引言

全球气候变暖已成为事实，特别是近年来，IPCC报告表明全球气温增加速度明显加剧。最明显的特征是冬季温度的上升。在这种背景下，与温度变化密切相关的冰川、雪盖和降雪的时空变化成为科学家研究气候变化的热点之一^[1-6]。降雪受许多气候因素影响，但它对气候环境也有着深刻影响。相关研究表明中国西部地区积雪异常和变化对周围地区气候的变化有着密切联系^[7-8]。李培基^[9]、臧海佳等^[10]通过对观测资料的分析研究，认为青藏高原积雪深度呈现长且稳定增加的趋势。基于气象资料和卫星多通道微波辐射计(SMMR)微波遥感资料的研究表明：尽管近50年冬季温度有明显的增加，但新疆雪盖没有显示出减少的趋势^[11-12]。Ye等^[13]分析了新疆冰川和雪融化成的水和河川流量对气候变暖现象的响应，认为1980年以来，冰川退缩和雪融致使春季河川流量有10%的明显增加。近年来，频繁的雪灾在我国新疆、内蒙古和青藏高原东部等地连年发生^[14-15]，直接影响了当地的经济发展，这不能不引起人们的关注。

云南位于青藏高原东南缘，属于低纬、高山高原的地理环境，因此降雪的特点是降雪日比积雪日多。近10年，滇东北和滇西北强降雪引起雪灾次数不断加剧。基于此，张腾飞等^[16]对2000年以来出现的强降雪个例进行气候学分析。随着气候变化研究的不断深入，气象科技工作者对云南的气候变化研究也做了不少工作^[17-20]。但主要针对气温和降水的演变特征进行分析，少见对降雪的气候变化特征及其变化进行分析研究。陶云等^[21]通过分析全省观测站的气温和降水资料，认为近46年云南区域平均气温的变化趋势与全球变暖趋势基本一致，年平均降水略有减少，但冬春季节降水增加明显。因此，在云南冬春季节呈现暖湿趋势情况下，有必要对全省降雪的时空变化特征进行分析研究。本文从观测事实研究方面对全省降雪频次、降雪量和积雪深度的时空分布特征进行全面分析，以期了解近50年云南降雪的气候变化特征。

1 资料和方法 1.1 资料

选取云南省120个站的地面逐日天气现象、降水量和积雪深度资料。以某站某日出现降雪为1个频次，整理出1961—2008年逐年和逐月的降雪频次、降雪量和积雪深度资料。分别以降雪频次和站点数的变化来表征降雪发生频次和范围的变化。

云南地处低纬地区，通常降雪伴随降雨。因此，统计降雪频次时包含了降雪和雨夹雪的频次。统计降雪量时，由于雨夹雪的日降雪量和降雨量无法分离，因此本文统计的降雪量剔除了天气现象为雨夹雪频次对应的降雨量。图 1给出云南省120个观测站1961—2008年总降雪频次的月分布。由图可见，年总降雪频次主要分布在1月、2月、3月、4月、11月和12月，这几个月的总降雪频次占全年的98%。因此，本文统计时分别以当年11月至下一年4月的降雪频次、降雪量和积雪深度作为这一年的值。

1.2 方法

(1) 长期变化的定量指标——趋势系数。为了解气象要素的长期趋势变化，根据文献[22]介绍的方法，计算气象要素的时间序列与自然数数列之间的相关系数(称为趋势系数)。可以证明，这样定义的趋势系数，就是标准化的一元线性回归系数，它消去了气象要素的均方差和单位对线性回归系数数值大小的影响，从而可以在不同的地理位置的不同的气象要素之间比较趋势变化的大小。对趋势系数的统计检验使用相关系数的t检验方法。

(2) 移动t检验方法。为检测气象要素序列的变化是否有突变，采用了移动t检验方法。

2 云南降雪频次和降雪量的多年平均特征

图 2给出云南1961—2008年多年平均的年降雪频次和降雪量图。可以看出两幅图非常相似，多年平均的年降雪频次和降雪量都主要分布在滇西北、滇东北及滇中以东地区。年平均降雪频次最多的是西北部德钦(86频次)和香格里拉(60频次)地区，其次在滇东北。

表 1给出1961—2008年云南省多年平均降雪频次最多的10个站点，以及它们的多年平均的降雪频次、降雪量和对应的趋势系数。多年平均降雪频次的线性趋势都为负数，其中云南西北部的德钦、东北部的鲁甸分别为-0.70和-0.55, 达到0.01的显著性水平检验。

3 云南省降雪的时空变化特征 3.1 降雪频次和范围时空变化特征 3.1.1 时间变化特征

为了分析云南省降雪频次和范围的年际和年代际变化特征，图 3分别给出全省逐年总降雪频次和站数的时间系列。从逐年总降雪频次来看(图 3a)，其总体呈减少趋势，平均每年约减少4.5频次。全省120个县市年总降雪频次以1982年最多，为956频次，比常年多523频次。2005年最少，仅为193频次，比常年少240频次。从逐年降雪站数来看(图 3b)，降雪范围也呈减少趋势，平均每年大约减少0.30个县市。全省降雪范围是1985年最大，达到99个县市，比常年多49个。2005年降雪范围最小，仅为18个县市，比常年少32个。综合两幅图可看出，近50年云南省年总降雪频次和降雪范围都呈减少趋势，降雪频次减少趋势显著，通过了0.05显著性水平检验。从年代际的变化特征来看，20世纪80年代初期以前云南年降雪频次偏多，范围偏大；80、90年代降雪频次和范围都呈明显减少趋势，2001年后减少趋势趋于平缓。

云南年降雪频次和站数的10年变化也反映了上述年代际的变化特征。无论对于年降雪频次还是降雪站数，20世纪60、70和80年代都偏多，60年代偏多较明显；90年代以后均偏少。比较而言，2001—2008年降雪频次和降雪站数均减少幅度最大，减少最明显。

从图 4可见云南各月降雪频次有不同变化特征。

11月总体呈减少趋势，平均每年减少0.49频次。11月降雪最多年份是1976年，为117频次，比常年偏多82频次；最少年份出现在2002年，为7频次，比常年偏少28频次。11月降雪存在明显的年代际变化特征，20世纪60年代略偏少，70年代明显偏多，80年代以后明显偏少。

12月总体呈最明显的减少趋势，平均每年减少1.18频次。12月降雪最多年份是1982年，为293频次，比常年偏多213频次；最少年份出现在1978年，为3频次，比常年偏少77频次。12月降雪的年代际变化特征呈现20世纪60、70年代略偏少，80年代偏多，90年代以后明显偏少。

1月平均每年减少0.79频次，减少趋势较明显。1月降雪最多年份是1993年，为329频次，比常年偏多202频次；最少年份出现在1987年，为27频次，比常年偏少100频次。1月降雪总体没有明显的年代际变化特征，除20世纪60年代明显偏多，其他年代不存在明显的年代际变化。

2月总体呈减少趋势，平均每年减少0.8频次。2月降雪最多年份是1968年，为301频次，比常年偏多204频次；最少年份出现在1999年，为16频次，比常年偏少91频次。其年代际变化特征为：20世纪60、70年代偏多，80年代明显偏少，90年代略偏多，2000年以后偏少，但2008年明显偏多。

3月总体略呈减少趋势，平均每年减少0.15频次。3月降雪最多年份是1986年，为231频次，比常年偏多155频次；最少年份出现在2001年，为23频次，比常年偏少53频次。其年代际变化特征为仅80年代明显偏多，其他年代相对偏少。

4月总体减少趋势与11月相似，平均每年减少0.49频次。4月降雪最多年份是1972和1983年，为44频次，比常年偏多20频次；最少年份出现在2003年，为1频次，比常年偏少23频次。4月降雪的年代际变化趋势为自20世纪70年代以后一直趋于减少。

3.1.2 空间变化特征

为了解空间变化，本文逐站地计算年降雪频次的趋势系数，做出趋势系数的空间分布图(图 5)。图中可见，年降雪频次趋势系数几乎为负值，且达到0.05显著性水平检验的站有15个，主要分布在滇东北和滇西北。最强的负趋势达到-0.70，其中，趋势系数超过-0.45的有滇东北的永善、盐津、镇雄、彝良、鲁甸、会泽和滇西北的德钦都达到0.01显著性水平检验。说明这些地方的年降雪频次呈明显的减少趋势。计算的线性回归系数说明，上述站年降雪频次减少达到每10年9频次左右，减少最多是德钦(23频次/10年)。

由于云南降雪主要分布在滇西北、滇东北及部分东部地区，而降雪频次趋势系数的空间分布显著区域分布在滇西北和滇东北。因此，分别计算滇西北3个站(德钦、香格里拉和维西)和滇东北7个站(镇雄、鲁甸、会泽、威信、昭通、富源和宣威)经过空间平均的年降雪频次，得出它们的长期变化(图 6)。由图可见，滇西北3站平均的年降雪频次的负趋势明显大于滇东北7站平均年降雪频次的负趋势。计算得到，滇西北的年降雪频次趋势系数为-0.52, 降雪频次每10年减少4.4频次；滇东北的年降雪站次趋势系数为-0.36, 降雪频次每10年减少了2.0频次。所以滇西北各站的年降雪频次比滇东北各站的减少得多, 负趋势更为明显。

对于月时间尺度的特征，我们做类似的计算，得到月降雪频次的趋势系数图(图略)。可以归纳出逐月降雪频次趋势变化的空间分布情况(见表 2)。

从表 2看出，全省各月年降雪频次的趋势系数均有负值站，其中2月和12月具有较强的负趋势，趋势系数达到0.05显著性水平检验负站数为15个左右。其次为1月和11月，趋势系数达到0.05显著性水平检验负站数仅为5~6个。3月和4月负趋势最弱。从分别统计滇东北和滇西北的负趋势站数可看到，1月、2月、11月和12月达到0.05显著性水平检验负站数主要为滇东北的观测站。而3月和4月达到0.05显著性水平检验负站数则为滇西北的德钦、香格里拉。

我们用滑动t检验方法对滇东北和滇西北这10个站的年降雪频次的时间序列进行了突变分析。由图 7可见，近50年来滇西北德钦站的降雪频次呈明显减少趋势，1983、1997年为突变点。滇东北昭通的降雪频次存在两次突变，1975年为增加突变，1985年为减少突变。其他站点的降雪频次没有明显的突变点。

3.2 降雪量和积雪深度时空变化特征

为分析降雪量的时间变化特征，图 8给出1961—2008年全省的平均年降雪量(年总降雪量除以相应的年降雪站点数)和相应降雪站数的时间序列。从平均年降雪量来看(图 8a)，其总体趋势呈增加趋势，平均每年约增加0.15 mm。从参与降雪量统计的站点数来看(图 8b)，降雪范围的趋势却呈减少趋势，平均每年大约减少0.25个县市。综合从这两幅图上可看出，近50年云南省在降雪范围呈明显减少趋势下，平均的年降雪量却呈增加的趋势。

为了解空间变化，我们逐站地计算趋势系数。表 1给出平均年降雪频次最多的10个站点相应的年降雪量和对应的趋势系数。其中6个站的趋势系数都为正，香格里拉为0.41, 达到0.05的显著性水平检验。另外有3个站降雪量的趋势系数接近零，只有德钦降雪量的趋势系数为-0.36。这说明云南全省主要降雪站点的降雪量几乎都呈明显增加的趋势。

由于云南特殊的地理位置，降雪日数明显比积雪日数多，积雪深度与降雪频次和降雪量有着非常密切关系。因此，为更好反映云南省降雪的气候变化，我们对全省120个站有观测以来的积雪深度进行了统计。图 9给出1961—2008年全省经过空间平均的逐年平均最大积雪深度时间序列。总体而言，平均最大积雪深度呈增加趋势，平均每年增加约0.045 cm。1965年以前，平均最大积雪深度明显偏少，而后到2000年呈较为明显的增加。2000—2008年则为减少的趋势。

4 小结

本文利用云南省1961—2008年120个测站逐日降雪资料，分析了近50年来全省年、月降雪频次和范围的时空特征和气候变化。进一步对年降雪量和平均最大积雪深度的长期趋势变化进行初步研究。得到以下结论：

(1) 多年平均的降雪频次空间分布和降雪量空间分布基本一致。年降雪频次和降雪量最多的都是德钦，其次是香格里拉。

(2) 云南近50年的年降雪频次呈明显减少趋势，趋势系数为-0.37(全省平均每年降雪频次约减少4.5频次)；降雪范围也呈减少趋势，各月的降雪频次和范围都呈负趋势。

(3) 全省降雪频次的长期趋势变化有明显的空间变化。频次减少最多的是德钦为每年约减少2.3频次。滇西北的年降雪频次比滇东北减少得多，滇西北的频次平均每站每年约减少0.44频次，而滇东北的站次平均每站每年减少0.2频次。

(4) 年降雪频次的突变现象不明显，只有德钦、昭通存在突变，其年降雪频次在20世纪80年代末期以后明显减少，其他地区年降雪频次没有明显的突变。

(5) 近50年在降雪范围呈明显减少趋势下，全省平均年降雪量略有增加，平均每年约增加0.15 mm；平均最大积雪深度总体呈增加的趋势，平均每年增加约0.045 cm。

气温对于降雪频次、降雪量和积雪深度的作用显而易见，较高的气温不利于降雪的产生和积雪的维持。在全球气候变暖下，云南气温与全球及北半球的变化强度基本一致，21世纪以来气温偏暖强度更为显著；全省区域年降水略有减少，但冬春季降水呈明显增加趋势^[16]。因此，近50年云南气候趋于暖湿情况下，全省年总降雪频次和范围逐渐减少，但平均降雪量和平均最大积雪深度却明显增加，这说明强降雪的频次增加了。