引言

工业化程度提高及绿地面积持续减小导致了大气中二氧化碳浓度的连续增加^[1]，这种持续增长趋势必然会引起全球或区域气候要素的改变，如气温和降雨的变化。近些年来关于全球气候变暖存在着一些新的观点，即日最高气温和最低气温的不对称变化——日最低气温呈明显的上升趋势，而日最高气温上升趋势显著地小于最低气温，在部分时段有呈下降的现象。1998年汪青春等^[2]，用线性趋势分析方法对青海省最高气温、最低气温不对称性变化作了诊断分析。2001年赵晶等^[3]，利用R/S方法分析了兰州城市化的气候效应。

湿地作为一个独特地生态系统，在气候变暖过程中，对气候的适应与调节过程是如何变化的，一直是人们所关心的问题^{[4, 5]}。扎龙湿地所处的松嫩平原，是20世纪80年代以来全国气候变暖的明显区域之一。本文使用了线性趋势分析、MANN-KENDALL检验、累积背离检验、Hurst分析等趋势变化分析方法^[6]等，分析了扎龙湿地周边区域极端气温的变化特征，及其与湿地生态环境之间的相互关系，并与距离湿地较远的农业区的变化特征进行了比较分析。

1 资料与研究区域

扎龙湿地地处松嫩洪泛平原，嫩江支流乌裕尔河、双阳河下游湖沼苇草地带，地理坐标为46°48’~47°31.5’N、123°51.5'~124°37.5'E，总面积近2100km²。属寒温带大陆性季风气候，年平均气温2~4℃，在研究区域周边，有齐齐哈尔、富裕、林甸、杜蒙和泰来5个气象站。选取了扎龙湿地周边区域的富裕县、杜尔伯特和林甸等气象站1957—2002年的月平均最高、最低气温来代表湿地周边区域(观测站距扎龙湿地边缘20~40km，位置分布见图 1)。

考虑到齐齐哈尔市气象站受城市环境影响比较明显，而泰来县气象站又距扎龙比较远，其资料只作为辅助分析。在扎龙湿地上风方(西侧)110~120km，选择属于同一气候区的龙江、甘南气象站作为对比区域。将资料按季节分成4个部分，从11月到次年2月为冬季，3—5月为春季，6—8月为夏季，9—10月为秋季。

2 极端气温不对称变化状况

表 1给出了4种反映趋势变化方法的计算结果，其中最高气温和最低气温的各季及年平均值的线性趋势分析(L-P)、MANN-KENDALL检验(M-K)、累积背离检验(C-D)、Hurst分析等指数均呈递增的趋势。但是，最高气温的指数明显地小于最低气温的指数，表明最高气温的递增趋势明显地小于最低气温的递增趋势；而且最低气温的累积背离检验指数达到1.88~2.72，大于95%置信区间的临界值(1.27)，表明递增趋势出现突变，而最高气温却没有这样明显的变化。这种最高气温与最低气温的变化特征，使日较差呈递减的趋势(线性趋势分析与MANN-KENDALL检验均为负值)，由此反映出，极端气温是呈不对称变化的特点。

图 2是位于扎龙边缘区域的林甸气象站各月平均最高气温和平均最低气温和年平均最高(最低)气温的倾向率。从图中可以看出，极端气温的不对称变化是比较明显的，年最高气温的倾向率为0.1807℃/10a，年最低气温的倾向率达0.8044℃/10a，是最高气温的4.45倍，尤其是在10、11和1月两者之间呈现出相反的变化趋势。因此，这种不对称变化是存在于气温的全年度变化中的，而不仅仅是某一阶段的特殊现象。

3 极端气温的不对称变化分析 3.1 极端气温的季节变化和区域分布

从极端最高、最低气温倾向率的年变化看，两者均呈双峰型变化，第一个峰值出现在2月份，第二个峰值出现在12月，并明显地低于第一个峰值。但最低气温倾向率的谷值出现在9月和1月，而最高气温倾向率的谷值出现11月和1月，与最低气温的谷值出现的时间有些不一致。也反映了两者变化特征具有不同的特性。

表 2是林甸站各个季节最高、最低气温及日较差的倾向率和线性拟合值与观测值的相关系数，可以看出最高、最低气温的非对称性变化，也存在着明显的季节性。最低气温倾向率与最高气温倾向率的比值以秋季最大，达到了7.89倍。表明了在气候逐渐变暖的过程中，是以最低气温变暖为主要特征的，并且促使气温的日较差呈逐渐递减的趋势。

从空间分布看(图略)东、北部的最低气温倾向率在0.07376~0.08045℃·a^-1大于西、南部地区，前者处于湿地的下风方，后者处于湿地的上风方。这种分布反映了近20年来扎龙湿地区域气候变化存在着突变过程，这显然也与湿地的影响尺度及过程有关，将另文研究。

3.2 极端气温和气温日较差的年际变化 3.2.1 月平均最高气温

图 3是湿地周边区域(林甸)年平均最高气温时间序列。年平均最高气温的年际变化呈波动式上升，其倾向率为0.207℃/10a，变化幅度为23.6%。为了了解气温增暖的过程，计算了1981年以来，年平均最高气温倾向率的逐年变化值。在1985—1989年间，倾向率为负值，最小值为-0.0121℃·a^-1(出现在1987年)；1990年以后倾向率为正值，最大值出现在1998年，为0.01984℃·a^-1。这一变化表明，1989年以后年平均最高气温出现了持续增暖的过程，在1998年以后气温的变暖趋势趋于稳定。

3.2.2 月平均最低气温

在年平均最低气温的变化曲线上(图 4)，其趋势性变化最为明显，倾向率为0.84℃/10a，变化幅度达67.2%;在1981年以前只有两年的年平均最低气温在平均值以上，而1982年以后只有一年在平均值以下。这种趋势变化反映了气候变暖是以最低气温变暖为主要特征的。为了追述20世纪80年代以来气温变暖的过程，计算了1981年以来，年平均最低气温倾向率的逐年变化值(图略)。其倾向率是逐年递增的，在1998年达到了最大值，为0.08568℃·a^-1。表明在1981年以来，年平均最低气温变暖的趋势是十分明显的，在1998年达到了峰值，以后又逐渐趋于平稳起来的趋势。

3.2.3 气温日较差变化

气温年平均日较差的年际变化呈明显的阶段性(图 5)，也具有波动性。在1982年以前为波动式递减，平均值为12.9℃; 1983—2002年则以波动变化为主，平均值为11.0℃，递减的趋势减弱了。在这两个阶段中，平均差值达1.9℃, 反映了气温年平均日较差的年际变化存在着比较明显的阶段性。

对比区气温年平均日较差的年际变化(图 6)也具有相同的特点，但其变化幅度比湿地周边区域小，其两个阶段间的差值只有1.2℃，明显低于湿地周边区域，表明在1983年以后湿地对周边区域的影响能力有了明显的弱化。

从计算的1981年以来逐年的年平均日较差的倾向率来看(图 7)，在1958—1981年间，湿地周边区域的年平均日较差倾向率为-0.11℃/10a，对比区为-0.49℃/10a, 对比区递减的趋势比湿地周边区域明显；但是，在1981—1988年间，湿地周边区域的递减趋势比对比区域迅速增大，1988—1994年间年平均日较差倾向率的变化趋于平缓，在1994年达到最大值后，开始出现下降的趋势。这种现象反映了，在20世纪80年代以来，由于湿地范围的迅速收缩，其周边区域变暖过程要比对比区域更快，湿地对气候的调节能力明显减弱了。

4 结果分析

利用R/S分析法对极端气温未来的趋势变化作预测分析。

4.1 极端气温变化趋势持续性分析

从表 3可以看出：年平均最高、最低气温及日较差的H值都大于0.5, 但年平均最高气温的H值(0.5869~0.6901)远小于最低气温H值(0.9564~0.9917)，说明最低气温的升温趋势的持续性比最高气温强，这也就说明未来温度的不对称性变化还会持续，而且仍是以最低气温的持续升高为主要特点。

另外还要注意到日较差的年平均值的H值已经趋近于1，这是否表明目前日较差的趋势性变化已经达到最高值了，其未来将是趋于平缓的变化趋势呢？图 8是1981年以来极端气温及日较差的H指数的变化情况，在20世纪80年代初，最高气温和日较差的H值为0.5875和0.5699, 而最低气温的H值为0.7697。表明当时已经具有最高气温的上升趋势和日较差的下降趋势，但变化并不明显，而最低气温的上升趋势是很明显的。但其后的最高气温H值没有明显的变化；而最低气温上升的趋势越来越明显，在1999年后出现了极值。这也表明从20世纪80年代以来，存在着以最低气温呈明显上升为特点的气候突变。

4.2 季节趋势变化的持续性

以林甸为例，各季节最高气温的H值都大于0.5, 未来它们应继续维持原来的变化趋势，其中冬季H值最大，夏季的H值最小；最低气温的H值则以春季最大，冬季最小；这种不对称分布使日较差的H值以夏季最大，冬季最小。

在扎龙湿地周边区域H值的分布上，以东南部的H值大于西北部H值为主要特点。但注意到富裕和泰来气象站的春季最高气温的H值已经小于0.5, 即有向相反的方向变化的趋势。这是否是气候变化的一个信号，还需进一步的分析。

5 讨论

生态环境变化与气候变化之间的相互关系，一直以来就为人们所关注。20世纪80年代以来，随着人类在扎龙湿地周边区域生产规模的不断扩大，扎龙湿地区域的人口剧增，湿地周边区域的人口比20世纪70年代增加了近一倍；同时对进入湿地的水资源也被人为的控制起来，在扎龙湿地的两个主要水源——乌裕尔河和双阳河上就有各类水利工程59处，截流了大量的应进入湿地的水源^[5]，使湿地的孤岛化现象日益突出^[4]，而人类对湿地的开发，也使湿地范围不断萎缩，功能减弱；在这样的过程中，气候变化湿地生态环境的影响过程将会更为明显。通过以上分析表明：

(1) 扎龙湿地周边区域的气候变暖是以最低气温的变暖为主要特征，而最高气温的变暖趋势明显的小于最低气温，所以最高、最低气温存在着明显的不对称变化。由于气温的不对称变化，使气温的日较差呈逐渐减小的趋势，这种变化趋势又以冬季和春季最为明显。

(2) 20世纪80年代以来，扎龙湿地周边区域气温日较差减小的速度明显高于对比区，表明湿地对气候的调节能力有明显的减弱。根据湿地调查的情况表明，湿地对气候的调节能力减弱主要原因是由于人类活动使湿地的实际面积逐渐减小的结果。

(3) 最高气温、最低气温倾向率的变化，在1998年达到最大值；而气温日较差的倾向率变化，在1994年达到最大值；表明气候变暖的趋势将逐渐减缓，并有趋于稳定的趋势。

(4) 利用R/S分析，表明最高、最低气温的不对称性变化还会持续下去，但其变化的趋势是趋于减缓的。