基于历史数据的沪宁杭三地气候特征、差异及变化研究

蒋一如

摘要：利用1951-2017年沪宁杭地区的气候资料，对近50年来三地的气候特征、差异及变化进行了对比分析。主要得出了以下结论：（1）沪宁杭三地最高气温和平均湿度差异无几; （2）杭州降水明显高于其他两地，南京低温明显低于其他两地，上海则是风速明显高于其他两地;（3）近30年来三地气候变暖趋势显著，年均温波动上升明显，且在最低温上的影响较大，其中上海的均温上升幅度最大;（4）近50年来三地相对湿度均有显著下降，而降水量的变化则不明显;（5）近50年上海平均风速下降明显。

关键词：沪宁杭; 气候特征; 对比分析; 气候变化

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.05.087

江南地区指我国长江中下游以南地区，经济发达、人口稠密、文化繁荣，自古就以“江南水乡”之称闻名。沪宁杭地区则属于江南地区的重要构成区域，是长三角经济带的核心部分，有着极为强大的经济影响力。其大致以太湖为中心，形成了以南京、上海、杭州为顶点的三角形。而气候，则是一种大气物理特征的平均状态，体现出一定的长期性和区域性。江南地区属于亚热带季风气候，并具有相应的区域特征。

关于区域气候特征、气候变化以及不同地区的气候对比，已有较多研究，然而少有就江南地区三个核心城市的相关对比研究。文章选取南京、上海、杭州三地，基于1951年至2017年的气象数据分析其气候特征、差异及变化。沪宁杭三地相距较近，南京到上海为270公里，而上海到杭州仅有165公里，南京到杭州约237公里，其气候既具有区域共性，也有由其纬度高低、距海远近造成的纬度地带差异和海陆地带差异，同时还有由于地形地貌等特征造成的局地小气候。通过对本文的研究，可以了解江南地区气候的整体特征，并熟悉区域的气候差异，同时进一步探寻到整个江南地区乃至全球60余年来的气候变化。

1研究区概况

上海、南京、杭州三地位于中国的华东地区。其中，上海位于长江出海口南侧，地理坐标为东经120°52′至122°12′、北纬30°40′至31°53′之间，市中心人民广场地理坐标为东经121°28′，北纬31°14′;南京位于江苏省的西南部，地理坐标为北纬31°14′至32°37′、东经118°22′至119°14′之间，市中心新街口地理坐标为北纬32°02'38"、东经118°46'43";杭州位于浙江省北部，地理坐标为东经118°21′-120°30′、北纬29°11′-30°33′之间，市中心地理坐标为东经120°12′，北纬30°16′。

2资料与方法

2.1资料来源

本文所用的资料来自于中国气象数据网（http：//data.cma.cn/）和中国气象局国家气候中心（http：//cmdp.ncc-cma.net/cn/index.htm）。其中，从中国气象局国家气候中心160站观测数据中获取了三地（上海站，站号：58367，位置：31.41°N，121.46°E;南京站，站号：58238，位置：32.00°N，118.8°E;杭州站，站号：58457，位置：30.23°N，120.17°E）1951—2017年逐月降水和气温数据;从中国气象数据网获取了三地（上海宝山站，站号：58362，位置：31.24°N，121.27°E;南京站，站号：58238，位置：32.00°N，118.48°E;杭州站，站号：58457，位置：30.14°N，120.10°E）1951年—2016年（三地均缺失1963年、2003年数据，同时上海宝山站还缺失1951-1958年、1996年数据）中国地面国际交换站气象资料月值和年值数据集，包括风速、风向、气压、气温、降水量、降水天数等的最大、最小、平均值等多种指标。

2.2方法

对于所收集的气象数据，文章首先进行了数据的预处理工作，包括寻找数据中的错误点、缺失点、调整数据格式等。在此基础上，从年变化和月变化两个维度就气温、降水、风速、湿度等多种气候对比指标进行分析，了解其气候差异、趋势及变化。

3气候对比分析

3.1气温

图2（a）为1951-2017年沪宁杭三地的年均气温对比。大致气温高低为杭州>上海>南京，符合三地纬度所对应的规律。三地气温走向和波动基本一致，自1990年以来，受全球变暖影响，气温波动上升趋势明显，总体约增长了2-3℃。而上海年均温上升最快，目前均温已接近杭州，推测与近年来上海城市的发展和扩张导致热岛效应增强有关。

图2（b）为1951-2017年沪宁杭月均气温对比，曲线总体走向依旧一致。其中冬季（12月-2月）南京氣温相对较低，夏季7、8月杭州气温相对较高，春夏季气温差异不明显。上海因其滨海特性，海洋性表现较显著，春季气温回暖略慢，秋季气温下降也略慢。年温差南京最大。而沪宁杭三地冬季均温都高于0℃，是典型的亚热带季风气候的表现。

图2（c）为自1951-2015年三地最低气温对比。同样具有较好的一致性。南京因其纬度比另两地高，最低温明显偏低。上海和杭州的最低温较为相近。总体来看，最低温波动上升趋势明显。自1991年来，趋向于稳定，波动程度相比之前有所减弱。而1968、1976、1990年则为气温异常偏低的年份。

图2（d）为1951-2015年沪宁杭三地最高气温对比。总体波动较小，大致保持在35℃～40℃范围内。三地一致性依旧较高。最高温1959至2000年略为偏低，21世纪以来略为偏高。其中，大致以1975年为界，1950-1975年最高气温走低，1975-2016年走高。21世纪最高气温夺魁者应是杭州。总体来说，全球变暖对沪宁杭地区最高温影响不是很大，主要是影响冬季气温。但自1990年来，变暖趋势对高温的影响有所增强。

3.2降水

图3（a）为1951—2017年沪宁杭年均降水对比。从中可以看出杭州降水量稍大于其他两地，上海和南京降水相近。近50年来年均降水量基本稳定。其中1994年和2015年降水偏多，1978年降水偏少。三地降水相关程度不如气温表现得明显，尤其是1973、1994、2012年三地降水量出现异常分离趋势（主要为杭州降水偏多）。计算三地标准差，得到南京约为262.365、上海约为210.691、杭州约为265.640。由此可见上海年降水量变化率最小，南京与杭州的变化率相近。推测该现象仍与上海的海洋性有关。而杭州与上海和南京相比，其西部有丘陵的阻挡，会对来自海洋的湿润气流起到一定抬升作用;东部为杭州湾喇叭状敞口，可以使水汽深入杭州内部。从而使杭州的降水量显著大于另两地。

图3（b）1951—2017年为沪宁杭月均降水对比。其中，杭州和上海降水最多的月份为6月，南京为7月。其成因应与夏季风的推移有关。南京緯度高，进入雨区比杭州和上海晚。上海8月也出现一个降水高峰，推测主要是受夏季风回移的影响。杭州与之相比，在8月的降水峰值不明显。7-9月杭州的降水量基本稳定。而南京则只有7月一个高峰值，此前降水量逐月增多，此后逐月递减。月降水量的最高峰值杭州>南京>上海。三地月降水量最低的月份均为12月，属于夏季多雨、冬季少雨的类型，同样是亚热带季风气候的生动体现。

图3（c）为1951—2017年日降水量大于等于0.1mm的天数，可以明显看出杭州>上海>南京。杭州日降水量大于等于0.1mm的天数平均约为150，上海约为130，南京则约为115。相对来说杭州降水率会比较高。降水量大于等于0.1mm的天数近50年来变化相对稳定，略有下降。三地曲线走向的高度一致也说明导致沪宁杭地区降水发生的天气系统是相似的。总体三地降水量大于等于0.1mm的天数与全国概况相比显著偏多。

3.3湿度与风速

图4（a）为三地1951年—2017年的年均风速对比，三地在湿度上具有较强一致性。1980年前，上海和杭州的湿度要大于南京。自1980年以来基本相同。总体下降趋势明显。尤其是自21世纪以来，大气明显变干燥。近60年几乎下降了10个百分点。根据图4可以得知年均降水量并无显著变化，而据图2可知年均气温明显上升。由此推知湿度下降与全球变暖、蒸发加剧有关，同时，可能与沪宁杭三地的城市扩张也有关系。用地规模扩大，交通设施大量修建改变了下垫面性质，而植被覆盖率的下降，则会导致植物蒸腾到大气中的水分减少，大气湿度下降。

图4（b）为1951—2017年沪宁杭三地年均风速对比。其中南京和杭州的风速相比较低，上海的风速则较高。而近50年来，上海的风速下降趋势显著。南京自1950至2008年呈下降趋势，在这之后有明显回升，几近于上海的水平。而杭州的风速则一直较稳定。推测其西侧的山脉对风起到了一定的阻挡作用。上海滨海，四周无地形阻挡，且地势平坦，理应为三地中风速最大的城市。而上海近50年来发展较快，高楼的大量兴建改变了下垫面的性质，对风力的削弱作用显著增强。同时查阅资料发现，中国各地的风速都略有下降趋势，然而其原因尚未明确，有待深究。

4结论与展望

文章基于1951年—2017年沪宁杭三地的气象资料，通过对比分析，得出的主要结论如下：

（1）总体气温高低和降水量大小都为杭州>上海>南京。而沪宁杭三地最高气温和平均相对湿度大小区别甚微。

（2）在全球变暖背景下，近40年来沪宁杭三地的均温有明显上升趋势。相比下，最低气温上升趋势同样明显而最高气温上升趋势较缓和。

（3）近50年来沪宁杭地区年降水量变化较小。三地降水高峰月不同，杭州为6月，南京为7月，上海则有6月和8月的两个高峰。

（4）沪宁杭地区平均相对湿度波动下降趋势明显。

（5）杭州纬度较低，西部又有着一定的地形阻挡。热量和降水条件高于其他两地。

（6）上海的气候受海洋影响，气温回升与回落较慢，降水量变化率较小。而近年来的城市扩张对气候有着一定影响，增强了热岛效应，削减了平均风速。

（7）南京纬度较高，冬季气温明显低于沪、杭平均值，日降水量大与0.1mm的天数也略小。

由此可见，全球变暖对沪宁杭地区的影响是显而易见的。调整产业结构、促进工业升级、开发利用新能源，都对沪宁杭地区的环境保护和长远发展有重要意义。

随着城市化进程的推进，高楼的建设和道路的修建占用了越来越多的土地资源，改变了下垫面的性质，从而对城市气候造成影响。合理规划城市土地，适当增加绿地面积，可以助推打造生态宜居的沪宁杭城市群。

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