年UF值超出置信空间临界值，为上升趋势显著的年份。UF曲线与UB曲线在置信区间内交点于1999年，说明年平均气温发生突变为1999年，尤其2001-2020年UF值超出置信区间，增温趋势显著，进入一个相对变暖气候状态。春、夏、秋、冬四季UF曲线和UB曲线分别交汇于1999、2011（2015）、1996、1990年，说明该年各季节的平均气温突然发生变化，在其后的年份上升趋势明显，四季中只有春季的突变点在置信区间外，说明春季升温尤为显著。

3.2降水量

3.2.1降水量总体分析

表2  1961-2020年睢宁县季、年降水量 (mm)

表2数据可知，60年来睢宁县降水量多年平均值为908.8mm。年际差异较大，四季中夏季降雨量最多，为515.6 mm,占全年的56.7%；冬季最少，为61.8mm,仅占全年的6.8%；春季和秋季为162.4mm和161.8mm,分别占全年的17.8%和17.7%。

从图4图5看出，睢宁县年降水量呈平稳上升趋势、年际波动变化大，线性倾向率为1.858/10b，整体变化趋势不显著。其中，1961-1979多年平均值为929.0mm，1996-2008年多年平均值为1019.2mm，均高于60年平均值，属于降水相对偏多年，1980-1995年，多年平均值为819.3mm，2009-2020年多年平均值为876.7mm，均低于60年平均值，属于降水相对偏少年。1963、1965、1974、1996、2003、2007年的降水量距平为正距平且数值很大，说明这6年，每年的降水量都特别大，是暴雨、洪涝等气象灾害多发年。1978、1994、2019年的降水量距平为负距平且数值很大，说明这三年年雨量很少，是干旱气象灾害多发年。对春、夏、秋、冬四季降水量进行线性拟合，春季呈降水减少趋势，夏、秋、冬季降水变化都呈现小幅增加趋势，四季降水的线性倾向率分别为-7.329/10b、4.443/10b、1.477/10b、2.682/10b，年和季降水量均未通过α=0.05显著性水平检验，说明降水量变化趋势不显著。

3.2.2降水量突变分析 

从60年降水量M-K突变检验结果表明，1961-1966、1971-1972、1974-1975、2008和2018年UF统计值大于0，年降水量呈上升趋势，其余各年UF值均小于0，为降水量下降趋势，所有年份UF和UB值均在置信区间范围内，说明降水量年际间波动变化不显著；1965、2015、2017、2018年为UF曲线与UB曲线的多点相交，说明降水量发生突变在这四年，降水量波动变化不稳定。春、夏、秋、冬四季UF和UB曲线值基本都在置信区间的，四季降水量变化趋势和年际降水量变化趋势基本一致，年季、降水量变化均未通过α=0.05显著水平检验，故降水量年、季变化不显著。

3.3日照时数

3.3.1日照时数总体分析

表3  1961-2020年睢宁县季、年日照时数 (小时)

 从表3可知，睢宁县60年日照时数多年平均值为2181.9h，年际间日照时数波动较大，最大值1962年为2719.4h,最小值2003年为1676.6h，两者相差1042.8h；春季占比最多为602.3h，占全年的27.6%，冬季最少，为452.6h，占全年的20.8%。

 从图7图8可看出，睢宁县近60年日照时数呈波动减少趋势，线性倾向率为-96.434/10b，减少趋势显著。1961-1997年37年中只有1971、1981、1985、1990年距平值为负值，日照时数低于60年均值，即1961-1997年为日照时数偏多年（平均日照时数为2320.5小时）；而1998-2020年23年中只有2017年距平值为正值，日照时数高于60年均值，即1998-2020年为日照时数偏少年（平均日照时数为1958.9小时）。四季中夏、秋、冬日照呈明显下降趋势，线性倾向率为-42.15/10a、-24.48/10a，-24.19/10b，春季日照时数减少趋势缓慢，线性倾向率为-5.15/10a，四季日照时数变化只有春季未通过α=0.05显著性水平检验。

3.3.2日照时数突变分析

 图9睢宁县1961-2020年年日照时数M-K突变检验结果表明，在1961-1962、1966-1968年UF统计值大于0，年日照时数呈上升趋势，其余各年UF值都小于0,说明年日照时数呈下降趋势，其中1972-1975、1977和1984-2020年UF值超出置信区间临界值为下降趋势显著的年份。UF曲线与UB曲线在置信区间存在交点于1984年，可知年日照时数发生突变为1984年，此后年日照时数减少趋势更加明显，且1984-2020年UF值超出置信区间说明日照时数减少趋势显著。春、夏、秋、冬四季UF曲线和UB曲线分别交汇于1983、1984、1998、1997年，说明各季节的日照时数在其后的年份减少趋势明显，春季波动下降趋势平稳，秋、冬季次之，夏季减少趋势显著。

3.4相对湿度

3.4.1相对湿度总体分析

表4  1961-2020年睢宁县季、年相对湿度（%）

表4可知，60年来睢宁县相对湿度多年平均值为73%，多年平均最大值为79%，最小值为65% 。四季中夏季相对湿度多年平均最大为84%，冬季相对湿度最低为53%。图10、图11可看出，睢宁县近60年相对湿度总体呈波动减少趋势，减少趋势显著，年线性倾向率为-0.858/10b，2004-2012年、2019-2020年期间的相对湿度距平为连续的负距平且负距平值在-2到-8之间，说明这几年的相对湿度减少变化趋势显著。春、夏、秋、冬四季相对湿度

呈明显下降趋势，线性倾向率为-0.927/10b、-1.487/10b、-0.469/10b和-0.751/10b，相对湿度年、季变化均通过α=0.05显著性水平检验。

3.4.2相对湿度突变分析

图12睢宁县60年相对湿度M-K突变检验结果表明，在1961-1993年（除1962、1964-1969年）UF统计值大于0，年相对湿度呈平稳略上升趋势，其余各年日照时数呈明显下降趋势，其中2002-2020年UF值超出置信空间临界值为下降趋势显著的年份。UF曲线与UB曲线在置信区间存在交点于1993年，可知年相对湿度发生突变为1993年，此后年份相对湿度减少趋势更加显著。春、夏、秋、冬四季UF曲线和UB曲线分别交汇于1993、2001、1989（1990）、1993年，说明相对湿度在其后的年份减少趋势明显，春、秋、冬的UF曲线值超过置信区间的年份都在2004年前后，和年的UF曲线超出置信区间时间基本一致，这就说明进入21世纪以来相对湿度下降趋势显著。

3.5气象要素线性倾向估计分析

线性倾向估计：用来解释某气象要素多年的变化趋势，建立年及四季平均气温、降水量、日照时数、平均相对湿度随时间变化的一元回归方程：

Y(t)=a+b(t)

上式中，Y为气象要素序列（气温、降水，日照，湿度），t为时间序列（1961-2020年），a为常数项，b为回归系数（线性趋势项），10b表征每10年各气象要素随时间变化的倾向率，如果b˃0,表示呈上升趋势，b<0，则表示气象要素呈下降趋势。

表5  1961-2020年睢宁县各气象要素季、年气候变化倾向率