近60年威海市冬季气温变化特征分析

孙鹏鹏，梅婵娟，单 幸

（威海市气象局，山东 威海 264200）

威海市位于山东半岛最东端，三面环绕黄海，一面背靠大陆［1］。由于特殊的地理位置，受海洋的调节作用，气候特点较为特殊，大风降温、暴雪、大雾、台风等灾害性天气频繁发生，对社会经济发展、人类生命安全和农业生产活动造成了很大的影响［2-4］。近年来，全球变暖问题已引起全世界人们的普遍关注［5］。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第5 次评估报告第一工作组报告《气候变化2013：自然物理基础》决策者摘要［6］指出，1880—2012年全球地表平均温度约上升了0.85 ℃。

在全球变暖的背景下，中国气候出现了明显的变暖趋势。有研究表明，到21 世纪末，中国增温幅度可能为1.3～5.0 ℃∕10年，比全球平均增温幅度偏高［7］，而且中国的气候变暖在冬季更加明显［8，9］。国内许多学者针对中国湖北、西藏、江苏等不同省份及天津、长沙、南京、龙胜县等地冬季气温的变化进行了分析［10-15］。徐宗学等［16］分析了山东省近40年来的气温和降水变化趋势发现，全省大部分地区气温呈上升趋势，且冬季气温上升对全年升温的贡献率最大，对山东省各城市没有进行具体分析。郝玲玲等［17］对1961—2013年威海市气温变化特征进行了分析，但没有对冬季气温变化进行具体分析。针对位于山东半岛最东端的威海市在全球变暖的背景下，冬季气温变化趋势与中国和山东省的气温变化是否相同，变化情况如何，目前鲜见有研究分析。

本研究选取威海市气象局1961—2020年冬季（1960年12月至2020年2月）逐日平均气温、日极端最低气温资料，统计计算出-5 ℃以下低温日数、冷积温（≤-5 ℃），分析60年来威海市冬季气温的变化特征，以期为研究威海市的气候变化提供参考。

Spatial pattern of environmental efficiency and its influencing factors

1 资料和方法

1.1 资料来源

根据季节的划分，12月至翌年2月为冬季。本研究所用数据来源于山东省气候中心整编的山东气候监测业务系统和威海观测站的当年观测报表，观测资料真实可靠。

1.2 统计方法

本刊为月刊，大16开本，每月18日出版；邮发代号4-182，全国各地邮局订阅；国外代号M6530，中国国际图书贸易总公司总发行；每册定价20.00元，全年12期，共240.00元。

1.3 冷积温（≤-5 ℃）计算方法

冬季偏冷和偏暖主要体现在低温日数和最低气温等气象要素上，本研究采用缪启龙等［18］提出的定义冷积温Tcat（Cold accumulated temperature）来表示冬季的寒冷程度。根据威海市冬季气温资料，本研究冷积温定义为冬季-5 ℃以下的低温日的日最低气温与-5 ℃的差值的和，即：

式中，Tmin为日最低气温，Tcat绝对值的大小表示冬季的寒冷程度。

2 冬季平均气温变化

经统计分析60年威海市冬季气温的年代变化（表1），表明冬季平均气温在20 世纪60年代为最低，70年代上升明显，80年代略有下降，90年代开始急剧上升，远超60年的平均值，进入21 世纪的头10年冬季气温略有下降，基本与90年代处于同一水平，在2010年后冬季气温达到最高峰，平均为1.6 ℃，比60年代高2.2 ℃。从距平变化可以看出，20 世纪90年代后正距平年数大于负距平年数，其中90年代正距平年数最多，达到8年。从表1 可知，发现每20年气温会出现一个跳变，据此分析出未来10年威海市冬季平均气温与2011—2020年10年间的平均气温没有明显变化，预计会在2030年之后的10年间，气温可能会明显升高，出现1 个气温峰值。

分析1961—2020年冬季（1960年12月至2020年2月）威海冬季平均气温的变化趋势（图1），发现60年来冬季气温整体呈上升趋势，气候倾向率为0.27 ℃∕10年（通过0.05 的显著性水平检验）。在20世纪60年代为冬季低温期，冬季气温整体呈下降趋势，1968年下降到最低值，为-2.8 ℃；从20 世纪70年代初到80年代末，冬季气温波动幅度较大，变化不明显，进入90年代后大幅上升，2007年及2020年达到最高峰，均为2.8 ℃。其中20 世纪90年代到21世纪初冬季气温上升明显与山东省冬季气温趋势一致［19］。究其原因，除全球变暖的大背景影响因素外，威海市城市发展较快，城市化效应明显。1987年威海成为独立的地级市；1988年经国务院批准威海市又成为了第一批中国沿海开放城市；1990年威海市成为中国第一个国家卫生城市，开始进入经济快速发展时期。因此，威海市进入20 世纪90年代后的增温与城市效应也有一定的关系。

2.1 冬季气温的年际变化

(4)考核模式的改革：引入多元化的考核手段，将期末考试、课内实验、在线测试、课程作业等结合起来，由原有的“期末笔试+课内实验”，改进为“期末笔试+过程考核”。

2.2 冬季气温的年代际变化

根据1961—2020年冬季（1960年12月至2020年2月）逐日平均气温资料，统计出60年来威海市冬季（当年12月至次年2月）平均气温为0.4 ℃，其中12、1、2月的平均气温分别为1.9、-0.9、0.3 ℃。

表1 各年代威海市冬季平均气温及偏高（正距平）、偏低（负距平）频次

2.3 当年12月至次年2月各月平均气温变化

表2中Zn的相对灵敏度因子接近1，表明由归一化法计算所得的标准样品中该元素的测定结果和认定值较为吻合，所受基体效应干扰小。Sn、Sb和Bi的相对灵敏度因子较其他元素较高，可能是因为Sn，Sb和Bi的熔点、沸点较低，在剥蚀过程中更容易产生气溶胶颗粒所导致的。

运用一元线性方程y=a+bxi（x分别为季、月气温，b为倾向值），对冬季各月气温变化进行线性拟合，确定可信度和气候倾向率；采用5年滑动平均进行消除偶然变动因素引起的气候噪音处理，绘制比较平滑的曲线，显示气温的变化趋势。

从年代际变化可以看出，冬季极端最低气温在20 世纪60年代为最低，为-10.5 ℃，70年代以后持续上升，80年代达到60年平均值水平，自90年代以来，极端最低气温均高于60年平均值，其中90年代为最高，达-8.1 ℃，21 世纪后20年略有下降但波动不大，平均极端最低气温分别为-9.1、-9.3 ℃。

60年（180 个月）有73 个月的平均气温低于0 ℃，其中有29 个月的平均气温低于-1.0 ℃，10 个月的平均气温低于-2.0 ℃，7 个月的平均气温低于-3.0 ℃。60年来最冷月出现在1977年1月，月平均气温为-4.6 ℃。自90年代后大多数年份的各月平均气温均高于60年各月平均气温。

分析1961—2020年冬季（1960年12月至2020年2月）威海市冬季各月平均气温距平的变化曲线可以看到，平均气温距平均呈上升趋势，其中2月上升趋势最为明显，气候倾向率为0.44 ℃∕10年；其次是1月，以0.28 ℃∕10年的速率升高，而12月变化趋势最小，气候倾向率为0.19 ℃∕10年（均通过0.05 的显著性检验）。

3 冬季极端最低气温变化

冬季极端最低气温是指某年12月至次年2月的极端最低气温值。威海市60年极端最低气温的平均值为-9.5 ℃。由图2 可以看出，威海市冬季极端最低气温变化趋势为0.31 ℃∕10年，大于冬季气温变化的线性增长率（0.27 ℃∕10年）。在1991年之前，大多数年份冬季极端最低气温均未超过60年极端最低气温的平均值。90年代后大幅上升，自1992年之后，除9年（2001、2003—2004、2006、2011—2013、2016、2018年）外，冬季极端最低气温未超60年极端最低气温平均值，其余年份均较高。其中，2016年极端最低气温最低，为-13.9 ℃；2007年冬季极端最低气温达到最高值，为-5.0 ℃。可见，进入21世纪后，极端最低气温变化幅度较大，气温异常年出现较多。

图2 1960年12月至2020年2月威海市冬季极端最低气温的变化趋势

项目建成后应坚决贯彻落实国务院《关于实行最严格水资源管理制度的意见》，严格实施取水许可和水资源有偿使用制度，强化水资源统一调度和利用等。充分考虑水资源承载能力，对于项目区及影响范围内符合流域或区域水资源规划及水量分配的新增取水，坚持用水总量平衡，把水资源总量作为项目实施的控制条件，应通过建设项目水资源论证制度、取水许可审批及监督管理、计划用水管理和水资源论证后评估、加强取水计量和强化监督管理等管理措施和手段，科学核定工程规模，严格落实水资源论证及批复要求，纠正水资源论证审批阶段存在的隐患，切实做到以水定需、量水而行、因水制宜，将项目取水纳入区域用水总量控制目标。

60年来威海市冬季极端最低气温低于10 ℃的有25年（90年代前有17年，90年代后有8年），其中低于13 ℃的有3年，分别是1970年1月4 日、1977年2月15 日、2016年1月23—24 日。

4 冬季-5 ℃以下低温日数及冷积温变化

60年来，威海市低温日数平均为17.7 d∕年，从低温日数（气温≤-5 ℃）的距平分布情况可以看出（图3），20 世纪60—80年代的低温日数较多；80年代是个转折，可以看出自1987年以后，除2000、2010—2011、2013、2018年外，其余29年冬季低温日数皆为负距平，可见冷积温、低温日数、极端最低气温的变化基本一致。气温≤-5 ℃的低温日数在20 世纪60年代为最多，平均为30.2 d∕年，70—80年代基本持平。自90年代以来，低温日少见，均少于60年平均值，其中90年代最少，平均只有11.3 d∕年，冬季增暖显著。

图3 1960年12月至2020年2月威海市冬季低温日数（平均气温≤-5 ℃）距平分布

由图4 可以看出，威海市60年平均冷积温为-36.0 ℃。60年里冷积温绝对值超过50 ℃有13年，其中60—70年代有8年，70—80年代有4年，90年代后只有1年。自1987年之后，除3年（2000、2010、2018年）外，其余31年冬季冷积温均超过60年平均值。

图4 1960年12月至2020年2月威海市冬季冷积温的变化趋势

冷积温在20 世纪60年代是1 个低温期，为-79.0 ℃，进入70年代有大幅度升高，此后80年代、90年代冷积温绝对值不断降低，其中90年代冷积温绝对值下降最剧烈，为-17.6 ℃，进入21 世纪后，稍有所下降，但不明显，可见冬季持续处于较暖的水平。

5 小结

1）威海市60年来冬季平均气温呈增温态势，升温趋势率为0.27 ℃∕10年，而冬季低端最低气温上升显著，趋势率均为0.31 ℃∕10年。可见，威海冬季增温明显，与全国和山东省的气温变化是一致的。

2）威海市冬季气温的年代际变化表明，20 世纪60年代是60年来冬季低温期，而70年代以后冬季气温持续升温，尤其是90年代以后冬季气温已高于60年平均状况，在2010年后冬季气温达到了最高峰。

(1) 通过信息化施工管理得出支撑架设及时性及轴力预加、土方开挖方式、坑内疏干降水效果、坑边动静荷载是类似地层区基坑自身及周边环境变形控制重点，施工过程中应重点加强管理。

3）冬季极端最低气温在20 世纪60年代为最低，进入70年代后大幅上升，90年代达到最高，21 世纪后20年稍有下降但波动不大。冷积温、低温日数和极端最低气温的变化基本一致。