近62年南京地区气温变化趋势及其分析

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2023年12月31日发(作者：书法作文)

近62年南京地区气温变化趋势及其分析

刘长焕;许嘉伟;陈婕;方文维;陈宏;张叶晖

【摘要】利用南京市1951 ～2012年逐日气象观测资料,采用非参数统计、成对的斜率回归中值、Spearman等级相关方法,分析了近62年南京市年平均气温、最高(低)气温、冷(热)日频数、日较差、极端气温值的变化趋势.结果表明,近62年南京市年平均气温、最高气温呈现上升趋势,这与全球气候变暖的趋势一致;春季平均气温上升趋势最明显,而夏季平均气温上升趋势最不明显;20世纪80年代后备季节平均气温呈明显的上升趋势.在冷(热)日频数方面,冷日频数减少,热日频数增加;在气温日较差方面,冬、夏、秋季气温日较差呈缓慢下降趋势,仅春季气温日较差呈轻微上升趋势;在极端气温值方面,南京站观测值曾3次最高温突破40℃,2次是出现在20世纪50 ～60年代,一次出现在2003年,近20年来没有出现年最低温度低于-10℃的严冬.

【期刊名称】《安徽农业科学》

【年(卷),期】2013(000)031

【总页数】4页(P12405-12408)

【关键词】气候变化;南京;气温;变化趋势

【作者】刘长焕;许嘉伟;陈婕;方文维;陈宏;张叶晖

【作者单位】南京信息工程大学水文气象学院,江苏南京210044;南京信息工程大学水文气象学院,江苏南京210044;南京信息工程大学水文气象学院,江苏南京210044;南京信息工程大学水文气象学院,江苏南京210044;南京信息工程大学水文气象学院,江苏南京210044;南京信息工程大学水文气象学院,江苏南京210044

【正文语种】中文

【中图分类】S161.2+2

近几十年来，随着全球增温的日益突出，气候变化日益受到全球各地的专家及政府的关注。根据联合国政府气候变化专门委员会的第四次报告(IPCC)，在1906～2005年这100年间全球平均增温0.74℃，特别是在1956～2005年气候增温异常明显，平均增温0.13℃/10a［1］，而其中的主要原因归结于人类活动的日益频繁［2］。对于近30年来不断地加强工业化和推进城市化进程的中国，气候变化更是明显。1951～2004年我国平均气温升高1.3℃，增温速率为0.25℃/10a，有关研究表明，近几十年来，全球环境变化的速率和强度在人类历史上较为少见［3－4］。

南京位于 31°14'～32°37'N、118°22'～ 119°14'E，地处长江下游，濒江近海，属亚热带季风气候。随着经济的发展，南京城市化进程不断推进，市区内建成面积由1985年的121 km2扩张到2005年的513 km2，城市绿化面积下降、生物多样性下降，直接影响着南京市温度变化特征［5］。研究南京气候变化对理解在全球变暖的条件下长江中下游地区的气候变化及其特征有重要参考价值，同时对理解气候变化对人类活动及农业生产、社会有重要意义［6－8］。当前对南京气候变化的研究虽然已有部分成果，但对于南京气温变化的机制及应对措施等方面的研究还是有所欠缺，因此，及时开展对南京气候变化的研究显得格外重要。笔者利用南京市1951～2012年站点气象资料，采用非参数统计、成对的斜率回归中值、Spearman等级相关方法，对南京市62年来气温变化及其趋势进行了分析，为研究南京市近几十年来气候变化特征及其成因的分析、探讨如何消减气候变暖对人类生活生产的影响以及为政府部门作出相关政策提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 资料选取采用的气象观测资料为国家气象信息中心资料室整理的南京地区1951～2012年日平均气温、逐日最低气温、逐日最高气温等。以逐日资料为基础，将3～5月作为春季、6～8月为夏季、9～11月为秋季、12月～次年2月作为冬季，形成四季和全年的资料序列，进行距平化处理，得到各季和年平均的距平序列。

1.2 分析方法运用非参数的统计方法、成对的斜率回归中值方法，计算南京市长期气温的变化趋势［9］;并利用Spearman等级相关方法确定变化趋势的显著性。这里简单介绍一下成对的斜率回归中值线性回归方法，它是基于一组序列中每一个可能的两点之间的斜率，并取这些斜率的中位数而得到的。这需要去计算每个可能成对点(xi，yi)和(xj，yj)之间的斜率(bk)，其计算公式是bk=(yi－yj)/(xi－xj)，如果n是序列的样本总数，那么该序列一共有n(n－1)/2组成对的斜率;事实上对于任何的i和j，如果xi=xj，成对斜率的个数就会减少。最终的斜率估计值(b)即为序列bk的中位数。利用这个斜率估计值计算所有样本相对应的残差:resi=yi－(bxi)，截距估计(a)即为残差序列的中位数，那么最终的线性回归方程为:yj=a+bxj。

温度日较差是反映某日温度弹性幅度的指标，利用南京市62年四季的逐日最高和最低气温的差值，分析了其特征及变化趋势。关于炎热/寒冷天气的变化，利用逐日最高、最低气温，按照Tmax≥35℃为热日和Tmax≤0℃为冷日的标准［10］，统计在62年内南京市热日频数和冷日频数，并分析特征及其变化趋势。极端最低、最高气温可以最直观地反映某地的严寒、炎热状况。因此，在此也分析了年极端值的特征及其变化趋势。

2 结果与分析

2.1 年平均气温变化特征

2.1.1 月变化。从1951～2012年南京62年和近33年(1980～2012年)的月平均气温趋势值(表1)可以看出，1951～2012年南京各月平均气温线性增长率均为正

值，表明南京62年气温变化呈增长趋势。其中3、4、5月增长率分别为0.40、0.36、0.39 ℃ /10a，且4、5 月份的显著性水平在 95%以上，表明62年来南京市春季增温趋势最为明显。近33年南京所有月份气温线性增长率也均为正值，这与62年气温线性增长率一致，进一步证明了南京变暖趋势。但33年的气温增长率均比62年的大，表明近33年南京的增暖趋势更强，其中在3、4、5、9、10

月份的线性增长率均较高，且显著性水平均在95%以上。在33年的气温变化当中，秋季变暖趋势和春季一样也愈加明显。

表1 南京月气温线性增长率统计注:*表示显著性水平在95%以上。月份 1951～2012年 1980～2012年1 0.21 0.23 2 0.36 0.90 3 0.40 0.77*4 0.36* 0.87*5

0.39* 0.54*6 0.14 0.38 7 0.09 0.56 8 0.02 0.33 9 0.24 0.66*10 0.28 0.58*11

0.13 0.63 12 0.18 0.71

2.1.2 年际变化。由图1可知，1951～2012年南京年平均气温为 15.65℃，年平均气温的线性上升率为 0.22℃/10a，而在1980年后，年平均气温是15.92℃，年平均气温的线性上升率为0.56℃/10a。1996年后年平均气温均超过了16.00℃。

2.1.3 季变化。由1951～2012年南京市四季年平均温度距平(图2)可见，62年中冬季平均气温为3.72℃，线性上升率为0.23℃/10a，20世纪80年代后平均气温为4.04℃，线性上升率为0.65℃/10a;春季平均气温为14.87℃，线性上升率为0.36℃/10a，80年代后平均气温为15.33℃，线性上升率为0.72℃/10a;夏季平均气温为26.80℃，线性上升率为0.12℃/10a，80年代后平均气温为26.81℃，线性上升率为0.50℃/10a;秋季平均气温为16.99℃，线性上升率为0.22℃/10a，80年代后平均气温为17.28℃，线性上升率为0.57℃/10a。由此可见，1951～2012年各季节平均气温均有上升，其中，线性上升率最大的为春季，80年代后呈上升趋势更加显著，温度明显增加，春季时间变短，这与实际的气温变化一致。

图1 1951～2012年南京市年平均温度距平及线性拟合

2.2 气温日较差变化特征由1951～2012年南京市四季气温日较差距平及线性拟合(图3)可见，62年南京的平均日较差中冬季、夏季、秋季均呈下降趋势，下降率分别为0.164、0.158、0.129 ℃ /10a，下降趋势均较小，冬季最大，夏季次之，秋季最小;其对应的平均日较差分别为 8.47、7.82、8.91 ℃。春季呈上升趋势，上升率为0.091℃/10a，为弱上升趋势，平均日较差为9.40℃，为四季之中最大。自80年代后，冬季、夏季、秋季平均日较差仍均呈下降趋势，分别为－0.505、－0.056、－0.323 ℃ /10a，同比62 年总趋势，冬季和秋季的下降率均有所增大，对应的平均日较差为8.25、7.51℃，而夏季的下降率有所减小，平均日较差为7.51℃;80年代后春季的上升率为0.173℃/10a，同比略有上升，平均日较差为9.47℃。由分析可知，平均日较差的变化趋势与平均最高气温、平均最低气温的变化趋势有关。如62年中夏季平均最高气温呈下降趋势，而平均最低气温呈上升趋势，因此夏季平均日较差呈下降趋势;62年中春季的平均最高、最低气温均呈上升趋势，但最高温的上升趋势大于最低温的上升趋势，因此其日较差呈上升趋势。

2.3 冷热日频数变化特征从南京市62年来气温低于0℃及高于35℃的日频数图(图4)可以看出，62年平均冷日频数为52.77 d，线性拟合斜率为－0.27 d/10a，80 年代后平均冷日频数为44.75 d，线性拟合斜率为－0.82 d/10a;62年热日平均热日频数为12.50 d，线性拟合斜率接近于0，80年代后平均热日频数为12.79 d，线性拟合斜率为0.36 d/10a。冷日频数整体呈现一个下降的趋势，到了80年代后下降更加显著，下降速率加快了近3倍，说明南京冬天寒冷的日数正在减少。总的热日频数则变化趋势并不明显，对80年代后的热日频数单独分析，呈现一个缓慢上升的趋势，说明80年代后炎热的日数正在增加。冷日频数减少、热日频数增加，南京地区气温整体呈现上升趋势，这与全球气候变暖的大环境是一致的。

图2 1951～2012年南京市四季平均温度距平及线性拟合注:a.冬季;b.春季;c.夏季;d.秋季。

图3 1952～2012年南京市四季气温日较差距平及线性拟合注:a.冬季;b.春季;c.夏季;d.秋季。

图4 1951～2012年南京市冷日(a)和热日(b)频数年际变化

2.4 极端温度变化特征由1951～2012年南京年最高温和年最低温的变化(图5)可见，62年内南京市测量到的最高温为40.7℃，最低温低至－14.0℃，这2个极端温度均出现在20世纪50年代。近62年以来该地区曾有3次最高温突破40.0℃，分别是出现在1959、1966、2003年;年最低温有4次低于－12℃，分别出现在1954、1969、1977和1991年。近20年来没有出现过年最低温低于－10℃的严冬。

图5 1951～2012年南京市极端最高温度(a)和极端最低温度(b)年际变化

3 结论与讨论

(1)1951～2012年南京市年平均气温、最高温、最低温总体上呈缓慢上升趋势，特别是1980年以后增温趋势极其明显;而从4个季节的变化趋势来看，所有季节平均温度均呈上升趋势，但又表现出各自不同的特点，其中春季、秋季、冬季增温趋势较为明显，而夏季增温趋势较弱。

(2)在日较差方面，62年南京的平均日较差中冬季、夏季、秋季均呈下降趋势，春季呈轻微上升趋势;但1980年以后气温日较差仍呈现缓慢下降趋势。表明南京温度趋于平缓，波动变小，特别是春、秋季日较差变化不明显。

(3)62年南京冷日频数和热日频数均呈下降趋势，特别是冷日频数，下降趋势尤其明显，这与气候变暖的趋势一致;而对于热日频数来说，其上升趋势较不明显，这与南京夏季的最高温度的趋势变化有关，所以总体上说明了南京的变暖趋势。

(4)在极端天气值方面，近62年南京极端最低温和极端最高温均呈上升趋势，南京曾有3次最高温突破40℃，2次是出现在20世纪50～60年代，一次出现在2003年，近20年来没有出现过年最低温度低于－10℃的严冬。从一定程度上表

明62年来南京气候确有变暖的趋势。

(5)62年来南京气温变化与我国及全球气候变化趋势一致［4，8］。现有的研究表明，影响气候变化的因子主要有自然因子以及人类活动，其中自然因子主要由地理位置、太阳活动、气候系统内部的低频振动以及大气环流、南方涛动的强弱等直接或间接地影响着气候的变化［11］。而在人类活动中主要表现在城市化进程的加快和工业化的推进。在城市发展的过程中，热岛效应逐步显著、温室效应也日益增加，均直接影响着城市的温度变化。但更具体的影响气候变化因素及其响应机制还有待进一步的研究。

参考文献

［1］IPCC .Climate Change2007:The physical science basis Summary for

policymakers 2007:减缓。政府间气候变化专业委员会第四次评估第三工作组的报告［R］.Cambridge Cambridge University Press，2007.

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2001:The Scientific Basic［M］.Cambridge:The Press Syndicate of

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［5］黄良美，黄海霞，项东云，等.南京市四种下垫面气温日变化规律及城市热岛效应［J］.生态环境，2007，16(5):1411 －1420.

［6］倪敏莉，申双和，张佳华.南京地区近55年气温变化特征分析［J］.科技信息，2009(7):5－7.

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［8］丁一汇，戴晓苏.中国近百年来的温度变化［J］.气象，1994，20(12):19－26.