基于歷史數據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年滬寧杭地區的氣候資料，對近50年來三地的氣候特征、差異及變化進行了對比分析。主要得出了以下結論：（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，上海則是風速明顯高于其他兩地;（3）近30年來三地氣候變暖趨勢顯著，年均溫波動上升明顯，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年上海平均風速下降明顯。

關鍵詞：滬寧杭; 氣候特征; 對比分析; 氣候變化

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.05.087

江南地區指我國長江中下游以南地區，經濟發達、人口稠密、文化繁榮，自古就以“江南水鄉”之稱聞名。滬寧杭地區則屬于江南地區的重要構成區域，是長三角經濟帶的核心部分，有著極為強大的經濟影響力。其大致以太湖為中心，形成了以南京、上海、杭州為頂點的三角形。而氣候，則是一種大氣物理特征的平均狀態，體現出一定的長期性和區域性。江南地區屬于亞熱帶季風氣候，并具有相應的區域特征。

關于區域氣候特征、氣候變化以及不同地區的氣候對比，已有較多研究，然而少有就江南地區三個核心城市的相關對比研究。文章選取南京、上海、杭州三地，基于1951年至2017年的氣象數據分析其氣候特征、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，其氣候既具有區域共性，也有由其緯度高低、距海遠近造成的緯度地帶差異和海陸地帶差異，同時還有由于地形地貌等特征造成的局地小氣候。通過對本文的研究，可以了解江南地區氣候的整體特征，并熟悉區域的氣候差異，同時進一步探尋到整個江南地區乃至全球60余年來的氣候變化。

1研究區概況

上海、南京、杭州三地位于中國的華東地區。其中，上海位于長江出海口南側，地理坐標為東經120°52′至122°12′、北緯30°40′至31°53′之間，市中心人民廣場地理坐標為東經121°28′，北緯31°14′;南京位于江蘇省的西南部，地理坐標為北緯31°14′至32°37′、東經118°22′至119°14′之間，市中心新街口地理坐標為北緯32°02'38"、東經118°46'43";杭州位于浙江省北部，地理坐標為東經118°21′-120°30′、北緯29°11′-30°33′之間，市中心地理坐標為東經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氣象數據網（http：//data.cma.cn/）和中國氣象局國家氣候中心（http：//cmdp.ncc-cma.net/cn/index.htm）。其中，從中國氣象局國家氣候中心160站觀測數據中獲取了三地（上海站，站號：58367，位置：31.41°N，121.46°E;南京站，站號：58238，位置：32.00°N，118.8°E;杭州站，站號：58457，位置：30.23°N，120.17°E）1951—2017年逐月降水和氣溫數據;從中國氣象數據網獲取了三地（上海寶山站，站號：58362，位置：31.24°N，121.27°E;南京站，站號：58238，位置：32.00°N，118.48°E;杭州站，站號：58457，位置：30.14°N，120.10°E）1951年—2016年（三地均缺失1963年、2003年數據，同時上海寶山站還缺失1951-1958年、1996年數據）中國地面國際交換站氣象資料月值和年值數據集，包括風速、風向、氣壓、氣溫、降水量、降水天數等的最大、最小、平均值等多種指標。

2.2方法

對于所收集的氣象數據，文章首先進行了數據的預處理工作，包括尋找數據中的錯誤點、缺失點、調整數據格式等。在此基礎上，從年變化和月變化兩個維度就氣溫、降水、風速、濕度等多種氣候對比指標進行分析，了解其氣候差異、趨勢及變化。

3氣候對比分析

3.1氣溫

圖2（a）為1951-2017年滬寧杭三地的年均氣溫對比。大致氣溫高低為杭州>上海>南京，符合三地緯度所對應的規律。三地氣溫走向和波動基本一致，自1990年以來，受全球變暖影響，氣溫波動上升趨勢明顯，總體約增長了2-3℃。而上海年均溫上升最快，目前均溫已接近杭州，推測與近年來上海城市的發展和擴張導致熱島效應增強有關。

圖2（b）為1951-2017年滬寧杭月均氣溫對比，曲線總體走向依舊一致。其中冬季（12月-2月）南京氣溫相對較低，夏季7、8月杭州氣溫相對較高，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氣候的表現。

圖2（c）為自1951-2015年三地最低氣溫對比。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。總體來看，最低溫波動上升趨勢明顯。自1991年來，趨向于穩定，波動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比。總體波動較小，大致保持在35℃～40℃范圍內。三地一致性依舊較高。最高溫1959至2000年略為偏低，21世紀以來略為偏高。其中，大致以1975年為界，1950-1975年最高氣溫走低，1975-2016年走高。21世紀最高氣溫奪魁者應是杭州。總體來說，全球變暖對滬寧杭地區最高溫影響不是很大，主要是影響冬季氣溫。但自1990年來，變暖趨勢對高溫的影響有所增強。

3.2降水

圖3（a）為1951—2017年滬寧杭年均降水對比。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定。其中1994年和2015年降水偏多，1978年降水偏少。三地降水相關程度不如氣溫表現得明顯，尤其是1973、1994、2012年三地降水量出現異常分離趨勢（主要為杭州降水偏多）。計算三地標準差，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。推測該現象仍與上海的海洋性有關。而杭州與上海和南京相比，其西部有丘陵的阻擋，會對來自海洋的濕潤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。其成因應與夏季風的推移有關。南京緯度高，進入雨區比杭州和上海晚。上海8月也出現一個降水高峰，推測主要是受夏季風回移的影響。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定。而南京則只有7月一個高峰值，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，同樣是亞熱帶季風氣候的生動體現。

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

3.3濕度與風速

圖4（a）為三地1951年—2017年的年均風速對比，三地在濕度上具有較強一致性。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。總體下降趨勢明顯。尤其是自21世紀以來，大氣明顯變干燥。近60年幾乎下降了10個百分點。根據圖4可以得知年均降水量并無顯著變化，而據圖2可知年均氣溫明顯上升。由此推知濕度下降與全球變暖、蒸發加劇有關，同時，可能與滬寧杭三地的城市擴張也有關系。用地規模擴大，交通設施大量修建改變了下墊面性質，而植被覆蓋率的下降，則會導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速對比。其中南京和杭州的風速相比較低，上海的風速則較高。而近50年來，上海的風速下降趨勢顯著。南京自1950至2008年呈下降趨勢，在這之后有明顯回升，幾近于上海的水平。而杭州的風速則一直較穩定。推測其西側的山脈對風起到了一定的阻擋作用。上海濱海，四周無地形阻擋，且地勢平坦，理應為三地中風速最大的城市。而上海近50年來發展較快，高樓的大量興建改變了下墊面的性質，對風力的削弱作用顯著增強。同時查閱資料發現，中國各地的風速都略有下降趨勢，然而其原因尚未明確，有待深究。

4結論與展望

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

（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濕度大小區別甚微。

（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。相比下，最低氣溫上升趨勢同樣明顯而最高氣溫上升趨勢較緩和。

（3）近50年來滬寧杭地區年降水量變化較小。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月的兩個高峰。

（4）滬寧杭地區平均相對濕度波動下降趨勢明顯。

（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。而近年來的城市擴張對氣候有著一定影響，增強了熱島效應，削減了平均風速。

（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的天數也略小。

由此可見，全球變暖對滬寧杭地區的影響是顯而易見的。調整產業結構、促進工業升級、開發利用新能源，都對滬寧杭地區的環境保護和長遠發展有重要意義。

隨著城市化進程的推進，高樓的建設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，從而對城市氣候造成影響。合理規劃城市土地，適當增加綠地面積，可以助推打造生態宜居的滬寧杭城市群。

參考文獻

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