第38卷5期 安徽师范大学学报(自然科学版) Vo1.38 NO.5 201 5年9月 Journal of Anhui Normal University(Natural Science) Sep.2 0 1 5 DOI:10.14182/J.cnki.1001—2443.2015.05.013 典型喀斯特生态脆弱区近25年来气候变化特征分析 ——以贵州中部为例 张勇荣 一, 周忠发2, I--J 会2 (1.六盘水师范学院环境与资源科学系,贵州六盘水553004;2.贵州师范大学中国南方喀斯特研究院。贵州贵阳550001;3.六盘水师范学 院乌蒙山发展研究院,贵州六盘水.553004) 摘 要:根据1990—2013年研究区13个气象台站年均温和年降水量数据,运用线性趋势分析、 Mann—Kendall突变检测法分析近25年来典型喀斯生态脆弱区的气候变化状况及时空特征.结果 表明:①研究区内年均温呈不显著升温趋势,线性升温率为0.0126侔,冬季均温变化最为显著;除 贵阳站年均温在2000年出现突变外,其余各站点年均温变化趋势基本一致,并呈5年左右小时间 尺度周期变化.②研究区年降水量呈显著下降趋势,线性下降率为12.359mm/-ef-,夏季降水量变化 对全年降水量变化趋势的贡献最大;各月降水量除12月以外其余月份研究时段内都呈减少趋势; ③突变检测发现,研究区1990—2013年间年均温未现明显突变,年降水量在1998—2000年间存在 突变点,这可能与当年的厄尔尼诺现象有关.④总体看,研究区1990—2013年间气候呈暖干趋势变 化并在夏、冬季最为突出,这将对喀斯特生态脆弱区生态发展轨迹产生较大影响,生态修复过程中 应重点关注. 关键词:喀斯特;生态脆弱;气候变化;时空分布 中图分类号:P467;K903 文献标志码:A 文章编号:1001—2443(2015)05—0474—05 引 言 全球气候变暖是地球最显著的环境变化之一,政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告指 出,最近100年(1906—2005年)地表平均温度增加0.74℃…,同时近几十年来,极端气候事件发生的频率也 逐渐在增加.由此可以看出气候系统理论及气候变化相关问题的研究意义重大. 相关学者对此展开了大量的研究,在国内分别开展了对全国尺度及区域尺度气候问题的研究.如陈隆勋 等通过分析气象要素的线性倾向值研究了我国近45年来(1951—1995年)气候变化特征及其空间差异[引, 任国玉等研究了近50年来中国地面气候变化基本特征[31,尹云鹏等对1961年一2006年中国气候变化趋势 与突变的区域差异_4 J,邵井安等研究了川渝地区的气候变化特征[ ,许格希等开展了近50a来海南岛不同气 候区气候变化特征的研究,杨东等对近50年青海省气候变化特征进行了研究,辛惠娟等对青藏高原东缘玉 龙雪山的气候变化特征进行了研究-6 J.通过对全国及区域气候变化的研究,基本得出我国气候变化的一 般性规律特征及相应的区域性规律.针对贵州省典型喀斯特区域气候的变化也开展了相关研究,如马士彬 等、郑小波、黄桂东等_9 ¨,这些研究基本停留于对某一点或气候条件的某一方面,缺乏针对典型喀斯特生 态脆弱区的整体气候变化规律的研究,所以喀斯特地貌背景下气候变化规律及下垫面对气候变化的影响还 比较模糊. 收稿日期:2014—12—01 基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)(2012CB723202);贵州省教育厅自然科学研究重点项目(黔教合KY字[2013]173号);贵州 省科学技术基金(黔科合J字[201212309号);六盘水市科技局科技创新能力建设计划项目(52020 2012—04一O1一O1). 作者简介:张勇荣(1982一),女,黑龙江牡丹江人,副教授,硕士,研究方向:环境遥感与地理信息系统应用.通讯作者:周忠发(1969一),男,贵州 遵义人,教授,博导. 引用格式:张勇荣,周忠发,闫利会.典型喀斯特生态脆弱区近25年来气候变化特征分析[J].安徽师范大学学报:自然科学版,2015,38(5):474 —478. 476 安徽师范大学学报(自然科学版) ^ v 赠 2015正 通过各站点1990—2013年年均温分布曲线(图 3)可以看出,研究时段内各站点气温变化趋势基本一 致,都在1994、1998、2000、2005、2008年出现转折,形 成大概五年左右为一个波动周期的变化趋势.1998年 温度转折应该与1997—1998年的厄尔尼诺现象有关,矮 2008年的温度转折与2007—2008年的冰雪凝冻灾害 ” " ¨ "" =: ¨ ” ¨ 入 : 990 I993 I996 八 , V U 2008 20 有关,其余时间点的气温转折原因有待进一步验证.其 中值得注意的是贵阳站气温曲线变化趋势基本与前述 一致,但2000年前后气温出现明显下降,并且1990年 根据Mann.Kendall突变检验法(图4),平均温度 J999 2OO2 2005 份 代均温明显高于2000年以后的均温1.03℃. 图2 1990—2013年研究区年均温变化 Fig.2 The annual average temperature change of the study area from 1990 to 2013 的正序列曲线未超过0.05显著行水平的信度线.研究 时段内,平均温度的正反序列曲线在信度线内有两个 明显的交叉点,最后一个交叉点出现在2011年前后.滑动t检验结果未通过0.05的显著性检验.所以认为 研究时段内研究区年均温不存在明显突变,但小时间尺度的波动性变化明显. 6 6 5 5 4 4 3 如 ∞ 如 ∞ 如 ∞ 如 —●一息烽 ●}一黔西 ——★一织金 —÷∈一西秀区 一—六枝 —◆-贵阳 —+-贵定 晴隆 兴仁 —一一・~◆一一关岭 —..贞丰 ★一紫云 ◆-惠水 ——§ 毒 § 毒 § § 毒 § 年份 图3 1990—2013年研究区各气象站点年均温变化 Fig.3 The annual average temperature change of 13 meteorological stations in the study area from 1990 to 2013 3 00 2 O0 I O0 25 0O 20.00 趔 0 O0 5‘5。0 10lO0 .1 00 -2.0O ・3 O0 1990 I993 I996 l 999 2002 2005 2008 20_l I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1l I 2 年份 图4研究区年均温Mann・kendall突变检验 Fig・4 The Mann—kendall abrupt change test of nnuala average temperature in the study area 川份 图5 1990—2013年研究区月平均气温年际变化 Fig.5 The deeadal variation of monthly average temperature in the study area from 1990 to 2013 3.2气温的季节变化特征 对研究区研究时段内各季节气温变化做趋势线分析,结果都未通过0.05置信水平检验,其中春、秋季节 气温变化在0.1置信水平上表现显著递增,所以观察期内年均温变化趋势不明显.通过将研究区1990— 2013年年均温、年降水量与各季节均温进行相关分析可以看出,年均温变化与冬季均温极显著相关,相关系 38卷第5期 张勇荣,周忠发,闫利会: 典型喀斯特生态脆弱区近25年来气候变化特征分析一l *茳 477 数r=0.77,与其他季节相关系数分别为春季0.66、夏季0.44、秋季0.25.可以得出,冬春季节的均温变化 ㈣枷瑚 啪㈣枷 瑚0 制约年均温的变化. 从年代际来看,对比1990年代一2000年代研究区年均温变化,可知增温特别明显的是3、5、7月,增温 均超过0.9℃;12、6月出现明显降温,降温水平达到1.0%3以上. 4降水量变化分析 4.1 降水年际变化特征分析 研究区降水整体空间分布由西南向东北方向递减,晴隆站年平均降水量最高,为1457.8mm,黔西站年 平均降水量最低,为944.8mm.研究区为典型的喀斯特地貌区,地形复杂,易受局地天气对流系统的影响,导 致降水空间分配不均,降水空间变异较大,具体表现为降水并没随海拔的变化而表现出一致性的规律. 通过图6可以看出,研究区1990—2013年年降水量呈显著(P<0.01)下降趋势,线性趋势为Y= 一12.3953:+1380.6,相关系数r=0.5379.标准差为160.11,年际波动较大,年降水量最大值为1991年的 1460mm,最低值为2011年846.7mm,平均值为1225.96mm.近25年内降水减少速率为12.4mm/ ̄. 3.00 线 2.0O I.00 0 00 基_l0_0 -2.0O .3 00 .4.00 2O02 2005 2008 201 l 1990 1993 1996 1999 2002 2005 20O8 2O l:份 年份 图6 1990—2013年研究区年降水量变化 图7研究区年均温Mann-kendall突变检验 Fig.6 The annual mean average precipitation Fig.7 The Mann-kendall abrupt change test change of the study area from 1990 to 2013 of annual average precipitation in the study area 通过对1990—2013的年年降水量进行Mann—Kendall 300 突变检验可知(图7),UFk曲线中1998年以后呈现明显的 … 降水量减少,降水量出现变化的时间段与年平均降水量趋 势基本相同.在临界线内有一个交点,所处时间点为1998童… 一2000年问,通过滑动t检验结果达到0.05的显著性水平, 0 所以认为研究区研究时段内年降水量出现明显突变.结合具进100 体突变时间点及当时气候事件,推测研究区年降水量发生突 变与大尺度厄尔尼诺现象有一定关系,但须进一步证实. 通过对典型喀斯特生态脆弱区13个气象站点近25年的气象观测数据进行统计分析表明: ①研究区年均温在14.3—16.7℃之间,空间上呈现从东南向西北递减的趋势.研究时段内年均温呈不 显著升温趋势,线性升温率为0.0126 ̄C/年,冬季均温变化最为显著;除贵阳站年均温在2000年出现突变 478 安徽师范大学学报(自然科学版) .= b‘!. n n I=n n ¨ 们 2015芷 外,其余各站点年均温变化趋势基本一致,并呈5年左右小时间尺度周期变化. ②研究区年降水量为1140mm/ ̄,主要集中于夏季,为典型的季风性气候.研究区1990—2013年降水 量呈显著下降趋势,线性下降率为12.359mm/@z,夏季降水量变化对全年降水量变化趋势的贡献最大;除12 月以外其余月份研究时段内降水量都呈减少趋势. ③突变检测发现,研究区1990—2013年问年均温未现明显突变,年降水量在1998—2000年间存在突变 点,这可能与当年的厄尔尼诺现象有关. 总体看,研究区1990—2013年间气候呈暖干趋势变化,这种趋势在夏、冬季最为突出,这将对喀斯特生 态脆弱区生态发展轨迹产生较大影响,生态修复过程中应加以注意. 参考文献: IPCC.Climate Change 2007:Synthesis Report[R].Oslo:Intergovemmental Panel on Climate Change,2007. 陈隆勋,朱文琴,王文,等.中国近45年来气候变化的研究[J].气象学报,1998,56(3):257—271. 任国玉,郭军,徐铭志,等.近50年中国地面气候变化基本特征[J].气象学报,2005,6(63):942—955. 尹云鹤,吴绍洪,陈刚.1961—2006年我国气候变化趋势与突变的区域差异[J].自然资源学报,2009,24(12):2147—2157. SHAO Jing’an,LI Yangbing,NI Jiupai.The characteristics of temperature variability with terrain,latitude and longitude in Siehuan・Chongqing Region[J].J Geogr Sei,2012,22(2):223—244. 许格希,郭泉水,牛树奎,等.近50a来海南岛不同气候区气候变化特征研究[J].自然资源学报,2013,28(5):799—810. 杨东,王慧,程军奇,等.近5O年青海省气候变化特征及其与ENSO的关系[J].生态环境学报,2013,22(4):547—553. 辛惠娟,何元庆,张涛,等.青藏高原东南缘丽江玉龙雪山气候变化特征及其对冰川变化的影响Es].地球科学进展,2013,28(11):1257— 1268. 马士彬,张勇荣,安裕伦.典型喀斯特高原区气候变化特征分析一以贵州省西部为例[J].广东农业科学,2013,(16):164—166. 郑小波,罗宇翔,周成霞,等.近45年来贵州省日照时数的变化特征[J].气象研究与应用(增刊II),2007,28:2—4. 黄桂东,宋启垫.龙滩水库罗甸库区的局地气温变化分析[J].云南地理环境研究,2011。23(4):87—100. 贵州省农业地貌区戈 [M].贵阳:贵州人民出版社,1989:10—25. 魏风英.现代气候统计诊断预测技术[M].北京:气象出版社,1999:43—47. 徐建华.现代地理学中的数学方法[M].第2版.北京:高等教育出版社,2002:37,47. On Climate Change Characteristics of the Typical Ecologically Vulnerable Karst Area in the Recent 25 Years ——a case study area of the centra1 Guizhou Province ZHANG Yong rong 一,ZHOU Zhong—fa2,YAN Li—hui。 (1.Department of Environment and Resource Sciences,Liupanshui Normal College,Liupanshui 553004。China:2.Karst Institute of Southern China,Ouizhou Normal University,Guiyang 550001,China;3.Research Institute of Development in the Wumeng Mountain Area,Liupanshui Normal University,Liupanshui 553004,China) Abstract:According to the annual average temperature and the annual precipitation data of thirteen observatories in the study area from 1990 to 2013,with liner trend analysis and the method of mutation detection,the climate change and the spatial and temporal distribution features in typical ecologically vulnerable Karst area was analyzed.Results showed that:①the annual average temperature in the study area heated up insignificantly and the liner heating rate was 0.0126/a.The annual average temperature change was mainly influenced by the average temperature change in winter;except Guiyang observatory of which the annual average temperature mutated in 2000,the change trend of those in other observatories’basically coincide and the cycle was about five years.( the annual precipitation in the study area showed a trend of descending and the liner descending rate was 12.359mm/a.The change of annual precipitation was mainly affected by the precipitation change in summer and the monthly precipitation descended from 1990 to 2013 except that in November.③according to mutation detection,the annual average temperature did not have an obvious mutation in this(下转第49 1页) 38卷第5期 吴欣颖,任建兰,程钰:基于县域单元的山东省农民人均纯收入时空演变分析491 Analysis of the Spatial・Temporal Evolution of Per Capita Net Income of Farms in Shandong Province at County Level WU Xin—ying, REN Jian.1an, CHENG Yu (College of Geography and Environmental Science, Shandong Normal University,Jinan 250014,China) Abstract:Based on the statistical data of per capital net income of farms in Shandong province,this paper d ides the Der capita net income of farmers in Shandong province since 2000 into three stages,and explores the sDatia temporal characteristic of each stage by calculating the Gini coefficient and spatial autocorrelation analysis.The research shows that:the per capita net income of farms in Shandong Province shows positive sDatia1 autocorre1ation;The spatial distribution pattern of per capita net income of farms in Shandong province is the eastern coastal areas of“high—high"agglomeration,Luxi area“low-low"agglomeration.Finally,this paper puts forward several suggestions in order to improve the per capital net income of farms in the asPects of deas・ sources of income and policy in Shandong province. Key words:per capita net income of farms;spatial—temporal evolution;county unit;Shandong Province * * )-6 * * * (上接第478页) period whne the annual precipitation mutated from 1998 to 2000 which might be caused by the E1 Nino Dhenomenon.④as a whole,the climate change showed a trend of warming and drying and it was more outstanding in summer and winter which would influence the ecology development greatly in the typical ecologica11y vulnerable Karst area.Therefore,it should have significant attention in the process of ecolog cal restoration. Kev words:Karst;ecologically vulnerable;climate change;spatial and temporal distribution