济南_青岛气温变化的昼夜差异特征

济南_青岛气温变化的昼夜差异特征 济南、青岛气温变化的昼夜差异特征 薛德强 王树林 冯小云 ( )山东省气侯中心 1 济南 1250031 提要 通过济南、青岛两地长年代气温资料分析发现, 气温变化的昼夜差异明显, 最高 气温与最低气温存在着非对称性变化的特征, 尤以济南更加明显; 极端炎热与寒冷天 气均呈减少趋势; 日较差与年极差呈下降趋势; 40 年代的气候增暖主要发生于白天, 而 80 年代以后的增暖则主要发生于夜间。 关键词:最高气温 最低气温 非对称变化 山东省建站最早的青岛、济南二站, 以分析 1 引言 高与最低气温的变化特征阐述气温变化的 气候变暖日益受到各国政府及科学家的 夜差异。青岛站资料自 1900 年至 1995 年, 关注, 不少研究指出, 气候变暖存在着地区、 南站资料自 1919 年至 1995 年, 1 月代 季节、昼夜差异, 并且最低气温增加远比最高 () 季, 7 月 青岛用 8 月代表夏季。 气温增加得快。对 1951, 1990 年陆地气温的 〔1〕2 最高和最低气温非对称变 研究表明, 北半球大部分陆地日最低气温 上升的幅度是日最高气温的 3 倍。 北半球夜 的特征 间 平 均 增 暖 0184?, 而 白 天 平 均 增 暖 仅 分析气候要素的变化, 可采用一元回 0128?, 且在所有陆地和季节都有这种趋势。求取要素序列的线性趋势, 在此研究气温 谢庄等分析了北京最高和最低气温的时间变 列, 化趋势, 发现两者存在有非对称性的变化特 ( ) = + X ta 0 a 1 t 〔2〕 征。那么我省情况如何呢? 由此我们选择了 表 1 济南最高、最低、平均气温和年极值线性趋势 及线性拟合与观测值的相关 项 目 趋势 a 信度 相关系数 Χ 1 0100896 11176 0最高气温 不明显 最低气温 0101 0103736 014822 月 1 平均气温 0102065 013044 0101 最高气温 0102498 013957 0101 - 最低气温 7 月 - 0100314 010705 0101 平均气温 - 0101426 012693 0101 最高气温 0101007 013176 0101 - 最低气温 平均气温 0101792 015381 0101 极端最高 不明显 - 0100053 010218 年 极端最低 - 0103780 015138 0101 0106359 015561 0101 年极端最高、 最低气温的逐年变化和线性趋 其中 1 即代表气温的线性趋势, 1 > 0 a a () , 表示气温为下 表示气温呈上升趋势0 势图, 见图 1。同理, 青岛 表略1 月最低 a 1 < 气温增温率约为最高气温的 2 倍, 8 月最高 降趋势, 单位为?/年, 表 1 为济南最高、最 低、 平均及年极端最高、 最低气温的线性趋 气温上升趋势不明显; 而最低气温却有较明 势及线性拟合与观测值的相关。可发现月、年 显的上升趋势, 而年最低气温升温率也比最 最高与最低气温变化的非对称性趋势十分明 高气温高 217 倍, 年极端最低气温上升率比 显, 无论冬、 夏和年最低气温的增长, 远远 极端最高气温高出 6 倍。同时, 也可看出, 平 大于最高气温, 如 1 月最低气温增长率约为 均气温的变化趋势青岛与济南有一定的差 最高气温的 4 倍; 7 月最高与最低气温均有 别, 济南 1 月平均气温增温率 0121?10 年, / 7 月为- 01143?10 年, 年平均气温变化趋/下降的趋势, 而最低气温下降率仅是最高气 温的 18; 年最低气温趋于上升, 而最高气温 /势不明显; 而青岛 1 月、8 月平均气温略有上 却趋于下降, 年极端最低气温有明显上升的 升, 而年平均气温却有明显上升, 升温率为 趋势, 而极端最高气温却有明显的下降。 为 010723?10 年。 这可能一是因为两地资料 / 了得到一个直观的概念, 特绘制 1 月最低气 长短有异, 二是因为两者地理位置有差别, 值 温, 7 月最高气温, 年平均最高、最低气温, 得进一步探讨。 低于 10 年代、30 年代与 60 年代。 说明两 3 气温的年代际变化 异常炎热与寒冷的天气有减少的趋势。 另 311 极端气温 上述极端最高气温下降与极端最低气温上 表 2 给出济南 1919, 1989 年 7 个 10 年 的趋势与前述的气温的变化趋势相吻合。 和 1990, 1995 年时段中的最高、最低、极高、 312 年极差、日较差极低、平均气温的变化。可见济南年极端最低 () 定义 7 月 青岛为 8 月平均最高气温 气温由 20 年代的- 1416?上升到 90 年代的 1 月平均最低气温之差为年极差, 而日较- 916?; 极端最高气温由 20 年代的 3913? 按规定为同期日最高气温与最低气温之差 () 下降到 90 年代的 3619?。同样, 青岛 表略 (() ) 表 2与青岛 表略日较差与年 可见济南 年极端最低气温由本世纪初的- 1018?上升 差均有下降的趋势, 这对农业可能有着一 到 - 811?, 年极端最高气温由本世 纪 初 的 的影响, 值得关注。 3213?微升了 018?, 但 90 年代的 3311?却 表 2 济南最高、最低、平均气温和年极值 10 年平均值表 1919— 1930— 1940— 1950— 1960— 1970— 1980— 1990— 时 段 趋势 d1 1929 1939 1949 1959 1969 1979 1989 1995 - 最高气温 312 3. 1 5. 1 3. 4 3. 5 3. 5 3. 8 4. 3 0. 8 下降 - - 5. 7 - 6. 5 - 5. 3 - 6. 4 - 5. 3 - 4. 5 - 4. 2 3. 0 2. 3 最低气温 上升 1 月 - - - - - - - 1. 3 2. 1 0. 8 1. 9 1. 3 0. 9 0. 6 0. 4 1. 2 平均气温 上升 9. 6 10. 4 9. 8 8. 8 8. 0 8. 0 7. 3 - 3. 1 8. 9 日 较 差 下降 最高气温 下降 33. 2 33. 0 34. 0 32. 8 32. 3 31. 4 31. 8 32. 2 - 1. 8 最低气温 下降 23. 7 23. 7 24. 0 23. 1 23. 4 23. 0 23. 5 23. 9 - 0. 1 平均气温 下降 7 月 28. 2 28. 4 28. 5 27. 7 27. 6 27. 0 27. 4 28. 1 - 0. 4 日 较 差 下降 9. 5 9. 3 10. 0 9. 7 8. 9 8. 4 8. 3 8. 3 - 1. 7 最高气温 2010 下降 19. 7 20. 9 19. 6 19. 5 19. 2 19. 5 19. 7 - 1. 2 9. 6 9. 2 9. 8 9. 0 9. 8 10. 1 10. 4 11. 0 1. 2 最低气温 上升 14. 8 14. 5 14. 8 14. 0 14. 3 14. 4 14. 6 15. 0 0. 2 平均气温 稳定 年 10. 4 10. 5 11. 1 10. 2 9. 7 9. 1 9. 1 8. 7 2. 4 年 极 差- 下降 - 39. 3 40. 3 40. 7 39. 0 39. 2 37. 8 37. 9 36. 9 3. 8 极端最高 下降 - 14. 6 - 15. 6 - 13. 5 - 15. 5 - 13. 4 - 12. 2 - 11. 7 - 9. 6 3. 9 极端最低 上升 注: d1 为 1990—1995 年均值减去 1940—1949 年均值。 313 本世纪 80 年代以来的增暖与 40 年代 213?; 平均气温前者比后者低 112?。7 月 增暖的差异 高气温前者为 3410?, 而后者为 3212?, 者比后者高 118?; 最低气温前者为 2410? 本世纪来, 不管是我国还是我省都存在 二段明显的暖期, 一段发生于 40 年代, 一段 后者为 2319?, 二者相当; 平均气温前者 〔3, 4〕 是 80 年代以来至今尤其是 90 年代, 下面 后者高 014?。年最高气温前者为 2019?, 结合二地实测资料就两段暖期的特征作一比 后 者 1917?高 出 112?; 最 低 气 温 前 者 918?比后者的 1110?低 112?; 平均气温 较: ( ) 者 1418?比后者 1510?低 012?; 极端最 济南 1940, 1949 年 下称前者1 月最 ( 高 气温为 511?, 高出 1990, 1995 年 以下 气 温 前 者 为 4017?, 比 后 者 的 3619?高 ) 称后者的 413?, 达 018?; 而最低气温前者 318?; 极端最低气温前者为- 1315?比后 为 - 513?, 后 者 为 - 310?, 前 者 比 后 者 低 的- 916?低 319?。 青岛虽然月、年的各级气温值前者均低 注。 于后者, 但最高气温前者与后者差值 1 月为413 本世纪二段暖期的增暖特征存在着明 - 019?, 8 月为- 013?, 年为- 015?, 年极 显差别, 40 年代的增暖主要发生于白天, 而 端最高气温为- 015?, 而最低气温前者与后 80 年代以后的增暖主要发生于夜间。者差值 1 月为- 115?, 8 月为- 012?, 年为 414 尽管 1997 年夏季出现了全球范围异常 - 016?, 年极端最低前后差为- 214?, 可见 炎热的气候, 全省大部站的年极端最高气温 最高气温的前后差值除 8 月外均大于最低气 创下近 30 年新高, 青岛为有记录来最高, 这温。 与 1997 年本世纪最强的厄尔尼诺有一定关 综合两地二段暖期资料的比较, 可得出 系, 1998 年情景如何, 值得注意。 一个重要的事实, 即 40 年代最高气温对增暖 参 考 文 献有明显贡献, 增温主要发生于白天, 即白昼增 温; 而 80 年代直到 90 年代的增暖主要是最 低气温增加之故, 即增暖主要发生于夜间, 这 1 K a r l T R , e t a l. A symm e t r ic t ren d s o f da ily 对研究全球变暖是非常重要的。 m ax im um an d m in im um tem p e ra tu re, B u lle t in o f A m e r ican M e teo ro lo gy 4 小结 () , 1993, 74 6: 1007- 10231 So c ie tyP 411 济南与青岛年最高与最低气温确实存 在着非对称性变化的关系, 尤以济南为明显, 2 谢庄等 1 北京最高和最低气温的非对称变 即济南最低气温呈明显上升趋势, 而最高气 化 1 气象学报, 54 . 4, 1996, 501-V o l N oP 温反而下降; 青岛尽管最高与最低气温均存 5071 在着上升趋势, 但最低气温的上升趋势明显 3 王绍武 1 近百年我国及全球气温变化趋势大于最高气温。 () 1 气象, 1990, 16 21412 两地年极端最高气温呈下降、极端最低 气温呈上升趋势, 即说明极端炎热与寒冷天 4 薛德强 1 近百年来的火山爆发、厄尔尼诺 气呈减少趋势, 可日较差与年极差呈减小趋 与青岛气温 1 山东气象, 1996, . 41N o 势, 这对于农业生产会有一定影响, 当加关 收稿日期: 1998 年 2 月 16 日 ()上接 25 页 证、补充和完善。 用带通滤波法对 模式 24、36 小 HL A F S 参 考 文 献 时预报场进行尺度分离, 基本可以诊断出造 成山东暴雨的中尺度系统, 这为我们延长暴 1 陶诗言等 1 中国之暴雨 1 北京: 科学出版 雨预报时效提供了有益参考。 社, 1980, 25—341 2 徐元泰、丁一汇 1 气象场的客观分析和中 由于分析的暴雨过程较少, 加之数值预 报场本身是一个经过平滑的场, 且又有系统尺度滤波 1 大气科学, 1988, 12: 247—2821