龍巖市新羅區(qū)氣溫時空分布和變化特征分析*

溫顯罡 劉 玨 陳孝腔

(1.龍巖市新羅區(qū)氣象局，福建 龍巖 364000；2.福建省大氣探測技術(shù)保障中心，福建 福州 350000)

1 概述

福建省龍巖市新羅區(qū)是閩西經(jīng)濟、文化和交通中心，現(xiàn)轄20個鎮(zhèn)(街)，總面積2677km2，位于24°43′N～25°03′N，116°41′E～117°30′E[1]，四周為海拔高于800m的群山環(huán)抱，區(qū)域內(nèi)重巒疊嶂，山嶺與河谷相間，西北部、東南部較高，逐漸向東北部、中部傾斜，平均海拔685m。新羅區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候特點總體是夏涼無酷暑，冬暖無嚴(yán)寒，夏長冬短，春夏濕潤多雨，雨量相對集中。近年來，在全球氣候變暖的背景下[2-3]，國內(nèi)許多氣象專家和學(xué)者對不同區(qū)域內(nèi)的氣候變化進行了研究。趙紅梅等[4]利用1951—1995年3套自動站資料對城郊區(qū)間的氣溫差異開展研究，得出福州市的冬季和夏季增溫較為顯著，城市熱島效應(yīng)以秋季最為顯著。李鵬飛等[5]對1960—2008年銅陵地區(qū)單站氣溫資料進行分析發(fā)現(xiàn)，氣溫升高了約1.02℃。平均每10年溫度升高0.351℃，其中春季升溫最明顯。歐愛松等[6]發(fā)現(xiàn)1960—2003年吉首市年平均氣溫逐年升高，以冬季升溫最為明顯。黃雪瓊等[7]對1981—2010年樂業(yè)縣氣溫變化特征進行研究，結(jié)果表明1998年以后呈現(xiàn)明顯增溫趨勢，且表現(xiàn)出春秋兩季氣溫變化不明顯，夏季和冬季氣溫偏暖的特點。黃沖等[8]對1960—2009年衢州市國家基本氣象站氣溫觀測數(shù)據(jù)開展研究。結(jié)果表明，近50年來，衢州地區(qū)氣溫總體呈上升趨勢，年平均氣溫與年最高氣溫有較明顯的增長。程錦霞[9]利用漯河、臨潁、舞陽3站1962—2007年的氣溫資料發(fā)現(xiàn)，3站的年平均氣溫變化與時間變化密切相關(guān)，漯河地區(qū)氣溫總體呈上升趨勢；少數(shù)月份與時間演變呈顯著的反相關(guān)，主要分布在夏季；多數(shù)月份與時間演變呈顯著的正相關(guān)，冬季尤為突出。陳海濤等[10]對六枝、盤縣、水城3個站點1960—2009年氣溫資料進行特征分析，六盤水市氣溫呈明顯的上升趨勢，升溫率為0.096℃/10a；夏季、秋季、冬季呈上升趨勢，冬季平均氣溫變化幅度最大。張玉琴等[11]對1961—2020年武夷山國家基本氣象站1983—1986年4個山區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源氣象站及2017—2020年4個區(qū)域自動氣象站氣溫資料進行分析，結(jié)果表明，1961—2018年平均氣溫上升約1.35℃，趨勢傾向率達(dá)到了0.229℃/10a。許顯花等[12]利用同仁縣區(qū)域自動氣象站2014—2016年氣溫資料，分析發(fā)現(xiàn)，同仁各月氣溫分布與各季節(jié)氣溫分布趨勢一致；月內(nèi)各站點間氣溫分布不均勻，氣溫隨海拔高度的升高而明顯降低。目前，對氣溫的變化趨勢研究較多，研究結(jié)果基本都表明，年平均氣溫整體呈上升趨勢，但各地的氣溫變化特征不一致。因此，結(jié)合地形地貌，利用本地區(qū)域自動氣象站資料精細(xì)分析數(shù)據(jù)，研究氣溫時空分布、全球氣候變暖等問題，對做好城市化建設(shè)、防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)等的氣象服務(wù)都具有重要意義。

2 數(shù)據(jù)來源和分析方法

本文所用地面氣象資料來源于龍巖國家基本氣象站1951—2020年日最高(低)氣溫和1991—2020年日平均氣溫、龍巖市新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)14套區(qū)域自動氣象站2010—2020年日最高(低)氣溫和日平均氣溫數(shù)據(jù)。采用福建省市縣預(yù)報服務(wù)平臺和Microsoft Excel內(nèi)部函數(shù)等數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析工具，對龍巖市新羅區(qū)氣溫時空分布和變化特征進行分析。

3 統(tǒng)計分析結(jié)果

3.1 平均氣溫的時空分布

3.1.1 平均氣溫的空間分布

龍巖市新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)的年平均氣溫為17.7～21.0℃，最低年平均氣溫為17.0℃(小池，2011年)，最高年平均氣溫為21.6℃(白沙，2019年)。年平均氣溫分布隨著海拔高度和緯度差異而自西北向東南遞增(圖1)。小池和大池等海拔500m以上的地區(qū)是低值區(qū)，年平均氣溫在19.0℃以下。海拔400m以下的地區(qū)，除西北方向的萬安鎮(zhèn)外，年平均氣溫在20.0℃以上。

圖1 新羅區(qū)平均氣溫分布圖

3.1.2 平均氣溫的月變化

總的來說，新羅大部分地區(qū)1—7月升溫，8—12月降溫，1月最低，7月最高；各月的升(降)溫幅度不盡相同，由于季節(jié)變化，升(降)溫相對突出的是春秋季，即由冬至夏或由夏至冬的過渡時期，月際升溫和降溫最突出的是4月和12月，分別為全區(qū)平均升溫3.9℃，降溫5.2℃。

1月是冬季風(fēng)鼎盛的時期，副高很弱，位置最為偏南，蒙古高壓盤踞在亞洲大陸，中心氣壓達(dá)全年之冠，新羅區(qū)在高壓邊緣，受大陸高壓吹來的冷空氣所控制，是全年最冷的時期，影響新羅天氣系統(tǒng)的均是冷空氣活動的結(jié)果。1月平均氣溫12.2℃，各鎮(zhèn)(街)平均氣溫10.1～13.0℃；日最低氣溫≤0℃的平均日數(shù)1.2d。

4月屬早春季，其氣候既和中高緯西風(fēng)帶形勢有關(guān)，又與南海高壓、西太平洋高壓的強度和位置以及南支波動的活動情況密切相關(guān)。此時，極渦已明顯減弱，蒙古高壓和阿留申低壓仍然存在，但強度較冬季大為減弱，4月既有倒春寒天氣，也有強對流天氣，是冷熱多變的季節(jié)。4月平均氣溫20.5℃，各鎮(zhèn)(街)平均氣溫17.6～20.7℃。

7月，環(huán)流特點是極渦大為減弱，副高位置和強度變化對新羅區(qū)氣候影響很大，一般在6月下旬后期副高會北跳到25°N附近，新羅區(qū)位于脊線外延處，進入夏季。7月是全年最熱月份，平均氣溫27.4℃，各鎮(zhèn)(街)平均氣溫24.6～28.3℃；日最高氣溫≥35℃的平均日數(shù)8.1d。

10月，冷高壓控制大陸，西太平洋副高進一步南回，脊線退回22°N附近，臺風(fēng)季基本結(jié)束，降水較夏季顯著減少，冷空氣開始活躍?？傮w來說，10月的新羅區(qū)風(fēng)和日麗、秋高氣爽、氣候宜人。10月平均氣溫22.1℃，各鎮(zhèn)(街)平均氣溫19.2～22.8℃;日最高氣溫≥35℃的平均日數(shù)0.4d。

3.1.3 平均氣溫的日變化

氣溫日變化主要受太陽輻射影響，因此，新羅區(qū)各月份的氣溫日變化特征比較一致。從時間上看，一般凌晨6—7時日出前后氣溫最低，午后14—15時氣溫最高，當(dāng)然，冷空氣影響會一時改變這一變化規(guī)律。

3.1.4 平均氣溫的年較差和日較差

氣溫年較差是最熱月平均氣溫與最冷月平均氣溫的溫差，其值大小直接反映了氣溫年振動幅度。新羅區(qū)年較差大致在13.6～15.5℃(圖2)。年較差等溫線趨勢自西北向東南遞減，蘇坂鎮(zhèn)15.5℃居全區(qū)之首，適中鎮(zhèn)13.6℃為全區(qū)最小值。

圖2 新羅區(qū)氣溫年較差分布

氣溫日較差是日最高氣溫與最低氣溫之差，其值大小反映了一天之中氣溫振動的平均水平，新羅區(qū)各月平均氣溫日較差都在5℃以上。氣溫日較差的年際變化與地形、天氣有關(guān)。多年平均狀況的特點是5—6月雨季期間，冷空氣勢力趨弱，天氣以多云、多雨為主，日較差較小。

3.2 極端氣溫的時空分布

利用龍巖國家基本氣象站1951—2020年觀測資料和龍巖市新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)區(qū)域自動氣象站2010—2020年觀測資料分析得出，新羅區(qū)年極端最高氣溫34.8～41.7℃(圖3)，其中，極端最高氣溫在38℃以上的鎮(zhèn)(街)占75%；新羅區(qū)年極端最低氣溫-8.3～-3.8℃(圖4)。其中，極端最低氣溫-4℃及以下的鎮(zhèn)(街)占67%。

圖3 新羅區(qū)極端最高氣溫

圖4 新羅區(qū)極端最低氣溫

3.3 高溫日數(shù)和低溫日數(shù)的時空分布

3.3.1 年高溫日數(shù)

定義日極端最高氣溫≥35.0℃為高溫天氣或高溫日。新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)平均年高溫日數(shù)0.0～66.3d(圖5)，主要出現(xiàn)在6—9月。其中，高溫日數(shù)≥18.0d及以上的鎮(zhèn)(街)占70%。

圖5 2010—2020年新羅區(qū)平均年高溫日數(shù)分布

3.3.2 年低溫日數(shù)

定義日極端最低氣溫≤0℃為低溫天氣或低溫日。新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)平均年低溫日數(shù)0.6～6.7d(圖6)，主要出現(xiàn)在12月至次年2月。其中，低溫日數(shù)≥2.0d及以上的鎮(zhèn)(街)占75%。

圖6 2010—2020年新羅區(qū)平均年低溫日數(shù)分布

4 變化特征分析

4.1 平均氣溫的年際變化

1952—2020年龍巖國家基本氣象站平均氣溫為20.0℃，從平均氣溫年際變化(圖7)可見，年平均氣溫存在上升趨勢，1952—2020年總共上升了近1.38℃，趨勢傾向率達(dá)到了0.201℃/10a。

圖7 1952—2020年龍巖國家基本氣象站平均氣溫年際變化

4.2 最高氣溫的年際變化

1951—2020年龍巖國家基本氣象站極端最高氣溫為39.0℃，出現(xiàn)在1988年。從最高氣溫年際變化(圖8)可見，最高氣溫的氣候傾向率為0.091℃/10a，1991—2020年，最高氣溫超過37℃的次數(shù)明顯增多。

圖8 龍巖國家基本氣象站最高氣溫年際變化

4.3 最低氣溫的年際變化

1951—2020年，龍巖國家基本氣象站極端最低氣溫為-5.6℃，出現(xiàn)在1955年。從最低氣溫年際變化(圖9)可見，最低氣溫的氣候傾向率為0.325℃/10a，極端最低氣溫也呈上升趨勢。

圖9 龍巖國家基本氣象站最低氣溫年際變化

5 結(jié)論

本文利用龍巖國家基本氣象站1951—2020年觀測資料和龍巖市新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)區(qū)域自動氣象站2010—2020年觀測資料，對龍巖市新羅區(qū)氣溫時空分布和變化特征進行分析研究，主要結(jié)論如下。

①龍巖市新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)年平均氣溫在17.7～21.0℃之間，地理空間分布上總體為城區(qū)及東南部高、西北部低。

②通過分析龍巖國家基本氣象站近70年的溫度數(shù)據(jù)的年變化，平均氣溫的氣候傾向率為0.201℃/10a，與全球氣候變暖趨勢一致。最高氣溫的氣候傾向率為0.091℃/10a，最低氣溫的氣候傾向率為0.325℃/10a，這說明氣溫都呈現(xiàn)升高的趨勢，且最低氣溫升高的趨勢較為明顯。

③新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)平均年高溫日數(shù)0.0～66.3d，高值區(qū)分布在城區(qū)及北部地區(qū)；各鎮(zhèn)(街)平均年低溫日數(shù)0.6～6.7d，全區(qū)各鎮(zhèn)(街)相差不大。

④氣溫年較差等溫線趨勢自西北向東南遞減，表明新羅區(qū)西北部的氣溫年振動幅度大，極端氣溫差異大。

⑤雖然各月升(降)溫幅度不盡相同，但各月氣溫分布與各季節(jié)氣溫分布趨勢大體一致。升(降)溫相對突出的季節(jié)在春秋季，其中月際升溫和降溫最突出的是4月和12月，最高氣溫出現(xiàn)在7月，最低氣溫出現(xiàn)在1月。