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城市化对地面气温序列变化的影响

金凯  
【摘要】:人类活动主要通过改变大气成分及土地利用方式(例如城市发展)来影响气候变化。增强的温室效应和城市热岛效应对加热对流层底层温度具有积极作用,而许多地面气象观测站位于城市内部或附近区域,导致气象站观测到的增温效应在很大程度上受到两者的影响。近几十年来中国经历了快速而广泛的城市化过程,并对城市附近气象站的气温观测造成了严重影响,因此在应用地面历史气温数据之前,应对其中的城市化影响偏差给予充分考虑。本研究利用中国45座城市的城市统计资料及其附近45个气象站的气象观测资料,分析了地面气温序列的变化,定量计算了城市对气象站气温观测的影响程度,最终估算了地面气温序列的城市化增温贡献率。主要研究结果如下:(1)除贵阳站外,其余44个气象站1955~2012年的年平均气温均呈变暖趋势,但不同气象站的气温趋势率差异显著,年平均气温的趋势率最小值和最大值分别为-0.1°C/10a(贵阳站)和0.49°C/10a(呼和浩特站)。(2)45个气象站之间的气温变化差异与气象站附近城市的规模、气象站与城市相对位置、局地盛行风的风向、风频等密切相关。综合以上因素,提出了定量描述和反映城市化对气象站气温观测影响的评价指标,称为城市影响指数(Uii)。结果表明,45个气象站的Uii值差异显著,变化范围达37%。(3)45个气象站的Uii值与年平均气温和年平均最低气温的趋势率之间均存在显著正相关关系(P0.05),说明城市化对城市附近气象站观测的气温变化影响显著。45个气象站年平均气温和年平均最低气温的平均城市化增温率分别为0.046°C/10a和0.054°C/10a,城市化增温贡献率分别为19%和17%。(4)北京及天津作为邻近城市,1973~2008年其附近气象站年平均气温变化差异显著,同一气象站气温的季节变化差异亦显著,这与Uii值的年变化和季节变化趋势颇为一致。城市化对北京站及天津站年平均最低气温的增温贡献率最高,分别达56%和100%。


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