阿城區(qū)近50年極端氣溫特征分析

張春媚

【摘 要】本文利用統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)阿城區(qū)1961～2005年阿城近50年溫度的氣候資料按不同時(shí)段進(jìn)行對(duì)比分析，探討變化規(guī)律，得到以下結(jié)論：阿城區(qū)45年平均氣溫變暖，年平均最高和年平均最低氣溫也呈增暖的氣候變化趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】對(duì)比分析；氣溫變化

1.阿城區(qū)近50a氣溫變化的規(guī)律

對(duì)1961～2005年年平均氣溫、年最高、最低平均氣溫；1月平均氣溫、最高、最低平均氣溫；7月平均氣溫、最高、最低平均氣溫進(jìn)行距平分析，得出阿城地區(qū)近50年來的氣溫變化有如下特點(diǎn)：

1.1年氣溫的變化規(guī)律

阿城區(qū)受溫帶大陸性季風(fēng)氣候影響，年平均氣溫變化具有明顯的季節(jié)特點(diǎn)。一般春季回暖快，多大風(fēng)、易干旱，每年3月末到4月初氣溫開始逐步回暖；夏季：受西太平洋副熱帶高壓影響，氣溫溫和濕潤，季節(jié)短促而炎熱，是一年的高溫集中期。平均氣溫為21.3℃，極端最高氣溫為39.2℃，（出現(xiàn)在2001年4月6日，≥ 32.0℃，平均日數(shù)為15天；秋季多雨、降溫急劇，容易出現(xiàn)早霜，平均氣溫為10.0℃；平均初霜期在9月24日左右，平均終霜期在5月3日。冬季在極地大陸冷氣團(tuán)控制下，氣候寒冷、干燥，年內(nèi)極端最低氣溫容易出現(xiàn)在一月。平均溫度為-13.7℃，極端最低溫度為-40.0℃，出現(xiàn)在1970年1月4日。

圖1 季平均溫度分布圖

圖1 阿城冬季氣溫距平與標(biāo)準(zhǔn)差比值的變化

60年代至今，全區(qū)氣溫呈變暖趨勢(shì)。1961～2005年的45年中氣溫年變率為0.0387℃/年變暖的趨勢(shì)緩慢。

年最高平均氣溫化變化與年平均的變化相似。45年中，最高平均氣溫的年變化率為0.0136/年；最低平均氣溫的年變化隨年平均溫度、冬季溫度的升高呈減少趨勢(shì)，以每10年-1.8的變率增長(zhǎng)。年最低平均氣溫的年變化率大于最高平均氣溫的年變化率，溫差變小了，氣候變得溫和。

1.2 1月氣溫變化規(guī)律

冬季1月的平均氣溫明顯變暖趨勢(shì)， 45年中，1月份最冷時(shí)期出現(xiàn)在1961～1970年，最暖期出現(xiàn)在1988～2003年，氣溫呈明顯變暖趨勢(shì)，1月平均氣溫的年變化率為0.0464℃/年，氣候變暖明顯。冬季1月最高平均氣溫呈現(xiàn)顯著的周期變化，45年氣溫距平呈正→負(fù) →正→負(fù)的變化，同期距平值的變化還有一個(gè)特點(diǎn)：正距平呈減小趨勢(shì)，負(fù)距平震幅增大，即1月最高平均氣溫呈下降的趨勢(shì)，而1月最低平均氣溫呈前低后高的階梯變化，因此1月最高、最低平均氣溫變化趨勢(shì)相反，說明冬季的溫差減小了。

圖2 1月份最高平均氣溫趨勢(shì) 1月份最低平均氣溫

1.3 7月氣溫變化規(guī)律

阿城7月平均氣溫最高期為1984～2002年， 1976～1983年這八年是夏季降溫較明顯時(shí)期。7月最高、最低平均氣溫變化不同，最高平均氣溫呈緩慢增長(zhǎng)的勢(shì)頭；在1972～1982年十一年間最高平均氣溫比距平值偏高0.8～0.9℃后，1983～1993年最高平均氣溫比距平值偏低0.9～1.0℃，最低平均氣溫呈緩慢上升的趨勢(shì)，溫差也隨著變化變小。

圖3 7月份最高平均氣溫趨勢(shì) 7月份最低平均氣溫

2.氣溫分析方法

氣溫有自身的變化-周期性的變化，也受環(huán)境變化的影響，如二氧化碳的排放量、煙塵等環(huán)境因素對(duì)溫度的影響可以看成是一個(gè)隨時(shí)間變化的函數(shù)，建立方程Y（t）=∑f（x）+p（t） （1）

式中Y（t）為氣溫序列；f（x）為周期函數(shù)；

f（x）=a0+a1x1+a2x2+… akxk，k為周期個(gè)數(shù)；

p（t）為隨時(shí)間變化的多項(xiàng)式p（t）=b1t+b2t2+…bntn本文將多項(xiàng)式取至5次項(xiàng)。

利用逐步回歸同時(shí)提取隱含周期和多項(xiàng)式次項(xiàng)，確定其系數(shù)ai和bi，同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)周期的均值生成函數(shù)由2～3個(gè)數(shù)平均求得，通常情況下它與原序列的相關(guān)系數(shù)要比短序列周期多個(gè)數(shù)據(jù)平均求得均值生成函數(shù)要高，方差貢獻(xiàn)大，因此被選入方程的機(jī)會(huì)比短周期多，同時(shí)在試報(bào)過程中還出現(xiàn)一種情況；當(dāng)方差相近時(shí)長(zhǎng)周期因子的預(yù)報(bào)效果不如短周期因子的效果好，為了避免長(zhǎng)周期因子過多的選入方程，對(duì)長(zhǎng)周期因子引入限制系數(shù)β即：

F*=Fβ （2）

其中：β= ；N為序列長(zhǎng)度；T周期長(zhǎng)度；

由此可見周期長(zhǎng)度T越長(zhǎng)β值就越?。籉*值也小，這樣就可以避免總是長(zhǎng)周期入選，對(duì)于多項(xiàng)式各項(xiàng)則T=0。使用上述方法，對(duì)我區(qū)建立年平均氣溫中冬季1月、夏季7月平均氣溫回代，結(jié)果來看，擬合曲線與實(shí)際氣溫變化基本一致。

3.高溫?zé)崂耍ㄈ兆罡邭鉁亍?0℃）

近50年來，阿城年平均高溫日數(shù)為17天，阿城的高溫日數(shù)最多的年份是1982年多達(dá)40天，最少的年份是1971年只有3天。高溫日數(shù)隨溫度的升高保持一致性也呈增高趨勢(shì)，以每10年0.136的變率增長(zhǎng)。60年代高溫日數(shù)趨于正常，進(jìn)入70年代開始增長(zhǎng)， 1994年～2001年增長(zhǎng)尤其明顯。可見年平均氣溫的增長(zhǎng)導(dǎo)致了高溫?zé)崂藢?duì)阿城的席卷。

圖4 阿城年平均高溫日數(shù)累積距平曲線圖 圖5 阿城年平均低寒累積距平曲線圖

3.1年際變化

從1961～2000年≥30℃或≥32℃的高溫日數(shù)年際分布數(shù)值統(tǒng)計(jì)看： 1963～1972年為高溫日數(shù)較少期；1973～1982年為高溫日數(shù)較多期；1983～1993年為高溫日數(shù)較少期；1994年至今為高溫日數(shù)較多期?！?0℃分布范圍在5～43，最多年份（1982年43天）比最低年份（1993年）多38天，平均日數(shù)為18天；≥32℃分布范圍在0～21天，最多年份（2000年）比最低年份多21天，平均日數(shù)為5.9天。

3.2月際變化

由表一得知，7月份高溫日數(shù)最多，其次6月，8月較少，5月更少，9月份發(fā)生高溫天氣的機(jī)率基本為零。

表1 1961～2000年四十年高溫日數(shù)平均值月際分布情況

4.低溫嚴(yán)寒（日最低氣溫≤—30℃）

如圖5 阿城區(qū)年平均低寒日數(shù)為6天。阿城的低寒日數(shù)最多的年份是1975～1977年多達(dá)35天，最少的年份沒有低寒，尤其進(jìn)入2000年后有連續(xù)三年沒有出現(xiàn)低寒。低寒日數(shù)隨年平均溫度、冬季溫度的升高呈減少趨勢(shì)，以每10年-1.8的變率增長(zhǎng)。60年代低寒日數(shù)相對(duì)較多平均為9天，進(jìn)入70年代開始減少變?yōu)槠骄?天，80年代趨于正常，90年代減少為平均4天。2000年后減少尤其明顯?？梢娔昶骄鶜鉁氐脑鲩L(zhǎng)、冬季溫度的升高是造成阿城低寒天數(shù)減少的主要原因。

5.小結(jié)

通過以上對(duì)阿城氣侯資料的統(tǒng)計(jì)分析，可以得出以下結(jié)論：

從60年代至今，全區(qū)氣溫呈變暖趨勢(shì)。從1961～2005年的45年中氣溫年變率為0.0387℃/年變暖的趨勢(shì)緩慢。其中冬季的變暖最為突出，夏季氣溫變化不明顯。年極端平均氣溫化變化與年平均的變化相似。平均最低氣溫的變暖比平均最高氣溫明顯。由于氣候變暖趨勢(shì)，近20年異常冷冬明顯減少。