内蒙古地区气温异常变化特征及可能影响分析

3. 呼和浩特市气象局 ， 内蒙古 呼和浩特
摘要 ： 基于内蒙古地区 52 个 站 点 1961— 2005 年 的 逐 月 气 温 资 料 ， 利 用 趋 势 变 化 、 累 积 距 平 统 计 、 气 温 异 常 指 标
等方法 ， 分析了内蒙古东 、 中 、 西部气温平均状态和异常波动特征 。 结果表明 ：1. 内蒙古地区气温增暖特征显著 ， 其增暖 幅度高于全国平均水平 ， 并且不同区域响应程度不同 ， 内蒙古中西部地区大于东部地区 。 尤其在 1986 年发生气温突变 以后 ， 增温速率加快 。 2. 目前年平均气温处于高气候平均态和高气候变率时期 ， 致使 20 世纪 90 年代之后 ， 异常暖年和 极端暖年事件呈增加趋势 。 3. 高温日数逐年增加和寒冷日数逐年的急剧减少 ， 以及异常冷年出现在 90 年代之前和异 常暖年发生在 90 年代之后等特征 ， 进一步说明内蒙古地区气候变暖的事实 。 4. 内蒙古地区极端气温事件出现频率较 高 ， 并在近 20 年主要以异常暖和极端暖事件为主 。
90 年代气候变暖的大背景下， 有异常冷年的发生 ，应
引起有关部门的高度重视。
5.7d/10a，东部地区最少 ，减少率为 4.9d/10a。 由此可
看出 ， 内蒙古地区冬季寒冷日数越来越少 ， 变暖趋势 显著 。 尤其从 20 世纪 80 年代后期 ， 寒冷日数减少速 率加快 ， 冬季增温明显 。
3
2.2
最高 、 最低气温变化 近 45 年来内蒙古地区年平均最高气温明显上 升 ( 图 略 ) ， 中 西 部 增 温 率 为 0.34℃ /10a ， 东 部 地 区 增
温率为 0.28℃/10a ， 均低于年平均气温的上升速率 。 而 平 均 最 低 气 温 上 升 趋 势 非 常 明 显 ( 图 略 )， 西 部 地 区上升幅度最大 ， 增温率为 1.12℃/10a ， 中部地区次 之 ， 增 温 率 为 0.75℃ /10a ， 东 部 地 区 最 小 ， 增 温 率 为 0.49℃/10a。 内蒙古地区年平均最低气温增温率远远高于年 平均气温和年平均最高气温的上升速率 。 因此 ， 内蒙 古地区气候的变暖主要体现在最低气温的大幅度升 高上 ， 即以冬季增暖为主 。 近 45 年来内蒙古地区极端最高 、 最低气温总体 呈 增 加 趋 势 ( 图 略 )， 并 且 极 端 最 低 气 温 的 增 幅 大 于 极端最高气温 。 说明随着全球气候变暖 ， 气温极端值 是逐年升高的 。 但东部地区在气候变暖的大背景下 ，
关键词 : 气候变暖 ； 区域响应 ； 极端气温事件
中图分类号 ：P463 文献标识码 ：A
IPCC 第四次评估报告指出 ： 当前全球气候正经 历一次以变暖为主要特征的显著变化 ， 近 50 年来的
气候变化 ， 可能主要是由人类活动造成的 [1]。 我国的 气候变暖与全球是一致的 ， 均呈现出增高趋势 ， 但各 地区增温幅度是不同步的 ， 即所产生的区域响应程 度是不同的 ， 位于中高纬度的东北 、 华北 、 西北地区 为响应最为积极区域之一 [2]。 内蒙古自治区地域辽 阔 ， 从东至西横跨东北 、 华北 、 西北 3 个区域 ， 即对应 内蒙古东部 、 中部和西部 3 个地区 ， 因而对全球气候 变化响应积极 ， 但各区域气温变化并不完全相同 ， 差 异较大 。 因此 ， 在分析内蒙古地区气候变化时 ， 必须 分东 、 中 、 西 3 个不同区域进行分析 。 此前许多专家 分析探讨过内蒙古地区气候变化 ， 但均是从年 、 季气 温要素的变化着手 ， 而从气温异常要素变化方面分 析的较少 [3-4]。 本文尝试着从极端气温要素的变化如 高温日数 、 寒冷日数 ， 极端最高 、 最低气温等变化 ， 分 析探讨在全球和我国气候变暖的背景下 ， 内蒙古自 治区气温异常变化趋势 ， 旨在为了解内蒙古地区气 候变化区域响应提供参考依据 。 1 资料及分析处理 1.1 资料来源及处理 根据内蒙古地域分布特征 ， 将全区分成东部 、 中 部和西部 3 个区域 。 东部区域主要包括呼伦贝尔市 、 兴安盟 、 通辽市和赤峰市 ， 中部区域包括锡林郭勒 盟 、 乌兰察布市 、 呼和浩特市和包头市 ， 西部区域包 括鄂尔多斯市 、 巴彦淖尔市 、 乌海市和阿拉善盟地
内蒙古地区四季气温均表现出一致的增暖趋 势 ， 其中冬季增温最为明显 ， 其次为春季和秋季 ， 夏 季增温幅度最小 。 并且增温时间早晚也不相同 ， 春季 最早为 1983 年 ， 冬季和夏季为 1987 年 ， 夏季最晚为
1993 年 ( 见表 1)。 说明内蒙古地区气候的变暖主要
体现在冬季温度的大幅度升高上 。 冬季温度的升高 ， 提高了虫卵的安全越冬率 ， 使病虫危害加剧 。 表 1 内蒙古地区 1961—2005 年四季气温变化率及增温幅度
区 。 东部区域选取分布均匀的 18 个代表站 ， 中部 18 个 ， 西 部 为 16 个 站 点 ， 共 计 52 个 站 点 1961— 2005 年的逐月平均气温 、 平均最高气温 、 平均最低气温 、 极端最高气温 、 极端最低气温 、 日最高气温 ≥35℃ 日 数 、 日最低气温 ≤-20℃ 日数资料 ， 计算了各时段的 标准差 ， 然后用东部 18 个站的平均来代表内蒙古东 部区域 ， 用中部 18 个站点的平均来代表内蒙古中部 区域 ， 用西部 16 个站的平均代表内蒙古西部地区 。 极端要素值的变化用代表站表示 ， 多年气候平均值 使用 1971— 2000 年气候标准段的平均值 。 1.2 分析方法
1.2.1
气候倾向率 趋势变化用一次线性回归方程表示 ：
Y=a0+a1t 式中 t 为年份 ，a1 为气候倾向率 ， 用于定量描述
气候序列的趋势变化特征 。 1.2.2 气候突变累积距平检验方法 对于序列 Xi， 其某一时刻 i 的累积距平表示为 ：
式中 X 为多年平均值 ， 用于判断其长期显著的 演变趋势及持续性变化 ， 并可诊断出发生突变的大 致时间 。
温最低值 。 这进一步说明 ： 在全区气温升高的趋势 中 ， 极端低温事件仍时有发生 ， 应引起有关部门的高
2009 年第 2 期
度重视 。
内 蒙 古 气 象
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年，发生概率为 55%，即 10 年有 5 年左右为气温异常 年份，出现概率较高。 其中异常冷年主要出现在 20 世 纪 60—80 年代，约占所有冷年的 90%左右 ；异常暖年 主要出现在上世纪 90 年代至本世纪初期 ，约占 75%， 其它年代出现概率相对较低为 25%左右。 极端冷年均 出现在 20 世纪 60、70 年代， 极端暖年出现在 90 年代 末期至本世纪初期； 中部和西部地区异常或极端年份 出现概率低于东部地区，为 40%左右，并且冷年和极端 冷年都出现在 20 世纪 90 年代之前， 异常暖年和极端 暖年主要出现在 20 世纪 90 年代之后 ，这也从一个侧 面反映了近 20 年来内蒙古地区年平均气温有增大趋 势，即气候变暖了，并且中西部地区极端增温事件出现 频率高于东部地区，但东部区异常冷暖波动较大，即在

气候变化是指气候平均状态和离差等气候变率 两者中的一个或两个一起出现了统计意义上显著的 变化 。 气候变化是由气候平均值或离差的变化引起 ， 因此研究一地的气候变化 ， 必须既考虑平均值的变 化 ， 又考虑气候变率的变化 。 利用 30 年的滑动平均和均方差来表示气温平 均状态和气候变率的变化 。 从图 2 看出 ， 东 、 中 、 西部 气温平均态均处于上升阶段 ，1999 年之后气温滑动 平均值高于多年均值 ， 目前正处于高气温基本态 。 高 气温状态是近年来全区气候变暖和高温日数增多的 主要原因 。 气温均方差的变化以东部区最大 ， 中部次之 ， 西 部最小 ( 图略 ) ， 并且东部区气温均方差波动性较大 ， 在 20 世纪 90 年代末期跃变为全区气温均方差最小 的区域 。 中西部地区气温均方差波动较小 ， 只是在
1997 年左右发生波动 ， 随后一直处于高气温变率时
期 ， 高气温变率必然导致高温酷热 、 寒冷等极端天气 的增多 。 如 1997 年河套平原 、 土默川平原出现严重 的干热 风天气 ， 以及 1998 年之后中西部地 区高温
2000 和 2001 年 出 现 了 达 -38℃ 以 下 历 史 上 极 端 气
2.3
高温 、 寒冷日数变化
高温日数是指日最高气温 ≥35℃ 的日数 。 内蒙 古自治区由于位于 40°N 以北地区 ， 天气温凉 ， 出现 高温天气较少 ( 图略 ) 。 从全区高温日数的变化来看 ， 东 、 中 、 西部高温出现日数均处于上升趋势 ， 西部地 区上升态势较为明显 ， 上升率为 0.9d/10a ， 中部和东 部地区上升趋势相近 ， 上升率为 0.3d/10a 。 并且全区 高 温 出 现 最 多 的 年 份 基 本 位 于 20 世 纪 90 年 代 之 后 。 说明由于气候变暖 ， 尤其是在 1986 年或 1987 年发生气温突变后 ， 高温出现的概率呈增大趋势 。 寒冷日数是指日最低气温 ≤-20℃的日数 。 随着 全区气候的变暖 ， 寒冷日数变化虽有波动 ， 但总趋势 呈快速减少态势 ( 图略 ) 。 中部地区减少趋势最为明 显 ， 减少率为 6.9d/10a ， 西部地区次之 ， 减少率为
气温异常指标的确立及可能影响 气温异常变化主要指气温偏离平均状态的程
度 ， 同时还与气温变率大小 ， 即气温的稳定性有关 。 为此定义气温异常的标准为 ：
K=ΔT/σ 式中 ΔT 为距平 ，σ 为标准差 。 1.5>｜K｜≥1.0 作为 平均气温异常标准 ，｜K｜≥1.5 作为极端气温事件 。
通过与实况灾情资料的对比分析 ，发现由该指标 确立的极端冷、暖事件与实况较为吻合。 并对极端暖年 和极端冷年发生频率分析， 可看出中西部地区极端暖 年出现概率高于东部地区， 说明中西部地区气温增幅 大，极端暖事件发生频率相对较高。 从各区域气温异常 出现频次来看，中西部地区略低于东部区，气温的异常 波动， 容易引发与低温和高温有关的气象灾害及次生 由此计算出内蒙古地区气温异常波动如图 3 所 示 ， 在 1986 年之前气温基本上是在 0℃ 以下波动 ， 出现的异常气温事件主要以异常冷年和极端冷年为 主 ， 未出现一次异常或极端暖年 ； 从 1987 年开始气 温猛升 ， 气温异常值几乎都在 0℃ 以上波动 ， 尤其是 从 1996 年之后 ， 异常暖年和极端暖年出现频率明显 增多 ， 只有东部区在 2001 年出现异常冷年 ， 这也说 明在气候变暖的同时 ， 极端寒冷事件仍时有发生 ， 必 须引起高度重视 。 由表 2 可见，按照气温异常指标的定义 ，近 45 年 中，东部区年平均气温达到异常或极端的年份共有 25 灾害的频发 ，如 60、70 年代霜冻 、低温冷害较多 ，约占 30%左右，危害较重。 据资料记载 1969 年全区作物生 长期间温度低，积温、日照不足，秋雨过多，致使全区作 物不同程度地发生贪青迟熟或冷害。 东部区低温冷害 十分严重，是解放以来最重的一年。 其中兴安盟最为严 重 ， 如 突 泉 县 ≥10℃ 的 活 动 积 温 比 正 常 年 偏 少