近62年南京地區氣溫變化趨勢及其分析

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2023年12月31日發(作者：書法作文)

近62年南京地區氣溫變化趨勢及其分析

劉長煥;許嘉偉;陳婕;方文維;陳宏;張葉暉

【摘要】利用南京市1951 ～2012年逐日氣象觀測資料,采用非參數統計、成對的斜率回歸中值、Spearman等級相關方法,分析了近62年南京市年平均氣溫、最高(低)氣溫、冷(熱)日頻數、日較差、極端氣溫值的變化趨勢.結果表明,近62年南京市年平均氣溫、最高氣溫呈現上升趨勢,這與全球氣候變暖的趨勢一致;春季平均氣溫上升趨勢最明顯,而夏季平均氣溫上升趨勢最不明顯;20世紀80年代后備季節平均氣溫呈明顯的上升趨勢.在冷(熱)日頻數方面,冷日頻數減少,熱日頻數增加;在氣溫日較差方面,冬、夏、秋季氣溫日較差呈緩慢下降趨勢,僅春季氣溫日較差呈輕微上升趨勢;在極端氣溫值方面,南京站觀測值曾3次最高溫突破40℃,2次是出現在20世紀50 ～60年代,一次出現在2003年,近20年來沒有出現年最低溫度低于-10℃的嚴冬.

【期刊名稱】《安徽農業科學》

【年(卷),期】2013(000)031

【總頁數】4頁(P12405-12408)

【關鍵詞】氣候變化;南京;氣溫;變化趨勢

【作者】劉長煥;許嘉偉;陳婕;方文維;陳宏;張葉暉

【作者單位】南京信息工程大學水文氣象學院,江蘇南京210044;南京信息工程大學水文氣象學院,江蘇南京210044;南京信息工程大學水文氣象學院,江蘇南京210044;南京信息工程大學水文氣象學院,江蘇南京210044;南京信息工程大學水文氣象學院,江蘇南京210044;南京信息工程大學水文氣象學院,江蘇南京210044

【正文語種】中文

【中圖分類】S161.2+2

近幾十年來，隨著全球增溫的日益突出，氣候變化日益受到全球各地的專家及政府的關注。根據聯合國政府氣候變化專門委員會的第四次報告(IPCC)，在1906～2005年這100年間全球平均增溫0.74℃，特別是在1956～2005年氣候增溫異常明顯，平均增溫0.13℃/10a［1］，而其中的主要原因歸結于人類活動的日益頻繁［2］。對于近30年來不斷地加強工業化和推進城市化進程的中國，氣候變化更是明顯。1951～2004年我國平均氣溫升高1.3℃，增溫速率為0.25℃/10a，有關研究表明，近幾十年來，全球環境變化的速率和強度在人類歷史上較為少見［3－4］。

南京位于 31°14'～32°37'N、118°22'～ 119°14'E，地處長江下游，瀕江近海，屬亞熱帶季風氣候。隨著經濟的發展，南京城市化進程不斷推進，市區內建成面積由1985年的121 km2擴張到2005年的513 km2，城市綠化面積下降、生物多樣性下降，直接影響著南京市溫度變化特征［5］。研究南京氣候變化對理解在全球變暖的條件下長江中下游地區的氣候變化及其特征有重要參考價值，同時對理解氣候變化對人類活動及農業生產、社會有重要意義［6－8］。當前對南京氣候變化的研究雖然已有部分成果，但對于南京氣溫變化的機制及應對措施等方面的研究還是有所欠缺，因此，及時開展對南京氣候變化的研究顯得格外重要。筆者利用南京市1951～2012年站點氣象資料，采用非參數統計、成對的斜率回歸中值、Spearman等級相關方法，對南京市62年來氣溫變化及其趨勢進行了分析，為研究南京市近幾十年來氣候變化特征及其成因的分析、探討如何消減氣候變暖對人類生活生產的影響以及為政府部門作出相關政策提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 資料選取采用的氣象觀測資料為國家氣象信息中心資料室整理的南京地區1951～2012年日平均氣溫、逐日最低氣溫、逐日最高氣溫等。以逐日資料為基礎，將3～5月作為春季、6～8月為夏季、9～11月為秋季、12月～次年2月作為冬季，形成四季和全年的資料序列，進行距平化處理，得到各季和年平均的距平序列。

1.2 分析方法運用非參數的統計方法、成對的斜率回歸中值方法，計算南京市長期氣溫的變化趨勢［9］;并利用Spearman等級相關方法確定變化趨勢的顯著性。這里簡單介紹一下成對的斜率回歸中值線性回歸方法，它是基于一組序列中每一個可能的兩點之間的斜率，并取這些斜率的中位數而得到的。這需要去計算每個可能成對點(xi，yi)和(xj，yj)之間的斜率(bk)，其計算公式是bk=(yi－yj)/(xi－xj)，如果n是序列的樣本總數，那么該序列一共有n(n－1)/2組成對的斜率;事實上對于任何的i和j，如果xi=xj，成對斜率的個數就會減少。最終的斜率估計值(b)即為序列bk的中位數。利用這個斜率估計值計算所有樣本相對應的殘差:resi=yi－(bxi)，截距估計(a)即為殘差序列的中位數，那么最終的線性回歸方程為:yj=a+bxj。

溫度日較差是反映某日溫度彈性幅度的指標，利用南京市62年四季的逐日最高和最低氣溫的差值，分析了其特征及變化趨勢。關于炎熱/寒冷天氣的變化，利用逐日最高、最低氣溫，按照Tmax≥35℃為熱日和Tmax≤0℃為冷日的標準［10］，統計在62年內南京市熱日頻數和冷日頻數，并分析特征及其變化趨勢。極端最低、最高氣溫可以最直觀地反映某地的嚴寒、炎熱狀況。因此，在此也分析了年極端值的特征及其變化趨勢。

2 結果與分析

2.1 年平均氣溫變化特征

2.1.1 月變化。從1951～2012年南京62年和近33年(1980～2012年)的月平均氣溫趨勢值(表1)可以看出，1951～2012年南京各月平均氣溫線性增長率均為正

值，表明南京62年氣溫變化呈增長趨勢。其中3、4、5月增長率分別為0.40、0.36、0.39 ℃ /10a，且4、5 月份的顯著性水平在 95%以上，表明62年來南京市春季增溫趨勢最為明顯。近33年南京所有月份氣溫線性增長率也均為正值，這與62年氣溫線性增長率一致，進一步證明了南京變暖趨勢。但33年的氣溫增長率均比62年的大，表明近33年南京的增暖趨勢更強，其中在3、4、5、9、10

月份的線性增長率均較高，且顯著性水平均在95%以上。在33年的氣溫變化當中，秋季變暖趨勢和春季一樣也愈加明顯。

表1 南京月氣溫線性增長率統計注:*表示顯著性水平在95%以上。月份 1951～2012年 1980～2012年1 0.21 0.23 2 0.36 0.90 3 0.40 0.77*4 0.36* 0.87*5

0.39* 0.54*6 0.14 0.38 7 0.09 0.56 8 0.02 0.33 9 0.24 0.66*10 0.28 0.58*11

0.13 0.63 12 0.18 0.71

2.1.2 年際變化。由圖1可知，1951～2012年南京年平均氣溫為 15.65℃，年平均氣溫的線性上升率為 0.22℃/10a，而在1980年后，年平均氣溫是15.92℃，年平均氣溫的線性上升率為0.56℃/10a。1996年后年平均氣溫均超過了16.00℃。

2.1.3 季變化。由1951～2012年南京市四季年平均溫度距平(圖2)可見，62年中冬季平均氣溫為3.72℃，線性上升率為0.23℃/10a，20世紀80年代后平均氣溫為4.04℃，線性上升率為0.65℃/10a;春季平均氣溫為14.87℃，線性上升率為0.36℃/10a，80年代后平均氣溫為15.33℃，線性上升率為0.72℃/10a;夏季平均氣溫為26.80℃，線性上升率為0.12℃/10a，80年代后平均氣溫為26.81℃，線性上升率為0.50℃/10a;秋季平均氣溫為16.99℃，線性上升率為0.22℃/10a，80年代后平均氣溫為17.28℃，線性上升率為0.57℃/10a。由此可見，1951～2012年各季節平均氣溫均有上升，其中，線性上升率最大的為春季，80年代后呈上升趨勢更加顯著，溫度明顯增加，春季時間變短，這與實際的氣溫變化一致。

圖1 1951～2012年南京市年平均溫度距平及線性擬合

2.2 氣溫日較差變化特征由1951～2012年南京市四季氣溫日較差距平及線性擬合(圖3)可見，62年南京的平均日較差中冬季、夏季、秋季均呈下降趨勢，下降率分別為0.164、0.158、0.129 ℃ /10a，下降趨勢均較小，冬季最大，夏季次之，秋季最小;其對應的平均日較差分別為 8.47、7.82、8.91 ℃。春季呈上升趨勢，上升率為0.091℃/10a，為弱上升趨勢，平均日較差為9.40℃，為四季之中最大。自80年代后，冬季、夏季、秋季平均日較差仍均呈下降趨勢，分別為－0.505、－0.056、－0.323 ℃ /10a，同比62 年總趨勢，冬季和秋季的下降率均有所增大，對應的平均日較差為8.25、7.51℃，而夏季的下降率有所減小，平均日較差為7.51℃;80年代后春季的上升率為0.173℃/10a，同比略有上升，平均日較差為9.47℃。由分析可知，平均日較差的變化趨勢與平均最高氣溫、平均最低氣溫的變化趨勢有關。如62年中夏季平均最高氣溫呈下降趨勢，而平均最低氣溫呈上升趨勢，因此夏季平均日較差呈下降趨勢;62年中春季的平均最高、最低氣溫均呈上升趨勢，但最高溫的上升趨勢大于最低溫的上升趨勢，因此其日較差呈上升趨勢。

2.3 冷熱日頻數變化特征從南京市62年來氣溫低于0℃及高于35℃的日頻數圖(圖4)可以看出，62年平均冷日頻數為52.77 d，線性擬合斜率為－0.27 d/10a，80 年代后平均冷日頻數為44.75 d，線性擬合斜率為－0.82 d/10a;62年熱日平均熱日頻數為12.50 d，線性擬合斜率接近于0，80年代后平均熱日頻數為12.79 d，線性擬合斜率為0.36 d/10a。冷日頻數整體呈現一個下降的趨勢，到了80年代后下降更加顯著，下降速率加快了近3倍，說明南京冬天寒冷的日數正在減少。總的熱日頻數則變化趨勢并不明顯，對80年代后的熱日頻數單獨分析，呈現一個緩慢上升的趨勢，說明80年代后炎熱的日數正在增加。冷日頻數減少、熱日頻數增加，南京地區氣溫整體呈現上升趨勢，這與全球氣候變暖的大環境是一致的。

圖2 1951～2012年南京市四季平均溫度距平及線性擬合注:a.冬季;b.春季;c.夏季;d.秋季。

圖3 1952～2012年南京市四季氣溫日較差距平及線性擬合注:a.冬季;b.春季;c.夏季;d.秋季。

圖4 1951～2012年南京市冷日(a)和熱日(b)頻數年際變化

2.4 極端溫度變化特征由1951～2012年南京年最高溫和年最低溫的變化(圖5)可見，62年內南京市測量到的最高溫為40.7℃，最低溫低至－14.0℃，這2個極端溫度均出現在20世紀50年代。近62年以來該地區曾有3次最高溫突破40.0℃，分別是出現在1959、1966、2003年;年最低溫有4次低于－12℃，分別出現在1954、1969、1977和1991年。近20年來沒有出現過年最低溫低于－10℃的嚴冬。

圖5 1951～2012年南京市極端最高溫度(a)和極端最低溫度(b)年際變化

3 結論與討論

(1)1951～2012年南京市年平均氣溫、最高溫、最低溫總體上呈緩慢上升趨勢，特別是1980年以后增溫趨勢極其明顯;而從4個季節的變化趨勢來看，所有季節平均溫度均呈上升趨勢，但又表現出各自不同的特點，其中春季、秋季、冬季增溫趨勢較為明顯，而夏季增溫趨勢較弱。

(2)在日較差方面，62年南京的平均日較差中冬季、夏季、秋季均呈下降趨勢，春季呈輕微上升趨勢;但1980年以后氣溫日較差仍呈現緩慢下降趨勢。表明南京溫度趨于平緩，波動變小，特別是春、秋季日較差變化不明顯。

(3)62年南京冷日頻數和熱日頻數均呈下降趨勢，特別是冷日頻數，下降趨勢尤其明顯，這與氣候變暖的趨勢一致;而對于熱日頻數來說，其上升趨勢較不明顯，這與南京夏季的最高溫度的趨勢變化有關，所以總體上說明了南京的變暖趨勢。

(4)在極端天氣值方面，近62年南京極端最低溫和極端最高溫均呈上升趨勢，南京曾有3次最高溫突破40℃，2次是出現在20世紀50～60年代，一次出現在2003年，近20年來沒有出現過年最低溫度低于－10℃的嚴冬。從一定程度上表

明62年來南京氣候確有變暖的趨勢。

(5)62年來南京氣溫變化與我國及全球氣候變化趨勢一致［4，8］。現有的研究表明，影響氣候變化的因子主要有自然因子以及人類活動，其中自然因子主要由地理位置、太陽活動、氣候系統內部的低頻振動以及大氣環流、南方濤動的強弱等直接或間接地影響著氣候的變化［11］。而在人類活動中主要表現在城市化進程的加快和工業化的推進。在城市發展的過程中，熱島效應逐步顯著、溫室效應也日益增加，均直接影響著城市的溫度變化。但更具體的影響氣候變化因素及其響應機制還有待進一步的研究。

參考文獻

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