哈爾濱氣溫變化特征分析

張同智，高軍，劉傳順

（1.黑龍江省氣象臺，黑龍江哈爾濱 150030;2.黑龍江省氣候中心,黑龍江哈爾濱 150030）

哈爾濱氣溫變化特征分析

張同智1，高軍1，劉傳順2

（1.黑龍江省氣象臺，黑龍江哈爾濱 150030;2.黑龍江省氣候中心,黑龍江哈爾濱 150030）

上世紀(jì)80年代以來,哈爾濱年平均氣溫明顯上升,在127年中上升了2.7℃。主要冬季升幅最大,春季次之,再次為秋季,夏季升幅最小。平均最低氣溫的升幅較明顯,遠(yuǎn)高于平均最高氣溫的升幅,冬季最低氣溫的升幅最大夏季的升幅次于春季;秋季升幅最小。另外還分析了氣溫年代際變化特征。

氣溫變化;年代際、年、季變化；分析

1 引言

哈爾濱氣象資料具有很好的代表性,它基本的反映了全省的氣象狀況。自20世紀(jì)70年代以來,隨著全球氣候變暖,哈爾濱變暖更加顯著;因而導(dǎo)致極端天氣多發(fā),造成災(zāi)害。分析哈爾濱氣候變化,就是更好了解、掌握和應(yīng)用氣候變化規(guī)律,為國民經(jīng)濟(jì)各部門服務(wù),特別是為當(dāng)前和長遠(yuǎn)應(yīng)對氣候變化制訂各項政策措施提供科學(xué)依據(jù)和科技支撐。就目前來講分析氣溫變化特征的方法很多如周期分析、小波分析、突變分析等[1-3]。

本文主要采用趨勢法分析年代際、年、季氣候變化趨勢和氣候變暖的事實。文中使用的哈爾濱氣象資料,全部來自黑龍江省氣象信息中心。

2 分析計算方法

分析氣候變化大多采用一元線性回歸方程

用xi表示樣本量為n的某一氣候變量，用ti表示xi所對應(yīng)的時間，建立xi與ti之間的一元線性回歸方程：

其中，a為趨勢常數(shù)，b為趨勢系數(shù)。a和b可以用最小二乘法進(jìn)行估計。

3 哈爾濱年平均氣溫變化

取哈爾濱年平均氣溫資料，時間1881～2007年，序列長度M=127 a，做年平均氣溫變化（見圖1）。120多年氣溫變化有明顯的上升趨勢，計算一元線性回歸方程：y=a+bx;得b=0.1838，a=24.385，則y哈＝0.1838x+24.385，其中a為趨勢常數(shù)，b為趨勢系數(shù)，x為時間年數(shù)。在127 a中年平均氣溫上升了2.3℃，上升速率0.18℃/10 a。比較黑龍江省年平均氣溫變化，時間1954～2007年同見圖1，年數(shù)樣本為54 a。同比之下，黑龍江省年平均氣溫變化幅更大一些，54 a當(dāng)中線性升幅1.96℃，上升速率0.36℃/10 a?？梢娙∩郎胤雀哂诠枮I，這是由于全省最大升溫區(qū)在北部沿黑龍江流域和三江平原地區(qū),但較同期中國與全球氣溫要明顯升高[1]。從哈爾濱年平均溫度年代際變化來看（見表1），19世紀(jì)末80～90年代溫度維持較低,與北半球、中國氣溫變化同步[1];20世紀(jì)初期的30年代里，氣溫上升至3.3℃，升幅0.7℃；從40年代開始至70年代氣溫升至3.6～3.7℃，較30年代最大升幅為0.4℃；從80年代開始?xì)鉁剡M(jìn)一步大幅上升，由70年代3.6℃突升至80年代4.2℃，升幅0.6℃；從90年代開始?xì)鉁赝蛔?已通過T值|ta=0.01|=3.2檢驗[1],至21世紀(jì)初的7 a中，升溫的幅度再次提高，較20世紀(jì)80年代上升0.6～0.7℃。21世紀(jì)初的7 a較19世紀(jì)80年代氣溫上升2.9℃，高于127 a的線性升溫。127 a中最高年溫度出現(xiàn)在2007年為6.6℃。哈爾濱近30 a如此升溫幅度是對全球氣候變暖的響應(yīng)，尤其高緯的升溫幅度遠(yuǎn)高于中、低緯。

表1 哈爾濱年平均氣溫年代際變化

4 哈爾濱四季氣溫變化

4.1 冬季（11～下年2月）平均氣溫變化

資料選取1951～2007年，計57 a樣本。從冬季氣溫變化趨勢來看（見圖2），氣溫呈明顯的上升趨勢，線性方程y冬=0.5331x-147.16；57 a中它的線性升溫幅度為3℃，上升速率0.5℃/10 a,遠(yuǎn)高于年平均溫度升溫速率。計算冬季氣溫與年平均溫度之間相關(guān)系數(shù),它們之間相關(guān)系數(shù)為0.68,通過0.001信度檢驗,表明冬季氣溫與年平均溫度的變化相當(dāng)一致。

從年代際變化來看,見圖2橫線，20世紀(jì)50年代冬季氣溫在-13.8℃，到60年代略有下降，在-14.3℃，70年代又略有上升在-14.0℃；80年代氣溫突變,到本世紀(jì)2007年氣溫大幅度上升，由80年代-13.0℃至2001～2007年-11.0℃，上升2℃；較最低60年代氣溫上升3.2℃。最高年冬溫出現(xiàn)在2006年為-8.8℃，最低出現(xiàn)在1976年為-17.6℃，變幅為8.8℃。

冬季平均最高最低氣溫。從平均最高最低氣溫變化趨勢見圖3、圖4來看，呈線性上升趨勢，平均最高氣溫線性方程yH=0.317x-83.231；在57 a中它的線性升溫幅度為1.8℃，速率0.3℃/10 a，較冬季平均氣溫速率低0.2℃/10 a平均最高溫度最大值出現(xiàn)在2006年-3.5℃，最低年出現(xiàn)在1976年為-11.6℃。變幅為8.1℃。同樣平均最低氣溫線性方程yL=0.6383x-202.83；57年中它的線性升溫幅度為3.5℃，速率為0.62℃/10 a遠(yuǎn)大于平均最高氣溫升幅。平均最低氣溫最大值出現(xiàn)在2006年為-13.7℃，最低值出現(xiàn)也在1976年為-22.9，變幅為9.2℃高于最高氣溫的變幅。表明冬季的升溫主要反映在冬季平均最低氣溫的升溫上。另外,計算了冬季平均最高最低氣溫與冬季平均氣溫的相關(guān)系數(shù),冬季平均最高氣溫與冬季平均氣溫的相關(guān)系數(shù)為0.96;最低氣溫與冬季平均氣溫的相關(guān)系數(shù)為0.97,高于最高氣溫與冬季氣溫的相關(guān);也反映了最低氣溫的升溫對冬季平均氣溫升溫的貢獻(xiàn)這一觀點。

4.2 春季（3～5月）氣溫變化

從春季氣溫變化趨勢來看（見圖5），上升幅度較大。春季氣溫線性方程為：y3-5T=0.4929x+44.793；線性升溫幅度為2.76℃，速率為0.48/10 a，略低于冬季速率。春季氣溫最大值出現(xiàn)在1998年為9.8℃；最低值出現(xiàn)在1957年為3.4℃，變幅為6.4℃。

從年代際變化來看（見表2），20世紀(jì)50年代、70年代溫度較低，尤其50年代平均氣溫4.7℃，10 a內(nèi)有6 a低溫，具有群發(fā)特征1954～1958年，為低溫時段。80年代后氣溫明顯上升，至本世紀(jì)初7 a已上升為7.3℃，升溫幅度較50年代上升2.6℃，幾乎春季無低溫冷害發(fā)生。

表2 春季年代際氣溫

4.2.1 春季平均最高氣溫變化

春季平均最高氣溫變化見圖6,春季最高氣溫線性方程y3-5H=0.3047x+113.36；線性變幅為1.7℃，速率為0.3℃/ 10 a,低于春季平均氣溫的上升速度。春季平均最高氣溫最大值出現(xiàn)在1998年，為16.4℃；最低值出現(xiàn)在1958年為9.8℃，變幅為6.6℃。

4.2.2 春季平均最低氣溫變化

春季平均最低氣溫變化（見圖7）,春季最低氣溫線性方程y3-5l=0.5712x-21.248；線性變幅為3.2℃，速率為0.56℃/ 10 a,，遠(yuǎn)高于春季平均氣溫和最高氣溫的變化速率，表明春季升溫主要表現(xiàn)在最低氣溫的升溫。春季平均最低氣溫最大值出現(xiàn)在1998年，為3.3℃；最低值出現(xiàn)在1965年為-2.8℃，變幅為6.1℃。

4.3 夏季（6～8月）氣溫變化

從夏季氣溫變化趨勢（見圖8），仍然呈上升趨勢。氣溫的線性方程為y6-8T=0.1882x+209.84；線性升溫幅度為1.1℃。速率為0.2℃/10 a，低于冬、春季氣溫上升速率,略高于年平均氣溫升溫。夏季氣溫與年平均氣溫相關(guān)系數(shù)為0.57低于冬季氣溫與年平均氣溫相關(guān),表明夏季增溫對年平均氣溫的上升貢獻(xiàn)遠(yuǎn)不如冬季。夏季氣溫最高值出現(xiàn)在2000年為23.9℃，最低年出現(xiàn)在1983年為19.8℃，變幅為4.1℃，低于冬、春季。從低溫年份分析上世紀(jì)80年代后冷夏明顯減少，僅有3次1993、1992、1983。從年際變化看（見表3）。從圖11和表3明顯所見20世紀(jì)60、70、80年代夏季氣溫維持較低，從90年代起氣溫明顯上升，較80年代上升0.7℃，本世紀(jì)初7年中又上升0.3℃，在57年里的上升幅度1.1℃，低于較同期年平均，冬、春季氣溫升溫幅度。

表3 夏季年代際氣溫變化

夏季平均最高、最低氣溫的變化。從最高氣溫的變化趨勢來看（見圖9），上升趨勢線不明顯，變化幅度小。從線性方程y6-8H=0.0609x+266.5可知，線性升溫幅度為0.34℃，上升速率0.06℃/10 a，變化很小,明顯低于夏季平均氣溫。最高值出現(xiàn)在2000年為28.9℃，最低值出現(xiàn)在1983年，24.7℃，變幅為4.2℃。

從最低氣溫變化趨勢來看（見圖10），上升趨勢較明顯，變化幅度大。從線性方程y6-8T=0.2348x+157.42可知，線性升溫幅度為1.3℃，上升速率0.23℃/10 a，遠(yuǎn)高于最高氣溫升幅,可見夏季平均氣溫的升溫,主要來自最低氣溫升幅的貢獻(xiàn)。最低氣溫的最高值年出現(xiàn)2000年為18.5℃，最低值出現(xiàn)在1983年為14.8℃，變幅為3.7℃。夏季最高氣溫與平均氣溫的相關(guān)系數(shù)為0.92高于夏季氣溫與最低氣溫相關(guān)系數(shù)0.88,表明夏季最高氣溫與平均氣溫的變化非常一致,而最低氣溫的變化幅度更大一些。

4.4 秋季（9～10月）平均氣溫變化

從秋季氣溫變化趨勢來看見圖11，上升趨勢較顯著，變化幅度大。由線性方程y9-10T=0.253x+95.734可知，線性升溫幅度為1.4℃，上升速率為0.25℃/10 a，高于夏季升溫幅度，低于春季和冬季升溫幅度。最大值出現(xiàn)在2004年為12.7℃，最低值出現(xiàn)在1980年為8.4℃，變幅為4.3℃。

從年代際變化來看見圖11與表4，20世紀(jì)50年代氣溫較高，60～80年代氣溫較低，90年代開始?xì)鉁卮蠓壬仙?，尤其本世紀(jì)初的7 a里升溫顯著，較90年代上升1.2℃，較最低70年代上升2.1℃。秋季低溫明顯減少。

表4 秋季平均氣溫年代際變化

秋季最高氣溫、最低氣溫的變化。最高氣溫變化呈上升趨勢圖略，由線性方程：y9-10H=0.1504x+159.95;可知線性升溫幅度為0.84℃，上升速率為0.15℃/10 a，低于秋季平均溫度增溫速率。最大值出現(xiàn)在2004年為18.4℃，最低值出現(xiàn)在1980年為13.7℃，變幅為4.7℃，均與秋季平均氣溫最高、最低值出現(xiàn)同年。最低氣溫變化上升趨勢較最高氣溫上升變化更激烈些見圖12。由線性方程：y9-10L= 0.1742x+42.967可知線性升溫幅度為0.98℃，速率為0.17℃/10 a，高于最高氣溫速率，低于秋季平均氣溫速率。最大值出現(xiàn)在1998年和2004年為7.4℃，最低值出現(xiàn)在1964年和1986年為3.1℃，變幅為4.3℃，低于最高氣溫的變幅。

5 小結(jié)

在120多年時段中,哈爾濱年平均氣溫的變化基本與全省全國全球氣溫的變化同步,近30 a全球氣候變暖,哈爾濱變暖速率僅低于全省,明顯高于全國全球。尤其20世紀(jì)80年代以來,特別90年代至今哈爾濱年平均氣溫發(fā)生突變,氣溫已上升到5.5℃。從升溫的季節(jié)變化來看,冬季的升溫速率最大,春季僅次于冬季;再次為秋季,夏季升溫最小。在各季的升幅中,平均最低氣溫的升幅較明顯,遠(yuǎn)高于平均最高氣溫的升幅。在平均最低氣溫的升幅中,冬季最低氣溫的升幅最大夏季的升幅次于春季;秋季升幅最小。從氣溫年代際的變化分析表明,上世紀(jì)60～80年代,全年氣溫基本維持較低,,各季低溫冷害頻發(fā)、群發(fā),從80年代后期至今氣溫明顯上升,低溫冷害頻次大大減少,隨之而來的蒸發(fā)加大,高溫干旱頻發(fā)。

圖1 哈爾濱、黑龍江省年平均氣溫變化

圖2 冬季（11～下年2月）平均氣溫變化

圖3 冬季平均最高氣溫變化

圖4 冬季平均最低氣溫變化

圖5 春季（3～5月）氣溫變化及年代際變化

圖6 春季平均最高氣溫變化

圖7 春季平均最低氣溫變化

圖8 夏季（6～8月）氣溫變化及年代際變化

圖9 夏季（6～8月）平均最高氣溫變化

圖10 夏季（6～8月）平均最低氣溫變化

圖11 秋季（9～10月）平均氣溫變化及年代際變化

圖12 秋季最低氣溫的變化

[1]潘華盛，張桂華，徐南平.20世紀(jì)80年代以來黑龍江氣候變暖的初步分析[J].氣候與環(huán)境研究，2003，8（3），348-355.

[2]王明星.關(guān)于溫室氣體濃度變化及其引起的氣候變化的幾個問題［J］.氣候與環(huán)境研究，2000，5（3），329～332.

[3]潘華盛，張桂華.EL Nino和西伯利亞高壓對黑龍江省氣候變暖的影響［J］.自然災(zāi)害學(xué)報，2001，10（4），234～239.

Analyzed Features of Change Temperature In Harbing

Zhang Tong-zhi1,Gao Jun1,Liu Chuan-shun2
（1.Meteorological center of Hei Longjiang province,Hei Longjiang Harbin 150030;2.Climate center of Hei Longjiang province,Hei Longjiang Harbin 150030）

Using observed data,the analysis of temperature changed in Harbin since 1980's,It shows that: mean annual temperature was obviously rised 2.7℃,in the 127 years.the warmest of the winter and the spring, but temperature departure in summer and autumn was not obviously,yet,it had increasing tendency.mean minimum temperature rised obviously fist winter,second spring,third summer,fourth utumn.features of so analyzed interdecadal change.

temperature change;interdecadal annual season Change

P457.3

A

1002－252X（2010）02－0007－04

2010－3－6

張同智（1953-），男，黑龍江省哈爾濱市人，廣西氣象學(xué)校，中專生，工程師.