河南省近50年來(lái)最高最低氣溫和日照時(shí)數(shù)變化特征及其相關(guān)性分析報(bào)告

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1、word 某某省近50年來(lái)最高/最低氣溫和日照時(shí)數(shù)變化特征與其相關(guān)性分析 郭志君 (某某大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院 某某 某某 475004) ℃℃℃℃〕,且四季最低氣溫增加幅度為春>冬>夏>秋。年均日照時(shí)數(shù)的下降趨勢(shì)較為明顯,下降率為8.5h/a,四季年均日照時(shí)數(shù)下降幅度為夏>秋>冬>春。而年均最高氣溫與日照時(shí)數(shù)呈顯著低度相關(guān),年均最低氣溫與日照時(shí)數(shù)呈極其顯著的高度相關(guān)。 關(guān)鍵詞:某某??;氣溫;日照時(shí)數(shù);變化分析 1 前言 ℃,這樣的增加趨勢(shì)在人類的歷史中也是罕見的,而造成這種現(xiàn)象主要?dú)w因于人類的活動(dòng)。氣候變暖還會(huì)導(dǎo)致干旱、洪澇、低溫冷害和高溫?zé)崂说葮O端氣候,而這些極端氣候所造成的災(zāi)害

2、會(huì)給全球經(jīng)濟(jì)以與人們的生活乃至生命帶來(lái)明顯的傷害。近些年來(lái),氣候事件已經(jīng)逐漸成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)問題。 氣候變化對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)開展和社會(huì)和諧穩(wěn)定也帶來(lái)了巨大的負(fù)面影響,且這種威脅一直在加劇。與大多數(shù)興旺國(guó)家相比,我國(guó)關(guān)于氣候變化的研究還存在很多的不足之處。歐陽(yáng)志云等研究明確,由于我國(guó)地域遼闊、歷史悠久和地形的復(fù)雜,各區(qū)域?qū)夂虻拿舾行源嬖诳臻g和時(shí)間上的差異[1]。對(duì)不同地區(qū)的氣候變化做出準(zhǔn)確的評(píng)估分析,能夠減輕災(zāi)害性天氣對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的威脅,也能增強(qiáng)人們長(zhǎng)期適應(yīng)氣候變化的能力,為國(guó)家經(jīng)濟(jì)開展和社會(huì)和諧穩(wěn)定帶來(lái)參考依據(jù)。 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著災(zāi)害性氣候的頻發(fā),氣候問題已經(jīng)成為全球性自

3、然資源的焦點(diǎn)問題之一。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)〔IPCC)分別在1991、1996、2001、2007和2013年公布了五次關(guān)于環(huán)境的評(píng)估報(bào)告,這些評(píng)估報(bào)告包括全球區(qū)域內(nèi)氣候變化的特征以與影響等方面的研究結(jié)果。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)評(píng)估報(bào)告不但為各國(guó)提供了關(guān)于溫室氣體排放的科學(xué)依據(jù),而且也為各個(gè)國(guó)家適應(yīng)環(huán)境的變化起到了指導(dǎo)作用。 國(guó)外的氣候研究起步較早,特別是美國(guó)、英國(guó)等興旺國(guó)家。憑借著先進(jìn)的技術(shù)和較長(zhǎng)時(shí)間的研究,興旺國(guó)家的氣候研究一直處于世界領(lǐng)先地位。1977年美國(guó)國(guó)家研究協(xié)會(huì)就進(jìn)展了氣候變化和供水彼此之間的關(guān)系和影響。Giorgi通過對(duì)22個(gè)不同的國(guó)家和地區(qū)20世紀(jì)

4、后至今的溫度、降水變化趨勢(shì),分析了二者的季節(jié)性變化和地區(qū)差異[2]。Easterling等在1997年就在全球X圍內(nèi)最高氣溫和最低氣溫的特征以與變化趨勢(shì)做出了詳細(xì)的報(bào)告,研究明確全球最高氣溫和最低氣溫的日較差呈逐漸減小趨勢(shì),并且提出日較差減小的主要是因?yàn)樽罡邭鉁睾妥畹蜌鉁氐纳仙俣扔兴町愒斐傻腫3]。無(wú)需質(zhì)疑,隨著極端天氣事件頻發(fā),國(guó)家與國(guó)家之間的合作也更加頻繁,氣候變化的研究也將進(jìn)入更深的社會(huì)科學(xué)研究。 ℃/10a,東北地區(qū)和華北地區(qū)成為全國(guó)氣溫增加幅度最大的區(qū)域[4]。X明慶等采用線性傾向和對(duì)其相關(guān)關(guān)系進(jìn)展分析的方法,對(duì)我國(guó)氣溫變化的空間差異進(jìn)展研究,研究結(jié)果明確由于我國(guó)地形的多樣性,

5、不同區(qū)域內(nèi)氣溫變化具有較大的差異和復(fù)雜性[5]。任國(guó)玉等研究顯示,從20世紀(jì)初至今近百年來(lái)我國(guó)氣溫的變化趨勢(shì)具有與全球一樣的趨勢(shì),都有兩個(gè)明顯的增溫期,分別是20世紀(jì)30-40年代和80年代。相比擬而言,前一個(gè)增溫期的增加幅度更加明顯[6]。任國(guó)玉等提出了用模擬氣候模式與觀測(cè)的數(shù)據(jù)資料比擬分析的研究方法,對(duì)中國(guó)20世紀(jì)的氣溫特征變化趨勢(shì)進(jìn)展了分析研究,結(jié)果明確氣溫變化特征與空間特征在很大程度上相似,全球溫度變暖對(duì)我國(guó)氣溫變化也形成了一定的影響[7]。 某某省的氣候也發(fā)生著輕微的變化。但與氣溫總體變化趨勢(shì)相比,某某省氣溫的變化沒有出現(xiàn)過大的差異?,F(xiàn)下關(guān)于某某省X圍內(nèi)氣候變化方面,已經(jīng)有氣象相關(guān)

6、工作人員做過一些省內(nèi)不同地區(qū)的比擬研究,但是所用的資料樣本較短,而且對(duì)其氣候變化趨勢(shì)分析以與氣候突變研究還不常見,而常常能引起人們關(guān)注的就是與生產(chǎn)生活息息相關(guān)的周圍一定X圍內(nèi)氣候的變化情況。 綜上所述,氣候變化對(duì)可持續(xù)開展和人民生活有至關(guān)重要的影響。本文利用某某省18個(gè)觀測(cè)站的氣溫和日照等數(shù)據(jù)資料,通過線性傾向估計(jì)方法,分析了某某省氣溫和日照時(shí)數(shù)的特征與變化趨勢(shì)。為今后更好的為政府的決策服務(wù)、進(jìn)一步提高短期氣候預(yù)測(cè)水平、促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的可持續(xù)開展起到一定的指導(dǎo)作用。 3 資料與方法 3.1 研究區(qū)概況 某某省位于我國(guó)中東部,黃河以南,是沿海地區(qū)和中西部的結(jié)合處,且具有悠久的歷史,自古以來(lái)

7、就是中原腹地。有著得天獨(dú)厚的自然環(huán)境資源的某某,從古至今都是我國(guó)的農(nóng)業(yè)大省和旅游大省。本省由于西部和南部地形都是連綿不斷的丘陵山地,東部如此是廣袤的平原,特殊的地理位置決定了某某省長(zhǎng)年受到季風(fēng)的影響,也形成了某某省獨(dú)特的氣候。某某省的氣候具有清楚的四季,災(zāi)害性天氣頻發(fā)等特點(diǎn)。由于獨(dú)特的區(qū)位地勢(shì),隨著每年季節(jié)的交替,四季的氣候具有顯著的差異性。分別是冬季寒冷枯燥雨雪較少,春季干旱且風(fēng)沙頻繁,夏季炎熱多雨,秋季涼爽日照時(shí)間久。 3.2 數(shù)據(jù)來(lái)源 為了了解某某省的氣候根本特征以與變化情況,本文利用均勻分布在某某省境內(nèi)的18個(gè)觀測(cè)站,從1960年到2012年近50年來(lái)的最高/低氣溫、日照百分率和日

8、照時(shí)數(shù)等各觀測(cè)站的數(shù)據(jù)資料,求出年均最高/低氣溫和年均日照時(shí)數(shù)以與它們之間的相關(guān)關(guān)系,較詳細(xì)的對(duì)某某省的氣候根本特征和變化趨勢(shì)進(jìn)展了分析。 3.3 分析方法 對(duì)某某省觀測(cè)站1960-2012最高氣溫、最低氣溫和日照時(shí)數(shù)等資料計(jì)算其逐年平均值和季節(jié)均值,利用氣候傾向率分析近50年某某省氣候氣候變化趨勢(shì)特征。 線性傾向估計(jì)法:根據(jù)觀測(cè)站的數(shù)據(jù)資料,以氣溫或者日照的相關(guān)數(shù)據(jù)與時(shí)間繪制其變化趨勢(shì)圖,并且以線性函數(shù)y=ax+b來(lái)表示變化趨勢(shì),其中a和b為常數(shù)。用最小平方法通過具體數(shù)據(jù)計(jì)算出a和b的值,其中a為線性函數(shù)y=ax+b的斜率,所反映的是相關(guān)氣候要素的線性趨勢(shì)。a>0時(shí)明確變化趨勢(shì)

9、增加,a<0時(shí)表示減小,a=0表示沒有變化趨勢(shì)。 利用SPSS軟件計(jì)算了年均最高/低氣溫和日照時(shí)數(shù)相互之間的相關(guān)系數(shù)R與P值,進(jìn)展了顯著性檢驗(yàn)。通過相關(guān)系數(shù)反響出相關(guān)關(guān)系,當(dāng)|R|=1時(shí)稱為完全相關(guān),當(dāng)0.8<|R|<1時(shí)為高度相關(guān),當(dāng)0.5<|R|≦0.8時(shí)稱為高度相關(guān),當(dāng)0.3<|R|≦0.5時(shí)稱為低度相關(guān),當(dāng)|R|≦0.3時(shí)稱為無(wú)相關(guān)。當(dāng)P<0.01時(shí)為差異極其顯著,當(dāng)0.010.05時(shí)為差異不顯著。 求與季節(jié)有關(guān)的數(shù)據(jù)時(shí),把3-5月劃分為春季,6-8月劃分為夏季,9-11月劃分為秋季,12-2月為冬季。 4 結(jié)果與分析 4.1 最高氣溫的變化特

10、征 ℃/a,其變化趨勢(shì)可以用線性方程℃℃〕。從圖中折線波動(dòng)的幅度可以看出,20世紀(jì)60年代初期,年均最高氣溫緩慢上升,然后急劇下降,進(jìn)入60年代中期后,又快速上升,這個(gè)階段為近50年來(lái)年均最高氣溫波動(dòng)幅度最為劇烈的時(shí)間段。接下來(lái)進(jìn)入較為穩(wěn)定的波動(dòng)階段,到了70年代后期到80年代中后期,波動(dòng)幅度再次增大,近53年來(lái)比擬明顯的兩次波谷就出現(xiàn)這兩個(gè)波動(dòng)較為劇烈的階段。90年代的波動(dòng)幅度稍微減弱,進(jìn)入二十一世紀(jì)后年均最高氣溫的變化相對(duì)來(lái)說較為平穩(wěn)。 ℃℃℃℃/a〕,最高氣溫的變化幅度為春>夏>秋>冬。從波動(dòng)X圍看,春季和冬季的波動(dòng)X圍比擬夏季和秋季大,說明春季和秋季的最高氣溫變化較劇烈,且四個(gè)季節(jié)

11、的最高氣溫波動(dòng)無(wú)交叉。 圖1 某某省年均最高氣溫變化趨勢(shì) 圖2 四季最高氣溫變化趨勢(shì) 4.2 最低氣溫的變化特征 ℃/a,其變化趨勢(shì)可以用線性方程℃℃〕。從20世紀(jì)60年代開始,年均最低氣溫持續(xù)下降,在60年代末期到達(dá)波谷。70年代初,又穩(wěn)步上升。到了80年代,年均最低氣溫波動(dòng)穩(wěn)定,直至進(jìn)入90年代后,年均最低氣溫先是有較大幅度的減小,隨后是更大幅度的升高。21世紀(jì)初至今,氣溫波動(dòng)平穩(wěn)。 圖4給出了某某省近50年來(lái)四季最低氣溫變化情況,圖中春、夏、秋、冬四條趨勢(shì)線明確,總體上四個(gè)季節(jié)的季平均最低氣溫均呈現(xiàn)升高趨勢(shì),傾向率分別為春〔0.04/a〕、夏〔0.02/a〕、秋〔

12、0.017/a〕和冬〔0.022/a〕,其中春季氣溫變化較其他季節(jié)更為明顯。從圖中折線所在的X圍可以看出,夏季和秋季的平均最低氣溫明顯高于冬季和春季,且四個(gè)季節(jié)的最低氣溫波動(dòng)無(wú)交叉。 圖3 某某省年均最低氣溫變化趨勢(shì) 圖4 四季最低氣溫變化趨勢(shì) 4.3 日照的變化特征 日照時(shí)數(shù)是描述氣候變化的一個(gè)重要要素,指太陽(yáng)在一個(gè)區(qū)域內(nèi)照射地面的實(shí)際時(shí)數(shù),能較直接的影響到地表可獲得太陽(yáng)輻射能量的多少,與人們的生產(chǎn)活動(dòng)息息相關(guān)。圖5描述了1960-2012年間的年均日照時(shí)數(shù)的變化趨勢(shì),近50年來(lái),年均日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì),傾向率為-8.5h/a,其變化趨勢(shì)可用線性方程表示。在過去

13、的53年中,某某省X圍內(nèi)年均日照時(shí)數(shù)最多為1965年〔2051.0h〕,最低為2011年〔1393.7h〕,相差657.3h,可見其變化幅度之大。 日照百分率是指在固定的時(shí)間段內(nèi)觀測(cè)站具體日照時(shí)間和可能日照時(shí)間的比率,能反響出一個(gè)地方天氣狀況,是描述云、霧和沙塵等對(duì)日照影響的重要數(shù)據(jù)。圖6給出了從1960-2012年間年均日照百分率的變化趨勢(shì),從圖中可以看出年均日照百分率總體上為下降趨勢(shì)。日照百分率在20世紀(jì)60年代早期變化較為明顯,隨后呈現(xiàn)穩(wěn)定的減少,進(jìn)入80年代后,日照百分率波動(dòng)比擬明顯,在2004年達(dá)到最低值。 圖5 某某省年均日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì) 圖6 某某省年均日照百分

14、率變化趨勢(shì) 圖7給出了1960-2012年間季平均日照時(shí)數(shù)的變化趨勢(shì)。近50年來(lái),與年平均日照時(shí)數(shù)一樣,季平均日照時(shí)數(shù)也呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì),傾向率分別為春〔-5.426h/a〕、夏〔-11.977h/a〕、秋〔-11.197h/a〕和冬〔-8.389h/a〕。從圖中四個(gè)季節(jié)的波動(dòng)幅度來(lái)看,冬季波動(dòng)最為劇烈,夏季波動(dòng)最小。春季日照時(shí)數(shù)在60年代初期達(dá)到最頂峰,隨后逐漸減少,到90年代后又呈現(xiàn)增高趨勢(shì)。夏季日照時(shí)數(shù)在六七十年代波動(dòng)較小,但卻也在逐漸減小,到80年代中期,達(dá)到波谷,雖后來(lái)有所上升,但日照時(shí)數(shù)總體上下降的仍然比擬明顯。秋季的日照時(shí)數(shù)在60、80和90年代后期均波動(dòng)幅度較大,別的時(shí)間

15、段仍以平穩(wěn)的趨勢(shì)減少。而冬季的日照時(shí)數(shù)較為特殊,除了21世紀(jì)頭十年外,別的時(shí)間段波動(dòng)均比擬明顯。 圖7 四季日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì) 4.4 日照和氣溫的相關(guān)關(guān)系 氣候現(xiàn)象是一個(gè)相互聯(lián)系的整體,各個(gè)氣候要素之間存在一定的聯(lián)系。近些年來(lái),國(guó)內(nèi)外的學(xué)者開始重視各個(gè)氣候要素之間的相互關(guān)系。表1給出了1960-2012年間年均最高氣溫、年均最低氣溫、日照時(shí)數(shù)、日照百分率等四個(gè)要素兩兩之間的相關(guān)系數(shù)。年均最高氣溫與年均最低氣溫呈低度相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.50,其P值為0;年均最高氣溫與日照百分率也呈低度相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.33,其P值為0.15;年均最高氣溫與日照時(shí)數(shù)呈低度相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.33

16、,其P值為0.17;年均最低氣溫與日照百分率、年均最低氣溫與日照時(shí)數(shù)都是呈現(xiàn)高度相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.57,它們的P值都為0;日照時(shí)數(shù)與日照百分率呈高度相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.99,其P值為0。 表1 年均最高/低氣溫與日照的相關(guān)系數(shù)與顯著性檢驗(yàn) 相關(guān)系數(shù)/顯著性檢驗(yàn) 年均最高氣溫 年均最低氣溫 日照百分率 日照時(shí)數(shù) 年均最高氣溫 1 0.50/** 0.33/* 0.33/* 年均最低氣溫 0.50/** 1 -0.57/** -0.57/** 日照百分率 0.33/* -0.57/** 1 0.99/** 日照時(shí)數(shù) 0.33/* -0.5

17、7/** 0.99/** 1 注:*表示差異顯著,**表示差異與其顯著 5 總結(jié) 5.1 結(jié)論 (1) 近50年來(lái)某某省年均最高氣溫總體均呈增加趨勢(shì),在20世紀(jì)60年代和70年代末80年代初的那段時(shí)間,最高氣溫變化比擬劇烈。雖然整體呈增加趨勢(shì),但存在明顯的季節(jié)差異。季平均最高氣溫中,夏季最高氣溫降低,另外三個(gè)季節(jié)最高氣溫呈上升趨勢(shì),而春季較秋季和冬季有明顯的上升趨勢(shì)。 (2) 某某省近50年來(lái)年平均最低氣溫呈現(xiàn)升高趨勢(shì),且上升幅度較年均最高氣溫更高。特別是進(jìn)入21世紀(jì)后,年均最低氣溫呈現(xiàn)穩(wěn)步的上升趨勢(shì)。從季均最高/低氣溫的變化趨勢(shì)中,四季清楚的季節(jié)差異性都得到了顯著的表現(xiàn),夏季和

18、秋季的氣溫明顯高于冬季和春季。在四個(gè)季節(jié)的季平均最低氣溫中,都呈現(xiàn)出上升趨勢(shì),但是上升的幅度有所不同。上升幅度最大的是春季,最小的是秋季,而冬季的上升幅度比夏季略高。 (3) 近50年來(lái)某某省年均日照時(shí)數(shù)和年均日照百分率呈明顯的下降趨勢(shì),其中以夏季日照時(shí)數(shù)下降幅度最為明顯,秋季略低于夏季,冬季次之,春季下降趨勢(shì)最小。在上世紀(jì)六七十年代日照百分率平均在50%以上,然后逐漸下降,在1989年首次達(dá)到40%以下。日照時(shí)數(shù)的減少,日照百分率的下降,主要是大氣污染加重了陰雨天氣增多導(dǎo)致的。近年來(lái),越來(lái)越多的風(fēng)沙天氣使年均日照百分率越來(lái)越低,近兩年更是連續(xù)處于40%以下。日照時(shí)數(shù)的減少,不僅影響農(nóng)作物等

19、的生長(zhǎng),也對(duì)人們的生活產(chǎn)生了不小的威脅。因此,我們應(yīng)該保護(hù)好地球的環(huán)境,讓后代也能生活在藍(lán)天下。 (4) 近50年來(lái)年均最高氣溫與日照時(shí)數(shù)呈低度相關(guān),且差異顯著;而年均最低氣溫與日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)極其顯著的高度相關(guān)。 5.2 存在的問題與展望 1、 本文對(duì)近50年最高/低氣溫和日照時(shí)數(shù)數(shù) 據(jù)進(jìn)展求年均值時(shí),對(duì)缺測(cè)數(shù)據(jù)是用上下數(shù)據(jù)均值進(jìn)展填充,假如使用插值方法進(jìn)展處理,結(jié)果將會(huì)更加準(zhǔn)確。 2、 本文只是對(duì)最高/低氣溫和日照等進(jìn)展了分析,還有很多氣候要素沒有分析,比如極端氣溫、降水等,下一步可以對(duì)別的要素做出研究。 3、 本文對(duì)選取的氣候要素的相關(guān)關(guān)系的分析還比擬簡(jiǎn)單,處理也沒有非常準(zhǔn)確,下一

20、步還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展準(zhǔn)確校正,以與增加對(duì)多要素相關(guān)關(guān)系的分析。 參考文獻(xiàn) [1]歐陽(yáng)志云,王效科,苗鴻.中國(guó)生態(tài)環(huán)境敏感性與其區(qū)域差異規(guī)律研究[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2000, 20(2): 9-12. [2]F.Giorgi,Variability and trends of sub-continental scale surface climate in the twentieth century Part2:AOGC simulations[J].Climate Dynamics,2002,18(8),693-708. [3]Easterling.D.R,HortonB,Jones P.

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