滕州市季节变化对气候变暖的响应

　　摘要为研究滕州市季节变化对气候变暖的响应，特按照候平均气温划分四季，使用数理统计方法分析滕州市近54年四季开始时间及持续期的变化特征。结果表明：春夏两季开始时间及冬季持续期年代间显著差异均为20世纪50年代与90年代后，夏季持续期年代间显著差异为50年代与90年代后及70年代与90年代后2组。秋冬季开始时间及春秋季持续期年代间无显著差异；近54年来，滕州市春夏两季开始时间提前趋势显著，秋冬季开始时间变化趋势不显著。四季持续期夏季变长，冬季变短趋势显著，春秋季持续期变化趋势不显著。20世纪80年代中期以后，冬季持续期、春季开始时间、秋季开始时间、夏季持续期和开始时间陆续发生明显突变。 
　　关键词季节变化；相关系数；K-W检验；滑动t检验；山东滕州 
　　 
　　气候变化是全球变化研究的核心问题和主要内容。研究表明，近百年来，地球气候正经历一次以变暖为主要特征的显著变化。近50年（1951~2000年）气候变化的显著特点是大范围的明显变暖，尤以我国北方变暖明显。全国年平均气温增暖0.84℃/50年，最低气温增暖1.41℃/50年，最高气温增暖0.45℃/50年。因此，相应寒冷期缩短，炎热期延长[1]。于是我们按照候平均气温划分四季，以候平均气温稳定＜10℃为冬季，＞22℃为夏季，在10～22℃之间为春秋两季，来研究滕州市季节变化对气候变暖的响应。 
　　 
　　1资料与方法 
　　 
　　本文使用滕州市1952～2005年的逐候平均气温资料，按照候平均气温划分四季的标准，以候平均气温稳定＜10℃为冬季，＞22℃为夏季，在10～22℃之间为春秋两季，统计滕州市近54年四季开始时间及持续期。使用相关分析、K-W检验[2]、线性趋势分析、累积偏差量检定（C-D）、滑动t检验[3]等方法分析了四季开始时间及持续期的变化特征。 
　　 
　　2结果与分析 
　　 
　　2.1季节变化的基本特征和相关性 
　　2.1.1季节变化的基本特征（见表1）。表1给出了滕州市1952~2005年季节变化基本统计量。从表1可以看出，滕州市四季开始时间的平均值分别为春季17候、夏季30.5候、秋季50.7候、冬季63.2候，标准差以春季最大，秋季最小。四季持续期平均值冬季最长为25.7候，其次是夏季为20.2候，春季第三为13.5候，秋季最短为12.5候，标准差以冬季最大，秋季最小。冬季持续期平均值是秋季的2倍多。 
　　 
　　 
　　2.1.2季节变化相关分析（见表2）。表2为滕州市1952～2005年各季节变化相关系数或落后交叉相关系数。从表2可以看出，通过显著性检验的相关系数开始时间与持续期之间有11组，其中最显著的是夏季开始时间与持续期具有极显著负相关，冬季持续期与落后1年的春季开始时间具有极显著负相关；开始时间之间有2组：春夏两季具有显著的正相关，夏冬季具有显著的负相关；持续期之间有4组，其中最显著的是冬季与落后1年的春季持续期具有极显著的负相关。 

　　2.2四季开始时间与持续期的年代际变化 
　　将资料按年代分为5组，其中A至E依次代表20世纪50年代（1952～1960年）至90年代后（1991～2005年）。用K-W检定方法分析5组样本是否存在显著差异，如有差异，并进一步检定差异年代，结果见表3。从表3可以看出，春夏两季开始时间及冬季持续期年代间显著差异均为50年代与90年代后，夏季持续期年代间显著差异为50年代与90年代后及70年代与90年代后2组。秋冬两季开始时间及春秋两季持续期年代间无显著差异。 
　　 
　　2.3气候变暖的反映 
　　2.3.1四季开始时间与持续期变化线性趋势分析（见表4）。表4给出了滕州市1952~2005年季节变化气候倾向率、趋势系数及显著水平。从表4可以看出，春夏季开始时间提前趋势均超过0.05的显著水平，而秋冬季开始时间变化趋势均不显著。四季持续期夏季变长、冬季变短趋势均超过0.05的显著水平，而春秋季持续期变化趋势均不显著。 
　　 
　　 
　　通过四季开始时间和持续期变化趋势对比分析发现，夏季持续期变长主要原因是夏季开始时间变早，结束期（即秋季开始时间的前1候）并无显著变化。冬季变短主要是因为冬天结束期（即春季开始时间的前1候）变早，冬季开始时间并无显著变化。 
　　2.3.2四季开始时间与持续期突变分析。用C-D累积偏差量检定季节开始时间及持续期变化是否存在均一性，若为非均一性，则找出前后发生显著变化的改变点，并用滑动t检验（取n1=n2=10）进一步确定改变点的位置。利用K-W检定法来检定前后样本是否具有显著差异，结果见表5。从表5可以看出，四季开始时间春夏秋三季均有突变点：春季于1988年、夏季于1993年发生由偏迟向偏早的突变，秋季于1989年发生由偏早向偏迟的突变，冬季开始时间无突变点。四季持续期夏冬两季均有突变点；夏季于1991年发生由偏短向偏长的突变，冬季于1986年发生由偏长向偏短的突变，春秋两季持续期无突变点。突变点前后样本均有显著差异。 
　　 
　　3结语 
　　 
　　在全球增暖的大背景下，滕州市季节变化呈现如下特点： 
　　（1）一年之中，冬季最为漫长，夏季次之，秋季最短。冬季持续期平均值是秋季的2倍多。四季开始时间以春季波动幅度最大，而持续期以冬季波动幅度最大。夏季开始时间与持续期相关性最好，其次是冬季持续期与落后1年的春季开始时间，相关系数均达0.80以上。 
　　 
　　 
　　（2）春夏季开始时间及冬季持续期年代间显著差异均为20世纪50年代与90年代后，50年代春夏两季开始时间最迟、冬季最长，而90年代后，春夏开始时间最早、冬季最短；夏季持续期年代间显著差异为20世纪50年代与90年代后及70年代与90年代后2组，70年代夏季最短，其次是50年代，而90年代夏季最长。秋冬两季开始时间及春秋两季持续期年代间无显著差异。 
　　（3）近54年来，滕州市四季开始时间春夏两季提前趋势显著，秋冬两季变化趋势不显著。四季持续期夏季变长、冬季变短趋势显著，春秋两季变化趋势不显著。夏季变长是由于夏季开始时间提前，冬季变短是由于冬天结束期提前。20世纪80年代中期以后，冬季持续期、春季开始时间、秋季开始时间、夏季持续期和开始时间陆续发生明显突变：冬季变短、春季开始时间变早、秋季开始时间变迟、夏季变长开始时间变早。 
　　 
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　　[1] 王馥棠，赵宗慈，王石立，等.气候变化对农业生态的影响[M].北京：气象出版社，2005. 
　　[2] 王星.非参数统计[M].北京：人民大学出版社，2005. 
　　[3] 丁裕国，江志红.气象数据时间序列信号处理[M].北京：气象出版社，1998.