东北地区近30年来温度变化的时空差异*

翟献帅，苏 筠，方修琦

(北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京 100875)

·研究报告·

东北地区近30年来温度变化的时空差异*

翟献帅，苏 筠※，方修琦

(北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京 100875)

[目的]东北地区作为我国响应全球气候变暖最为显著的地区之一，21世纪以来是否与全球及北半球的气候变化一致，发生了变暖趋势减缓或停滞？[方法]为了问答该问题，基于黑吉辽3省71个气象站1981～2010年的气温资料，采用时间序列分析法、克里金插值法，分析东北地区近30年来年际、年代际的年均温和生长季温度的时间变化与空间分布特征，以及冬季温度的数值变化。[结果](1)东北地区30年来年均温在波动中呈上升趋势，3省的变化具有同步性； (2)年均温在1991～2000年的增温区域面积扩大显著，尤其是年均温范围为2～4℃的区域向4～6℃变化，但在2001～2010年，年均温的增加趋势减缓、增温区域较少； (3)生长季温度呈明显的上升趋势， 1991～2000年与1981～1990年相比升温幅度达到1.4～1.5℃， 2001～2010年与1991～2000年相比达到2.3～2.4℃； (4)生长季温度增温区域有明显北移趋势，变化最大的是生长季温度范围为14～16℃的区域向16～18℃变化； (5)2000年后暖冬年份减少，3省冬季温度的增温幅度减小。[结论]2000年以来东北生长季(夏、秋季)温度仍具有明显的增温趋势，但“暖冬”现象减弱，导致年均温增幅的减缓。

东北地区 年均温度 生长季温度 年代际变化

0 引言

近百年来，全球的气候正经历一次以变暖为主要特征的显著变化，气温升高是不争的事实[1-2]。中国的温度变化与全球变化的趋势一致，已有的研究表明： 1951～2001年全国年平均地表气温增加1.1℃，增温速率为0.22℃/10年； 1961～2010年全国平均温度气候倾向率为0.27℃/10年，增暖趋势显著[3]； 高于全球或北半球同期平均增温速率[4]。全球气候变暖强度以北半球中高纬度内陆地区表现最为明显[5]，国内研究也证实近50年(1961～2010年)北方增暖趋势较南方明显[3]，东北地区是我国纬度最高的地区，这里也是我国气候变暖最显著的地区之一[6]。1956～2009年东北地区气温增温率为0.33℃/10年[7]，高于全国平均，而且无论是年均温还是积温，增暖幅度都具有随纬度升高而增大的空间特点[8-11]。1965～2008年东北地区年平均最高气温为11.3℃，气温增温率为0.035℃/年，年平均最低气温为-0.3℃，气温增温率为0.061℃/年，增温趋势夜间大于白天[12-13]。1960～2011年，东北地区大部分站点终霜冻日期明显提前，初霜冻日期明显延后，无霜冻期基本以3～5d/10年的变化趋势增加[14]。对于变暖停滞现象在东北不同区域上的表现，尚无关注。

但是，在热议气候变暖的同时，近10余年来变暖趋势是否停滞受到质疑。美国气象学会会刊(BAMS)发表了“2008年气候状况”报告，指出根据资料1999～2008年温度增量为(0.07±0.07)℃/10年，显著低于1979～2008年的0.18℃/10年，也低于原来IPCC报告估计的0.20℃/10年，说明1999～2008年变化趋势接近于零[15]，认为在变暖趋势中有可能出现一个停滞或略有变冷的阶段。有的学者也指出， 1998年至今，全球气温并未出现明显的上升趋势，甚至出现微弱的下降趋势，王绍武等[16]就近10年全球变暖是否停滞也进行了探讨，得出厄尔尼诺和拉尼娜现象及太阳辐射带来的降冷，在一定程度上可能抵消了人类活动造成的温暖。但是， 2009年IPCC发表了《哥本哈根诊断》，认为1999～2008年温度增量为0.19℃/10年，变暖仍在持续，并且认为这个资料覆盖面更完整，包括了近10年变暖剧烈的北极地区资料。

那么，东北地区近期是否与全球气候变化同步，是否也存在增温幅度减缓或者甚至停滞的现象呢？文章拟通过分析东北黑吉辽3省1981～2010期间，年际、年代际温度的时空变化特点，来回答上述问题。为该区域更好地适应气候变化、充分利用热量资源发展粮食生产，提供基础的气候背景数据。

图1 东北地区3省气象站点分布

图2 1981～2010年东北各省年均温变化注：虚线为该省的30年平均年均温

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

分析所用的气象数据，包括黑龙江省、吉林省、辽宁省各气象站点近30年(1981～2010年)各月份的月均温，来源于“中国气象科学数据共享服务网”(http：//cdc.nmic.cn/home.do)。涉及的气象站点共计71个(其中，黑龙江省29个，吉林省20个，辽宁省22个)，分布如图1。

1.2 研究方法

将各气象站点每年的月均温通过算术平均计算得到年均温(1981～2010年各年)； 并计算省内各站点同年年均温的算术平均值，得到各省每年的年均温，用来分析年均温随时间的变化特点。以10年为一个单位，分别计算1981～1990年、1991～2000年、2001～2010年各个气象站点的年代(10年)均温，利用ArcGIS的克里金空间插值，得到各年代的年均温空间分布图，用来分析温度在年代际之间的空间变化特点。东北地区每年的5～10月为生长季，将这6个月的月均温通过算术平均计算得到每年的生长季温度。其他的计算和绘图方法，以及分析内容，与年均温的相同。东北地区当年12月至翌年二月为冬季[17]，将这3个月的月均温通过算术平均得到每年的冬季温度。

在ArcGIS10.2中，采用普通克里金法进行温度空间分布绘图。由先验知识已知东北的温度由南往北递减，选择“First”以剔除温度分布的趋势分布(1次)，设置Number of Lags为24，设置SectorType为4方向，由交叉验证结果可以看出，成果图(图3，图6)的插值误差在0.01-0.02之间，均方根误差在0.72～0.83之间，平均标准误差在0.61～0.71之间，两者较为接近，标准均方根误差在1.10～1.21之间，通过检验。

2 近30年东北地区温度的年际、年代际变化

2.1 年均温的数值变化

1981～2010年3个省的温度变化波动特征明显，波动中呈上升趋势，而且年均温变化具有同步性(图2)。1982年、1989～1990年、1994～1995年、1997～1998年、2002～2004、2007～2008年各省的温度均高于多年平均温度，而1981年、1983～1988年、1991～1992、1996年、2000～2001年、2005年， 2009～2010年各省的温度均低于多年平均温度。尤其是吉林省与辽宁省的冷暖年变化更是完全一致。3省在1981～1990年冷年年数明显多于1991～2000年与2001～2010年。

统计每10年的均温(表1)，可以看出年代的年温度呈上升趋势，尤其是1991～2000年与1981～1990年相比，各省的升温幅度达到0.5～0.6℃，但2001～2010年与1991～2000年相比，虽然依然在升温，但各省升温幅度明显减小，仅有0.1～0.2℃。因此，东北地区在2000年之后，年均温的增加的确存在趋势减缓。

表1 1981～2010年东北各省年均温变化(℃)的统计

省区年均温变化范围30年平均温度1981～1990均温1991～2000均温2001～2010均温黑龙江1.0～3.82.42.02.52.7吉林4.1～6.55.34.85.45.6辽宁7.4～9.78.78.38.88.9

2.2 10年均温的空间分布及变化

图3 东北地区各年代际年均温空间分布

图3分别表示的是1981～1990年、1991～2000年、2001～2010年东北地区每10年均温空间分布图； 图4是1991～2000年与1981～1990年相比、2001～2010年与1991～2000年相比，增(减)温的区域空间分布图。将图3各年代际年均温分布图在ArcGIS进行栅格计算，正数值为增温区域，幅度为0～4℃，负数值为降温区域，幅度为0～4℃， 0值为不变区域，得到图4。由图3可知： 1981～1990年，东北地区的年均温以2

图4 东北地区年代际年均温变化

表2 1981～2010年东北地区年均温面积比例统计

均温(T)范围(℃)1981～1990所占比例(%)1991～2000所占比例(%)2001～2010所占比例(%)整体变化趋势-4

图5 1981～2000年东北各省生长季温度变化注：虚线为该省的30年平均的生长季温度

由表2可知，东北近3个10年里，低温区域(-4

2.3 生长季温度的数值变化

3省的年生长季温度存在明显的上升趋势，大约以1998年为时间分界点，之前的年生长季温度在平均线以下波动变化，之后则在平均线以上波动变化。然而，对比图2发现，年均温的变化却没有明显的升高，说明非生长季温度(11～次年4月份)的降低抵消了生长季温度升高带来的对年均温度值的影响，也就是“暖冬”现象减弱，年均温增温趋势的减缓是由非生长季(冬、春季)温度的降低带来的，而生长季(夏、秋季)温度仍是增温趋势明显。

统计每10年的生长季均温，如表3，年代际的生长季温度上升趋势明显。1991～2000年与1981～1990年相比，各省的升温幅度达到1.4～1.5℃； 2001～2010年与1991～2000年相比，各省升温幅度达到2.3～2.4℃，升温幅度增大。

2.4 10年平均的生长季温度的时空变化

图6分别表示的是1981～1990年、1991～2000年、2001～2010年东北地区每10年的年生长季均温空间分布图。将图6各年代际生长季温度空间分布图在ArcGIS进行栅格计算，正数值为增温区域，幅度为0～4℃，负数值为降温区域，幅度为0～4℃， 0值为不变区域，得到图7。图7则是1991～2000年与1981～1990年相比、2001～2010年与1991～2000年相比，年生长季温度增(减)变化的区域空间分布图。通过对栅格数据的计算，可以得到不同温度值的空间面积比重及其年代际的变化(表4)。

表3 1981～2010年东北各省年生长季均温变化(℃)的统计

省区年生长季均温变化范围30年生长季平均温度1981～1990生长季均温1991～2000生长季均温2001～2010生长季均温黑龙江13.9～16.215.114.716.218.6吉林15.5～17.616.615.216.619.0辽宁17.7～19.918.915.617.019.3

表4 1981～2010年东北地区年生长季均温面积比例统计

生长季温度(T1)范围(℃)1981～1990所占比例(%)1991～2000所占比例(%)2001～2010所占比例(%)整体变化趋势10

由图6可知： 1981～1990年，东北地区的年生长季均温以14

图6 东北地区年生长季温度空间分布

图7 东北地区年生长季温度变化

东北近3个10年里(1981～2000年)，低温区域(10

图7可知， 1991～2000年，辽宁省的增温区域主要出现在北部的开原-章党-丹东一带，吉林省增温区域主要在三岔河-临江一带，黑龙江省的增温区域较多，以西南的富裕-明水-绥化一带，东部的佳木斯-富锦-宝清一带。2001～2010年增温区域与前10年相比有明显的北移趋势。前后2个10年的对比， 1991～2000年比1981～1990年、2001～2010年比1991～2000年的增温面积分别为15.3万km2与19.6万km2。

图7与图4对比，生长季温度与年平均温度变化不一致。1991～2000年与1981～1990年相比，年平均温度在黑龙江东南部，吉林东部地区增温区域要远大于生长季温度的增温区域。2001～2010年与1991～2000年相比，年平均温度增温区域明显小于生长季增温区域。其中，在黑龙江东部存在年年平均温度降温，而生长季温度增温的区域。说明2000年以后，东北地区“暖冬”现象减弱。

2.5 冬季温度的数值变化

图8 1981～2000年东北地各省冬季温度变化注：虚线为该省的30年平均的冬季温度

1981～2010年3个省的冬季温度变化波动特征明显，波动中呈上升趋势，而且冬季温变化具有同步性(图8)。1981年、1988年、1991～1992年、1994年、1997～1998年、2001～2003、2006年各省的冬季温度均高于多年冬季平均温度，而1982～1986年、1993年、1999～2000年、2004～2005年、2009～2010年各省的冬季温度均低于多年冬季平均温度。普遍理解认为：若某1年的冬季温度距平>0℃，可以将其定义为暖冬[16]。黑龙江有11个暖冬发生在1990年以后，占总数的61%，辽宁省有13个暖冬发生在1990年以后，占总数的72%，吉林省有11个暖冬发生在1990年以后，占总数的79%。3省在1991～2000年与2001～2010年暖冬年份明显多于1981～1990年。但进入2001～2010年后，各省的暖冬年数又有所减少。

统计每10年的冬季均温(表5)，可以看出年代的冬季温度呈上升趋势，尤其是1991～2000年与1981～1990年相比，各省的升温幅度达到0.4～0.7℃，但2001～2010年与1991～2000年相比，虽然依然在升温，但各省升温幅度明显减小，仅有0.1～0.2℃，而辽宁省甚至存在冬季升温停滞。因此，东北地区在2000年之后，冬季温度的增加的确存在趋势减缓。

表5 1981～2010年东北各省冬季均温变化(℃)的统计

省区冬季均温变化范围30年生冬季平均温度1981～1990冬季均温1991～2000冬季均温2001～2010冬季均温黑龙江-21.8～-14.5-17.8-18.1-17.7-17.5吉林-16.3～-9.2 -12.6-13.1-12.4-12.3辽宁-9.9～-4.6-7.4-7.8-7.1-7.1

3 讨论

该文通过对东北3省71个气象站点1980～2010年的每年和每10年的全年均温和生长季(5～10月)均温的数值变化、空间分布变化的分析，并结合东北冬季气温的数值分析，该文研究结论得出东北地区30年来具有增温趋势，这与前人的结论是一致的[7-9]。但2000年以来，全球气温是否存在增温幅度的减缓甚至停滞现象，前人的研对此存在争议[8，9，17-19]。而论文得出东北地区2001～2010年“暖冬”现象减弱，全年均温增温区域减少，甚至出现降温区域，具体结果如下所述。

(1)近30年来，随时间变化，东北的年均温与年生长季均温都有升高的趋势，而且3省的变化具有一致性。但是， 2000后年均温增温的幅度减小。生长季温度的升温幅度则为逐年代递增的趋势。2000年后暖冬年份减少，3省冬季温度的增温幅度减小。说明“暖冬”现象减弱。

(2)从空间分布上看，年均温的等温线在1991～2000年有明显的北移趋势， 2～4℃的区域范围减少、4～6℃的区域范围增加最为显著； 而2001～2010年增温区域较少，佳木斯-宝清一带甚至出现降温区域。东北的生长季温度年代际的增温区域较为明显，在1991～2000年与2001～2010年增温面积分别为15.3万km2与19.6万km2。

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SPATIOTEMPORAL DIFFERENCE OF TEMPERATURE CHANGE IN NORTHEAST CHINA IN LASTEST 30 YEARS*

Zhai Xianshuai，Su Yun※，Fang Xiuqi

(School of Geography , Beijing Normal University, Beijing 100875, China)

The Northeast China is one of the most significant areas in response to global warming. Based on the monthly average air temperature data from 71 meteorological stations in Northeast China during 1981-2010, This paper analyzed the characteristics of temporal and spatial variation of the annual, decadal air temperature and growing seasonal average air temperature in Northeast Chin, using the methods of time series analysis and Kriging spatial interpolation technology. The results showed that (1)the annual average air temperature hadrisen volatility in the past 30 years, and the change of annual mean air temperature was synchronous in the three northeast provinces. (2) The areas with the increase of annual average air temperature expanded significantly in 1990s, and the annual average air temperature increased from 2-4℃ to 4-6℃, with a slow increase in 2000s. (3) The growing seasonal air temperature showed a trend of increase in the past 30 years. Compared with 1980s, the warming range in 1990s was about 1.4-1.5℃, which was about 2.3-2.4℃ higher in 2000s compared with 1990s. (4) The areas with growing seasonal temperature increased remarkably to northward during the period of 1981 to 2010.(5) The trend of growing seasonal air temperature increase was still remarkable in 2000s, but the phenomenon of warm winter was not obvious, and retarded the increase trend of annual average air temperature.

northeast China；annual average air temperature；growing seasonal temperature；inter decadal variation

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170203

2016-05-07 作者简介：翟献帅(1992—)，男，山东泰安人，硕士。研究方向：自然灾害与环境演变。※通讯作者：苏筠(1974—)，女，云南红河人，副教授。研究方向：环境演变与自然灾害。Email：suyun@bnu.edu.cn *资助项目：国家自然科学基金项目“过去千年自然外强迫异常期的中国气候变化空间型及其形成机制”(41430528)

S161.2

A

1005-9121[2017]02020-08