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郑州市50年来的气候变化及城市化对其贡献率

王丽娟  
【摘要】:气候变化及其影响的事实基本已得到国际社会和科学界的广泛认同。气候变化是由人类活动和自然变化共同影响的。有许多证据表明,过去50年观测到的全球增暖大部分归因于人类活动的影响。人类活动的影响在城市的突出表现就是促成了有别于区域气候的城市气候的形成,许多观测事实证明,这种影响随着城市发展而日益广泛和深化,现已引起人们的普遍关注。这种相对独立的城市气候环境,对人类的社会生产和生活的影响愈益直接而突出。因此,城市气候的研究不仅在论证人类活动与气候变化的关系这个理论问题上有重要意义,并且在城市天气气候预报、城市灾害防御、城市规划和城市建设、能源利用、居民保健、环境保护和生态平衡的改善上都有实际应用价值。 本文利用郑州1951-2007年的气温和降水两个气候要素记录资料,采用统计方法、最小二乘法、M-K突变检验方法、小波分析方法等分析了郑州的各气候要素的变化趋势、突变特征以及变化周期特征等。用孟津1961年以来气候变化与郑州作对比,分析郑州市与区域背景气候变化的异同,并分析郑州市城市气候变化的原因,并用两地气候要素变化率对比计算城市化对郑州城市气候变化的贡献率。主要结论: (1)1951年以来郑州市年平均气温不断升高,平均幅度约0.23℃/10年,大致可以分为一个低温期和一个高温期:1951年到80年代末为低温期;1987~2007年为高温期,20年间气温升高了约1.6℃,升高幅度为0.81℃/10年,远大于半个世纪以来的增温幅度。近57年来郑州市春季和冬季气温上升幅度十分明显,分别达到了0.37℃/10年和0.34℃/10年,秋季气温增温幅度小于冬春季节,夏季增温最不明显。气温的变化主要是年代际周期的影响,年际变化较弱。平均最低温增加幅度大于最高温,平均最低温在气温的变化中起关键作用。 (2)郑州市多年平均降水量为640.9mm,1951-2007年总体变化趋势不明显,有略微的增加趋势,降水倾向率为0.25mm/10年。春季和秋季降水波动下降,秋季降水下降率不及春季显著,春旱现象有加剧的趋势;夏季和冬季降水则表现出了波动上升的趋势。郑州市降水主要受年际尺度振荡影响。 (3)郑州市热岛效应强度以0.065℃/10年的速率增加,近47年热岛值增加了0.31℃。80年代末以来热岛值的变化更为突出,变化率为0.31℃/10年。热岛效应与城市人口数量和城市建成区面积有显著的相关性,秋冬季相关性大于春夏相关性,这说明郑州市城市人口数目的增加和城市面积的扩大是导致郑州城市热岛效应加剧的重要原因。其中城市人口数目的增加较建成区面积的扩大对热岛效应的影响更大,是城市热岛效应的增强的主要原因。由于城市降水的机制比较复杂,郑州市雨岛效应与城市人口数和建成区面积之间的相关性不是十分显著,未通过0.1的显著性水平检验,但是郑州市存在明显的雨岛效应。 (4)1961年以来,郑州城市化增温率为0.064℃/10年,城市化增温对郑州城市气温增加的贡献率为25%。郑州城市化增雨率为11.16mm/10年,城市化增雨对郑州城市降水增加的贡献率为82.1%。城市气候的变化由区域气候和人类活动共同影响,人类活动对城市气候的影响越来越大。它们虽然在城市气候变化中的贡献率越来越大,但这些影响对每个气侯要素的贡献率是不等的。


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