周璞　徐相明　黃文娟

摘 要：利用1959—2012年長三角地區(qū)20個臺站觀測的年平均溫度，采用線性傾向估計、M-K突變檢驗和累積距平等方法研究了該地區(qū)溫度的變化特征，結果表明，與全球變暖停滯一致，長三角地區(qū)的溫度也存在變暖趨緩的現(xiàn)象。其中北部沿江臺站溫度在1997—1999年發(fā)生突變，南部內(nèi)陸臺站突變偏晚2～3年，在2000—2001年發(fā)生突變，沿海臺站均在1997年發(fā)生突變。受城市化效應的影響，徐家匯和杭州站年平均溫度發(fā)生突變的時間相比于周邊臺站偏早3～4年，并沒有呈現(xiàn)出明顯的變暖停滯的現(xiàn)象。

關鍵詞：全球變暖停滯；長三角地區(qū)；溫度；變化特征

中圖分類號 P467 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）19-0116-05

Characteristics of Average Temperature and Response to the Global Warming Hiatus in Yangtze River Delta Region

Zhou Pu et al.

（Fengxian Meteorological Bureau，Shanghai 201416，China）

Abstract：Based on the observed temperature data of 20 stations in Yangtze River Delta region，we analyzed the characteristics of average temperature using linear trend estimate，Mann-Kendall test and cumulative anomaly test.Warming hiatus did exist in Yangtze River Delta region，which was consistent with global warming hiatus.The temperature of the stations along the Yangtze River in the north was abruptly changed from 1997 to 1999.And the temperature of the stations along the Yangtze River in the south was 2 to 3 years later，from 2000-2001.The temperature of the coastal stations were all abruptly changed in 1997.Due to the urbanization effect，the change of average temperature of Xujiahui and Hangzhou stations were 3 to 4 years earlier than the surrounding stations，and there was no obvious warming hiatus in both stations.

Key words：Hiatus；Yangtze River Delta region；Temperature；Characteristics

1 引言

2014年，Nature雜志將有關全球氣候變暖停滯的研究評選為當年十大科學事件之一[1]。全球氣候變暖停滯是指工業(yè)革命至1998年全球地表氣溫急劇增加，1998年全球平均地表氣溫達到歷史最高，而從1998年至今，全球氣溫并未出現(xiàn)明顯的上升趨勢，甚至出現(xiàn)微弱的下降趨勢[2]。IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change，政府間氣候變化專門委員會）第5次評估報告指出，1998—2012年全球平均地表溫度上升趨勢為0.05℃/10a（-0.05℃±0.15），僅為1951—2012年上升趨勢0.12℃/10a（0.08±0.14）的1/3～1/2，而報告中科學家們并未能利用模式正確地模擬出此停滯事件[3]。國內(nèi)外很多學者對變暖停滯的現(xiàn)象及其產(chǎn)生機制進行了研究。例如，Kosaka和Xie發(fā)現(xiàn)全球變暖停滯在北半球冬季比夏季更為明顯，1998年以來全球地表氣溫在冬季呈下降趨勢，在夏季則呈上升趨勢[4]。目前有關變暖停滯的機制有2種觀點：一種觀點認為全球變暖停滯是由于外強迫（太陽活動、溫室氣體、火山爆發(fā)）造成的，另一種則認為是自然變率（PDO，ENSO，AMO等）產(chǎn)生的[5-8]。

眾所周知，21世紀人類面臨的最大挑戰(zhàn)是全球氣候變化，全球變暖是近100年來區(qū)域氣候變化的最主要特征。IPCC第4次評估報告（AR4）指出，全球平均地表氣溫近100年（1906—2005）線性變暖趨勢為0.74±0.18℃/100a，近50年（1956—2005）線性變暖趨勢為1.3±0.3℃/100a，近50年的變化趨勢基本是近100年的2倍[9]。近100年（1905—2001年）中國平均地表溫度升高了0.5～0.8℃[10]，而最近50年（1952—2001年），中國年平均地表溫度則以0.22℃/10a的增溫速度升高了1.1℃[11]，溫度升高使高溫、干旱和暴雨洪澇等極端事件的頻率與強度加劇[9]，給國民經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)造成了嚴重的損失，帶來了一系列重大環(huán)境和社會問題。

長三角地區(qū)處于東亞季風區(qū)，是我國三大經(jīng)濟區(qū)之一，該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，城市高度集中，人口密集。隨著城市的快速發(fā)展，該地區(qū)的氣候和生態(tài)環(huán)境都發(fā)生了明顯變化，氣候變化造成的經(jīng)濟損失呈增加的趨勢[12]。一般經(jīng)濟越發(fā)達的地區(qū)，氣象災害造成的財產(chǎn)損失越大[13]，研究長三角地區(qū)的溫度變化，可以為提高該地區(qū)防災減災能力、制定應對氣候變化的策略和措施提供科學參考依據(jù)。

本文利用1959—2012年長三角地區(qū)21個臺站觀測的年平均溫度，采用線性傾向估計、M-K突變檢驗和累積距平等方法研究溫度的變化特征，分別對突變年份前后的溫度變化進行分析，嘗試從臺站觀測資料的角度，研究長三角地區(qū)是否也存在變暖趨緩的現(xiàn)象，檢驗突變發(fā)生的時間，分析其是否與全球變暖趨緩的起始年份1998年一致，并研究長三角不同區(qū)域?qū)θ蜃兣吘彽捻憫?/p>

2 資料與方法

2.1 資料 利用奉賢站1959—2015年的年平均氣溫以及中國氣象局國家氣象信息中心氣象資料室提供的753站1950—2012年逐日觀測資料，研究區(qū)域為長三角地區(qū)（118～122°E，28～33°N），選擇該區(qū)域的20個臺站，其臺站分布如圖1所示。年平均氣溫由臺站的逐日氣溫計算得到。

2.2 方法 本文主要采用的統(tǒng)計方法有滑動平均、線性傾向估計、累積距平和M-K檢驗等[14]。采用滑動平均計算時間序列的平滑值來顯示變化趨勢。對樣本量為n的序列x，其滑動平均序列表示為[xj=1ki=1kxi+j-1]，j=1，2，…，n-k+1，式中k為滑動長度，研究中k取5。

3 奉賢站年平均溫度變化特征

圖2a給出奉賢站1959—2015年年平均溫度的時間序列，由圖2a可見，從1959年開始奉賢站的溫度先降低然后逐步升高。利用M-K檢測年平均溫度序列的突變，其結果見圖2b，由UF曲線可見，從1959年開始UF為負，其中1965—1985年下降的趨勢超過0.05顯著性水平，說明這段時間變冷是十分顯著的。對該時間段進行線性傾向估計（圖2a），得到氣候傾向率為-0.084，表明該時間段內(nèi)溫度線性降低，處于偏冷期。根據(jù)UF和UB曲線交點的位置，確定年平均溫度在1999年發(fā)生突變。對突變年前后進行線性傾向估計，發(fā)現(xiàn)1986—1998年的氣候傾向率為0.524，表明1986年以后奉賢的溫度處于上升的趨勢。而1999—2015年氣候傾向率為0.034，僅為1981—1990年的6.5%，表明溫度變暖趨勢趨緩。圖2c給出了突變年份前后的累積距平序列（1959—1998年和1999—2015年溫度序列分別求累積距平）。由圖2c可見，1965—1985年溫度呈下降趨勢，1986年累積距平達到最大值-3.66。1986年后溫度逐漸升高，但1999年以后累積距平整體變化不大，一直在0℃上下波動，表明奉賢溫度從1999年以后處于變暖停滯的狀態(tài)。

綜上所述，奉賢站的年平均氣溫從建站開始呈現(xiàn)了先下降后上升的趨勢，1959—1985年處于偏冷期，1986年以后溫度逐漸升高。與全球溫度變化一致，奉賢站的溫度也存在變暖趨緩的現(xiàn)象，具體在1999年突變，1999年后氣候傾向率明顯減小。

4 長三角區(qū)域年平均溫度變化特征

對長三角區(qū)域其他20個站的年平均溫度進行M-K突變檢測，給出不同測站突變年份的分布圖（圖3）。由圖3可見，30.5°N以北的觀測站都在1999年以前發(fā)生突變，以南的觀測站在2000年以后發(fā)生突變，浙江沿海的3個海島站均在1997年發(fā)生突變。其中上海徐家匯站和浙江杭州站突變年份相對周邊地區(qū)都偏早，后文有具體討論?；谕蛔兡攴荩瑢㈤L三角分為3個地區(qū)，30.5°N以北為沿江地區(qū)，30.5°N以南為內(nèi)陸地區(qū)以及沿海地區(qū)。

4.1 沿江地區(qū)溫度變化 圖4為沿江地區(qū)9個代表臺站年平均溫度在突變年份前后的累積距平序列。由圖4可見，這些臺站的累積距平變化與奉賢站相似。20世紀60年中期以前，累積距平成增長趨勢，表明溫度上升。20世紀60年代中期到80年代后期，累積距平下降，表明這段時期內(nèi)溫度下降，處于偏冷期，但所有臺站在20紀世70年代中期到80年代初期的幾年中，累積距平呈小幅度上升的趨勢，說明這段時間溫度升高，偏冷期中也存在溫度的波動。20世紀80年代后期到突變年份前，溫度開始顯著上升。突變年后，累積距平整體變化不大，基本在±1℃間波動。但滁縣在2005—2009年，溫度上升的幅度明顯大于其他臺站，2010—2012年，溫度則快速下降。綜上所述，沿江地區(qū)臺站的累計距平變化具有相似性，年平均溫度在20世紀60年代中期到80年代初期下降，隨后開始升高，溫度在1999年以前發(fā)生突變，突變年后，溫度上升趨勢趨緩，個別臺站還出現(xiàn)小幅度的降溫。

4.2 內(nèi)陸地區(qū)溫度變化 圖5為內(nèi)陸地區(qū)7個代表臺站年平均溫度在突變年份前后的累積距平序列。由圖可見，內(nèi)陸地區(qū)臺站的年平均溫度同樣先經(jīng)歷了先升溫后降溫再升溫然后升溫趨緩的過程。20世紀60年代中期以前，溫度升高。隨后到20世紀90年代初期，溫度下降，20世紀90年代以后溫度升高。內(nèi)陸地區(qū)溫度均在2000—2002年發(fā)生突變，比沿江臺站偏晚2～4年。突變年后，溫度變化較平穩(wěn)，累積距平基本在±1℃之間波動，說明內(nèi)陸地區(qū)同樣存在變暖趨緩的現(xiàn)象。

4.3 沿海地區(qū)的溫度變化 圖6為浙江3個沿海臺站年平均溫度的累積距平序列。由圖6可見，沿海臺站的累積距平整體變化幅度小于沿江和內(nèi)陸的臺站，基本在±1℃之間變化，同樣在20世紀60年代中期以前，溫度升高。隨后到20世紀80年代末期，溫度下降，20世紀90年代以后溫度升高。3個臺站均在1997年發(fā)生突變，1997—2004年溫度變化不大，2005—2008年溫度升高，隨后溫度下降。

4.4 徐家匯站和杭州站的溫度變化 杭州站和徐家匯站的平均溫度分別于1997年和1995年發(fā)生突變（圖7）。2站的累積距平序列比較相似，1966—1977年，2站的溫度呈下降趨勢，1978—1979年經(jīng)歷了短暫的升溫后溫度繼續(xù)下降直到1990年，溫度開始快速上升。值得注意的是，突變年后，2站的溫度均先經(jīng)歷了明顯的下降隨后上升，杭州站1998—2002年溫度下降，隨后2003—2009年溫度上升而徐家匯站1995—2000年溫度下降，2001—2009年溫度上升。2010年以后，2站的溫度小幅度下降。2站并沒有呈現(xiàn)明顯的變暖停滯現(xiàn)象，突變年以后累積距平值相對周邊其他臺站變化較大，可能與2站所處地區(qū)的城市化效應有關。徐家匯站一直位于市中心，探測環(huán)境極易受到城市下墊面因素的影響。

總的來說，與全球變暖趨緩一致的，長三角地區(qū)在1998年以后也出現(xiàn)了變暖停滯的現(xiàn)象。其中，沿江臺站均在1997—1999年發(fā)生突變，內(nèi)陸臺均在站在2000—2001年發(fā)生突變，沿海臺站均在1997年發(fā)生突變。突變年份后，溫度變化幅度比突變年份前減小。上海徐家匯站和浙江杭州站并未出現(xiàn)明顯的變暖趨緩的現(xiàn)象。

5 結論與討論

本文采用線性傾向估計、M-K突變檢驗和累積距平等方法，研究了1959—2012年長三角地區(qū)21個臺站年平均溫度的變化特征，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)存在變暖停滯的現(xiàn)象，并檢驗了不同臺站溫度突變的發(fā)生時間，具體結論如下：

（1）奉賢站自1959年開始，溫度先降低后逐步升高。1965—1985處于偏冷期。年平均溫度在1999年發(fā)生突變，突變年前1986—1998年的氣候傾向率為0.524，突變年后1999—2015年氣候傾向率為0.034，表明溫度變暖趨勢趨緩。1999年以后累積距平整體一直在0℃上下波動，變化不大，表明奉賢站年平均溫度從1999年以后處于變暖停滯的狀態(tài)。

（2）沿江臺站年平均溫度均在1997—1999年發(fā)生突變，內(nèi)陸臺均在站在2000—2001年發(fā)生突變，比沿江臺站偏晚2～3年，沿海臺站均在1997年發(fā)生突變。受城市化效應的影響，徐家匯和杭州站年平均溫度并未出現(xiàn)明顯的變暖趨緩的現(xiàn)象。

（3）盡管相對于突變之前溫度的迅速增暖，變暖的速度變緩，但從更長時間尺度來看，氣溫仍將繼續(xù)升高，且出現(xiàn)極端值的可能性也在增大。比如奉賢站2016年和2017年的年平均溫度都為17.3℃，達到了奉賢建站以來的最高值；2017年7月21日，徐家匯站的日最高氣溫達到40.9℃，打破了徐家匯站1873年以來的歷史記錄。研究變暖趨緩，有助于全面了解溫度的變化特征，為研究氣候變化提供了一定的參考信息。

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（責編：張宏民）