秦岭南北年极端气温的时空变化趋势研究

地理科学

SCIENTIAGEOGRAPHICASINICA

Vol．31No．8Aug．，2011

秦岭南北年极端气温的时空变化趋势研究

张立伟，宋春英，延军平

（陕西师范大学旅游与环境学院，陕西西安710062）

kriging插值法对秦岭南北摘要：依据1960～2009年秦岭南北地区60个气象站数据，主要应用M－K突变检验、地区近50a来年平均气温，年极端最高、最低气温的时空变化特征进行了分析。结果显示：①年均气温和极端最低气温的气候倾向率关系为陕南＜关中＜全国、关中＜全国＜陕南、陕南≈关中＜全国。②秦岭南北最高、

地区年均气温突变年份均为1997年，晚于全国；年极端最高温度突变都不显著，年极端最低气温的突变年份都为1978年。③年均气温和极端最低气温的空间分布为南高北低，沿纬向分布；极端最高气温为东高西低，呈经向分布。关

键

词：气候变化；极端气温；秦岭南北

文献标识码：A

文章编号：1000－0690（2011）08－1007－05

+

中图分类号：P468．021

引言

纵观众多的研究，大多数是只对某一地理环境相似区域的研究，对于生态脆弱区，尤其是像秦岭这样的重要的地理界限区的研究还较少。延军平

指出秦岭南北都分析了秦岭南北地区的环境变化，有暖干化趋势

［11，12］

20世纪以来，全球气候变暖背景下的气候极

端值和极端事件的变化引起了众多学者的关注。特别是近年来，由于人类活动以及自然因素等的综

不断出现大范围气候异常现象，给社会、经合影响，

济和人民生活造成了严重的影响和损失。2007年

政府间气候变化专门委员会（IPCC）完成的第四次评估报告（AR4），综合评估了气候变化科学、气候

［1］

变化的影响和应对措施的最新研究进展。国外学者对极端气温，特别是极端最高气温的研究已经卓有成效。Karl等的研究揭示，在美国和前苏联极端最低温度在过去几十年有明显上升趋势，而极端最高温度的变化则表现出较强的区域性，从大范围看为无显著的变化趋势

［2］

。中国平均气温的升温和纬度

［13］

变化存在一定的关系。卢爱刚研究认为大约在

以秦岭－淮河一线的33°N左右是中国气温突变时间最晚的地带，以此为界，往高纬度和低纬度方向上都趋于提前

［14］

，可见这一地区的特殊性明显。

而在全球变暖背景下秦岭南北极端气温的响应的研究至今还是一片空白。秦岭是亚洲大陆东部海拔最高的山地，在全球环境变化中具有重要意义，其南北的气候环境和全国相比既有相同点又有其特殊性。以其南北两侧的关中地区与陕南地区作为研究对象，进行极端最高和极端最低气温的比较研究，具有典型性，是区域环境变化对全球变化响应研究领域中一个重要组成部分。

。Frich等发现20世纪

后半叶逐年的极端最高温度与极端最低温度的差

［3］

异在显著减小。在国内，许多学者的研究也表明，近50a中国气候最高温度略有增温、最低温度显著增温，且极端最低温度的显著增高是平均气温增高的主要贡献因素，而这种特征反映了温室效应持续加强的迹象；中国年极端最低气温的气候线性增长率（0．53℃/10a）大于年极端最高气温（0．074℃/10a）和年均气温的气候倾向率（0．26±0．032）℃/10a［4～10］。

1研究区概况、资料与方法

秦岭是中国南北地理环境的重要分界线，是亚洲东部暖温带与亚热带之间的过渡带，又是典型的“生态环境脆弱区”，其主要地段和高峰都在陕西省境内。本文采用陕西省境内的秦岭南北地区（105°30'～111°1'E，31°43'～35°51'N）作为研究区

收稿日期：2010－09－21；修订日期：2010－11－08

“秦岭南北全球变化适应度评价及可持续发展模式选择”（40871052）、基金项目：国家自然科学基金项目陕西师范大学研究生培养创新

基金（2011CXS045）资助。

mail：whaxy42@163．com作者简介：张立伟（1985－），男，陕西咸阳人，硕士研究生，主要从事全球变化与自然灾害研究。E-

1008

地理科学31卷

域，有利于保持资料的完整性，研究的可比性，与应用的方便性。

本文采用的气象数据来源于陕西省气象局，选取了秦岭以北关中平原34个气象站点和南部的陕南地区26个气象站点1960～2009年近50a的年极端最高、极端最低气温和年平均气温记录资料。

［15］

kriging插值主要运用Mann－Kendall检验法，

［16］

法和其他数理统计方法进行分析。

最低温度非的升高贡献最大。呈现这种极端最高、

对称性的增长和中国近50a日极端温度的变化趋同

［17］

，其原因可能源自CO2浓度的增加所产生的

［8，18］

温室效应

，而关中地区经济较陕南地区发达，人类活动对气候产生了较大影响。

表1

Table1

秦岭南北年温度变化描述统计

TemperaturechangesofnorthernandsouthernQinlingMountains

实际值（℃）

变差系数（%）4．443．2515．486．283．413．1117．373．87

气候倾向率（℃/10a）0．2030．0390．151－0．2670．1210．1290．150－0．01

2

2．1

极端气温的时间变化特征

平均气温

关中

最高气温最低气温极差平均气温

陕南

最高气温最低气温极差

统计特征

分析表1可知，近50a关中地区年均气温、极端最低气温小于陕南，极端最高气温、极差（极端

12．2037．51－12．7650．2713．7236．52－7．8144．33

最高气温－极端最低气温）大于陕南；除关中最低

其他量均大于陕南。气温的变差系数小于陕南外，

关中的年平均气温气候倾向率为0．203℃/10a，明显高于其极端最高和极端最低气温的气候倾向率；陕南的年均温的气候倾向率为0．121℃/10

a，略低于其极端最高和极端最低气温的气候倾向率。对比分析可知陕南极端最高气温的气候倾向率显著高于关中，呈较高的增加趋势，而陕南极端最低气温的气候倾向率基本等同于关中。关中地区的极差下降速率明显高于陕南。

总体来说，秦岭南北两地气温的极差在减少且

两地极端最低气温增加幅度关中地区远大于陕南，

明显高于极端最高气温，极端最低气温对平均气温

2．2

年际变化

分析图1可知，近50a来秦岭南北平均气温

1997年以前两地年均温都呈变化趋势基本一致，

且在1997年两地同时发生了增温突变；降低趋势，

突变以后两地都呈增温趋势，关中、陕南分别在2002、2006年达到增温显著水平（图1中平行虚线

Uα=±1．96的临界值是显著性水平α=0．05时，线，下同）。

图1

Fig．1

秦岭南北平均气温M－K检验

AveragetemperatureM－Ktestofsouthern（b）andnorthern（a）QinlingMountains

分析图2可知，关中地区年极端最高气温在整

个20世纪中后期呈下降趋势，且在1983～1994年2005年后呈现上升间达到了下降趋势显著水平，

70年代极端最高气温趋势；陕南地区20世纪60、

80年代到90年代中期呈降温趋势，呈增温趋势，

在1996年以后呈增温趋势；两地年最高气温近年波动较大，突变点都不明显。

分析图3，从UF曲线看出，关中地区20世纪

60、70年代极端最低气温呈降低趋势，1980年以后

1987～1990年间增暖趋势十分显著，呈增温趋势，

且在1978年发生增温突变。陕南地区的极端最低

气温除20世纪60年代前期和70年代后期出现降温趋势外，其余年份均呈升温趋势，在1987年后呈升温趋势，距今最近的升温突变点出现1978年。

8期张立伟等：秦岭南北年极端气温的时空变化趋势研究

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图2

Fig．2

秦岭南北极端最高气温的M－K检验

M－KtestofhighesttemperatureofnorthernandsouthernQinlingMountains

图3

Fig．3

秦岭南北极端最低气温的M－K检验

M－KtestoflowesttemperatureofnorthernandsouthernQinlingMountains

3极端气温的空间分布特征

另外一个暖中心位于蓝田县。以秦岭为界，暖中心

冷中心在其南。极端最低气温的出现在秦岭以北，

空间分布与平均气温基本一致，可见秦岭南北差异

很大。

由图6可知，关中、陕南地区年极端最低气温和年平均气温的分布近似，自北向南依次增高，温度变呈明显的纬向分布。化范围为－20．1～－4．8℃，

比较秦岭南北图4～6的气候倾向率空间分布图发现，秦岭以北的关中地区平均气温增速较快，以南的陕南地区较慢，增速最低点位于商南县；陕南地区极端最高气温的增温速率明显高于关中，最

柞水，最小值点出大值点位于陕南商洛市的镇安、

现在关中咸阳的乾县、礼泉，渭南的蒲城、大荔，安

分析图4得知，关中和陕南地区平均气温的变

化范围为7．9～15．7℃，总体表现为南高北低，沿纬向分布。咸阳市北部的彬县、旬邑和长武三地为冷中心，安康地区的中部为暖中心。秦巴山地对平由于秦岭最高均气温的空间分布有较明显的影响，峰太白峰的存在，太白县地区平均气温纬向分布中断；另外，受大巴山影响，安康南部气温较低。

由图5可知，关中、陕南地区年极端最高气温的空间分布基本表现为东高西低，温度变化范围为30．97～39．36℃，呈经向分布。一个冷中心出现在略阳，暖中心的范围较广，东北西南向横穿渭南，

图4

Fig．4

秦岭南北平均气温及其气候倾向率空间分布

SpatialdistributionofaveragetemperatureanditsclimatetrendrateofnorthernandsouthernQinlingMountains

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地理科学31卷

图5

Fig．5

秦岭南北极端最高气温及其气候倾向率空间分布

SpatialdistributionofhighesttemperatureanditsclimatetrendrateofnorthernandsouthernQinlingMountains

图6

Fig．6

秦岭南北极端最低气温及其气候倾向率空间分布

SpatialdistributionoflowesttemperatureanditsclimatetrendrateofnorthernandsouthernQinling

康的紫阳、石泉、镇坪等地；秦岭南北年极端最低气温的气候倾向率总体以关中的周至，陕南的石泉、汉阴为中心向外同心降低。

3）近50a来，秦岭南北地区平均气温总体表

现为南高北低，沿纬向分布；极端最高气温的空间呈经向分布，以秦岭为分布基本表现为东高西低，界，暖中心出现在秦岭以北，冷中心在南部；极端最低气温的空间分布与平均气温基本一致，秦岭南北差异很大。

4）近50a来，关中地区平均气温的气候倾向率大于陕南地区；极端最高气温的气候倾向率在秦岭山脊沿线区域较大，最大值点位于陕南的镇安、柞水，最小值点出现在咸阳、渭南和安康地区；秦岭南北极端最低气温的气候倾向率相差不大，变化速率基本一致。

4结论

1）近50a来，秦岭南北地区的平均气温、极

但幅度端最高气温和极端最低气温均呈增温趋势，不同；年均气温气候倾向率关系为陕南（0．121℃/

10a）＜关中（0．203℃/10a）＜全国［（0．26±0．032）℃/10a］；年极端最高气温气候倾向率关系为关中（0．039℃/10a）＜全国（0．074℃/10a）＜陕南（0．129℃/10a）；年极端最低气温气候倾向率的关系为陕南（0．15℃/10a）≈关中（0．151℃/10a）＜全国（0．53℃/10a）。可见年极端最低气温的秦岭的升高对秦岭南北地区的增温趋势影响较大，

气候分界意义明显。

2）近50a来，通过Mann－Kendall检验得出关中陕南地区年均气温突变年份均为1997年，晚于全国其他地区的突变时间和北半球的平均气温

［8］

突变时间（1993年）；极端最高温度突变点不明显，极端最低气温的突变年份都为1978年。

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Spatio-temporalTrendsofAnnualExtremeTemperaturein

NorthernandSouthernQinlingMountains

ZHANGLi-wei，SONGChun-ying，YANJun-ping

（CollegeofTourismandEnvironmentScience，ShaanxiNormalUniversity，Xi’an，Shaanxi710062，China）

Abstract：Withglobalclimatewarming，theresearchonregionalextremeclimatechangehasremarkablesignifi-cance．Thispaper，basedonthemeterologicaldataofthe60stationsinQinlingMountains，analyzedthespatio-temporalcharacteristicsofaverage，extremehighandlowtemperatureinnorthernandsouthernQinlingMountains，usingMann-KendallmutationtestandKriginginterpolation．Theresultsshowedthattheorderofcli-matetrendrateofaverageannualtemperatureisthatthesouthernpartofShaanxi＜Guanzhong＜otherregionsofChina；therelationshipofclimatetrendrateofannualhightemperatureisthat：Guanzhong＜otherregionsofChina＜thesouthernpartofShaanxi．TheorderofclimateofextremelowtemperatureisthatthesouthernpartofShaanxi≈Guanzhong＜otherregionsofChina．Themutationyearofaverageannualtemperatureinthetwo

areaswas1997，whichislaterthantheotherregionsofChina．But，extremehightemperaturefluctuationisnotsignificant．Atthesametime，themutationyearofextremelowtemperatureinthetwoareaswas1978．QinlingMountainshavetheimportantgeographicalfeaturedividinglineeffect．ThespatialdistributionsofaverageandextremelowtemperatureintheareasofQinlingMountainsdisplaythatthehightemperatureisinthesouthernar-ea，buttheslowtemperatureinthenorthernarea，whicharedistributedalongthelatitudinal．Contrarily，thespatialdistributionofextremehightemperatureshowsthatitishighintheeasternarea，butlowoneinthewest-ernarea，whicharedistributedthroughthelongitude．

Keywords：climatechange；extremetemperature；northernandsouthernQinlingMountains