西安地區高空溫度變化特征及突變分析

王雯燕，魯物婷，唐文哲，高 山

(1.西安市氣象局，西安 710016；2.陜西省大氣探測技術保障中心，西安 710014)

西安地區高空溫度變化特征及突變分析

王雯燕1，魯物婷2，唐文哲1，高 山1

(1.西安市氣象局，西安 710016；2.陜西省大氣探測技術保障中心，西安 710014)

利用西安探空站1975—2012年規定等壓面溫度資料統計分析西安地區高空溫度垂直分布、年內變化特征及氣候變化趨勢，并用Mann-Kendall法作突變分析。結果表明：地面至100 hPa溫度隨高度升高而降低，400～300 hPa溫度垂直遞減率最大，100～70 hPa溫度最低，70 hPa以上平流層下層，溫度隨高度增加而增加；西安高空規定等壓面溫度年較差變化明顯,地面～250 hPa溫度年較差為27～15 ℃，200～30 hPa為 1～8 ℃，對流層溫度年較差較大，而平流層的較小。M-K分析表明，西安地面及850 hPa溫度在1994年前后發生了突變。

規定等壓面；變化趨勢；突變

大氣溫度變化是氣候變化的重要組成部分，20世紀末國內相繼開展高空溫度的研究，米季德[1]等統計分析北京單站1961—1994年資料，發現對流層下層溫度顯著上升、對流層上層及平流層下層溫度呈下降的趨勢；袁玉江[2]等用新疆探空資料研究發現，近40年來850 hPa以上高空并沒有明顯的增溫，氣候變暖只是850 hPa以下的對流層增溫現象；王榮英[3]等對青藏高原上空大氣溫度研究表明，對流層中上層(500～250 hPa)溫度上升，對流層頂至平流層下層(150 hPa 層及以上) 以降溫為主；薛德強[4]分析了中國28個高空站溫度資料,結果顯示自地面至700 hPa,絕大部分地區溫度上升，對流層上層至50 hPa的平流層溫度降低；王穎[5]對中國高空溫度變化初步分析發現，近25年來中國對流層中下層的溫度呈現明顯上升, 對流層上層和平流層底層年平均溫度呈現明顯下降趨勢。分析西安高空溫度的變化對氣候研究有參考意義，利用西安探空站1976—2012年氣象探空資料分析高空溫度的變化情況。

1 資料及方法

西安探空站1976—2012年規定等壓面溫度資料取自陜西省氣象信息中心，數據經過臺站和省局兩級審核，規定等壓面包括：地面、850 hPa、700 hPa、500 hPa、400 hPa、300 hPa、250 hPa、200 hPa、150 hPa、100 hPa、70 hPa 、50 hPa、30 hPa等13個等壓面。西安站原址(108°56′E、34°18′N)位于西安北二環附近，海拔高度399 m，使用701C雷達GZZ-2型探空儀觀測，2007年遷站至西安涇河開發區(108°58′E、34°26′N)，海拔高度411 m，采用L波段雷達GTS1型數字式探空儀觀測。新舊站址直線距離不超過16 km，由于遷站和更換觀測儀器同時發生，為此進行了一個月的對比觀測，結果表明兩處獲取的數據序列僅在850 hPa以下各層存在誤差，且誤差較小，數據均一性較好。為了確保數據質量，分析前再一次用人工方法進行了嚴格的質量控制。

分析高空溫度的氣候變化采用線性傾向估計和Mann-Kendall法[6]等統計學分析方法。

2 結果分析

2.1 溫度垂直分布及年內變化特征

西安高空溫度隨高度變化呈現地面至100 hPa溫度隨高度升高而降低，70 hPa以上溫度隨高度增加而增加。其中，地面～850 hPa溫度垂直遞減率較小，850～250 hPa溫度垂直遞減率較大，400～300 hPa最大。西安高空規定等壓面溫度年較差變化明顯。地面～250 hPa溫度年較差為27～15 ℃，200～30 hPa為1～8 ℃，分析表明對流層溫度年較差較大，而平流層的較小。

2.2 氣候變化趨勢分析

1976—2012年西安高空規定等壓面年平均氣溫變化趨勢(表1)顯示，地面至200 hPa呈增溫趨勢，溫度氣候傾向率隨高度增加而減小，150 hPa及以上呈降溫趨勢。地面至500 hPa增溫趨勢顯著，地面增溫趨勢最為顯著，為0.59 ℃/10 a；150～30 hPa降溫趨勢異常顯著，各層均超過0.01的信度，70 hPa降溫幅度最大，為-0.65 ℃/10 a。

表1 1976—2012年西安高空規定等壓面溫度線性趨勢系數 ℃/10 a

注：*、**分別表示通過0.05、0.01信度檢驗

溫度氣候傾向率地面春季最大0.9 ℃/10 a，秋季次之，冬季最小0.46 ℃/10 a。850～400 hPa各季呈持續增溫趨勢，其中，春季850～700 hPa、夏季700 hPa、秋季700～500 hPa、冬季500 hPa增暖趨勢較顯著；150～30 hPa變冷趨勢較顯著。因此高空400 hPa以下增暖趨勢明顯，溫度氣候傾向率隨高度增加而減小，150 hPa及以上變冷趨勢明顯，與薛德強[4]分析的中國近40年高空溫度變化趨勢基本一致。

采用Mann-Kendall法分析西安高空溫度突變，結果顯示，地面和850 hPa溫度在1994年前后發生了突變(圖1)。

3 結論

(1)西安地面至100 hPa溫度隨高度升高而降低，70 hPa以上平流層下層溫度隨高度增加而增加。400 hPa以下溫度呈增暖趨勢，地面變暖趨勢最為顯著，增溫幅度隨著高度增加而減小，150 hPa及以上變冷趨勢明顯。

(2)M-K突變檢驗表明，西安地面及850 hPa溫度在1994年前后發生了突變。

[1] 米季德，崔繼良，曹鴻興．北京高空溫度的統計特征[J]．氣象學報，1999,57(2)：236-241．

[2] 袁玉江，鄭紅蓮,嚴軍,等．南京地區高空平均溫度的變化[J]．解放軍理工大學學報，2002，3(2) ：77-80．

[3] 王榮英，周順武，閆巨盛，等．近30 年青藏高原上空大氣溫度變化特征[J]．高原山地氣象研究，2011，31(1)：1-5．

[4] 薛德強，談哲敏，龔佃利，等．近40 年中國高空溫度變化的初步分析[J]．高原氣象，2007，26( 1)：141-149．

[5] 王穎，任國玉．中國高空溫度變化初步分析[J].氣候與環境研究，2005，10(4)：780-789．

[6] 魏鳳英．現代氣候統計診斷與預測技術[M].北京：氣象出版社，1999：66-68．

王雯燕，魯物婷，唐文哲，等.西安地區高空溫度變化特征及突變分析[J].陜西氣象，2014(6)：33-35.

1006-4354(2014)06-0033-03

2014-03-12

王雯燕(1972—)，女，陜西大荔人，高級工程師，從事綜合觀測數據分析應用研究。

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