乌兰浩特市多时间尺度的气温变化分析

摘 要：本文利用1971年到2010年乌兰浩特市40年的年平均气温资料、年平均最高气温资料和年平均最低气温资料进行分析，旨在找出气温变化的趋势和升降幅度变化。

关键词：多时间尺度;气温变化;年代际变化;年变化;显著性检验

一、资料处理方法

资料处理方法：1.各年代气候要素分析，2.逐年气温及5a 滑动平均变化曲线图，3.累积距平分析，年平均最低气温和年平均最高气温散点图。

根据参考文献定义的概念数值;气候倾向率：能反映出要素的变化速率。

一个要素序列位{xi}（i=1，2，…，n），建立xi与ti的一元线性回归，即：xi=ati+b， （i=1，2，…，n）

其中： a=

式中， a 为气候倾向率。其值的大小反映了上升或下降的速率。

滑动平均：滑动平均是用确定时间序列的平滑值来显示变化趋势，经过滑动平均后，序列中短于滑动长度的变化周期被削弱，显现出要素的长期变化趋势。对样本容量为n的时间序列x，其滑动平均序列表示为：

（j=1，2，…，n-k+1）式中， k为滑动长度，取值k=5。

二、资料分析

1.气温的年代际变化

从表1中可以看出， 70 年代和80 年代气温的年平均气温、年平均最高气温和年平均最低气温接近最低。以后逐年代增高。在2001到2010 年气温各项指标均达到最高。说明1971年到21世纪初，乌兰浩特的气温逐渐上升。其上升幅度与40年平均值相比，上升幅度逐年增大。如年平均气温1991-2000年上升0.4℃，2001-2010年上升0.6℃。需要特别关注的是，年平均最低气温在70年代达到最低，之后明显呈现逐年代显著增高趋势。到21世纪初期其增幅达到1.0℃。年平均最高气温其升高幅度小于年平均最低气温的升温幅度，这说明年平均最高气温的升幅由于年平均最低气温的年代变化影响要比其自身的变化影响大。

2.平均气温的年变化

从图1中可以看出，40a内乌兰浩特市气温呈上升趋势。年平均气温为5.3℃。40a内最低气温出现在1974年，为3.5℃。从年平均气温的5a滑动平均曲线来看，乌兰浩特市70年代的气温变化较平稳，在70年代末期到80年代初期气温呈下降趋势。从80年代初期到80年代中后期气温又出现小幅度下降趋势波动。从80年代中后期以后，气温一直呈现上升趋势。在后20年中年平均气温以0.2℃/10a的速率上升。

3.平均气温变化的显著性检验

由图1的一元线性回归方程或通过计算年平均气温与时间因子的回归系数可知，a=0.0517。表明随时间增加年平均气温呈上升趋势。下面来判断在过去的40a内这种上升趋势是否显著。我们采用T检验方法，给定显著性水平：0.05 ，样本数为40。由计算得出： 和 的相关系数为r=0.688703。通过相关系数表检验可知，过去40a内乌兰浩特市年平均气温的上升趋势是显著的。

4.判断年平均气温的大致突变时间

由图2可以看出，乌兰浩特市的年平均气温在1971-1987年间，累积距平曲线呈下降趋势，有负距平。从1987年以后，呈上升趋势，有正距平值。从长期的演变趋势来看，从图中可以反映出在1987年乌兰浩特的年平均气温出现明显的拐点，即判断乌兰浩特年平均气温在1987年发生突变。

5.年平均最低、年平均最高气温变化

从图3a可以看出乌兰浩特年平均最高气温在20 世纪70年代到80 年代中后期呈下降趋势，1974年出现历史最低值10.2℃。从80 年代后期开始气温呈上升趋势。1987年以后其平均最高气温在平均值附近波动。2007 年达到近40a来的最高值13.5℃。在2001-2010年的20年间，年平均最高气温以0.2℃/10a 的趋势上升。

从图3b可以看出70年代到80 年代初乌兰浩特的最低年平均气温呈下降趋势。1972年出现历史最低值-2.9℃。80年代中期在平均值附近波动。从80年代中后期气温明显升高，并在2007年和2008年达到近40a来的最高值 1.2℃。与图3a相比，年最低平均气温的变化幅度要比年最高平均气温的变化幅度剧烈。

六、结语

1.烏兰浩特市年平均气温在70年代到80年代初期呈下降趋势，从80年代中期开始，气温逐渐上升。在2001-2010年的20年间，其增温速率为0.2℃/10a。

2.通过滑动平均计算以及相关系数检验，在过去40年中，乌兰浩特市年平均气温变化随时间变化是显著的。

3.通过累积距平分析，1987年是乌兰浩特市年平均气温突变年。在此之前气温呈现负距平，在此之后气温呈现正距平。

4.最高年平均气温在70年代到80年代中后期呈下降趋势，此后呈上升趋势。在2001-2010年的20年间，其增温速率为0.2℃/10a。

5.最低年平均气温总体上上升趋势明显。从80年代中后期开始气温快速升高。

6.最低年平均气温变化较最高年平均气温变化剧烈。气温升高受最低气温的影响应高于最高气温自身变化的影响。

参考文献：

[1]丁敏仄安气候变化特征分析[J]。中国科技信息2005，19，53。

[2]邓冰，潘世康，孙剑。近50 年来湛江气候变化初探[J]。广东气象 2001，1，11。

[3]魏凤英。现代气候统计诊断与预测技术[M]。北京气象出版社。

[4]刘月丽，安炜，张瑞兰等。山西省近40 年气候变化特征[J]。中国农业气象 2006，27，增，116-120

作者简介：张大伟（1980-3-）男，汉族，辽宁省康平县，大学本科，工程师，从事气象业务管理和气象服务工作。