基于歷史數(shù)據(jù)的滬寧杭三地氣候特征、差異及變化研究

蔣一如

摘要：利用1951-2017年滬寧杭地區(qū)的氣候資料，對(duì)近50年來三地的氣候特征、差異及變化進(jìn)行了對(duì)比分析。主要得出了以下結(jié)論：（1）滬寧杭三地最高氣溫和平均濕度差異無幾; （2）杭州降水明顯高于其他兩地，南京低溫明顯低于其他兩地，上海則是風(fēng)速明顯高于其他兩地;（3）近30年來三地氣候變暖趨勢(shì)顯著，年均溫波動(dòng)上升明顯，且在最低溫上的影響較大，其中上海的均溫上升幅度最大;（4）近50年來三地相對(duì)濕度均有顯著下降，而降水量的變化則不明顯;（5）近50年上海平均風(fēng)速下降明顯。

關(guān)鍵詞：滬寧杭; 氣候特征; 對(duì)比分析; 氣候變化

中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.05.087

江南地區(qū)指我國(guó)長(zhǎng)江中下游以南地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口稠密、文化繁榮，自古就以“江南水鄉(xiāng)”之稱聞名。滬寧杭地區(qū)則屬于江南地區(qū)的重要構(gòu)成區(qū)域，是長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)帶的核心部分，有著極為強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)影響力。其大致以太湖為中心，形成了以南京、上海、杭州為頂點(diǎn)的三角形。而氣候，則是一種大氣物理特征的平均狀態(tài)，體現(xiàn)出一定的長(zhǎng)期性和區(qū)域性。江南地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，并具有相應(yīng)的區(qū)域特征。

關(guān)于區(qū)域氣候特征、氣候變化以及不同地區(qū)的氣候?qū)Ρ龋延休^多研究，然而少有就江南地區(qū)三個(gè)核心城市的相關(guān)對(duì)比研究。文章選取南京、上海、杭州三地，基于1951年至2017年的氣象數(shù)據(jù)分析其氣候特征、差異及變化。滬寧杭三地相距較近，南京到上海為270公里，而上海到杭州僅有165公里，南京到杭州約237公里，其氣候既具有區(qū)域共性，也有由其緯度高低、距海遠(yuǎn)近造成的緯度地帶差異和海陸地帶差異，同時(shí)還有由于地形地貌等特征造成的局地小氣候。通過對(duì)本文的研究，可以了解江南地區(qū)氣候的整體特征，并熟悉區(qū)域的氣候差異，同時(shí)進(jìn)一步探尋到整個(gè)江南地區(qū)乃至全球60余年來的氣候變化。

1研究區(qū)概況

上海、南京、杭州三地位于中國(guó)的華東地區(qū)。其中，上海位于長(zhǎng)江出?？谀蟼?cè)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)120°52′至122°12′、北緯30°40′至31°53′之間，市中心人民廣場(chǎng)地理坐標(biāo)為東經(jīng)121°28′，北緯31°14′;南京位于江蘇省的西南部，地理坐標(biāo)為北緯31°14′至32°37′、東經(jīng)118°22′至119°14′之間，市中心新街口地理坐標(biāo)為北緯32°02'38"、東經(jīng)118°46'43";杭州位于浙江省北部，地理坐標(biāo)為東經(jīng)118°21′-120°30′、北緯29°11′-30°33′之間，市中心地理坐標(biāo)為東經(jīng)120°12′，北緯30°16′。

2資料與方法

2.1資料來源

本文所用的資料來自于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（http：//data.cma.cn/）和中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心（http：//cmdp.ncc-cma.net/cn/index.htm）。其中，從中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心160站觀測(cè)數(shù)據(jù)中獲取了三地（上海站，站號(hào)：58367，位置：31.41°N，121.46°E;南京站，站號(hào)：58238，位置：32.00°N，118.8°E;杭州站，站號(hào)：58457，位置：30.23°N，120.17°E）1951—2017年逐月降水和氣溫?cái)?shù)據(jù);從中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)獲取了三地（上海寶山站，站號(hào)：58362，位置：31.24°N，121.27°E;南京站，站號(hào)：58238，位置：32.00°N，118.48°E;杭州站，站號(hào)：58457，位置：30.14°N，120.10°E）1951年—2016年（三地均缺失1963年、2003年數(shù)據(jù)，同時(shí)上海寶山站還缺失1951-1958年、1996年數(shù)據(jù)）中國(guó)地面國(guó)際交換站氣象資料月值和年值數(shù)據(jù)集，包括風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、氣溫、降水量、降水天數(shù)等的最大、最小、平均值等多種指標(biāo)。

2.2方法

對(duì)于所收集的氣象數(shù)據(jù)，文章首先進(jìn)行了數(shù)據(jù)的預(yù)處理工作，包括尋找數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤點(diǎn)、缺失點(diǎn)、調(diào)整數(shù)據(jù)格式等。在此基礎(chǔ)上，從年變化和月變化兩個(gè)維度就氣溫、降水、風(fēng)速、濕度等多種氣候?qū)Ρ戎笜?biāo)進(jìn)行分析，了解其氣候差異、趨勢(shì)及變化。

3氣候?qū)Ρ确治?/p>

3.1氣溫

圖2（a）為1951-2017年滬寧杭三地的年均氣溫對(duì)比。大致氣溫高低為杭州>上海>南京，符合三地緯度所對(duì)應(yīng)的規(guī)律。三地氣溫走向和波動(dòng)基本一致，自1990年以來，受全球變暖影響，氣溫波動(dòng)上升趨勢(shì)明顯，總體約增長(zhǎng)了2-3℃。而上海年均溫上升最快，目前均溫已接近杭州，推測(cè)與近年來上海城市的發(fā)展和擴(kuò)張導(dǎo)致熱島效應(yīng)增強(qiáng)有關(guān)。

圖2（b）為1951-2017年滬寧杭月均氣溫對(duì)比，曲線總體走向依舊一致。其中冬季（12月-2月）南京氣溫相對(duì)較低，夏季7、8月杭州氣溫相對(duì)較高，春夏季氣溫差異不明顯。上海因其濱海特性，海洋性表現(xiàn)較顯著，春季氣溫回暖略慢，秋季氣溫下降也略慢。年溫差南京最大。而滬寧杭三地冬季均溫都高于0℃，是典型的亞熱帶季風(fēng)氣候的表現(xiàn)。

圖2（c）為自1951-2015年三地最低氣溫對(duì)比。同樣具有較好的一致性。南京因其緯度比另兩地高，最低溫明顯偏低。上海和杭州的最低溫較為相近?？傮w來看，最低溫波動(dòng)上升趨勢(shì)明顯。自1991年來，趨向于穩(wěn)定，波動(dòng)程度相比之前有所減弱。而1968、1976、1990年則為氣溫異常偏低的年份。

圖2（d）為1951-2015年滬寧杭三地最高氣溫對(duì)比。總體波動(dòng)較小，大致保持在35℃～40℃范圍內(nèi)。三地一致性依舊較高。最高溫1959至2000年略為偏低，21世紀(jì)以來略為偏高。其中，大致以1975年為界，1950-1975年最高氣溫走低，1975-2016年走高。21世紀(jì)最高氣溫奪魁者應(yīng)是杭州。總體來說，全球變暖對(duì)滬寧杭地區(qū)最高溫影響不是很大，主要是影響冬季氣溫。但自1990年來，變暖趨勢(shì)對(duì)高溫的影響有所增強(qiáng)。

3.2降水

圖3（a）為1951—2017年滬寧杭年均降水對(duì)比。從中可以看出杭州降水量稍大于其他兩地，上海和南京降水相近。近50年來年均降水量基本穩(wěn)定。其中1994年和2015年降水偏多，1978年降水偏少。三地降水相關(guān)程度不如氣溫表現(xiàn)得明顯，尤其是1973、1994、2012年三地降水量出現(xiàn)異常分離趨勢(shì)（主要為杭州降水偏多）。計(jì)算三地標(biāo)準(zhǔn)差，得到南京約為262.365、上海約為210.691、杭州約為265.640。由此可見上海年降水量變化率最小，南京與杭州的變化率相近。推測(cè)該現(xiàn)象仍與上海的海洋性有關(guān)。而杭州與上海和南京相比，其西部有丘陵的阻擋，會(huì)對(duì)來自海洋的濕潤(rùn)氣流起到一定抬升作用;東部為杭州灣喇叭狀敞口，可以使水汽深入杭州內(nèi)部。從而使杭州的降水量顯著大于另兩地。

圖3（b）1951—2017年為滬寧杭月均降水對(duì)比。其中，杭州和上海降水最多的月份為6月，南京為7月。其成因應(yīng)與夏季風(fēng)的推移有關(guān)。南京緯度高，進(jìn)入雨區(qū)比杭州和上海晚。上海8月也出現(xiàn)一個(gè)降水高峰，推測(cè)主要是受夏季風(fēng)回移的影響。杭州與之相比，在8月的降水峰值不明顯。7-9月杭州的降水量基本穩(wěn)定。而南京則只有7月一個(gè)高峰值，此前降水量逐月增多，此后逐月遞減。月降水量的最高峰值杭州>南京>上海。三地月降水量最低的月份均為12月，屬于夏季多雨、冬季少雨的類型，同樣是亞熱帶季風(fēng)氣候的生動(dòng)體現(xiàn)。

圖3（c）為1951—2017年日降水量大于等于0.1mm的天數(shù)，可以明顯看出杭州>上海>南京。杭州日降水量大于等于0.1mm的天數(shù)平均約為150，上海約為130，南京則約為115。相對(duì)來說杭州降水率會(huì)比較高。降水量大于等于0.1mm的天數(shù)近50年來變化相對(duì)穩(wěn)定，略有下降。三地曲線走向的高度一致也說明導(dǎo)致滬寧杭地區(qū)降水發(fā)生的天氣系統(tǒng)是相似的。總體三地降水量大于等于0.1mm的天數(shù)與全國(guó)概況相比顯著偏多。

3.3濕度與風(fēng)速

圖4（a）為三地1951年—2017年的年均風(fēng)速對(duì)比，三地在濕度上具有較強(qiáng)一致性。1980年前，上海和杭州的濕度要大于南京。自1980年以來基本相同?？傮w下降趨勢(shì)明顯。尤其是自21世紀(jì)以來，大氣明顯變干燥。近60年幾乎下降了10個(gè)百分點(diǎn)。根據(jù)圖4可以得知年均降水量并無顯著變化，而據(jù)圖2可知年均氣溫明顯上升。由此推知濕度下降與全球變暖、蒸發(fā)加劇有關(guān)，同時(shí)，可能與滬寧杭三地的城市擴(kuò)張也有關(guān)系。用地規(guī)模擴(kuò)大，交通設(shè)施大量修建改變了下墊面性質(zhì)，而植被覆蓋率的下降，則會(huì)導(dǎo)致植物蒸騰到大氣中的水分減少，大氣濕度下降。

圖4（b）為1951—2017年滬寧杭三地年均風(fēng)速對(duì)比。其中南京和杭州的風(fēng)速相比較低，上海的風(fēng)速則較高。而近50年來，上海的風(fēng)速下降趨勢(shì)顯著。南京自1950至2008年呈下降趨勢(shì)，在這之后有明顯回升，幾近于上海的水平。而杭州的風(fēng)速則一直較穩(wěn)定。推測(cè)其西側(cè)的山脈對(duì)風(fēng)起到了一定的阻擋作用。上海濱海，四周無地形阻擋，且地勢(shì)平坦，理應(yīng)為三地中風(fēng)速最大的城市。而上海近50年來發(fā)展較快，高樓的大量興建改變了下墊面的性質(zhì)，對(duì)風(fēng)力的削弱作用顯著增強(qiáng)。同時(shí)查閱資料發(fā)現(xiàn)，中國(guó)各地的風(fēng)速都略有下降趨勢(shì)，然而其原因尚未明確，有待深究。

4結(jié)論與展望

文章基于1951年—2017年滬寧杭三地的氣象資料，通過對(duì)比分析，得出的主要結(jié)論如下：

（1）總體氣溫高低和降水量大小都為杭州>上海>南京。而滬寧杭三地最高氣溫和平均相對(duì)濕度大小區(qū)別甚微。

（2）在全球變暖背景下，近40年來滬寧杭三地的均溫有明顯上升趨勢(shì)。相比下，最低氣溫上升趨勢(shì)同樣明顯而最高氣溫上升趨勢(shì)較緩和。

（3）近50年來滬寧杭地區(qū)年降水量變化較小。三地降水高峰月不同，杭州為6月，南京為7月，上海則有6月和8月的兩個(gè)高峰。

（4）滬寧杭地區(qū)平均相對(duì)濕度波動(dòng)下降趨勢(shì)明顯。

（5）杭州緯度較低，西部又有著一定的地形阻擋。熱量和降水條件高于其他兩地。

（6）上海的氣候受海洋影響，氣溫回升與回落較慢，降水量變化率較小。而近年來的城市擴(kuò)張對(duì)氣候有著一定影響，增強(qiáng)了熱島效應(yīng)，削減了平均風(fēng)速。

（7）南京緯度較高，冬季氣溫明顯低于滬、杭平均值，日降水量大與0.1mm的天數(shù)也略小。

由此可見，全球變暖對(duì)滬寧杭地區(qū)的影響是顯而易見的。調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)工業(yè)升級(jí)、開發(fā)利用新能源，都對(duì)滬寧杭地區(qū)的環(huán)境保護(hù)和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展有重要意義。

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，高樓的建設(shè)和道路的修建占用了越來越多的土地資源，改變了下墊面的性質(zhì)，從而對(duì)城市氣候造成影響。合理規(guī)劃城市土地，適當(dāng)增加綠地面積，可以助推打造生態(tài)宜居的滬寧杭城市群。

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