1872年，国际气象组织（International Meteorological Committee，IMO）决定统一同一时期气象要素的平均值，以确保不同气象站收集的数据具有可比性；1956年，世界气象组织（World Meteorological Organization，WMO）建议使用最近30 a作为气候态基准期，反映了科学界对长期气候波动理解的深化；随后，WMO规定气象要素的气候平均值为最近3个整10 a的平均值或统计值，并要求每隔10 a更新一次，以更准确地反映近期气候信息（WMO， 2007；WMO， 2017；崔晓军等，2022）。为与国际气候业务保持一致，中国气象局在2011年和2021年先后调整了气候态平均值的计算时段，分别从1971—2000年、1981—2010年更新至1991—2020年（梅梅等，2022）。

近百年来全球气候变化显著，联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change， IPCC）第六次评估报告显示，自20世纪70年代以来，气候进入快速增暖期。2011—2020年全球地表平均温度较1850—1900年增加1.1 ℃，且2016—2020年是1850—2020年间最暖的5 a（翟盘茂等，2021；Zhou，2021；IPCC，2022）。中国西北地区的升温速率高于全球平均（王澄海等，2012；张强等，2023a），降水量增加趋势明显，特别是极端和短时对流降水（王澄海等，2021）。在西北地区暖湿化背景下（施雅风等，2003；丁一汇等，2023），宁夏的降水呈现明显的波动性和不确定性，季节间降水空间分布不均，近年来降水异常的阶段性和转折性尤为突出（张雯等，2023），区域间降水差异增大，宁夏南北两个地区同时出现“暖湿”和“暖干”的概率增加（王岱等，2024）。

除人类活动作为驱动因素带来的气候变化外，气候系统自身也具有多时间尺度的内部变率，导致气象要素特征和格局发生改变（Mantua et al.， 1997；Wang and Chen， 2014；丁一汇和王会军，2016）。我国西北地区“旱涝”现象本身存在明显的年代际变化特征（马金龙等，2017；马柱国等，2018），同时也历经气候变暖和中西部干湿转型等变化（Zhu et al.， 2019； Zhang et al.， 2021）。因此，在人类活动和自然气候变率的共同作用下，众多气象因子发生了不同程度的变化（Xing et al.， 2016；Wu et al.， 2019；张强等，2021），给气象要素的年际变率带来更大的不确定性（Gu et al.， 2009；童宣等，2018；张强等，2023b），并成为当前科研领域和气候业务关注的重点。

气候分析中基准条件的变更，即气候平均值的更新，导致所表征的气象要素距平发生变化。我国学者围绕不同气候态下气象要素呈现的新特征和新趋势开展了一系列研究，证实气候态更新对气候业务具有重大影响和指导意义（王劲廷等，2014；林婧婧和张强，2015；房一禾等，2016；李晓帆等，2023）。例如，王永光（2002）比较1961—1990年和1971—2000年的平均值，发现后一时段作为气候态使得我国大部地区气温距平下降，尤其是北方，而全国降水距平显示出区域不均衡；晏红明等（2022）的研究则表明，气候态时段的变更对气温的影响明显大于降水，1991—2020年气候态下，河套地区气温距平减小最明显，而夏季南方和秋季华北的多雨特征有所减弱。尽管有广泛的研究涉及气象要素的变化，但针对宁夏基本气象要素在新旧气候态时段下的变化及其对本地气候业务的潜在影响尚无详细讨论。因此，本文对比分析最近一次气候态时段调整前后宁夏气温和降水的特征差异，并定量分析这些要素的极端性，以期增强宁夏的气候监测预测业务能力，并为该地区应对气候变化提供科学的决策参考。

宁夏气象信息中心提供的宁夏24个国家级气象台站1981—2021年逐日和逐月的平均气温、最高气温、最低气温及降水量数据。宁夏全区所辖五市，自北向南分别为石嘴山市、银川市、吴忠市、中卫市和固原市，气象站分布如图1所示。根据中国气象局业务规定^①(①中国气象局预报与网络司.《气预函[2021]21号 关于做好气候业务中气候平均值更新工作的通知》，2021.)，从2021年初开始，1991—2020年的气候数据取代1981—2010年作为新的气候基准。为简化文中对比分析的表述，分别将1991—2020年和1981—2010年表述为新气候态时段和旧气候态时段，简称为新态时段和旧态时段。

通过分析不同气候态时段平均气温和降水量的绝对差值，确定宁夏主要气象要素在年和季节尺度上的基本变化特征。参考现有研究（李晓帆等，2023；Wang et al.，2023），统计宁夏各季节气温（包括平均气温及极端最高、最低气温）和降水量（包括累计降水量和极端日降水量）的变化规律。此外，围绕气候业务关注的夏季高温暴雨和冬季低温事件，分析宁夏日极端最高（低）温和极端降水量的空间差异。

分析宁夏24个观测站1981—2010年与1991—2020年日气温和降水量，计算2个时段内季节平均值并统计极端值序列。季节极端最高（低）气温为各站季节日最高（低）气温最高（低）值的平均，极端降水量为各站日降水量最大值的平均，进而统计2个时段季节平均气温、降水量及极端气温和极端降水量的单变量频率密度分布，并用偏度系数（魏凤英，2007）给出这些气象要素分布形态的不对称性，正（负）偏度表明要素分布图形的顶峰偏左（右）。采用百分位法确定特定气候态时段下各站的日极端最高（低）温和极端降水量阈值（丁裕国和江志红，2009），将宁夏各站夏季（6—8月）日最高气温按升序排列，以第95百分位的日最高气温数值作为夏季极端高温阈值；将所有超过第95百分位阈值的日最高（低）气温和日降水量的平均值定义为极端强度，以比较新、旧两个气候态时段内的极端阈值和极端强度差异。气象要素在新、旧气候态时段的差异为2个气候态时段内该要素数值的变化。

1991—2020年，宁夏年平均气温为9.0 ℃，较1981—2010年（8.5 ℃）偏高0.5 ℃；标准差为0.6 ℃，较1981—2010年（0.7 ℃）偏低0.1 ℃，表明新态时段的年平均气温高于旧态时段但年际变化的幅度减小（表1）。从季节性气温差异来看，新态时段春、夏、秋、冬季平均气温分别比旧态时段偏高0.6、0.5、0.3、0.4 ℃，春季升温最明显，夏、冬季次之，秋季最弱。新态时段春季的标准差较旧态时段增加0.1 ℃、秋季降低0.2 ℃，夏、冬季持平，表明不同时段春季平均气温的变化最为明显，其均值和年际变率均有所增加，而秋季的变化相对最弱。

图2为宁夏不同气候态时段年及季节平均气温的变化。大部地区新态时段年平均气温较旧态时段偏高0.2~0.6 ℃，其中银川市、吴忠市中西部及中卫、固原两市的中北部平均气温偏高0.4~0.6 ℃。春季，宁夏大部地区新态时段平均气温比旧态时段高0.6~0.8 ℃；石嘴山市、吴忠市东部及固原市南部高0.4~0.6 ℃。夏季，银川市、吴忠市西部及中卫市大部新态时段平均气温较旧态时段偏高0.4 ℃以上；石嘴山、吴忠两市大部及固原市南部偏高0.4 ℃以内。秋季，大部地区新旧时段平均气温差异为0.2~0.4 ℃，个别地区为0.4~0.6 ℃。冬季，全区大部新态时段平均气温较旧态时段偏高0.2 ℃以上，其中吴忠市中西部、中卫市北部、固原市东部及银川市西部和南部偏高0.4~0.6 ℃。

新态时段各季平均气温普遍高于旧态时段，季节间气温增幅有差异，但空间分布相似。从气温增幅来看，春季气温增加最为明显，大部地区增幅超过0.6 ℃，而秋季增幅最弱，不超过0.4 ℃。空间上，气温增幅的大值区集中在银川市、吴忠市中西部和中卫市中北部，石嘴山市和固原市南部为相对小值区。气温差异总体呈现“南北小、中部大”的特征。

图3为宁夏新、旧态时段季节平均气温的频率分布曲线和频率密度直方图。春季，新态时段平均气温为8.5~<9.8 ℃的频率为4%~26%，低于旧态时段；9.8~<11.5 ℃的频率为24%~43%，高于旧态时段；新态时段平均气温最高为12.5 ℃且在10.5 ℃达到频率峰值（约43%），而旧态时段最高为11.4 ℃，在9.2 ℃达到峰值（约34%），即新态时段平均气温异常偏高（低）的频率增加（减小）。夏季，新态时段平均气温为20.1~<21.0 ℃的频率为7%~16%，低于旧态时段；21.0~22.2 ℃的频率为17%~40%，高于旧态时段；新态时段平均气温在21.6 ℃达到频率峰值（40%），明显高于旧态时段的20.6 ℃（30%）。秋季，新态时段平均气温为7.8~<8.8 ℃的频率为16%~33%，低于旧态时段；8.8~<10.1 ℃的频率为5%~33%，略高于旧态时段。冬季，新态时段平均气温为-7.5~<-5.5 ℃和-4.6~<-3.8 ℃的频率分别为3%~32%、16%~22%，低于旧态时段；-5.5~<-4.6 ℃的频率为20%~36%，高于旧态时段；新态时段平均气温在-5.3 ℃达到频率峰值（36%），而旧态时段在-5.6 ℃达到峰值（34%）。春、夏、冬3季新态时段的平均气温在频率峰值和分布偏度上表现为增加和右移，平均气温整体高于旧态时段，并且气温异常偏高（低）的频率增加（减小），特别是春、夏季更为明显。这些变化表明宁夏季节间的气温变化受全球变暖趋势的影响，但也显示出复杂的季节性差异。

图4为新、旧态时段宁夏各季极端高（低）温的频率分布曲线及频率密度直方图。春季，新态时段极端高温在28.4~<31.4 ℃的频率为6%~26%，低于旧态时段；31.4~<32.0 ℃的频率为20%~23%，高于旧态时段；新态时段极端高温在29.3 ℃时达到频率峰值（26%），而旧态时段则在29.6 ℃达到峰值（37%），日极端最高气温最高值下降约1 ℃。新态时段极端最低气温在-14.0~<-8.5 ℃的频率为13%~23%，低于旧态时段；-8.5~<-7.5 ℃的频率为20%~30%，高于旧态时段；新态时段极端最低气温的频率峰值（30%）略低于旧态时段（33%），但对应的极端低温为-7.5 ℃，高于旧态时段的-12.5 ℃，表明宁夏春季极端最高气温和极端最低气温突破历史同期极值的频率均有所降低。

夏季，新态时段极端最高气温在32.5~<33.5 ℃的频率为16%~20%，低于旧态时段；33.5~<35.8 ℃的频率为10%~44%，高于旧态时段；新态时段极端最高气温在约34.5 ℃达到频率峰值（43%），旧态时段则在约32.8 ℃达到峰值（40%）。新态时段极端最低气温在5.0~<7.8 ℃的频率为4%~28%，低于旧态时段；7.8~<9.3 ℃的频率为30%~40%，高于旧态时段；新态时段的频率峰值（40%）较旧态时段（33%）增加7%左右。

秋季，新态时段极端最高气温在27.5~<28.5 ℃和30.0~<32.5 ℃两个区间的频率高于旧态时段，在26.5~<27.5 ℃和28.5~<30.0 ℃的频率低于旧态时段；新态时段的频率峰值（40%）及其对应的极端最高气温（28.0 ℃）均高于旧态时段（37%、27.0 ℃）。新态时段极端最低气温在-15.0~<-10.5 ℃的频率为10%~31%，低于旧态时段；-10.5~<-7.8 ℃的频率为13%~37%，高于旧态时段；新态时段频率峰值（37%）略高于旧态时段（33%）。

冬季，新态时段极端最高气温在11.5~<15.0 ℃的频率为10%~26%，低于旧态时段；在15.0~<18.5 ℃的频率为6%~30%，高于旧态时段；新态时段极端最高气温在约17.0 ℃达到频率峰值（约30%），而旧态时段则在11.0 ℃达到峰值（36%）。新态时段极端最低气温在-24.5~<-23.0 ℃和-21.5~<-19.0 ℃的频率低于旧态时段；-19.0~<-18.0 ℃的频率为23%~30%，高于旧态时段。

综上，夏、秋、冬3季新态时段极端最高气温都较旧态时段有所增强，特别是夏季和冬季频率密度曲线偏度右移明显，高温热浪和暖冬事件更为频繁。各季极端最低气温也均向高值区偏移，极端低温的强度和频率均降低，这一趋势在春季尤为明显。

图5为不同气候态时段宁夏各地夏季极端高温和冬季极端低温的阈值与强度的变化差异。夏季，新态时段极端高温阈值普遍高于旧态时段，增幅为0.1~0.8 ℃，其中银川市和吴忠、中卫两市北部阈值上升约0.6 ℃；中卫市中南部、吴忠市东南部和固原市上升0.2~0.4 ℃，表现出“北高南低”的空间分布差异。各地极端高温强度均有明显提高，增加幅度为0.2~1.0 ℃，其中银川市、吴忠市西北部和中卫市北部强度增加超过0.8 ℃，其空间分布特征与阈值变化的分布特征高度一致。冬季，除石嘴山市西部外，大部分地区新态时段极端低温阈值高于旧态时段；而石嘴山市的增幅相对较小，部分地区低温阈值甚至降低。尽管新态时段的极端低温强度整体上弱于旧时段，但变化幅度较大，大部地区极端低温较旧时段升高0.2~1.0 ℃，主要升温区集中在银川市、吴忠市西部和中卫市北部，而石嘴山市西部、中卫市南部和固原市南部的极端低温则有所降低。宁夏地区夏季极端高温的阈值和强度均呈上升趋势，具有较好的空间一致性。冬季极端低温虽整体呈升温趋势，但各地的变幅较大，显示出明显的空间差异，大部分地区极端低温明显升高，小部分地区则反之。

1991—2020年宁夏年平均降水量为281.2 mm，较1981—2010年（268.8 mm）偏多12.4 mm；年均降水量标准差为44.5 mm，较旧态时段（49.6 mm）偏少5.1 mm，表明新态时段年降水量虽然增加但年际变率减小（表2）。从季节性差异来看，新态时段春季降水量较旧态时段偏少2.0 mm，而夏、秋、冬季分别偏多7.0、7.1、0.3 mm。春季和冬季新态时段降水量的标准差较旧态时段分别减小2.8、0.5 mm，而夏季和秋季分别增加4.1、3.3 mm，表明新态时段春、冬季降水的年际变率减小，夏、秋季的变率增大。

图6为新、旧态时段宁夏各地年和季节降水量的差异。新态时段的年降水量普遍多于旧态时段，增幅在40.0 mm以内，其中石嘴山和银川两市、吴忠市大部及中卫市中北部增幅相对较小，仅在10.0 mm以内；中卫市南部和固原市的增幅为10.0~40.0 mm，显示出从北向南逐渐增加的趋势。春季，除中卫市南部和固原市中南部新态时段降水量较旧态时段偏多外，其他地区偏少不超过8.0 mm，降水量差异呈现“北少南多”的特征；夏季，全区新态时段降水量普遍多于旧态时段，偏多0.5~23.0 mm，中卫市南部和固原市降水量偏多10.0~24.0 mm；秋季，新态时段降水量普遍多于旧态时段，但区域间差异相对较小，与春、夏季略有不同，其中吴忠市东部、固原市中东部增幅较大，为8.0~16.0 mm，其余地区增幅为4.0~8.0 mm；冬季，新、旧态时段降水量变化呈北部减少而中南部增多的趋势，减少区域主要位于石嘴山、银川两市，而吴忠、中卫和固原三市增多，增幅为2.0 mm左右。新、旧态时段降水量表现出明显的季节性空间差异，夏、秋季新时段降水量全区一致增加，春季大部地区减少，冬季大部地区增加。

图7为新、旧态时段季节降水量的频率分布曲线和频率密度直方图。春季，新态时段降水量为40.0~<75.0 mm的频率为19%~34%，高于旧态时段；降水量为15.0~<40.0 mm、75.0~<105.0 mm的频率分别为20%~33%、3%~19%，低于旧态时段；新态时段存在两个频率峰值（均约33%），其第一频率峰值（40.0 mm）与旧态时段的峰值重合，第二频率峰值对应60.0 mm降水量。夏季，新态时段降水量为105.0~<130.0 mm和185.0~<225.0 mm的频率分别为14%~24%、14%~25%，均高于旧态时段；130.0~<185.0 mm的频率为24%~30%，低于旧态时段；新态时段降水量在165.0 mm左右达到频率峰值，高于旧态时段的160.0 mm，但对应的频率峰值（30%）低于旧态时段（46%）。秋季，新态时段降水量为75.0~<105.0 mm的频率为10%~23%，高于旧态时段；降水量为35.0~<55.0 mm和60.0~<75.0 mm的频率分别为17%~37%、23%~32%，均低于旧态时段；新、旧态时段降水量频率峰值接近（37%左右），对应的峰值降水量为55.0 mm左右。冬季，新态时段降水量为2.0~<8.0 mm的频率为10%~40%，低于新态时段；8.0~<14.0 mm的频率为6%~32%，高于旧态时段；新态时段降水峰值（5.0 mm）的频率为40%，低于旧态时段（7.0 mm）的60%，且14.0 mm以上的降水量仅出现在旧态时段内。四季中除夏季新态时段的降水频率分布曲线接近正峰型外，春、秋、冬三季均为左偏峰型，各季节新态时段降水量异常偏少的频率均较旧态时段有不同程度的降低，夏、秋季降水异常偏多的频率明显增加，春、冬季异常偏多的频率减少。

图8为新、旧态时段宁夏季节极端降水量的频率分布曲线和频率密度直方图。春季，新态时段极端降水量在10.5~<17.0 mm的频率为22%~40%，高于旧态时段；在4.5~<10.5 mm和17.0~<23.0 mm两个区间的频率分别为6%~28%、13%~22%，低于旧态时段；新态时段极端降水量在13.5 mm左右达到频率峰值（40%），而旧态时段则在9.0 mm达到峰值（33%）。夏季，新态时段极端降水量在25.0~<32.0 mm的频率为13%~33%，高于旧态时段；在32.0~<47.0 mm的频率低于33%，低于旧态时段；新态时段极端降水量在高值区间的频率虽低于旧态，但出现了超过47.0 mm的日最大降水量，极端性增强；新态时段极端降水量有2个频率峰值（均为33%），对应的降水量分别为30.0、37.0 mm，旧态时段在33.0 mm达到频率峰值（37%）。秋季，新态时段极端降水量在18.0~<23.0 mm的频率为9%~46%，高于旧态时段；在12.0~<18.0 mm和23.0~<28.0 mm的频率低于旧态时段；新态时段极端降水量的频率峰值由旧态时段的33%（降水量为19.5 mm）升至46%（降水量为20.5 mm），频率峰值和对应的极端降水量均高于旧态时段。冬季，新态时段极端降水量在1.2~<3.4 mm和4.2~<5.5 mm的频率分别为22%~56%和6%~14%，高于旧态时段；3.4~<4.2 mm的频率为14%~36%，低于旧态时段；新态时段极端降水的频率峰值（56%）明显高于旧态时段（36%），但所对应的极端降水量（2.4 mm）少于旧态时段（3.3 mm）。

综上，春、秋季新态时段极端降水频率分布曲线较旧态时段有所右移，极端降水量在中间数值区间的频率明显增加，即春、秋季极端降水强度总体增强，但极端降水量破历史同期极值的频率降低，出现的极端降水事件减少。夏、冬季频率分布曲线左移，极端降水量在较低值区间的频率增加，极端降水强度总体减弱，但极端降水量上限升高，降水极端性有不同程度的增加，这意味着夏、冬季极端降水强度虽总体减弱，但发生暴雨、暴雪等极端事件的频率增加。

夏季是宁夏降水集中期，“雨涝”多发，致灾性强。图9为新、旧态时段宁夏各地夏季极端降水的阈值和强度差异。新态时段宁夏极端降水阈值总体高于旧态时段，极端降水量上限升高，大部地区阈值增加在2.0 mm以内，少数地区增加不超过4.0 mm，石嘴山市是极端降水阈值增加最多的区域。大部地区极端降水量均有所增强，其中石嘴山市、银川市北部和固原市大部降水强度增加2.0 mm以上，宁夏南部、北部地区极端降水增加最为明显。新态时段，宁夏大部夏季极端降水的强度都有不同程度的增加，石嘴山市尤为突出。

本文基于宁夏回族自治区气象信息中心提供的1981—2021年全区24个国家级气象观测站逐日与逐月最高、最低、平均气温及降水量资料，对1981—2010年、1991—2020年两个气候态时段的气温和降水量变化进行了对比分析，旨在深入理解气候变化背景下宁夏的气候特征和规律，并为本地气候业务提供基础支撑，得到以下主要结论。

宁夏新态时段的年均及季节平均气温普遍高于旧态时段，春、夏、秋、冬季的平均气温分别比旧态时段高0.6、0.5、0.3、0.4 ℃，春季升温最明显，夏、冬季次之，秋季最弱。银川市、吴忠市中西部、中卫市中北部平均气温增幅较大，石嘴山市、固原市南部增幅较小，增幅呈“南北小中部大”的分布特征。极端最高（低）气温强度总体增强（减弱）、频率增加（减少）。夏季，新态时段宁夏中北部极端高温阈值提高、强度增强明显，易出现高温热浪；冬季，大部地区极端低温强度减弱、阈值升高，但局地极端低温变幅较大。

新态时段的年均及夏、秋、冬季平均降水量均多于旧态时段，其中夏、秋季降水量异常偏多的频率增加，春、冬季则相反，各季降水量异常偏少的频率有不同程度的下降；降水量空间分布的季节性差异明显，夏、秋季全区一致增多，春、冬季为南北反相型（北部减少、南部增多）。新态时段春、秋（夏、冬）季极端降水强度总体增强（减弱），但极端性降水事件的频率降低（增加）。夏季，新态时段宁夏各地极端降水阈值呈“南北大、中部小”的分布特征，石嘴山市是极端降水变化的敏感地区。

在全球气候变化背景下，宁夏地区的气候特征表现出气温升高、降水增多的趋势。为适应和减缓气候变化的影响，该趋势应被纳入未来的气候监测和策略规划中。在新气候态时段，需加强极端天气气候事件的预测以更好地满足经济和社会的服务需求。