近57年锡林浩特市和阿巴嘎旗气温变化特征比较分析

洪园园，春 风，包玉海，包金兰

(1.内蒙古师范大学地理科学学院，内蒙古 呼和浩特 010022；2.内蒙古师范大学，内蒙古自治区遥感与地理信息系统重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010022；3.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010018；4.内蒙古自治区土地调查规划院，内蒙古 呼和浩特 010010)



近57年锡林浩特市和阿巴嘎旗气温变化特征比较分析

洪园园1,2，春 风1,3，包玉海2，包金兰4

(1.内蒙古师范大学地理科学学院，内蒙古 呼和浩特 010022；2.内蒙古师范大学，内蒙古自治区遥感与地理信息系统重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010022；3.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010018；4.内蒙古自治区土地调查规划院，内蒙古 呼和浩特 010010)

利用1953-2009年锡林浩特市和阿巴嘎旗的气象数据，运用线性倾向率、滑动平均法、距平法和Morlet小波分析法，对比分析了锡林浩特市和阿巴嘎旗气温变化特征。结果表明:近57a阿巴嘎旗的增温速率比锡林浩特市的增温速率大，但气温变化的稳定性却比锡林浩特市平均气温变化的稳定差，易出现灾害天气；从90年代开始平均气温的增温比较明显，对多年平均气温的高低有很大的影响；近57a锡林浩特市和阿巴嘎旗的平均气温在各年代均表现出升温变化特征。在57年尺度上，锡林浩特市和阿巴嘎旗平均气温均存在50a、35a、20a和15a左右的震荡周期；从30年尺度分析，锡林浩特市和阿巴嘎旗平均气温均存在23a、13a和10a左右的震荡周期；平均最高气温和平均最低气温存在明显的非对称变化，使得年较差有减小趋势。

锡林浩特市；阿巴嘎旗；气温；比较分析

近年来，以气候变暖为代表的全球气候变化问题吸引了科学工作者和各国的关注〔1〕。因为地球表面的高低起伏，即便是在一个自然区域内,气候变化同样表现出显著的区域性特征,即各地区对气候变化的区域响应程度不同〔2，3〕。锡林浩特市与阿巴嘎旗毗邻且地处锡林郭勒盟中部，均属中温带半干旱大陆性气候，生态环境脆弱，易受气候变化的影响。以往的研究中,对锡林郭勒盟气温变化的研究较多〔4-8〕，而小尺度区域上的比较分析相对较少。因此，本文对比分析了锡林浩特市和阿巴嘎旗的气温变化特征，包括两者的年际变化、年代变化、周期和年较差特征，为掌握各地区的气候变化规律进而更好地指导人们的生产和生活，具有重要的现实意义。

1 数据与方法

1.1 研究区概况

锡林浩特市属中温带半干旱大陆性气候。冬季严寒漫长，夏季温凉短促，春秋风多而干燥的气候特征。年平均气温1.7℃。最热为7月，平均气温20.8℃，极端最高气温38.3℃。最冷为1月，平均气温-19.8℃，极端最低气温-42.4℃。气温年较差40.6℃，日较差14.3℃。无霜期平均123天。年均降水量为287.2毫米，分布不均。

阿巴嘎旗地处内蒙古锡林郭勒盟中北部，地势由东北向西南倾斜，平均海拔1127米。从形态上可划分为低山丘陵、高平原、熔岩台地、沙地四个类型。气候属中温带半干旱大陆性气候，多大风寒潮，冷暖多变，日温差大。年平均温度1.3℃，年平均降水量250毫米左右，多集中在6-8月，无霜期90-110天。

1.2 数据来源及其处理

本文选用1953-2009年的锡林浩特市和阿巴嘎旗的气温资料，来源于内蒙古自治区锡林浩特市54102站台和阿巴嘎旗53192站台的详细记录数据，分别统计出年平均气温、平均最高气温和平均最低气温和气温年较差，距平值的计算采用WMO规定的1971-2000年的标准气候平均值，对1953-2009年的资料进行平均得到多年平均值，对于气象局没有记录的数据使用平均值进行替代。

1.3 研究内容与方法

本文主要对锡林浩特市和阿巴嘎旗的气温变化特征进行对比分析，使用线性倾向率〔9〕和滑动平均法〔10〕对气温的变化趋势进行分析，使用距平法〔11〕分析气温变化特征，使用Morlet小波分析法〔12-13〕分析气温的周期性。

2 结果与分析

2.1 平均气温的年际变化特征比较分析

近57年来，锡林浩特市与阿巴嘎旗平均气温大概分布在-3℃～4.5℃范围内，二者均是随时间的推移在波动中呈上升变化趋势(图1)。由变化曲线可以看出，锡林浩特市与阿巴嘎旗在近57a平均气温的年际变化具有明显的一致性，使用SPSS软件对其进行了相关性分析，结果其相关系数r=0.946>r0.001=0.4078，通过了0.001的显著性水平。不同之处在于二者变化的线性倾向率的大小、平均气温值的大小和气温的变幅，锡林浩特市的线性倾向率为0.52/10a，即锡林浩特市的平均气温每10年增加0.52℃，阿巴嘎旗的线性倾向率为0.541/10a，即阿巴嘎旗平均气温每10年增加0.541℃。由此可知，近57a阿巴嘎旗的增温速率比锡林浩特市的增温速率大；从图1可以很明显的分析出锡林浩特市的平均气温每年都比阿巴嘎旗的高，平均气温最高值出现在1998年达4.4℃，平均气温最低值出现在1956年达-0.5℃，锡林浩特市的平均气温变幅为4.9℃，阿巴嘎旗的平均气温变幅为5℃，其中，2007年气温最高值达3.6℃，1956年气温最低值达-1.4℃。虽然，近57a锡林浩特市的平均气温每年都比阿巴嘎旗的高，但阿巴嘎旗的气温变幅比锡林浩特市的气温变幅大，说明阿巴嘎旗的平均气温变化没有锡林浩特市平均气温变化的稳定，易出现灾害天气。

图1 年平均气温的变化曲线Fig.1 The curve of annual mean temperature

由图2可以看出，锡林浩特市与阿巴嘎旗5年滑动平均气温的年际变化也存在明显的一致性，使用SPSS软件对其进行了相关性分析，两者相关系数r=0.968>r0.001=0.4078，通过了0.001显著性检验，二者也均是在波动中呈上升变化趋势。具体是从50年代开始升温到60年代中期到达波峰，从60年代中期开始出现降温到末期达波谷，之后又开始升温直到70年代初期，从70年代初期开始呈现较稳定的变化直到80年代中期，从80年代中期开始一直持续升温至今。另外，二者的5年滑动平均气温均在1990年超过各自的多年平均气温值，由此可以说明从90年代开始平均气温的增温比较明显，对多年平均气温的高低有很大的影响。

图2 5年滑动平均气温和多年平均气温变化曲线Fig.2The curve of 5 year moving average temperature and the average temperature

2.2 平均气温的年代变化特征比较分析

为进一步对比分析锡林浩特市和阿巴嘎旗平均气温的变化特征，分别计算了平均气温和平均气温距平的年代变化，见表1和表2。从表1可以很明显的看出，锡林浩特市各年代的平均气温均比阿巴嘎旗各年代的平均气温高；锡林浩特市和阿巴嘎旗平均气温最低值均出现在50年代，最高值均出现在21世纪初期，相邻两年代之间的温度差均为正值，可知锡林浩特市和阿巴嘎旗的平均气温均随时间推移而升高，即近57a锡林浩特市和阿巴嘎旗的平均气温在各年代均表现出升温变化特征。

锡林浩特市和阿巴嘎旗平均气温距平从50年代到80年代均是负距平，从90年代开始到21世纪初期均是正距平(表2)，由此可以说明从90年代开始平均气温增温比较明显，不同的是阿巴嘎旗在90年代到21世纪初期的增温幅度比锡林浩特市的大。从表2还可以看出,50年代、90年代和21世纪初期锡林浩特市和阿巴嘎旗平均气温距平的变幅均最大，60年代、70年代和80年代两个地区平均气温距平的变幅均变化不大。从大尺度来分析可知，阿巴嘎旗的平均气温距平的年代间变幅更加明显,为3.09℃,而锡林浩特市仅为2.77℃，由此也说明了，阿巴嘎旗平均气温变化的稳定性比锡林浩特市的差。

表2 平均气温距平特征对比/℃Tab.2The average temperature anomaly feature comparison

2.3 平均气温的周期特征比较分析

小波系数的变化趋势与气候的信号的起伏是基本一致的，等值线中心为冷暖中心，正小波为暖，负小波为冷，中心值所对应的横坐标值为年份,纵坐标值为序列的变化周期。从图4和图5可以分析出锡林浩特市和阿巴嘎旗近57a平均气温包含了多个不同尺度的周期变化，形成各种尺度正负相间的振荡中心，存在明显的年代和年际变化。

在57年尺度上(图4左)，锡林浩特市平均气温主要存在50a、35a、20a和15a左右的震荡周期，50a左右的震荡周期的变化从50年代一直持续至21世纪初期，周期震荡非常明显，具有全域性，存在暖-冷交替的5个循环(3个暖期和2个冷期)，从57a尺度小波系数变化(图4左)可知，目前锡林浩特市仍处于暖期，但该振荡周期等值线已闭合，可以推测锡林浩特市将会在2009年以后进入一个新的冷期。35a左右的震荡周期的变化也是从50年代一直持续至21世纪初期，周期震荡非常明显，具有全域性，存在冷-暖交替的8个循环(4个冷期和4个暖期)。在Matlab软件中，对图4左做Zoom In(细节放大)处理，发现小尺度20a和15a的振荡周期均不具有全域性，20a左右的震荡周期从80年代初期才开始比较明显，并且一直持续至21世纪初期，15a左右的震荡周期在50年代到70年代末期比较明显。在57年尺度上(图5左)，阿巴嘎旗平均气温主要存在的震荡周期与锡林浩特市的震荡周期一样，且冷暖周期变化与锡林浩特市平均气温的冷暖周期变化基本一致，不同的是阿巴嘎旗冷暖的程度差异比锡林浩特市冷暖程度小。

在30年尺度上(图4右)，锡林浩特市平均气温主要存在23a、13a和10a左右的震荡周期。23a左右的震荡周期的变化从50年代一直持续至21世纪初期，周期震荡非常明显，具有全域性，存在暖-冷交替的8个循环(4个暖期和4个冷期)。从30a尺度小波系数变化(图4右)可以看出，目前锡林浩特市仍处于暖期，但该振荡周期等值线尚未闭合，可以推测出锡林浩特市在2009年以后仍将持续一段时间的暖期。在30年尺度上(图5右)，阿巴嘎旗平均气温主要存在的震荡周期与锡林浩特市的震荡周期一样，且冷暖周期变化与锡林浩特市平均气温的冷暖周期变化也基本一致，不同的是阿巴嘎旗冷暖的程度差异比锡林浩特市冷暖程度大。

从图4和图5还可知平均气温的变化阶段和目前所处的气候背景，在不同的时间尺度上所反映的冷暖结果是不一样的。

图3 近57a锡林浩特市平均气温不同时间尺度的小波变换图Fig.3 Figure of average temperature at different time scales wavelet transform of Xilinhot in resent 57 years

图4 近57a阿巴嘎旗平均气温不同时间尺度的小波变换图Fig.4 Figure of average temperature at different time scales wavelet transform of AbagBanner in resent 57 years

2.4 最高气温、最低气温及年较差特征比较分析

年平均最高气温和年平均最低气温是反映一个地区炎热或寒冷状态的标志，其差值为气温年较差〔14〕。随着全球气候的变化，气温年较差的变化研究已开始得到广泛关注。

近57年锡林浩特市和阿巴嘎旗的气温年较差呈递减变化趋势，分别以每10年0.279℃和0.255℃的速度减少(图9)，从平均最高气温变化曲线(图10)和平均最低气温变化曲线(图11)看，对两个城市气温年较差贡献最大的均是平均最低气温，原因是两个城市的平均最低气温的变化速率均约是平均最高气温变化速率的二倍，即平均最高气温和平均最低气温明显的非对称变化表现，高温增温比较缓慢，低温增温比较迅速，使得二者的差值也就是年较差在逐年减小，与“中国平均最低气温的增幅明显大于平均最高气温的增幅”的结论是一致的〔14〕。同时，锡林浩特市平均最高气温和平均最低气温均普遍高于阿巴嘎旗，由此可以说明，锡林浩特市的城市热岛效应比阿巴嘎旗的明显。

图5 气温年较差变化曲线Fig.5 The curve of temperature annual range

图6 平均最高气温变化曲线Fig.6 Thecurve of average maximum temperature

图7 平均最低气温变化曲线Fig.7 The curve of average minimum temperature

3 结论

本文利用1953-2009年的气象资料，比较分析了锡林浩特市和阿巴嘎旗气温变化的年际、年代、周期特征及年较差的变化趋势。近57年，锡林浩特市和阿巴嘎旗平均气温均呈上升变化趋势，并且二者的相关系数达到0.946(通过了0.001的显著性水平)，不同之处在于二者变化的线性倾向率的大小、平均气温值的大小和气温的变幅，阿巴嘎旗的平均气温变化没有锡林浩特市平均气温变化的稳定，易出现灾害天气。在年代变化上，近57年锡林浩特市和阿巴嘎旗的平均气温在各年代均表现出升温变化特征，从90年代开始平均气温增温比较明显，不同的是阿巴嘎旗在90年代到21世纪初期的增温幅度比锡林浩特市的大，阿巴嘎旗的平均气温距平的年代间变幅更加明显。

从周期变化上看，在57年尺度上，锡林浩特市平均气温主要存在50a、35a、20a和15a左右的震荡周期，与阿巴嘎旗的震荡周期一样，且二者的冷暖周期变化也基本一致，不同的是阿巴嘎旗冷暖的程度差异比锡林浩特市冷暖程度小。在30年尺度上，锡林浩特市平均气温主要存在23a、13a和10a左右的震荡周期，与阿巴嘎旗的震荡周期一样，且冷暖周期变化也基本一致，不同的是阿巴嘎旗冷暖的程度差异比锡林浩特市冷暖程度大。

近57年锡林浩特市和阿巴嘎旗的气温年较差呈递减变化趋势，分别以每10年0.279℃和0.255℃的速度减少，高温增温比较缓慢，低温增温比较迅速，使得二者的差值也就是年较差在逐年减小。

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Comparative Analysis on the Characteristics of Temperature Variation inXilinhot and Abag Banner duringLast 57 years

HONG Yuan-yuan1,2，Chun feng1,3，BAO Yu-hai2，BAO Jin-lan4

(1.College of Geographical Science，Inner Mongolia Normal University，Hohhot，Inner Mongolia，China，010022；2.Inner Mongolia Key Laboratory of Remote Sensing and Geographic Information System，Inner Mongolia Normal University，Hohhot，Inner Mongolia，China，010022；3.College of Ecology and Environment，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot，China，010018；4.Land Surveying and Panning Institute of Inner Mongolia Autonomous Region，Hohhot，Inner Mongolia，China，010010)

Employing the meteorological data from 1953 to 2009 in Xilinhot and Abag Banner，using linear trendrate, the moving average method, anomaly method and Morlet wavelet analysis method，comparative analysis of the characteristics of temperature variations in Xilinhot and AbagBanner. The results showed that in recent 57years the warming rate of Abag Banneris larger than Xilinhot，but the stability of the temperature change is less stable than the Xilinhot average temperature change , easy to cause the disaster weather；since the 1990s the warmingof average temperatures is more obvious and has a great influence on the level of the mean annual temperature；the temperature in Xilinhot andAbag Banner in every ageshowed a temperature change characteristics in recent 57years.At the 57-year scales，Xilinhot and Abag Banner's average temperature both exists 50a、35a、20a and15afluctuation；At the 30-year scales，Xilinhot and Abag Banner's average temperature both exists 23a、13a and 10a fluctuation；the mean maximum temperature and mean minimum temperatureexists obvious asymmetric change，make the annual range have the decreasing trend.

Xilinhot；AbagBanner；temperature；comparative analysis

P467

2095—5952(2015)03—0015—07

2015-06-08

内蒙古自然科学基金“内蒙古矿业废弃地土壤环境条件的改善对植被恢复的影响研究”(2014MS0405)

洪园园(1991-)，女，蒙古族，内蒙古兴安盟人，硕士研究生，主要从事地理信息系统和遥感应用方面的研究，E-mail:623423815@qq.com

春 风(1981-)，女，蒙古族，内蒙古兴安盟人，在职博士生，讲师，主要从事地理信息系统和遥感应用方面的研究工作，E-mail:chunfeng07@126.com