地理科学进展  2017 , 36 (9): 1176-1183 https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2017.09.014

研究论文

1906-2015年武汉市温度变化序列重建与初步分析

闫军辉123, 刘浩龙2, 葛全胜2, 郑景云2, 郝志新2*, 王义民14

1. 信阳师范学院 气候与环境演变重点实验室,河南 信阳 464000
2. 中国科学院地理科学与资源研究所 中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室,北京 100101
3. 信阳师范学院 地理科学学院,河南 信阳 464000
4. 信阳师范学院 南北过渡带研究中心,河南 信阳 464000

Reconstruction and analysis of annual mean temperature of Wuhan for the 1906-2015 period

YAN Junhui123, LIU Haolong2, Ge Quansheng2, ZHENG Jingyun2, HAO Zhixin2*, WANG Yimin14

1. Key Laboratory of Climate Change & Environmental Evolution, Xinyang Normal University, Xinyang 464000, Henan, China;
2. Key Laboratory of Land Surface Pattern and Simulation, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
3. College of Geographic Sciences, Xinyang Normal University, Xinyang 464000, Henan, China
4. Research Center of North and South Transition Zone in China, Xinyang Normal University, Xinyang 464000, Henan, China

通讯作者:  通讯作者:郝志新(1975-),女,内蒙古赤峰人,研究员,研究方向为全球变化,E-mail: haozx@igsnrr.ac.cm

版权声明:  2017 地理科学进展 《地理科学进展》杂志 版权所有

基金资助:  国家自然科学基金项目(41501051, 41630529, 41401171)信阳师范学院南湖学者奖励计划青年项目信阳师范学院博士科研启动基金(0201403)

作者简介:

作者简介:闫军辉(1983-),男,河北定州人,讲师,主要从事全球变化研究,E-mail: yanjh2015@126.com

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摘要

本文利用1906-2015年武汉月平均最高与最低气温资料,重建了过去110年武汉市年平均气温距平序列,分析了其年代际尺度的变化特征。主要结论为:①过去110年武汉市经历了“暖—冷—暖”3个多年代际波动,其中1906-1946年与1994-2015年气候相对温暖,1947-1993年则气候相对寒冷;②在多年代尺度上,武汉市存在多次显著增温和降温过程,其中增温速率最快的30年和50年分别出现在1980-2009年和1960-2009年;最快降温速率则出现在1928-1957年和1925-1974年;③过去110年武汉市年均温发生了3次跃变,其中由冷转暖的跃变出现在20世纪20年代初和90年代中后期,而由暖转冷的跃变则出现在40年代;④武汉市年均温变化与全球/北半球和中国的变化趋势基本一致,但变幅偏大。此外,全球增暖停滞现象在武汉市最近十几年也有所体现。

关键词: 温度重建 ; 变化速率 ; 跃变 ; 气候变化 ; 武汉

Abstract

Based on the monthly maximum and minimum temperature data at Wuhan meteorological station in 1906-2015, annual mean temperature during the 110 years was reconstructed and the temporal change was analyzed. The main conclusions are: (1) Annual mean temperature of Wuhan showed multi-decadal variations. Two warm periods were experienced during 1906-1946 and 1994-2015; and between 1947 and 1993, annual mean temperature was relatively low. (2) At multi-decadal temporal scales, annual mean temperature of Wuhan showed several significant warming and cooling trends. The largest warming trends at 30- and 50-year scales were detected during 1980-2009 and 1960-2009, with linear trends amounting to 2.67±0.48 ℃/30a and 2.20±0.50 ℃/50a, respectively. The strongest cooling trends for the same temporal scales were detected for 1928-1957 and 1925-1974, with linear trends being -1.23±0.48 ℃/30a and -1.40±0.35 ℃/50a, respectively. (3) During the 110 years, there existed three abrupt changes in Wuhan annual mean temperature. During the early 1920s and the mid-late 1990s, temperature of Wuhan turned from cold to warm conditions. In the 1940s, the change was to the opposite. (4) Comparing temperature change of Wuhan with global, hemispheric, and China's country scales, the temperatures showed similar temporal evolution, with Wuhan exhibiting greater amplitude of change. The recent pause in global warming was also observed in Wuhan.

Keywords: temperature reconstruction ; rate of change ; abrupt change ; climate change ; Wuhan City

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闫军辉, 刘浩龙, 葛全胜, 郑景云, 郝志新, 王义民. 1906-2015年武汉市温度变化序列重建与初步分析[J]. , 2017, 36(9): 1176-1183 https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2017.09.014

YAN Junhui, LIU Haolong, Ge Quansheng, ZHENG Jingyun, HAO Zhixin, WANG Yimin. Reconstruction and analysis of annual mean temperature of Wuhan for the 1906-2015 period[J]. 地理科学进展, 2017, 36(9): 1176-1183 https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2017.09.014

1 引言

随着大气中CO2等温室气体的浓度不断增加,气候变化问题已成为国际社会和世界各国政府共同关注的重大全球性问题。政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告(AR5)指出,1880-2012年全球平均陆地和海洋表面温度升高了0.65~1.06℃(Intergovernmental Panel on Climate Change, 2013)。在中国,近百年(1909-2011年)陆地区域平均增温0.9~1.5℃,最近五六十年全国年平均气温上升速率约0.21~0.25℃/10a,增温幅度高于全球平均水平(《第三次气候变化国家评估报告》编写委员会, 2015)。随着全球增暖及人类活动的加剧,陆地表层格局也发生相应的变化(吴绍洪等, 2015),中国不同地区升温过程出现明显的区域差异和不同步性(韩翠华等, 2013)。相较于全球尺度,区域尺度的气候变化对局地影响更为重要和直接,因此区域气候变化研究已引起广泛关注(赵国永等, 2015; 闫军辉等, 2014; 闫军辉等, 2017)。有关中国及其子区域过去百年气候变化研究,已有不少成果问世(林学椿等, 1995; 王绍武等, 1998; 唐国利等, 2005; 闻新宇等, 2006; 彭嘉栋等, 2014)。例如,有学者基于小波分析方法研究了中国澳门近百年的地表温度变化,结果表明年/季节平均温度存在2~5年周期(冯瑞权等, 2010);也有学者分析了天津近百年平均和极端温度变化,指出天津过去百年平均气温显著上升,且冬、春季增温趋势最显著,过去50年的平均最高和最低气温、连续最长暖日天数和冷夜天数较前50年明显偏少(郭军等, 2011)。武汉市位于长江中游,属北亚热带地区;同时受东亚冬季风强弱变化影响,冬季温度呈现明显的年—年代际变化。尽管已有部分学者对武汉市过去百年的温度变化进行研究(郑祚芳等, 2002; 任永建等, 2010),但多基于器测时期月平均气温资料,由于观测时制与时次变化等原因,导致结果存在一定程度的不均一性(唐国利等, 2005)。基于此,本文拟参照国际上通行的方法,利用武汉市及周边地区建站以来的月平均最高和平均最低气温计算月平均气温,重建过去110年武汉市年平均温度变化序列,并分析变化特征。研究结果不仅对深入理解该地气候变化规律有重要意义,还可为校准武汉及周边地区历史时期的物候资料提供背景数据。

2 资料和方法

2.1 资料来源

本文所用资料为武汉及中国东部地区部分站点(宜昌、徐州、安庆、芷江、南京、济南、长沙、上海等)建站以来月平均气温、月平均最高与最低气温。按照来源不同,可分为两部分:1951年以来数据直接下载于中国气象数据网(http://data.cma.cn/),1951年以前资料源自原中央气象局和中国科学院地球物理研究所联合出版的《中国气温资料》。查武汉市平均气温的观测时间可知,1951年以前月均温是基于计算逐个观测时次的平均值得到,如1906-1929年每日观测3次(6时、14时和21时),1930-1933年为8次(3时、6时、9时、12时、15时、18时、21时和24时),1947-1950年24次(每小时观测1次),月均温分别取3次、8次和24次平均值。

由于战争和社会动乱等原因,武汉市1951年以前的资料存在不同程度的缺失:月平均气温缺失资料主要分布在1938年下半年及1941-1946年,共缺失81个月,占全部资料的6.1%;月平均最高、最低气温缺失值均集中于1937-1938年、1941-1946年以及1906年前半年,共缺失103个月,占全部资料的7.8%(表1)。中国和全球(北半球)温度变化资料分别来源于Jones等(2012)和唐国利等(2005)重建的全球(半球)和中国过去百年温度序列1906年以来的部分。冬季风指数资料来自于丁一汇等(2014)定义的东亚冬季风指数。

表1   1906-2015年武汉气象站缺失资料插补

Tab.1   Interpolation of missing data at Wuhan meteorological station, 1906-2015

MISSREF.rSSEMISSREF.rSSE
06/01, 37/01, 38/01武汉0.9920.19737/08武汉0.9870.182
41/01, 43/01徐州0.8650.77238/08长沙0.7650.734
42/01安庆0.9510.47541/08, 43/08徐州0.7980.693
44/01, 45/01, 46/01芷江0.8640.77042/08安庆0.8820.537
06/02, 37/01, 38/02武汉0.9970.18044/08, 45/08青岛0.7090.805
41/02, 43/02徐州0.9530.67146/08南京0.8550.592
42/02安庆0.9810.43237/09武汉0.9910.162
44/02, 45/02济南0.9070.92838/09长沙0.7960.736
46/02南京0.9520.67141/09, 43/09徐州0.7440.811
06/03, 37/03, 38/03武汉0.9960.15242/09安庆0.8900.555
41/03, 43/03徐州0.8870.81344/09, 45/09上海0.7400.819
42/03安庆0.9660.45246/09南京0.8260.687
44/03, 45/03芷江0.8780.83737/10武汉0.9930.155
46/03南京0.9280.65138/10长沙0.8670.655
06/04, 37/04, 38/04武汉0.9950.15241/10, 43/10徐州0.8550.687
27/04, 46/04长沙0.9100.61742/10安庆0.9380.457
41/04安庆0.9520.45644/10, 45/10芷江0.8180.757
42/04, 43/04, 44/05, 45/05上海0.8690.74346/10南京0.8900.599
06/05, 37/05武汉0.9920.16937/11武汉0.9910.193
38/05, 46/05长沙0.8910.60138/11, 41/11, 43/11芷江0.8990.641
41/05, 43/05, 44/05, 45/05芷江0.8330.73242/11安庆0.9400.500
42/05安庆0.9580.37944/11, 45/11济南0.8010.876
06/06, 37/06武汉0.9880.17346/11长沙0.9200.572
38/06, 46/06长沙0.7610.71637/12武汉0.9900.211
41/06, 43/06, 44/06, 45/06上海0.7060.78138/12, 44/12, 45/12芷江0.8920.682
42/06安庆0.8970.48741/12,43/12徐州0.8930.678
37/07武汉0.9910.15642/12安庆0.9530.460
42/07安庆0.9020.51146/12长沙0.8940.677
38/07, 41/07, 43/07, 44/07, 45/07, 46/07上海0.7630.766

注:MISS为缺失月份(如06/01表示1906年1月),REF.为插补时参考站点;回归方程建立时段为1951-2015年,r为两气象站之间的相关系数,SSE为估计值的标准误差;所有方程均通过了0.001显著性检验。

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2.2 缺失资料的插补

数据的缺失会影响气候变化的分析精度,为获得武汉市过去110年连续的温度序列,本文采用回归订正法对缺失的月均温(由月最高和最低气温计算得到)进行逐月插补。具体做法为:若月最高或最低气温缺失而该月月均温(基于每日不同观测时次得到)存在,则用该月均温进行插补;否则选取周边月平均最高和平均最低资料相对完整的站点进行插补。具体做法是:基于1951-2015年武汉及周边站点月平均最高和最低气温,首先计算资料缺失月份的站点与周边资料完整站点间的相关性;然后利用相关性最高的站点对缺失值进行插补;最后得到武汉市1906-2015年年均温距平(相对于1971-2010年)序列。统计表明,103个资料缺失月份与参考站点相关月份的相关系数在0.706~0.997之间,其中,40个月份的相关系数在0.9以上,41个在0.8以上(二者合计占缺失月份78.6%)。估计方程的标准误差在0.15~0.93之间,回归方程全部通过0.001显著性检验(表1)。

2.3 研究方法

由于1950年前后的资料在观测方法、统计方法上存在差异,由此得到的年平均气温序列在时间上并不均一(唐国利等, 2005),如日平均气温统计方法上,华中地区利用4次观测值计算的年均温比利用3次观测值计算的年均温高0.2℃以上(刘小宁等, 2005)。考虑到1961-2010年该地区年均温升温率为0.15℃/10a(《华中区域气候变化评估报告》编写委员会, 2013),0.2℃的差距不可忽视。为减少因观测时制与时次产生的序列不均一性,提高1950年前后资料的可比性,本文参照国际上通行的方法,以平均最高和平均最低气温的平均值来计算月平均气温。研究表明,该方法获得的平均气温与常规获得的温度值在增温速率及距平上没有明显差异(唐国利等, 2007)。

为精确地分析过去110年武汉年均温的阶段性变化特征,本文采用最优分割法对距平序列进行冷暖时段划分。该方法是对一批有序数据进行分段的统计方法,分段的结果使段内数据之间的差异最小,而各段之间的差异最大;为分析武汉市年均温的变化速率和突变特征,采用滑动方法分别计算每30年和50年时间尺度的线性趋势,并采用最小二乘法拟合其线性倾向率;利用滑动t方法检测其在20和30年尺度上的转折点位置,滑动t方法是通过考察两组样本平均值的差异是否显著来检验气候平均态的转折,转折点反映了年代际尺度上气候均值的跃变。

3 结果与分析

3.1 武汉年均温冷暖变化

图1为1906-2015年武汉市年平均气温距平(相对于1971-2010年)曲线。过去110年武汉市年平均气温为17.3℃,最高温出现在2007年(19.11℃),较1971-2010年均值高2.03℃;最低温出现在1969年(15.8℃),较1971-2010年平均值低1.28℃。总体而言,过去110年武汉市年均温大体经历了“暖—冷—暖”的多年代波动。利用最优分割法可将其分为3个时段:1906-1946年和1994-2015年为相对温暖期,1947-1993年则相对较冷。

图1   1906-2015年武汉市年平均气温长期变化(虚线为1971-2000年均值)

Fig.1   Change in annual mean temperature of Wuhan, 1906-2015
(The dotted line indicates the average of the reference period 1971-2000)

1906-1946年武汉市相对较暖,年均温的多年平均值较1971-2010年高0.34℃。其中最暖年和最冷年分别出现在1914年(距平值1.05℃,下同)和1910年(-0.53℃),均出现在20世纪10年代。年代尺度上,最冷的年代出现在1909-1918年(0.02℃),最暖年代为1932-1941年(0.61℃),二者相差0.59℃。1947-1993年则相对较冷,绝大多数年份的年均温均为负距平,多年平均值-0.28℃,过去110年武汉市最冷年就出现在这一时期。最冷的10年出现在1967-1976年,年代均值为-0.56℃,比最暖的10年(1957-1966年)低0.44℃。1994年开始,武汉市温度开始迅速升高,进入过去百年中的第2个温暖时段,多年(1994-2015年)平均值为0.93℃,2007年是过去110年中武汉市最暖的一年。在年代上,最暖年代为1998-2007年,其年代均温(1.44℃)比最冷年代(2006-2015年)高0.71℃。比较上述3个时段年均温的标准差可知,1994-2015年年平均气温的标准差最大,1947-1993年寒冷时段的标准差最小,表明武汉市年均温在温暖时段的波动更为剧烈(表2)。

表2   1906-2015年武汉年平均气温冷暖时段划分及特征

Tab.2   Division and characteristics of cold and warm episodes by mean temperature of Wuhan, 1906-2015

冷暖时段1906-19461947-19931994-2015
气候特征相对温暖相对寒冷相对温暖
平均值/℃0.34-0.280.93
标准差/℃0.420.370.65
最冷年/(距平/℃)1910/-0.531969/-1.282012/-0.24
最暖年/(距平/℃)1914/1.051990/0.522007/2.03
最冷年代1909-19181967-19762006-2015
最冷年代距平/℃0.02-0.560.73
最暖年代1932-19411957-19661998-2007
最暖年代距平/℃0.61-0.121.44

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3.2 变化速率

1906-2015年武汉市年均温呈微弱增暖趋势,变暖速率为0.31℃/100 a,低于同期全球平均增温速率,也低于中国平均增温速率。尽管百年尺度上变暖趋势不显著,但在多年代尺度上存在多次显著增暖和变冷趋势。图2为武汉市年均温在30和50年尺度上的滑动变化速率。从30年尺度上看,过去110年武汉最大增暖速率出现在1980-2009年,变暖速率为2.67±0.48℃/30 a(95%置信区间,下同);过去110年间,滑动30年增暖速率超过1℃/30 a的时段共有18个,起始年全部出现在1968-1985年。最大30年降温速率发生于1928-1957年,线性趋势为 -1.23±0.48℃/30 a,滑动30年降温速率低于1℃/30a的时段有6个,起始年除1934年之外均出现在1925-1929年。在50年尺度上,武汉最大增暖速率出现在1960-2009年,变暖速率2.20±0.50℃/50 a。最大降温速率则发生于1925-1974年,降温速率为 -1.40±0.35℃/50 a。以上分析也显示,最大30 a和50 a增温速率绝对值几乎为最大降温速率的2倍,表明过去110年武汉市温度变化呈不对称变化。

图2   不同时间尺度上武汉市年平均气温滑动线性速率

Fig.2   Moving average linear trends of Wuhan annual mean temperature at different temporal scales

3.3 跃变

1906-2015年武汉市年均温距平序列的跃变分析见图3。为避免由于人为选择子序列长度导致的跃变点漂移,本文选取10年和15年2个子序列长度来分析年均温的转折点,滑动t统计量超过99%置信线的峰值即为跃变年。从图中可以看出,在20年尺度上(子序列长度为10),自1916年以来,t统计量超过0.01显著性水平的峰值点有3个,其中1920年和1997年为正值,1947年为负值,表明在20年尺度上(子序列为10),武汉市年均温在多年代尺度上出现过3次明显的转折,在1920和1997年发生了由冷转暖的跃变,于1947年经历过一次由暖转冷的明显跃变;在30年尺度上(子序列长度为15),t统计量超过0.01显著性水平的峰值点同样有3个,表明武汉市年均温同样出现3次明显的转折,1921和1994年发生由冷转暖的明显跃变,而自1942年起,武汉年均温明显由暖转冷。

图3   武汉年均温在20年和30年尺度上突变时间检测(n1n2分别为子序列长度)

Fig.3   Detection of abrupt change of Wuhan annual mean temperature at 20 and 30-year temporal scales
(n1 and n2 refers the length of subseries)

3.4 季节变化

图4为1906-2015年武汉市夏季和冬季平均温度变化。由图可知,过去110年武汉市夏季和冬季平均温度的冷暖变化与年平均温度相似,均经历了“暖—冷—暖”的多年代波动,但起迄时间存在差异。经过最优分割方法分析的武汉市温度变化阶段结果显示:夏季第一个相对温暖阶段1906-1967年,持续时间较冬季和年温度变化的暖期偏长,而相对寒冷阶段1968-1993年偏短;第二个相对温暖阶段则与冬季和年均持续时间相当(表3)。

图4   1906-2015年武汉市夏季和冬季温度变化

Fig.4   Change in summer and winter mean temperatures of Wuhan, 1906-2015

表3   1906-2015年武汉市季节变化特征

Tab.3   Seasonal mean temperature variations of Wuhan, 1906-2015

季节阶段变化变化速率/(℃/a)跃变点
暖期冷期暖期增温降温20年尺度30年尺度
夏季1906-19671968-19931994-20150.075-0.0471925, 1937, 19991922, 1937, 1994
冬季1906-19491950-19891990-20150.083-0.04319901988
年均1906-19461947-19931994-20150.089-0.0411920, 1947, 19971921, 1942, 1994

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在变化速率上,夏季和冬季最快30年增温速率分别为0.075℃/a(1980-2009年)和0.083℃/a(1974-2003年),略低于最快30年平均气温变暖速率(1980-2009年,0.089℃/a),夏、冬季最大30年降温速率分别为-0.047℃/a(1927-1956年)和-0.043℃/a(出现在1939-1968年),略快于年平均气温最大30年降温速率(1928-1957年,-0.041℃/a)。夏季最快增暖和降温速率发生时间与年均温一致,而冬季最快增暖时段较年均温提前,最快降温时段较年均温推迟。

滑动t检验结果显示,夏季平均气温20年与30年尺度上暖转冷的跃变时间推迟,而冷转暖的跃变时间提前;冬季平均气温虽未检测出暖转冷的跃变,但冷转暖的跃变时间较年均温提前(表3)。

4 讨论

武汉与中国、北半球和全球尺度温度变化曲线见图5,4条曲线均进行标准化处理(将1906-2015年逐年距平值除以标准差)。相关分析显示,武汉年均温与其他3条曲线变化同步,如20世纪20-40年代和20世纪末暖峰、20世纪60-70年代冷谷均一一对应,相关系数分别为0.776(与中国)、0.511(与北半球)和0.488(与全球,且均通过α=0.001显著性水平检验)。然而武汉市温度变化幅度(暖峰与冷谷的差值)较其他3条曲线偏大;中国和北半球/全球尺度的温度在20世纪80年代中期开始迅速增暖,而武汉市直到90年代初才开始显著变暖,呈现出明显的区域特性。

图5   不同空间尺度年平均气温变化对比
(① (a)为本文重建的1906-2015 年武汉市年均温;(b)为中国年平均气温,资料来源于来自唐国利等(2005);(c)和(d)分别为北半球和全球年均温,资料来自Jones et al(2012)。)

Fig.5   Comparison of annual mean temperature variations between different spatial scales

中国近百年温度变化研究表明,20世纪80年代中期以后的平均气温与30-40年代基本持平(林学椿等, 1995; 王绍武等, 1998; 唐国利等, 2005; 闻新宇等, 2006)。本文研究表明,尽管武汉1980-1999年平均温度(-0.08℃)较1930-1949年(0.36℃)偏低,但武汉市第2个温暖时段无论是最冷年(代)、最暖年(代),均高于第1个温暖时段。在变化速率上,无论是30年尺度,还是50年尺度,1950年以后的增暖速率均明显高于1950年以前。

已有研究表明,自1998年以来全球地表温度在最近的15年内几乎没有增加,出现“增暖停滞”的现象(Met Office, 2013)。中国大陆年平均气温在剔除城市化影响后和全球平均特征基本一致(《第三次气候变化国家评估报告》编写委员会, 2015)。类似的增暖停滞现象在武汉也有体现,无论在30年尺度还是50年滑动尺度,年均温速率均在2009年发生转折,之后变暖速率逐年下降。在15年滑动尺度上,从1997年开始,武汉市年均温变化开始由正转负(图2c)。

在年代际尺度上,中国冬季气温和寒潮变化与东亚冬季风的强弱相对应(丁一汇等, 2014)。过去110年,武汉市冬季温度变化与东亚冬季风指数变化呈明显反相位关系:20世纪20年初期至90年代后期,东亚冬季风偏强,武汉市冬季气温偏低;而随着90年代后期开始东亚冬季风逐渐减弱,武汉市冬季温度也发生了由冷转暖的跃变。

5 结论

利用武汉市建站以来月平均气温和月平均最高、最低气温资料,建立了过去110年武汉市年平均气温序列,并分析了其时间变化特征,主要结论如下:

(1) 过去110年武汉市年均温经历了“暖—冷—暖”的多年代波动:1906-1946年与1994-2015年为相对温暖期,前者与1971-2010年温暖程度相当,后者较1971-2010年高0.93℃;1947-1993年则相对较冷,较1971-2010年低约0.28℃。

(2) 在多年代尺度上,武汉年均温存在多次显著增暖和降温过程。在30年尺度上,最大变暖和变冷速率分别出现在1980-2009年和1928-1957年,变化速率分别为2.67±0.48℃/30a和-1.23±0.48℃/30a;增暖和降温最快的50年分别出现在1960-2009年和1925-1974年,变化速率分别为2.20±0.50℃/50a和-1.4±0.35℃/50a。

(3) 在20年尺度上,武汉市年均温在1920和1997年发生了由冷转暖的跃变,于1947年经历过一次由暖转冷的明显转折;在30年尺度上,1921和1994年发生由冷转暖的跃变,而自1942年起,武汉气温明显由暖转冷。

(4) 武汉市年均温变化与全球/北半球和中国相比,趋势基本一致但幅度稍大;全球增暖停滞在武汉也有所体现。在30年和50年尺度上,武汉市年均温变化速率自2009年起发生转折;15年尺度变化速率自1997年开始由正转负。

致谢:感谢国家科技基础条件平台——国家地球系统科学数据共享平台(http://www.geodata.cn)提供部分近代气温数据。

The authors have declared that no competing interests exist.


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https://doi.org/10.11676/qxxb2014.079      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

对近年来中外关于东亚冬季风(EAWM)年代际变化问题研究进展做了回顾和评述,主要包括以下3个方面内容:(1)东亚冬季风明显受到全球气候变化的影响,从20世纪50年代开始,中国冬季气温经历了一次冷期(从20世纪50年代延续到80年代初中期),一次暖期(从20世纪80年代初中后期延续到21世纪初)和近10—15年(约从1998年开始)出现的气候变暖趋缓期(也称气候变暖停顿期)。(2)东亚冬季风主要表现出强—弱—强3阶段的特征,即从1950年到1986/1987年,明显偏强;从1986/1987年冬季开始,东亚冬季风减弱;约2005年之后,东亚冬季风开始由弱转强。与东亚冬季风的年代际变化特征相对应,东亚冬季大气环流以及中国冬季气温和寒潮都表现出一致的年代际变化。(3)东亚冬季风的年代际变化与大气环流和太平洋海表温度(SST)的区域模态变化密切相关。当北半球环状模/北极涛动(NAM/AO)和太平洋年代际振荡(PDO)处于负(正)位相,东亚冬季风偏强(弱),中国冬季气温偏低(高)。此外,北大西洋年代尺度振荡(AMO)对东亚冬季风也有重要影响,在AMO负位相时,对应东亚冷期(强冬季风),正位相对应暖期(弱冬季风)。因而海洋的年代际变化是造成东亚冬季风气候脉动的主要自然原因,而全球气候变暖对东亚冬季风强度的减弱也有明显影响。

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对近年来中外关于东亚冬季风(EAWM)年代际变化问题研究进展做了回顾和评述,主要包括以下3个方面内容:(1)东亚冬季风明显受到全球气候变化的影响,从20世纪50年代开始,中国冬季气温经历了一次冷期(从20世纪50年代延续到80年代初中期),一次暖期(从20世纪80年代初中后期延续到21世纪初)和近10—15年(约从1998年开始)出现的气候变暖趋缓期(也称气候变暖停顿期)。(2)东亚冬季风主要表现出强—弱—强3阶段的特征,即从1950年到1986/1987年,明显偏强;从1986/1987年冬季开始,东亚冬季风减弱;约2005年之后,东亚冬季风开始由弱转强。与东亚冬季风的年代际变化特征相对应,东亚冬季大气环流以及中国冬季气温和寒潮都表现出一致的年代际变化。(3)东亚冬季风的年代际变化与大气环流和太平洋海表温度(SST)的区域模态变化密切相关。当北半球环状模/北极涛动(NAM/AO)和太平洋年代际振荡(PDO)处于负(正)位相,东亚冬季风偏强(弱),中国冬季气温偏低(高)。此外,北大西洋年代尺度振荡(AMO)对东亚冬季风也有重要影响,在AMO负位相时,对应东亚冷期(强冬季风),正位相对应暖期(弱冬季风)。因而海洋的年代际变化是造成东亚冬季风气候脉动的主要自然原因,而全球气候变暖对东亚冬季风强度的减弱也有明显影响。
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Multiple time scales analysis of climate variation in Macau during the last 100 years

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近100年天津平均气温与极端气温变化

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利用1910-2009年天津气象站逐日最高、最低气温观测资料,计算了平均气温和平均最高(低)气温序列,以及高(低)温阈值、最长暖日(冷夜)日数和霜冻日数等极端气温指数序列。利用线性回归和Mann-Kendall检验分析了这些气温序列变化趋势的显著性和跃变特征。结果表明,天津市近100年平均气温显著上升,冬、春季最低气温增加趋势最明显;夏季和全年高温阈值显著降低,但最长暖日天数自20世纪90年代开始趋于增多;低温阈值显著上升,冬季升幅最大,冬、春季霜冻日数和最长冷夜日数均显著减少;从百年序列的跃变情况看,20世纪80年代后期的升温主要在于最低气温和冬季气温的快速升高。近100年天津年平均气温及平均最高、最低气温、连续最长暖日天数和冷夜天数时间序列,后50年与前50年相比,方差均明显减小,表明气温的年际间差异和极端性正在减弱。

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Changes of mean and extreme temperatures in Tianjin in recent 100 years

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利用1910-2009年天津气象站逐日最高、最低气温观测资料,计算了平均气温和平均最高(低)气温序列,以及高(低)温阈值、最长暖日(冷夜)日数和霜冻日数等极端气温指数序列。利用线性回归和Mann-Kendall检验分析了这些气温序列变化趋势的显著性和跃变特征。结果表明,天津市近100年平均气温显著上升,冬、春季最低气温增加趋势最明显;夏季和全年高温阈值显著降低,但最长暖日天数自20世纪90年代开始趋于增多;低温阈值显著上升,冬季升幅最大,冬、春季霜冻日数和最长冷夜日数均显著减少;从百年序列的跃变情况看,20世纪80年代后期的升温主要在于最低气温和冬季气温的快速升高。近100年天津年平均气温及平均最高、最低气温、连续最长暖日天数和冷夜天数时间序列,后50年与前50年相比,方差均明显减小,表明气温的年际间差异和极端性正在减弱。
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以中国623个测站1951-2010年逐日气温观测资料为基础数据,通过正交旋转因子分析对1951-1980、1961-1990、1971-2000、1981-2010年4个时间段的年、冬、夏半年气温变化特征进行分区,并探讨分区结果的季节和年代际差异。结果表明:依据年、夏半年气温变化特征,可将全国划分成8个不同的区域,且研究时段内年、夏半年气温变化的空间结构比较稳定;而依据冬半年气温变化特征,可将全国划分为7个变化区,且冬半年气温每30年分区结果存在着明显变化。另外,通过对区域平均气温距平序列的变化趋势分析可以得出:1951-2010年间,中国各区域气温均呈上升趋势,升温趋势最快的是东北区(0.30℃∕10a),最慢的是华南区(0.13℃∕10a);各区域升温过程不同步,东北区与滇藏高原区显著增暖趋势在1961-1990年开始出现,而其他区域则发生在1971-2000年及1981-2010年。

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https://doi.org/10.3878/j.issn.1006-9895.1995.05.02      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

我们收集了711个站近3×105个数据的温度记录,将全国分成10个区,先计算出每个区的平均温度序列,最后得到近百年的全国温度序列。进而,讨论了全国温度序列的气候变化,结果指出中国近百年温度变化与北半球的变化很相似,都有两个增暖时段即40年代和80年代的增温。北半球平均温度80年代要比40年代高,而中国平均温度80年代要比40年代低。

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Series of average air temperature over China for the last 100-year period

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我们收集了711个站近3×105个数据的温度记录,将全国分成10个区,先计算出每个区的平均温度序列,最后得到近百年的全国温度序列。进而,讨论了全国温度序列的气候变化,结果指出中国近百年温度变化与北半球的变化很相似,都有两个增暖时段即40年代和80年代的增温。北半球平均温度80年代要比40年代高,而中国平均温度80年代要比40年代低。
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不同方法计算的气温平均值差异分析

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https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-7313.2005.03.008      URL      [本文引用: 1]      摘要

利用1961~2002年699个国家基本(基准)站的时值气温观测资料,分析了我国不同方 法计算的气温平均值的差异.结果表明:平均气温计算值由于受4次观测、3次观测不同的计算方法的影响,造成4次、3次观测记录平均值产生一定差异.其差异 在空间分布中具有明显的特征,西部、北部地区3次平均值偏高;东南部地区3次平均值偏低.中西部地区4次、3次气温平均值的差异具有扩大的趋势,是由于最 低气温的升高引起的.因此,在使用气温平均值时,要充分重视平均气温值的计算方法,避免误差.

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利用1961~2002年699个国家基本(基准)站的时值气温观测资料,分析了我国不同方 法计算的气温平均值的差异.结果表明:平均气温计算值由于受4次观测、3次观测不同的计算方法的影响,造成4次、3次观测记录平均值产生一定差异.其差异 在空间分布中具有明显的特征,西部、北部地区3次平均值偏高;东南部地区3次平均值偏低.中西部地区4次、3次气温平均值的差异具有扩大的趋势,是由于最 低气温的升高引起的.因此,在使用气温平均值时,要充分重视平均气温值的计算方法,避免误差.
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洞庭湖区近百年气温序列构建及其变化特征

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https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-503X.2014.05.009      URL      [本文引用: 1]      摘要

采用统计方法结合气象台站历史 沿革信息,对1910—2010年洞庭湖区气温观测资料进行均一性检验和订正,并利用洞庭湖区周边气象台站资料对洞庭湖区1951年以前缺测的气温资料进 行插补,构成完整的气温序列。基于洞庭湖区完整的气温序列,构建洞庭湖区近百年气温序列并分析其变化特征。结果表明:1910—2010年洞庭湖区年平均 气温呈显著上升趋势,其中冬季和春季平均气温上升幅度最大,秋季次之,夏季变化趋势不显著;气温变化存在明显的冷暖交替,冷暖期交替比中国地区更频繁;近 百年洞庭湖区年和冬季、春季、秋季平均气温均存在一个显著增暖的突变点;小波分析表明,近百年洞庭湖区年和四季平均气温均经历了冷—暖—冷—暖4个阶段的 交替。

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武汉区域百年地表气温变化趋势研究

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考虑气温序列的非均一性,并对缺测数据进行合理插补,建立武汉区域1905~2005年、季3项气温序列。序列结果表明,100a来年均气温、年均最低气温均呈上升趋势,增温速率分别为0.014℃/10a和0.026℃/10a;年平均最高气温变化呈现微弱的下降趋势,变化速率为-0.003℃/10a,表明百年来武汉区域夜间增温趋势比较明显,白天气温变化不大;年平均最高气温与最低气温的变化具有不对称性。年平均气温、年平均最高气温存在两个暖期,时段为1920~1940年、1990~2005年,第一个暖期主要是夏、秋季气温偏高,冬、春季不明显,热在白天;第二个暖期则四季气温均偏高,冬、春季最明显,夏季较弱,暖在夜间。

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针对研究全国近百年平均气温长期变化的实际需要,利用603个测站1961—2002年气温观测资料,比较分析了最高最低平均气温距平序列和4次观测记录平均气温距平序列的差异,讨论了最高、最低气温变化趋势。结果表明:两种统计方法得到的平均气温距平序列及增温速率的差异均不明显,在一定条件下两者可以互相替换。此外,最高、最低气温变化普遍存在不对称现象,且可分为4种类型,这种不对称性对平均气温变化速率并没有明确一致的影响。

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该文根据气温观测,并利用敦德及古里雅冰芯资料及有关史料、树木年轮资料,得到了东北、华北、华东、华南、台湾、华中、西南、西北、新疆、西藏10个区1880 ̄1996年的年平均气温序列,然后根据每个区的面积加权平均得到代表中国的气温序列。根据这个序列,1880 ̄1996年增温为0.44℃/100a,显著高于过去对中国气候变暖的估计值0.09℃/100a。这主要是因为新计算的中国气温包括了我国西部地区,而

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英国CRU高分辨率格点资料揭示的20世纪中国气候变化

[J]. 大气科学, 30(5): 894-904.

https://doi.org/10.3878/j.issn.1006-9895.2006.05.18      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

中国覆盖比较完整的台站观测始于1951年,1951年之前虽然有一些观测记录,但是残缺不全.所以要建立更长的气候序列就要吸收代用资料,但是代用资料可能与气候要素仅有一定程度的相关,不可能一一对应,因此应用代用资料重建的气候序列有一定的不确定性.英国East Anglia大学的Climatic Research Unit(简称CRU)通过整合已有的若干个知名数据库,重建了一套覆盖完整、高分辨率、且无缺测的月平均地表气候要素数据集,时间范围覆盖1901~2003年,空间为0.5°×0.5°经纬网格覆盖所有陆地.这套资料和中国已有的气候数据相比具有如下优点: 第一,中国西部20世纪前半期非常缺少观测,CRU资料尽管包含插值带来的误差,经比较仍可作为有一定信度的参考; 第二,中国现有的百年温度序列只是年或季分辨率,而CRU资料达到月分辨率; 第三,建立这个序列仅使用观测结果,做统计内插,不包括代用资料所带来的不确定性.因此,CRU的序列与用代用资料补充得到的序列在资料方面有较大不同,比较这两个序列,不仅可以进一步确认中国气候变化的特征,也可以彼此校正.结果表明:(1)CRU资料反映的全国年平均温度年际变化和考虑代用资料重建的序列吻合得很好,相关系数达到0.84;(2)区域尺度上,两者在10个典型分区的气温变率也相当一致,相关整体保持在0.8左右,仅新疆西南部和西藏西北部两者差异较大;(3)CRU资料揭示的中国年总降水量在1951~2000年的变化与160站观测吻合,相关系数达到0.93;(4)CRU资料的中国东部四季降水量和重建资料十分一致,秋季一致性最好,相关0.93;(5)CRU资料和重建的序列比较一致地表现出中国温度和降水年代际变化的主要特征,其给出的20世纪20年代中国大旱和20世纪40年代中国高温的空间分布与作者过去的结论相一致.这表明,作者过去重建的中国气候序列有比较大的可靠性,而CRU资料也提供了新的信息,特别是在20世纪前半期和中国西部.

[Wen X Y, Wang S W, Zhu J H, et al.2006.

An overview of China climate change over the 20th century using UK UEA/CRU high resolution grid data

[J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 30(5): 894-904.]

https://doi.org/10.3878/j.issn.1006-9895.2006.05.18      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

中国覆盖比较完整的台站观测始于1951年,1951年之前虽然有一些观测记录,但是残缺不全.所以要建立更长的气候序列就要吸收代用资料,但是代用资料可能与气候要素仅有一定程度的相关,不可能一一对应,因此应用代用资料重建的气候序列有一定的不确定性.英国East Anglia大学的Climatic Research Unit(简称CRU)通过整合已有的若干个知名数据库,重建了一套覆盖完整、高分辨率、且无缺测的月平均地表气候要素数据集,时间范围覆盖1901~2003年,空间为0.5°×0.5°经纬网格覆盖所有陆地.这套资料和中国已有的气候数据相比具有如下优点: 第一,中国西部20世纪前半期非常缺少观测,CRU资料尽管包含插值带来的误差,经比较仍可作为有一定信度的参考; 第二,中国现有的百年温度序列只是年或季分辨率,而CRU资料达到月分辨率; 第三,建立这个序列仅使用观测结果,做统计内插,不包括代用资料所带来的不确定性.因此,CRU的序列与用代用资料补充得到的序列在资料方面有较大不同,比较这两个序列,不仅可以进一步确认中国气候变化的特征,也可以彼此校正.结果表明:(1)CRU资料反映的全国年平均温度年际变化和考虑代用资料重建的序列吻合得很好,相关系数达到0.84;(2)区域尺度上,两者在10个典型分区的气温变率也相当一致,相关整体保持在0.8左右,仅新疆西南部和西藏西北部两者差异较大;(3)CRU资料揭示的中国年总降水量在1951~2000年的变化与160站观测吻合,相关系数达到0.93;(4)CRU资料的中国东部四季降水量和重建资料十分一致,秋季一致性最好,相关0.93;(5)CRU资料和重建的序列比较一致地表现出中国温度和降水年代际变化的主要特征,其给出的20世纪20年代中国大旱和20世纪40年代中国高温的空间分布与作者过去的结论相一致.这表明,作者过去重建的中国气候序列有比较大的可靠性,而CRU资料也提供了新的信息,特别是在20世纪前半期和中国西部.
[15] 吴绍洪, 赵艳, 汤秋鸿, . 2015.

面向“未来地球”计划的陆地表层格局研究

[J]. 地理科学进展, 34(1): 10-17.

https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2015.01.002      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

未来地球计划是目前国际上关于全球环境变化前沿研究的综合科学计划,集国际科学理事会(ICSU)所领导的四大科学计划为一体,旨在将自然科学与社会科学结合在一起,并加强决策支持和研究交流,寻求地球系统可持续途径,全球环境变化研究与人类学、社会学合作构建综合集成平台,推进科学研究为社会经济可持续发展服务.本文剖析陆地表层格局特点,分析陆地表层格局的国内外关注焦点及其研究理念的转变与应用领域的拓展.分析表明:陆地表层是未来地球计划关注的重点之一,陆地表层要素与过程相互作用并在人类活动驱动下形成的格局,可作为未来地球计划进一步研究的区域基础框架.未来,陆地表层格局研究应力求方法论的突破,为自然地理学综合研究的发展提供支撑.

[Wu S H, Zhao Y, Tang Q H, et al.2015.

Land surface pattern study under the framework of Future Earth

[J]. Progress in Geography, 34(1): 10-17.]

https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2015.01.002      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

未来地球计划是目前国际上关于全球环境变化前沿研究的综合科学计划,集国际科学理事会(ICSU)所领导的四大科学计划为一体,旨在将自然科学与社会科学结合在一起,并加强决策支持和研究交流,寻求地球系统可持续途径,全球环境变化研究与人类学、社会学合作构建综合集成平台,推进科学研究为社会经济可持续发展服务.本文剖析陆地表层格局特点,分析陆地表层格局的国内外关注焦点及其研究理念的转变与应用领域的拓展.分析表明:陆地表层是未来地球计划关注的重点之一,陆地表层要素与过程相互作用并在人类活动驱动下形成的格局,可作为未来地球计划进一步研究的区域基础框架.未来,陆地表层格局研究应力求方法论的突破,为自然地理学综合研究的发展提供支撑.
[16] 闫军辉, 刘浩龙, 郑景云, . 2014.

长江中下游地区1620年的极端冷冬研究

[J]. 地理科学进展, 33(6): 835-840.

https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2014.06.012      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

根据历史文献记载,分析了长江中下游地区1620年冬季的积雪特征与寒冷程度;估算了1620年长江中下游地区及9个地点相对于1961-1990年的冬季气温距平。结果表明:①1620年长江中下游地区冬季积雪期在30~100日之间,其中荆州积雪期最长,可能达百日之久;合肥、霍山、南京、巢湖等地积雪平均达70日左右;安庆、武汉、常德、长沙、景德镇等地积雪40~60日不等;苏南、上海等地积雪日数相对较少,也达30日左右。②1620年长江中下游地区极端寒冷,冬季的区域平均气温较现代(1961-1990年)低约4.4℃;其中景德镇的冬季气温负距平最大,较现代平均低约5.7℃;其次为霍山、合肥、常德、武汉和上海,其冬季气温距平在-5~-4℃之间;长沙冬季气温负距平虽相对最小(低约3.6℃),但仍远低于器测时期的极端最低值。

[Yan J H, Liu H L, Zheng J Y, et al.2014.

The extreme cold winter of 1620 in the middle and lower reaches of the Yangtze River

[J]. Progress in Geography, 33(6): 835-840.]

https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2014.06.012      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

根据历史文献记载,分析了长江中下游地区1620年冬季的积雪特征与寒冷程度;估算了1620年长江中下游地区及9个地点相对于1961-1990年的冬季气温距平。结果表明:①1620年长江中下游地区冬季积雪期在30~100日之间,其中荆州积雪期最长,可能达百日之久;合肥、霍山、南京、巢湖等地积雪平均达70日左右;安庆、武汉、常德、长沙、景德镇等地积雪40~60日不等;苏南、上海等地积雪日数相对较少,也达30日左右。②1620年长江中下游地区极端寒冷,冬季的区域平均气温较现代(1961-1990年)低约4.4℃;其中景德镇的冬季气温负距平最大,较现代平均低约5.7℃;其次为霍山、合肥、常德、武汉和上海,其冬季气温距平在-5~-4℃之间;长沙冬季气温负距平虽相对最小(低约3.6℃),但仍远低于器测时期的极端最低值。
[17] 闫军辉, 周晓, 刘明华, . 2017.

1951-2015年信阳极端温度事件变化及其对全球变暖的响应

[J]. 信阳师范学院学报: 自然科学版, 30(1): 82-86.

URL      [本文引用: 1]     

[Yan J H, Zhou X, Liu M H, et al.2017.

Study on extreme temperature events in Xinyang during 1951-2015 and their response to climate change

[J]. Journal of Xinyang Normal University: Natural Science Edition, 30(1): 82-86.]

URL      [本文引用: 1]     

[18] 赵国永, 韩艳, 闫军辉, . 2015.

信阳市城区四季变化特征研究

[J]. 信阳师范学院学报: 自然科学版, 28(4): 529-532.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1003-0972.2015.04.016      URL      [本文引用: 1]      摘要

以1951-2013年信阳市城区日均气温为研究对象,运用5日滑动平均、Mann‐Kendall 检验、小波分析和 R/S 分析等方法,对四季开始及持续时间变化特征进行研究。结果表明:(1)过去63年,信阳市城区平均入春、入夏、入秋、入冬的时间分别为:3月26日、5月29日、9月19日和11月20日;(2)春季长度具有增加趋势,冬季长度具有缩短趋势,意味着1951-2013年信阳市城区年均温具有升高的趋势,与 IPCC 报告的结果相一致;(3)四季开始的时间及长度具有短的波动周期(10年内);(4)未来信阳市城区四季开始及持续时间变化趋势将延续过去63年变化。

[Zhao G Y, Han Y, Yan J H, et al.2015.

Studies on the characteristic of four seasons variation in Xinyang City

[J]. Journal of Xinyang Normal University: Natural Science Edition, 28(4): 529-532.]

https://doi.org/10.3969/j.issn.1003-0972.2015.04.016      URL      [本文引用: 1]      摘要

以1951-2013年信阳市城区日均气温为研究对象,运用5日滑动平均、Mann‐Kendall 检验、小波分析和 R/S 分析等方法,对四季开始及持续时间变化特征进行研究。结果表明:(1)过去63年,信阳市城区平均入春、入夏、入秋、入冬的时间分别为:3月26日、5月29日、9月19日和11月20日;(2)春季长度具有增加趋势,冬季长度具有缩短趋势,意味着1951-2013年信阳市城区年均温具有升高的趋势,与 IPCC 报告的结果相一致;(3)四季开始的时间及长度具有短的波动周期(10年内);(4)未来信阳市城区四季开始及持续时间变化趋势将延续过去63年变化。
[19] 郑祚芳, 祁文, 张秀丽. 2002.

武汉市近百年气温变化特征

[J]. 气象, 28(7): 18-21, 37.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0526.2002.07.004      URL      [本文引用: 1]      摘要

利用小波分析等方法对武汉市1906~2000年的气温资料进行 了分析,发现武汉市气温变化具有明显的阶段性和突变性特征,气温气候基本态在20世纪经历了低、高、低、高4个阶段,目前处于高基本态高变率时段.揭示了 气温变化的多时间尺度特点,年气温存在65年、33年、18年左右的主要周期,冬季气温存在67年、27年、18年、13年、7年左右的主要周期.分析了 武汉市近百年来严重冷暖冬事件出现的规律和特征.

[Zheng Z F, Qi W, Zhang X L.2002.

The character of temperature variation of Wuhan City during recent 95 years

[J]. Meteorological Monthly, 28(7): 18-21, 37.]

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0526.2002.07.004      URL      [本文引用: 1]      摘要

利用小波分析等方法对武汉市1906~2000年的气温资料进行 了分析,发现武汉市气温变化具有明显的阶段性和突变性特征,气温气候基本态在20世纪经历了低、高、低、高4个阶段,目前处于高基本态高变率时段.揭示了 气温变化的多时间尺度特点,年气温存在65年、33年、18年左右的主要周期,冬季气温存在67年、27年、18年、13年、7年左右的主要周期.分析了 武汉市近百年来严重冷暖冬事件出现的规律和特征.
[20] Intergovernmental Panel on Climate Change. 2013. Climate change 2013: The physical science basis. Working group I Contribution to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change[M]. Cambridge, UK and New York: Cambridge University Press.

[21] Jones P D, Lister D H, Osborn T J, et al.2012.

Hemispheric and large-scale land-surface air temperature variations: An extensive revision and an update to 2010

[J]. Journal of Geophysical Research, 117(D5): D05127.

https://doi.org/10.1029/2011JD017139      URL      摘要

This study is an extensive revision of the Climatic Research Unit (CRU) land station temperature database that has been used to produce a grid-box data set of 5° latitude × 5° longitude temperature anomalies. The new database (CRUTEM4) comprises 5583 station records of which 4842 have enough data for the 1961-1990 period to calculate or estimate the average temperatures for this period. Many station records have had their data replaced by newly homogenized series that have been produced by a number of studies, particularly from National Meteorological Services (NMSs). Hemispheric temperature averages for land areas developed with the new CRUTEM4 data set differ slightly from their CRUTEM3 equivalent. The inclusion of much additional data from the Arctic (particularly the Russian Arctic) has led to estimates for the Northern Hemisphere (NH) being warmer by about 0.1°C for the years since 2001. The NH/Southern Hemisphere (SH) warms by 1.12°C/0.84°C over the period 1901-2010. The robustness of the hemispheric averages is assessed by producing five different analyses, each including a different subset of 20% of the station time series and by omitting some large countries. CRUTEM4 is also compared with hemispheric averages produced by reanalyses undertaken by the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF): ERA-40 (1958-2001) and ERA-Interim (1979-2010) data sets. For the NH, agreement is good back to 1958 and excellent from 1979 at monthly, annual, and decadal time scales. For the SH, agreement is poorer, but if the area is restricted to the SH north of 60°S, the agreement is dramatically improved from the mid-1970s.
[22]

Met Office. 2013. The recent pause in global warming (1): What do observations of the climate system tells us

[EB/OL]. 2014-08-14 [2016-12-22]. .

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