合肥市1961～2010年最高氣溫、最低氣溫變化特征分析

袁新田

(宿州學(xué)院環(huán)境與測繪工程學(xué)院，安徽，宿州 234000)

近年來，由于全球自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生以及人類不合理的經(jīng)濟活動，導(dǎo)致氣溫發(fā)生突變，生態(tài)環(huán)境遭受破壞，給人類造成了不可估量的損失，因此對氣溫的研究越來越受到人們的重視。IPCC第四次評估報告[1]指出，近百年全球地表平均溫度明顯升高，1906～2005年全球地表平均溫度上升了0.74 ℃，20世紀后半葉北半球平均溫度是近1300年中最高的。與1980～1999年相比，未來20年全球?qū)⒃鰷?.4 ℃。由于20世紀前50年我國的氣溫觀測資料不完整，不同的學(xué)者使用不同的方法進行插補和重建，因而得到不同的線性增暖趨勢[2-9]。丁一匯[10]等研究指出：近100 a（1905～2001年）來中國年平均地表氣溫的升溫幅度約為0.5～0.8 ℃，明顯高于全球或北半球同期平均增溫幅度，北方和青藏高原增溫比其他地區(qū)顯著。中國東部地區(qū)氣候變暖的影響因素可能是由于區(qū)域氣候背景的變化和人為熱釋放的變化[11]。

安徽省合肥市為北亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候，位于我國氣候過渡帶(亞熱帶與暖溫帶)，由于其地處我國南北氣候的過渡帶，是氣候變化的敏感區(qū)之一[12-13]。在我國不同地區(qū)升溫差異較大，變化趨勢不同的背景下，我們研究了合肥市最低、最高氣溫的變化特征，對該區(qū)域農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本研究通過對合肥市近50 a氣溫數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，初步探討了最低、最高氣溫變化特征，為減緩、適應(yīng)氣候變化提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 資料

選取合肥市氣象站點（58321）1961～2010年逐日最高氣溫與最低氣溫的觀測數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行整理。四季劃分如下：春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）、冬季（12～次年2月）。合肥站在2004年1月遷到距離原址(31°52′N，117°14′E)東南方約9 km的南郊駱崗機場(31°47′N，117°18′E)附近, 觀測場海拔高度基本沒有變化, 但周圍環(huán)境發(fā)生較大變化?？紤]遷站前后氣象要素間的誤差，為保持資料的連續(xù)性，對新站 (2004年1月后)的數(shù)據(jù)進行了訂正[14]。

1.2 方法

用最小二乘法估計氣候要素時間序列的線性傾向率。氣溫的變化趨勢采用一次線性方程表示，即：

式中：Y為氣象要素，t為年份的序號（本研究t取值為1～50)；b為線性趨勢項，b*10表示氣溫要素每10 a的變化量，b的系數(shù)為正，則表明是增量，b的系數(shù)為負，則表明是減量[15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 最低氣溫變化分析

由圖 1(a～d)可知合肥市春、夏、秋、冬季平均最低氣溫變化傾向率分別為0.301 ℃/10 a、0.167 ℃/10 a、0.269 ℃/10 a、0.425 ℃/10 a。四季平均最低氣溫呈現(xiàn)上升的趨勢。從5年滑動曲線可以看出：春季最低氣溫變化從 60年代～70年代初期（1973年）、70年代末期～80年代末期（1989年）和21世紀初期（即2001年）～2010年，氣溫總體處于下降期；70年代初期～1977年、80年代末期～21世紀初，氣溫呈現(xiàn)較快的增加特征。夏季最低氣溫在 60年代～1974年和1979年～80年代初期表現(xiàn)出明顯的波動下降趨勢；70年代中期～1978年、1994年以后，氣溫總體表現(xiàn)出較快的增溫特征；1984～20世紀初期氣溫處于小范圍內(nèi)的振幅變化中。秋季最低氣溫在60年代～1973年、1979年～80年代初期這兩個時間段內(nèi)，氣溫呈現(xiàn)下降的特征； 70年代初中期～70年代中后期、1993年～2010年，氣溫表現(xiàn)出增加的變化趨勢。冬季最低氣溫在 60年代～1972年、70年代末期～1986年、21世紀初～2010年，為下降期；1973年～70年代末期、80 年代中期～2002年這兩個時間段內(nèi)，氣溫處于較大波動的上升期。

圖1 合肥市四季最低氣溫變化（1961～2010年）Fig.1 The change of minimum temperature in every season in Hefei city form 1961 to 2010

2.2 最高氣溫變化分析

由圖2(a～d)可知合肥市春、夏、秋、冬季平均最高氣溫變化傾向率分別為0.4 ℃/10 a、-0.042 ℃/10 a、0.256 ℃/10 a、0.204 ℃/10 a。從 5 年滑動曲線顯示：春季最高氣溫在60年代～1993年，表現(xiàn)出小范圍內(nèi)的波動變化，1994年以后氣溫呈較快的增加特征，超過多年平均值。夏季最高氣溫在60年代末～80年代中期呈現(xiàn)較明顯的下降特征，80年代中期～1993年這段時間內(nèi)，氣溫變化幅度比較小，從 90年代中后期開始，氣溫變化出現(xiàn)較小幅度的增長趨勢。秋季最高氣溫1961年～70年代初期、80年代初期～1985年這兩段時間內(nèi)，氣溫處于下降期；70年代中期～80年代初、80年代中期～21世紀初10年，氣溫則表現(xiàn)出小范圍內(nèi)的增長趨勢。冬季最高氣溫在60年代～1972年、80年代初期～80年代中期、2002年～2010年這三個時間段內(nèi)，下降期；1973年～80年代初期、80年代中期～2002年這兩個時段處于上升期。

圖2 合肥市四季最高氣溫變化（1961～2010年）Fig.2 The change of maximum temperature in every season in Hefei city form 1961 to 2010

2.3 氣溫日較差變化分析

由圖3(a)可知春季氣溫日較差的變化傾向率為0.009 ℃/10 a。春季日較差呈微弱的增大特征。最大值分別出現(xiàn)在2000年、2005年、2006年，最小值出現(xiàn)在1964年。由圖3(b)可知夏季氣溫日較差的變化傾向率為-0.209 ℃/10 a。表明夏季日較差呈現(xiàn)減小的變化特征。夏季平均日較差的最大值出現(xiàn)在1966年，最小值出現(xiàn)在1996、1999年。由圖3(c)可知秋季氣溫日較差的變化傾向率-0.013 ℃/10 a。秋季日較差的極值出現(xiàn)在1966年（最大值10.9 ℃）和1975年（最小值為6.5 ℃）。由圖3(d)可知冬季氣溫日較差的變化傾向率為-0.221 ℃/10 a，冬季日較差呈減小的變化特征。

圖3 合肥市四季氣溫日較差變化（1961～2010年）Fig.3 The change of diurnal temperature range in every season in Hefei city form 1961 to 2010

2.4 氣溫年代際變化分析

2.4.1 最低氣溫年代際變化

由表1可知：從20世紀60年代至80年代，四季平均最低氣溫距平值呈現(xiàn)波動減少特征，與多年平均最低氣溫相比偏低；從20世紀90年代至21世紀 10年代，四季平均最低氣溫距平值呈現(xiàn)明顯的增加特征，與多年平均最低氣溫相比偏高。

各年代變化如下：20世紀60年代四季最低氣溫距平值均低于多年平均最低氣溫值，其中冬季氣溫距平值為-0.8 ℃，減少幅度最大，而夏季減少幅度最小，為-0.1 ℃；20世紀70年代四季氣溫距平值為負值，其中春季氣溫距平值變化幅度最大，為-0.5 ℃，夏季氣溫距平值變化幅度最小，為-0.2 ℃；20世紀80年代四季氣溫距平值為負值，其中冬季和夏季最低氣溫距平值減少幅度最大，為-0.4 ℃，春季和夏季最低氣溫距平值減少幅度最小，為-0.3 ℃；20世紀90年代四季最低氣溫距平值呈現(xiàn)增加特征，且冬季最低氣溫距平值增加幅度最大，比平均值高出0.6 ℃；21世紀10年代四季最低氣溫距平值均呈明顯的增加特征，且冬季最低氣溫距平值增加幅度最大，高于多年平均值0.9 ℃。

表1 合肥市年代際最低氣溫距平（℃）Table 1 Anomaly of minimum temperature inter-decadal in Hefei city

2.4.2 最高氣溫年代際變化

由表2可知：春季、秋季、冬季最高氣溫距平值的變化特征與其自身最低氣溫距平值相比，其變化特征相一致，即從20世紀60年代至80年代，春季、秋季、冬季平均最高氣溫距平值為負值；從20世紀90年代至21世紀10年代，春季、秋季、夏季平均最高氣溫值均大于多年平均最高氣溫值，氣溫的距平值呈現(xiàn)較快的增加特征。但夏季不同于其他三季在于：夏季平均最高氣溫在 60年代呈增加的變化特征，距平值為正值，而在 90年代則表現(xiàn)出減少的特征，其距平值為負值。

各年代變化如下：最高氣溫距平值在 20世紀60年代除夏季呈明顯增加特征外，其他三季均呈減少特征，且春季減少幅度和夏季增加幅度最大，分別為-0.5 ℃和0.5 ℃；20世紀70年代四季最高氣溫距平值均呈減少特征，其中春季減少幅度最大，為-0.6 ℃，夏季減少幅度最小，為-0.2 ℃；20世紀80年代四季均呈減少特征，其中秋季和冬季下降的趨勢最大，為-0.6 ℃，春季下降的趨勢最小，為-0.4 ℃；20世紀90年代除夏季最高氣溫距平值呈減少特征外，其他三季均呈增加特征，且冬季增加幅度最大，為0.5 ℃；21世紀10年代四季最高氣溫距平值均呈增加特征，其中春季增加幅度最大，為1.3 ℃，夏季增加幅度最小，為0.4 ℃。

表2 合肥市年代際最高氣溫距平（℃）Table 2 Anomaly of maximum temperature inter-decadal in Hefei city

3 結(jié)論

(1)合肥市近50 a最低氣溫呈現(xiàn)升高趨勢，四季增溫存在差異，冬季增溫幅度最大，夏季增溫幅度最小。

(2)合肥市近50 a春、秋、冬季最高氣溫呈上升趨勢，春季增溫幅度最大，而夏季最高氣溫呈現(xiàn)遞減的變化特征。

(3)合肥市近 50 a春季氣溫日較差呈現(xiàn)增大趨勢，夏、秋、冬季氣溫日較差均呈現(xiàn)減小趨勢。近50 a夏季和冬季氣溫日較差變化幅度大于春季和秋季氣溫日較差變化幅度（包括增加幅度和減少幅度）。

(4)合肥市最低、最高氣溫在20世紀90年代以前偏低，處于冷期階段，20世紀90年代以后氣溫偏高，處于暖期階段。

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