1961—2020年上海市奉賢區(qū)氣溫特征及影響

湯晨陽徐相明*張 樂李 聰

（1上海市奉賢區(qū)氣象局，上海 201416；2上海中心氣象臺(tái)，上海 200030）

氣溫的變化直接反映某地氣候變化特征，會(huì)給農(nóng)業(yè)、工業(yè)及人類生存等帶來影響。國內(nèi)眾多學(xué)者開展了相關(guān)研究：和 吉等[1]認(rèn)為，遼寧省全年和季節(jié)氣溫存在不同程度的上升，氣溫空間分布與海拔和緯度較為一致，影響當(dāng)?shù)刈魑锷L及病蟲害發(fā)生；林群星等[2]發(fā)現(xiàn)，銅陵市區(qū)近58年來初霜凍呈推遲趨勢，終霜凍呈顯著提早趨勢，霜凍期呈顯著縮短趨勢且出現(xiàn)氣候突變；文想成等[3]發(fā)現(xiàn)，長江中下游地區(qū)的氣溫呈波動(dòng)上升趨勢，氣溫等氣候資源的利用有利于提高糧食單產(chǎn)；支 星等[4]發(fā)現(xiàn)，我國華東區(qū)域?qū)α鲗痈鲗釉鰷刳厔莶灰恢?，但各層年平均氣溫的空間分布均有明顯的南北差異。

作為國際大都市的上海，城市化發(fā)展導(dǎo)致氣溫變化更為明顯。周濤[5]發(fā)現(xiàn)，上海各區(qū)高溫日數(shù)呈升高趨勢，且2000年之后近郊升幅加快并超過市區(qū)，而遠(yuǎn)郊升幅始終較為平緩且落后于市區(qū)和近郊；姜 榮等[6]也發(fā)現(xiàn)，2004—2014年徐匯站極端高溫現(xiàn)象最顯著，奉賢站、金山站、崇明站不顯著；姜紀(jì)峰等[7]發(fā)現(xiàn)，青浦區(qū)增溫速率達(dá)到0.39℃/10 a，受氣溫、濕度、降水量等因素影響，水稻的氣候潛在產(chǎn)量呈現(xiàn)持續(xù)降低趨勢；徐相明等[8]分析發(fā)現(xiàn)，2000年以來上海奉賢區(qū)暖冬氣候趨勢較為明顯，有利于作物病蟲害越冬。本文分析奉賢區(qū)1961—2020年全年、各季及年度極端氣溫變化特征，以期為奉賢區(qū)城市規(guī)劃及工農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)等提供參考。

1 資料與方法

本文所用氣溫?cái)?shù)據(jù)均來源于上海市奉賢區(qū)氣象局，包括1961—2020年逐日平均氣溫及極端最高（最低）氣溫。年高溫日數(shù)指日極端最高氣溫≥35℃的天數(shù)，年低溫日數(shù)指日極端最低氣溫≤-5℃的天數(shù)，年極端最高（最低）氣溫指一年中逐日日最高（最低）氣溫的最高（最低）值，終（初）霜日以日最低氣溫4℃作為指標(biāo)。春季、夏季、秋季、冬季分別為3—5月、6—8月、9—11月、12月至次年2月。分析方法采用線性回歸分析、累計(jì)距平法等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 平均氣溫變化特征

2.1.1 年際間變化。奉賢區(qū)1961—2020年的年平均氣溫為16.0℃，最高值17.5℃（2020年），最低值15.0℃（1972年、1976年、1980年），極差2.5℃。奉賢區(qū)60年的年平均氣溫總體呈波動(dòng)式上升趨勢（圖1），線性傾向率為 0.31℃/10 a（P＜0.01），明顯高于江南地區(qū)的增溫幅度（0.19℃/10 a）[9]。但是，以20世紀(jì)80年代后期為界，之前年平均氣溫呈上下波動(dòng)趨勢，之后呈現(xiàn)出加速增溫趨勢（增溫速率達(dá)到0.43℃/10 a，比60年增溫速率偏快38.7%），并通過α=0.01的顯著性檢驗(yàn)。根據(jù)1961—2020年歷年年平均氣溫計(jì)算各年代平均氣溫，得出20世紀(jì)60—80年代的各年代平均氣溫分別為 15.6、15.5、15.6℃，20世紀(jì) 90年代、21世紀(jì)00—10年代的各年代平均氣溫分別為16.0、16.6、16.9℃，與前文分析結(jié)論一致。

圖1 奉賢區(qū)1961—2020年年平均氣溫年際變化曲線

以奉賢區(qū)1961—2020年年平均氣溫的均值為基數(shù)，計(jì)算歷年年平均氣溫與均值的差值得出圖2?？梢钥闯觯钯t區(qū)60年的年平均氣溫歷年累積距平值呈現(xiàn)出“V”形變化，累積距平以1989年、1998年分為3個(gè)階段：1961—1989年的氣溫累積距平值呈逐年下降，表示該時(shí)段各年年平均氣溫比60年均值偏低；1990—1998年的氣溫累積距平值呈上下波動(dòng)，1993年（-16.1℃）達(dá)到歷年年平均氣溫累積距平最低值；1999—2020年的氣溫累積距平值呈逐年上升，表示該時(shí)段各年年平均氣溫比60年均值偏高。說明奉賢區(qū)年平均氣溫以20世紀(jì)90年代為界，年平均氣溫由低于60年均值為主轉(zhuǎn)為偏高，且21世紀(jì)以來氣溫明顯偏高。

圖2 奉賢區(qū)1961—2020年歷年年平均氣溫累積距平曲線

2.1.2 四季氣溫變化特征。對(duì)奉賢區(qū)1961—2020年各季及年平均氣溫進(jìn)行線性回歸分析，結(jié)果見表1。奉賢區(qū)60年的四季平均氣溫及年平均氣溫呈不同程度的升溫趨勢，且回歸系數(shù)均通過α=0.01顯著性檢驗(yàn)。從四季增溫速率來看，春季增溫最快，達(dá)到0.40℃/10 a；冬季（0.39℃/10 a）增溫次之；夏季增溫最慢，僅為0.18℃/10 a。此外，春季、冬季增溫速率均快于全年平均增溫速率。說明奉賢區(qū)存在明顯的氣候變暖特征，且春季、冬季對(duì)年平均氣溫上升的貢獻(xiàn)明顯大于夏季、秋季。

表1 奉賢區(qū)1961—2020年各季及年平均氣溫的氣候傾向率及回歸系數(shù)

2.2 極端溫度變化特征

2.2.1 高溫。統(tǒng)計(jì)奉賢區(qū)1961—2020年歷年年高溫日數(shù)及極端最高氣溫可知：60年中出現(xiàn)高溫的年份有48年，出現(xiàn)概率為80%，48年年均高溫日數(shù)為6.4 d；高溫日數(shù)在20世紀(jì)呈上下波動(dòng)變化，21世紀(jì)以來一直呈現(xiàn)偏多態(tài)勢，2001年以來的20年中僅有1年未出現(xiàn)高溫，整體上高溫日數(shù)呈增多趨勢，氣候傾向率為1.1 d/10 a。極端最高氣溫變化與高溫日數(shù)一致，也呈升高趨勢，氣候傾向率為0.36℃/10 a，高溫日數(shù)、極端最高氣溫的回歸系數(shù)均通過α=0.01顯著性檢驗(yàn)。高溫日數(shù)達(dá)到10 d及以上的年份共有8年（占比13.3%），其中21世紀(jì)以來有6年，即奉賢區(qū)高溫日數(shù)≥10 d的概率由2001年以前的5%提升至30%，且60年中高溫日數(shù)最多（26 d）的年份也出現(xiàn)在21世紀(jì)（2013年）。極端最高氣溫≥37℃（達(dá)到酷暑等級(jí)）的年份共有18年（占比30%），其中21世紀(jì)以來有12年，即奉賢區(qū)出現(xiàn)酷暑年份的概率由15%提升至60%，且60年極端最高氣溫（40.3℃）也出現(xiàn)在21世紀(jì)（2013年）。2003—2017年15年中僅2011年（36.9℃）、2014年（34.5℃）未出現(xiàn)酷暑。說明隨著年平均氣溫升高，奉賢區(qū)極端高溫天氣出現(xiàn)概率也呈增大趨勢，尤其是21世紀(jì)以來。

2.2.2 低溫。統(tǒng)計(jì)奉賢區(qū)1961—2020年歷年年低溫

日數(shù)及年極端最低氣溫可知：60年中出現(xiàn)低溫的年份有50年，出現(xiàn)概率為83.3%，這50年的年均低溫日數(shù)為4.7 d；低溫日數(shù)在20世紀(jì)60年代至80年代初偏多，60年中最多低溫日數(shù)（22 d）、極端最低氣溫（-10.1℃）均出現(xiàn)在該時(shí)段（分別在1963年、1977年）。20世紀(jì)80年代中期至21世紀(jì)初低溫出現(xiàn)概率偏低，60年中未出現(xiàn)低溫的年份有70%在該時(shí)段。21世紀(jì)初以來，低溫出現(xiàn)概率再次增大，尤其是2005—2011年。說明雖然氣候呈變暖趨勢，但奉賢區(qū)低溫日數(shù)及極端最低氣溫的出現(xiàn)概率未呈減少趨勢。

2.2.3 霜凍。統(tǒng)計(jì)奉賢區(qū)1961—2020年歷年終（初）霜日（圖3）可知：奉賢區(qū)終霜日最早為 3月6日（2002年），最晚為 4月 28日（1962年），60 年均值為4月2日，終霜日整體呈提前趨勢，氣候傾向率為1.0 d/10 a；初霜日最早為10月24日（1981年），最晚為12月7日（2018年），60年均值為11月15日，初霜日整體呈延后趨勢，氣候傾向率為1.3 d/10 a；終（初）霜日的變化導(dǎo)致奉賢區(qū)年無霜期呈延長趨勢，21世紀(jì)10年代年均無霜日為238d，比20世紀(jì)60年代延長15 d（6.7%）。說明奉賢區(qū)氣候變暖導(dǎo)致作物等遭遇霜凍時(shí)間發(fā)生變化，即開始遭遇凍害時(shí)間由11月中下旬延后至11月下旬至12月上旬，而結(jié)束遭遇霜凍時(shí)間由4月上中旬提前至3月底至4月初。

圖3 奉賢區(qū)1961—2020年歷年終（初）霜日變化曲線

3 結(jié)論及討論

奉賢區(qū)1961—2020年年平均氣溫及四季氣溫均呈升高趨勢，回歸系數(shù)均通過α=0.01顯著性檢驗(yàn)。年平均氣溫在1989年以后增溫速率加快，與年平均氣溫的年代際及累積距平變化一致。四季中春季增溫最快（0.40℃/10 a），夏季增溫最慢（0.18℃/10 a），春季、冬季對(duì)年平均氣溫升高的貢獻(xiàn)明顯大于夏季、秋季。各季平均氣溫的上升促進(jìn)夏熟積溫、秋熟積溫增加及延長作物生育期，為提升作物產(chǎn)量提供了氣候優(yōu)勢；但導(dǎo)致冬季需冷量減少，不利于蜜梨、黃桃等果樹次年萌動(dòng)，且有利于病原菌和害蟲安全越冬，可能導(dǎo)致次年病蟲害暴發(fā)。

奉賢區(qū)1961—2020年年高溫日數(shù)及極端最高氣溫均呈增多（高）趨勢，且21世紀(jì)以來，出現(xiàn)高溫日數(shù)≥10 d的概率由5%提升至30%，出現(xiàn)酷暑年份的概率由15%上升至60%，而年低溫日數(shù)及極端最低氣溫均未呈現(xiàn)明顯變化。氣候變化導(dǎo)致終霜日提前、初霜日延后，出現(xiàn)霜凍的時(shí)間發(fā)生變化，年無霜期延長。說明奉賢區(qū)60年間遭遇高溫事件呈增多趨勢，而遭受低溫事件卻未呈減少趨勢，且終（初）霜日也呈現(xiàn)出明顯變化，即奉賢區(qū)隨著氣候變暖，氣象致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)整體呈提升趨勢。

氣候變暖給奉賢區(qū)城市安全運(yùn)行、作物安全生長、人體健康等帶來威脅，且氣溫與降水、濕度等氣象因子會(huì)通過疊加效應(yīng)（如“高溫+干旱”）擴(kuò)大或加重氣象災(zāi)害，需要公眾及相關(guān)管理部門厘清氣象災(zāi)害鏈，加強(qiáng)綜合性防災(zāi)減災(zāi)，引導(dǎo)公眾趨利避害，以應(yīng)對(duì)氣候變化帶來的致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。