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        龍巖市新羅區(qū)氣溫時(shí)空分布和變化特征分析*

        2022-12-21 01:33:22溫顯罡陳孝腔
        海峽科學(xué) 2022年10期

        溫顯罡 劉 玨 陳孝腔

        (1.龍巖市新羅區(qū)氣象局,福建 龍巖 364000;2.福建省大氣探測技術(shù)保障中心,福建 福州 350000)

        1 概述

        福建省龍巖市新羅區(qū)是閩西經(jīng)濟(jì)、文化和交通中心,現(xiàn)轄20個(gè)鎮(zhèn)(街),總面積2677km2,位于24°43′N~25°03′N,116°41′E~117°30′E[1],四周為海拔高于800m的群山環(huán)抱,區(qū)域內(nèi)重巒疊嶂,山嶺與河谷相間,西北部、東南部較高,逐漸向東北部、中部傾斜,平均海拔685m。新羅區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,氣候特點(diǎn)總體是夏涼無酷暑,冬暖無嚴(yán)寒,夏長冬短,春夏濕潤多雨,雨量相對(duì)集中。近年來,在全球氣候變暖的背景下[2-3],國內(nèi)許多氣象專家和學(xué)者對(duì)不同區(qū)域內(nèi)的氣候變化進(jìn)行了研究。趙紅梅等[4]利用1951—1995年3套自動(dòng)站資料對(duì)城郊區(qū)間的氣溫差異開展研究,得出福州市的冬季和夏季增溫較為顯著,城市熱島效應(yīng)以秋季最為顯著。李鵬飛等[5]對(duì)1960—2008年銅陵地區(qū)單站氣溫資料進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),氣溫升高了約1.02℃。平均每10年溫度升高0.351℃,其中春季升溫最明顯。歐愛松等[6]發(fā)現(xiàn)1960—2003年吉首市年平均氣溫逐年升高,以冬季升溫最為明顯。黃雪瓊等[7]對(duì)1981—2010年樂業(yè)縣氣溫變化特征進(jìn)行研究,結(jié)果表明1998年以后呈現(xiàn)明顯增溫趨勢,且表現(xiàn)出春秋兩季氣溫變化不明顯,夏季和冬季氣溫偏暖的特點(diǎn)。黃沖等[8]對(duì)1960—2009年衢州市國家基本氣象站氣溫觀測數(shù)據(jù)開展研究。結(jié)果表明,近50年來,衢州地區(qū)氣溫總體呈上升趨勢,年平均氣溫與年最高氣溫有較明顯的增長。程錦霞[9]利用漯河、臨潁、舞陽3站1962—2007年的氣溫資料發(fā)現(xiàn),3站的年平均氣溫變化與時(shí)間變化密切相關(guān),漯河地區(qū)氣溫總體呈上升趨勢;少數(shù)月份與時(shí)間演變呈顯著的反相關(guān),主要分布在夏季;多數(shù)月份與時(shí)間演變呈顯著的正相關(guān),冬季尤為突出。陳海濤等[10]對(duì)六枝、盤縣、水城3個(gè)站點(diǎn)1960—2009年氣溫資料進(jìn)行特征分析,六盤水市氣溫呈明顯的上升趨勢,升溫率為0.096℃/10a;夏季、秋季、冬季呈上升趨勢,冬季平均氣溫變化幅度最大。張玉琴等[11]對(duì)1961—2020年武夷山國家基本氣象站1983—1986年4個(gè)山區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源氣象站及2017—2020年4個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站氣溫資料進(jìn)行分析,結(jié)果表明,1961—2018年平均氣溫上升約1.35℃,趨勢傾向率達(dá)到了0.229℃/10a。許顯花等[12]利用同仁縣區(qū)域自動(dòng)氣象站2014—2016年氣溫資料,分析發(fā)現(xiàn),同仁各月氣溫分布與各季節(jié)氣溫分布趨勢一致;月內(nèi)各站點(diǎn)間氣溫分布不均勻,氣溫隨海拔高度的升高而明顯降低。目前,對(duì)氣溫的變化趨勢研究較多,研究結(jié)果基本都表明,年平均氣溫整體呈上升趨勢,但各地的氣溫變化特征不一致。因此,結(jié)合地形地貌,利用本地區(qū)域自動(dòng)氣象站資料精細(xì)分析數(shù)據(jù),研究氣溫時(shí)空分布、全球氣候變暖等問題,對(duì)做好城市化建設(shè)、防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)等的氣象服務(wù)都具有重要意義。

        2 數(shù)據(jù)來源和分析方法

        本文所用地面氣象資料來源于龍巖國家基本氣象站1951—2020年日最高(低)氣溫和1991—2020年日平均氣溫、龍巖市新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)14套區(qū)域自動(dòng)氣象站2010—2020年日最高(低)氣溫和日平均氣溫?cái)?shù)據(jù)。采用福建省市縣預(yù)報(bào)服務(wù)平臺(tái)和Microsoft Excel內(nèi)部函數(shù)等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析工具,對(duì)龍巖市新羅區(qū)氣溫時(shí)空分布和變化特征進(jìn)行分析。

        3 統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

        3.1 平均氣溫的時(shí)空分布

        3.1.1 平均氣溫的空間分布

        龍巖市新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)的年平均氣溫為17.7~21.0℃,最低年平均氣溫為17.0℃(小池,2011年),最高年平均氣溫為21.6℃(白沙,2019年)。年平均氣溫分布隨著海拔高度和緯度差異而自西北向東南遞增(圖1)。小池和大池等海拔500m以上的地區(qū)是低值區(qū),年平均氣溫在19.0℃以下。海拔400m以下的地區(qū),除西北方向的萬安鎮(zhèn)外,年平均氣溫在20.0℃以上。

        圖1 新羅區(qū)平均氣溫分布圖

        3.1.2 平均氣溫的月變化

        總的來說,新羅大部分地區(qū)1—7月升溫,8—12月降溫,1月最低,7月最高;各月的升(降)溫幅度不盡相同,由于季節(jié)變化,升(降)溫相對(duì)突出的是春秋季,即由冬至夏或由夏至冬的過渡時(shí)期,月際升溫和降溫最突出的是4月和12月,分別為全區(qū)平均升溫3.9℃,降溫5.2℃。

        1月是冬季風(fēng)鼎盛的時(shí)期,副高很弱,位置最為偏南,蒙古高壓盤踞在亞洲大陸,中心氣壓達(dá)全年之冠,新羅區(qū)在高壓邊緣,受大陸高壓吹來的冷空氣所控制,是全年最冷的時(shí)期,影響新羅天氣系統(tǒng)的均是冷空氣活動(dòng)的結(jié)果。1月平均氣溫12.2℃,各鎮(zhèn)(街)平均氣溫10.1~13.0℃;日最低氣溫≤0℃的平均日數(shù)1.2d。

        4月屬早春季,其氣候既和中高緯西風(fēng)帶形勢有關(guān),又與南海高壓、西太平洋高壓的強(qiáng)度和位置以及南支波動(dòng)的活動(dòng)情況密切相關(guān)。此時(shí),極渦已明顯減弱,蒙古高壓和阿留申低壓仍然存在,但強(qiáng)度較冬季大為減弱,4月既有倒春寒天氣,也有強(qiáng)對(duì)流天氣,是冷熱多變的季節(jié)。4月平均氣溫20.5℃,各鎮(zhèn)(街)平均氣溫17.6~20.7℃。

        7月,環(huán)流特點(diǎn)是極渦大為減弱,副高位置和強(qiáng)度變化對(duì)新羅區(qū)氣候影響很大,一般在6月下旬后期副高會(huì)北跳到25°N附近,新羅區(qū)位于脊線外延處,進(jìn)入夏季。7月是全年最熱月份,平均氣溫27.4℃,各鎮(zhèn)(街)平均氣溫24.6~28.3℃;日最高氣溫≥35℃的平均日數(shù)8.1d。

        10月,冷高壓控制大陸,西太平洋副高進(jìn)一步南回,脊線退回22°N附近,臺(tái)風(fēng)季基本結(jié)束,降水較夏季顯著減少,冷空氣開始活躍??傮w來說,10月的新羅區(qū)風(fēng)和日麗、秋高氣爽、氣候宜人。10月平均氣溫22.1℃,各鎮(zhèn)(街)平均氣溫19.2~22.8℃;日最高氣溫≥35℃的平均日數(shù)0.4d。

        3.1.3 平均氣溫的日變化

        氣溫日變化主要受太陽輻射影響,因此,新羅區(qū)各月份的氣溫日變化特征比較一致。從時(shí)間上看,一般凌晨6—7時(shí)日出前后氣溫最低,午后14—15時(shí)氣溫最高,當(dāng)然,冷空氣影響會(huì)一時(shí)改變這一變化規(guī)律。

        3.1.4 平均氣溫的年較差和日較差

        氣溫年較差是最熱月平均氣溫與最冷月平均氣溫的溫差,其值大小直接反映了氣溫年振動(dòng)幅度。新羅區(qū)年較差大致在13.6~15.5℃(圖2)。年較差等溫線趨勢自西北向東南遞減,蘇坂鎮(zhèn)15.5℃居全區(qū)之首,適中鎮(zhèn)13.6℃為全區(qū)最小值。

        圖2 新羅區(qū)氣溫年較差分布

        氣溫日較差是日最高氣溫與最低氣溫之差,其值大小反映了一天之中氣溫振動(dòng)的平均水平,新羅區(qū)各月平均氣溫日較差都在5℃以上。氣溫日較差的年際變化與地形、天氣有關(guān)。多年平均狀況的特點(diǎn)是5—6月雨季期間,冷空氣勢力趨弱,天氣以多云、多雨為主,日較差較小。

        3.2 極端氣溫的時(shí)空分布

        利用龍巖國家基本氣象站1951—2020年觀測資料和龍巖市新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)區(qū)域自動(dòng)氣象站2010—2020年觀測資料分析得出,新羅區(qū)年極端最高氣溫34.8~41.7℃(圖3),其中,極端最高氣溫在38℃以上的鎮(zhèn)(街)占75%;新羅區(qū)年極端最低氣溫-8.3~-3.8℃(圖4)。其中,極端最低氣溫-4℃及以下的鎮(zhèn)(街)占67%。

        圖3 新羅區(qū)極端最高氣溫

        圖4 新羅區(qū)極端最低氣溫

        3.3 高溫日數(shù)和低溫日數(shù)的時(shí)空分布

        3.3.1 年高溫日數(shù)

        定義日極端最高氣溫≥35.0℃為高溫天氣或高溫日。新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)平均年高溫日數(shù)0.0~66.3d(圖5),主要出現(xiàn)在6—9月。其中,高溫日數(shù)≥18.0d及以上的鎮(zhèn)(街)占70%。

        圖5 2010—2020年新羅區(qū)平均年高溫日數(shù)分布

        3.3.2 年低溫日數(shù)

        定義日極端最低氣溫≤0℃為低溫天氣或低溫日。新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)平均年低溫日數(shù)0.6~6.7d(圖6),主要出現(xiàn)在12月至次年2月。其中,低溫日數(shù)≥2.0d及以上的鎮(zhèn)(街)占75%。

        圖6 2010—2020年新羅區(qū)平均年低溫日數(shù)分布

        4 變化特征分析

        4.1 平均氣溫的年際變化

        1952—2020年龍巖國家基本氣象站平均氣溫為20.0℃,從平均氣溫年際變化(圖7)可見,年平均氣溫存在上升趨勢,1952—2020年總共上升了近1.38℃,趨勢傾向率達(dá)到了0.201℃/10a。

        圖7 1952—2020年龍巖國家基本氣象站平均氣溫年際變化

        4.2 最高氣溫的年際變化

        1951—2020年龍巖國家基本氣象站極端最高氣溫為39.0℃,出現(xiàn)在1988年。從最高氣溫年際變化(圖8)可見,最高氣溫的氣候傾向率為0.091℃/10a,1991—2020年,最高氣溫超過37℃的次數(shù)明顯增多。

        圖8 龍巖國家基本氣象站最高氣溫年際變化

        4.3 最低氣溫的年際變化

        1951—2020年,龍巖國家基本氣象站極端最低氣溫為-5.6℃,出現(xiàn)在1955年。從最低氣溫年際變化(圖9)可見,最低氣溫的氣候傾向率為0.325℃/10a,極端最低氣溫也呈上升趨勢。

        圖9 龍巖國家基本氣象站最低氣溫年際變化

        5 結(jié)論

        本文利用龍巖國家基本氣象站1951—2020年觀測資料和龍巖市新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)區(qū)域自動(dòng)氣象站2010—2020年觀測資料,對(duì)龍巖市新羅區(qū)氣溫時(shí)空分布和變化特征進(jìn)行分析研究,主要結(jié)論如下。

        ①龍巖市新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)年平均氣溫在17.7~21.0℃之間,地理空間分布上總體為城區(qū)及東南部高、西北部低。

        ②通過分析龍巖國家基本氣象站近70年的溫度數(shù)據(jù)的年變化,平均氣溫的氣候傾向率為0.201℃/10a,與全球氣候變暖趨勢一致。最高氣溫的氣候傾向率為0.091℃/10a,最低氣溫的氣候傾向率為0.325℃/10a,這說明氣溫都呈現(xiàn)升高的趨勢,且最低氣溫升高的趨勢較為明顯。

        ③新羅區(qū)各鎮(zhèn)(街)平均年高溫日數(shù)0.0~66.3d,高值區(qū)分布在城區(qū)及北部地區(qū);各鎮(zhèn)(街)平均年低溫日數(shù)0.6~6.7d,全區(qū)各鎮(zhèn)(街)相差不大。

        ④氣溫年較差等溫線趨勢自西北向東南遞減,表明新羅區(qū)西北部的氣溫年振動(dòng)幅度大,極端氣溫差異大。

        ⑤雖然各月升(降)溫幅度不盡相同,但各月氣溫分布與各季節(jié)氣溫分布趨勢大體一致。升(降)溫相對(duì)突出的季節(jié)在春秋季,其中月際升溫和降溫最突出的是4月和12月,最高氣溫出現(xiàn)在7月,最低氣溫出現(xiàn)在1月。

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