青藏高原與全國氣溫特征及相關(guān)性分析

李鵬飛，魯海寧，陳 瑩，姜 蘇

(1.南京信息工程大學(xué)，中國氣象局氣溶膠與云降水重點開放實驗室，南京 210044；2.東?？h氣象局，江蘇東海 222300；3.富陽市氣象局，浙江富陽 311400)

青藏高原與全國氣溫特征及相關(guān)性分析

李鵬飛1，魯海寧2，陳 瑩3，姜 蘇1

(1.南京信息工程大學(xué)，中國氣象局氣溶膠與云降水重點開放實驗室，南京 210044；2.東?？h氣象局，江蘇東海 222300；3.富陽市氣象局，浙江富陽 311400)

利用1961—2010年青藏高原91個觀測站以及全國320個觀測站逐日氣溫資料，采用統(tǒng)計方法對青藏高原與全國氣溫變化及其相關(guān)性進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明：青藏高原與全國年均氣溫之間有較好的相關(guān)性；青藏高原與全國年平均氣溫均變暖趨勢明顯，其中青藏高原年平均氣溫的線性趨勢為0.228℃/10 a，全國為0.226℃/10 a，增溫幅度略低于青藏高原；青藏高原與全國年平均氣溫突變年基本一致，小波分析均具有3類尺度的周期變換規(guī)律，第一主周期均值均為28 a，青藏高原年平均氣溫周期變化顯著性強(qiáng)于全國。

青藏高原；氣溫變化；相關(guān)性；小波分析；突變年

青藏高原是世界最高的高原，有著特殊的地形地貌，形成了獨特的氣候，且對中國、亞洲乃至北半球的大氣環(huán)流和氣候產(chǎn)生顯著影響，青藏高原也是形成影響我國東部天氣系統(tǒng)的源地之一，因此，對青藏高原氣候變化的研究一直受到專家、學(xué)者的重視[1-10]。利用數(shù)理統(tǒng)計分析方法，研究青藏高原氣溫與全國氣溫年際變化的特征，并分析二者的相關(guān)性，對進(jìn)一步了解青藏高原對全國氣候變化的影響有著重要的參考價值。

1 資料與方法

所用資料均為1961—2010年全國基準(zhǔn)地面氣象觀測站逐日氣溫資料。將青藏高原91個觀測站點 (涉及甘肅、青海、四川、西藏、新疆、云南6省，見圖1)年平均氣溫的均值作為青藏高原地區(qū)氣溫代表值。選取全國320個基準(zhǔn)地面站點年平均氣溫的均值作為研究全國氣溫變化的代表值，其中包含青藏高原地區(qū)的部分觀測站點。通過使用氣候傾向趨勢分析[11]、滑動平均、M-K突變檢驗分析[12]，小波分析[13-14]，Pearson相關(guān)性分析[15]等方法，對青藏高原地區(qū)年均氣溫和全國年均氣溫變化特征進(jìn)行分析。

圖1 青藏高原地區(qū)氣象觀測站分布圖

2 青藏高原地區(qū)氣溫變化

2.1 氣溫年際擬合變化

1961—2010年青藏高原地區(qū)年平均氣溫為10.6℃；最高年平均氣溫為11.9℃(1969年)；最低年平均氣溫為9.5℃(1962年)。從圖2可以看出，青藏高原地區(qū)氣溫線性趨勢為0.228℃/10 a，說明青藏高原地區(qū)年均氣溫呈遞增趨勢；5 a滑動平均氣溫顯示，1995年為近50 a氣溫的轉(zhuǎn)折點，1995年之前氣溫普遍小于平均值，之后均大于平均值，表明了1995年之后青藏高原地區(qū)年平均氣溫明顯升高，處于偏暖期。

圖2 1961—2010年青藏高原地區(qū)年平均氣溫擬合圖

2.2 氣溫突變及周期變化

將青藏高原地區(qū)50 a年平均氣溫進(jìn)行M-K突變檢驗，結(jié)果顯示，1997年青藏高原地區(qū)年平均氣溫發(fā)生突變(圖3)，并通過了α=0.01的顯著性檢驗。

圖3 1961—2010年青藏高原地區(qū)年平均氣溫突變分析

青藏高原地區(qū)50 a年平均氣溫小波分析結(jié)果(圖4～圖6)表明，青藏高原地區(qū)50 a年平均氣溫在時域上具有24～32 a、18～23 a、10～15 a 3類周期變化。24～32 a時間尺度上平均周期為28 a，為50 a年平均氣溫變化的第一主周期，具有全域性，周期性最顯著，存在準(zhǔn)2次震蕩；18～23 a時間尺度平均周期為22 a，為50 a年平均氣溫變化的第二主周期，具有局部性，存在準(zhǔn)3次震蕩；10～15 a時間尺度平均周期為13 a，具有局部性，在1968—2003年間表現(xiàn)較穩(wěn)定，期間存在準(zhǔn)4次震蕩。

3 全國氣溫變化分析

3.1 氣溫年際擬合變化

1961—2010年全國年平均氣溫為10.82℃；其中最高年平均氣溫為11.93℃(2007年)；最低為9.86℃(1984年)。1961—2010年全國年平均氣溫線性趨勢(圖7)為0.226℃/10 a，說明全國年平均氣溫呈遞增趨勢；1994年為其演變的轉(zhuǎn)折點。即1994年之前多負(fù)距平，1994年之后多正距平。

圖4 1961—2010年青藏高原地區(qū)年平均氣溫小波周期分析

圖5 1961—2010年青藏高原地區(qū)年平均氣溫小波方差

圖6 1961—2010年青藏高原地區(qū)年平均氣溫多時間尺度特征小波實部

圖7 1961—2010年全國年平均氣溫擬合圖

3.2 氣溫突變及周期變化

M-K檢驗(圖8)表明1994年全國年平均氣溫發(fā)生顯著突變。全國年平均氣溫小波分析結(jié)果(圖9～圖11)顯示，全國年平均氣溫在時域上具有24～32 a、15～18 a、8～10 a這3類變化周期。15～18 a、8～10 a均沒有全域性，周期顯著性較差，不做進(jìn)一步分析。24～32 a時間尺度上平均周期為28 a，為50 a年平均氣溫變化的第一主周期，具有全域性，周期性最顯著，存在準(zhǔn)2次震蕩。

圖8 1961—2010年全國年平均氣溫突變分析

圖9 1961—2010年全國年平均氣溫小波周期分析

圖10 1961—2010年全國年平均氣溫小波方差

4 青藏高原與全國氣溫變化相關(guān)性

對1961—2010年全國氣溫與青藏高原氣溫進(jìn)行相關(guān)性統(tǒng)計分析，全國年平均氣溫與青藏高原年平均氣溫的相關(guān)系數(shù)雙側(cè)假設(shè)P檢驗通過α =0.001的顯著性檢驗，相關(guān)系數(shù)r=0.654，說明二者具有較好的相關(guān)性。

圖11 1961—2010年全國年平均氣溫28 a特征時間尺度小波實部

5 結(jié)論

(1)青藏高原年平均氣溫總體上呈逐年遞增趨勢，每10 a增溫約0.228℃。全國年平均氣溫也呈逐年遞增趨勢，每10 a增溫約0.226℃，增溫幅度略低于青藏高原地區(qū)。1995年以后二者均開始處于氣候偏暖期。

(2)分析青藏高原地區(qū)與全國年平均氣溫突變以及周期變化規(guī)律得出，全國年平均氣溫突變年與青藏高原地區(qū)基本一致。青藏高原地區(qū)與全國年平均氣溫均具有3類時間尺度的變換規(guī)律。第一主周期均值均為28 a。青藏高原地區(qū)年平均氣溫周期變化顯著性強(qiáng)于全國。

(3)分析青藏高原地區(qū)與全國氣溫年均值相關(guān)性得出，青藏高原年均氣溫與全國年均氣溫之間存在較好的相關(guān)性，說明青藏高原的大氣環(huán)流和氣候?qū)θ珖鴼夂蛴酗@著的影響。

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：A

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1006-4354(2015)03-0028-04

2014-12-25

李鵬飛 (1989—)，男，漢族，江蘇東海人，碩士研究生，從事雷電過電壓防護(hù)技術(shù)與數(shù)據(jù)統(tǒng)計研究。

國家自然科學(xué)基金項目(41075025)，江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目(PAPD)