烏蘭浩特市多時(shí)間尺度的氣溫變化分析

摘 要：本文利用1971年到2010年烏蘭浩特市40年的年平均氣溫資料、年平均最高氣溫資料和年平均最低氣溫資料進(jìn)行分析，旨在找出氣溫變化的趨勢(shì)和升降幅度變化。

關(guān)鍵詞：多時(shí)間尺度;氣溫變化;年代際變化;年變化;顯著性檢驗(yàn)

一、資料處理方法

資料處理方法：1.各年代氣候要素分析，2.逐年氣溫及5a 滑動(dòng)平均變化曲線圖，3.累積距平分析，年平均最低氣溫和年平均最高氣溫散點(diǎn)圖。

根據(jù)參考文獻(xiàn)定義的概念數(shù)值;氣候傾向率：能反映出要素的變化速率。

一個(gè)要素序列位{xi}（i=1，2，…，n），建立xi與ti的一元線性回歸，即：xi=ati+b， （i=1，2，…，n）

其中： a=

式中， a 為氣候傾向率。其值的大小反映了上升或下降的速率。

滑動(dòng)平均：滑動(dòng)平均是用確定時(shí)間序列的平滑值來(lái)顯示變化趨勢(shì)，經(jīng)過(guò)滑動(dòng)平均后，序列中短于滑動(dòng)長(zhǎng)度的變化周期被削弱，顯現(xiàn)出要素的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)。對(duì)樣本容量為n的時(shí)間序列x，其滑動(dòng)平均序列表示為：

（j=1，2，…，n-k+1）式中， k為滑動(dòng)長(zhǎng)度，取值k=5。

二、資料分析

1.氣溫的年代際變化

從表1中可以看出， 70 年代和80 年代氣溫的年平均氣溫、年平均最高氣溫和年平均最低氣溫接近最低。以后逐年代增高。在2001到2010 年氣溫各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到最高。說(shuō)明1971年到21世紀(jì)初，烏蘭浩特的氣溫逐漸上升。其上升幅度與40年平均值相比，上升幅度逐年增大。如年平均氣溫1991-2000年上升0.4℃，2001-2010年上升0.6℃。需要特別關(guān)注的是，年平均最低氣溫在70年代達(dá)到最低，之后明顯呈現(xiàn)逐年代顯著增高趨勢(shì)。到21世紀(jì)初期其增幅達(dá)到1.0℃。年平均最高氣溫其升高幅度小于年平均最低氣溫的升溫幅度，這說(shuō)明年平均最高氣溫的升幅由于年平均最低氣溫的年代變化影響要比其自身的變化影響大。

2.平均氣溫的年變化

從圖1中可以看出，40a內(nèi)烏蘭浩特市氣溫呈上升趨勢(shì)。年平均氣溫為5.3℃。40a內(nèi)最低氣溫出現(xiàn)在1974年，為3.5℃。從年平均氣溫的5a滑動(dòng)平均曲線來(lái)看，烏蘭浩特市70年代的氣溫變化較平穩(wěn)，在70年代末期到80年代初期氣溫呈下降趨勢(shì)。從80年代初期到80年代中后期氣溫又出現(xiàn)小幅度下降趨勢(shì)波動(dòng)。從80年代中后期以后，氣溫一直呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在后20年中年平均氣溫以0.2℃/10a的速率上升。

3.平均氣溫變化的顯著性檢驗(yàn)

由圖1的一元線性回歸方程或通過(guò)計(jì)算年平均氣溫與時(shí)間因子的回歸系數(shù)可知，a=0.0517。表明隨時(shí)間增加年平均氣溫呈上升趨勢(shì)。下面來(lái)判斷在過(guò)去的40a內(nèi)這種上升趨勢(shì)是否顯著。我們采用T檢驗(yàn)方法，給定顯著性水平：0.05 ，樣本數(shù)為40。由計(jì)算得出： 和 的相關(guān)系數(shù)為r=0.688703。通過(guò)相關(guān)系數(shù)表檢驗(yàn)可知，過(guò)去40a內(nèi)烏蘭浩特市年平均氣溫的上升趨勢(shì)是顯著的。

4.判斷年平均氣溫的大致突變時(shí)間

由圖2可以看出，烏蘭浩特市的年平均氣溫在1971-1987年間，累積距平曲線呈下降趨勢(shì)，有負(fù)距平。從1987年以后，呈上升趨勢(shì)，有正距平值。從長(zhǎng)期的演變趨勢(shì)來(lái)看，從圖中可以反映出在1987年烏蘭浩特的年平均氣溫出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，即判斷烏蘭浩特年平均氣溫在1987年發(fā)生突變。

5.年平均最低、年平均最高氣溫變化

從圖3a可以看出烏蘭浩特年平均最高氣溫在20 世紀(jì)70年代到80 年代中后期呈下降趨勢(shì)，1974年出現(xiàn)歷史最低值10.2℃。從80 年代后期開(kāi)始?xì)鉁爻噬仙厔?shì)。1987年以后其平均最高氣溫在平均值附近波動(dòng)。2007 年達(dá)到近40a來(lái)的最高值13.5℃。在2001-2010年的20年間，年平均最高氣溫以0.2℃/10a 的趨勢(shì)上升。

從圖3b可以看出70年代到80 年代初烏蘭浩特的最低年平均氣溫呈下降趨勢(shì)。1972年出現(xiàn)歷史最低值-2.9℃。80年代中期在平均值附近波動(dòng)。從80年代中后期氣溫明顯升高，并在2007年和2008年達(dá)到近40a來(lái)的最高值 1.2℃。與圖3a相比，年最低平均氣溫的變化幅度要比年最高平均氣溫的變化幅度劇烈。

六、結(jié)語(yǔ)

1.烏蘭浩特市年平均氣溫在70年代到80年代初期呈下降趨勢(shì)，從80年代中期開(kāi)始，氣溫逐漸上升。在2001-2010年的20年間，其增溫速率為0.2℃/10a。

2.通過(guò)滑動(dòng)平均計(jì)算以及相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)，在過(guò)去40年中，烏蘭浩特市年平均氣溫變化隨時(shí)間變化是顯著的。

3.通過(guò)累積距平分析，1987年是烏蘭浩特市年平均氣溫突變年。在此之前氣溫呈現(xiàn)負(fù)距平，在此之后氣溫呈現(xiàn)正距平。

4.最高年平均氣溫在70年代到80年代中后期呈下降趨勢(shì)，此后呈上升趨勢(shì)。在2001-2010年的20年間，其增溫速率為0.2℃/10a。

5.最低年平均氣溫總體上上升趨勢(shì)明顯。從80年代中后期開(kāi)始?xì)鉁乜焖偕摺?/p>

6.最低年平均氣溫變化較最高年平均氣溫變化劇烈。氣溫升高受最低氣溫的影響應(yīng)高于最高氣溫自身變化的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁敏仄安氣候變化特征分析[J]。中國(guó)科技信息2005，19，53。

[2]鄧冰，潘世康，孫劍。近50 年來(lái)湛江氣候變化初探[J]。廣東氣象 2001，1，11。

[3]魏鳳英。現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測(cè)技術(shù)[M]。北京氣象出版社。

[4]劉月麗，安煒，張瑞蘭等。山西省近40 年氣候變化特征[J]。中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象 2006，27，增，116-120

作者簡(jiǎn)介：張大偉（1980-3-）男，漢族，遼寧省康平縣，大學(xué)本科，工程師，從事氣象業(yè)務(wù)管理和氣象服務(wù)工作。