江苏省气温变化的特征分析

王健博，崔 悦，高振泽

1.吉林省辽源市气象局，吉林辽源 136200；
2.长海县气象局，辽宁长海 116500

在全球日益变暖的大趋势下，气温变化特征与趋势已成为气候变化研究领域的一项重要问题。IPCC第五次评估报告[1]显示，1880—2012年全球地表平均温度大致升高了0.85 ℃，1983—2012年是过去1 400年来最热的30年，2003—2012年平均温度较1850—1900 年上升0.78 ℃，全球增暖、海平面上升现象日益明显。江苏省位于我国东部沿海，长江、淮河下游。属于东亚季风气候区，以秦岭—淮河为界，北部属于温带季风气候，南部为亚热带季风气候，处在亚热带和暖温带气候过渡地带。江苏省人口稠密，气温气候变化是大家一直关注的问题，需要深入研究和讨论才能准确得出其变化规律与分布特征。

选取徐州、赣榆、盱眙、射阳、南京、高邮、东台、南通、吕泗、常州、溧阳及吴县东山12 个数据完整的气象站点2000年1月1日—2014年12月31日的平均气温、日最高气温、日最低气温等据数，利用平均数据绘制出相关折线变化图及其线性拟合趋势线，对江苏省21世纪前15年平均气温变化趋势作相关讨论与分析。还利用ArcGIS软件绘制出有关于气温随经纬度变化的渐变图，并研究地域差异下气温变化特征，利用方差等方法求出气温对于平均值的偏离程度，从而判其波动状况[2]。

2.1 2000—2014年气温变化特点

整 体 上，2000—2014 年 除2003年与2013 年最高平均气温超过 30 ℃外，其余最高平均气温均在25～30 ℃范围内；
除2010年最低平均气温低于0 ℃外，其余年份介于0～5 ℃。总体上，21世纪前15 年气温变化相对趋于平稳。

2.1.1 月际变化特征 分析2000—2014年月平均气温、月平均最高及最低气温变化趋势（图1），可知3种温度月际变化特征相似，1—7月均呈现上升趋势，7—12 月均呈下降趋势，且都在7 月达到最高值，7月平均气温为28.27 ℃，最低气温25.19 ℃，最高气温31.88 ℃。其中，最高气温变幅最大在12月，温差为 7 ℃，变化最小在8月，温差为0.77 ℃；
平均气温变幅最大在12 月，温差为7.2 ℃，变化最小在8 月，温差为1.16 ℃；
最低气温变化幅度最大在10月，温差为6.39 ℃，变化最小在8月，温差为0.71 ℃。可见，最高气温与平均气温在12 月降幅最大，降温现象明显；
7—8 月没有季节更替，故温差不大；
10月最低气温降幅最明显，而最高和平均气温变幅不大，此时期早晚温差大。

图1 2000—2014年的月平均气温变化趋势

2.1.2 年际变化特征 2000—2014年日平均气温呈现波动下降趋势，但由于线性系数较小，下降幅度不明显（图2）。除在2005、2008、2011年出现平均气温较低外，平均气温总体为波动降温。最低气温的年平均也处于波动变化状态，波动趋势较年平均气温稍大，并且在2003、2006、2007、2013年出现较高现象，2007—2013年间处于波动降温现象。最高气温波动变化趋势相对平稳，除在2003、2011、2012年出现较周围年份略低现象外，总体也呈平缓下降趋势。3种气温都处于降温状态，平均气温变幅最小，其次为最高气温，最低气温降温最明显。气温变化受多方面因素影响，除最高气温和最低气温的变化外，具体更多影响因素有待进一步研究。

图2 2000-2014 年平均气温、最低及最高气温的年平均变化趋势

2.1.3 空间变化特征 21世纪前15 年，各个站点年平均气温空间分布变化趋势从江苏西南部往东北部递减（图3）。吴县东山平均气温最高，为16.87 ℃；
赣榆最低，为14.5 ℃。赣榆与射阳处在14.5～15 ℃低温区范围内，溧阳、常州以及吴县东山位于16.5～16.9 ℃的高温区内。各个气象站点所在地理位置的经纬度与年平均气温地域变化特征呈现明显相关性，即年平均气温随纬度升高而降低。

图3 2000-2014 年年平均气温的空间变化特征

2.1.4 气温变化偏离程度 利用方差公式σ2=∑(X-μ)2/N，分别求出年平均气温、年平均最低及最高气温的方差。利用江苏省2000—2014年平均气温、最低及最高气温求出其相应方差，得出年平均气温方差最小，为0.11，其次年平均最高气温的方差也较小，为0.16，说明江苏省在这15 年间平均气温、最高气温变化不大；
年平均最低气温方差相对较大，为0.21，说明最低气温偏离平均值较多，江苏省在这15 年间最低气温变幅较大。由此可见，最低气温在21世纪前15年处于不稳定状态，而平均气温与最高气温处于相对较稳定状态[3]。

2.2 气温冬夏的变化特征

2.2.1 冬夏平均气温的变化趋势 相关资料显示，从2013年冬季开始，热带太平洋热含量异常迅速增高，并超过了1982—1983年极端厄尔尼诺同期热含量异[4]。图4中，夏季平均气温在2013年有很大升温，可见2013年江苏省也受到厄尔尼诺现象的影响，表现为明显升温现象。夏季平均气温除2003、2008、2013、2014年 出 现 较低与较 高极端情况外，其他年份变化平稳波动。从线性拟合来看，夏季平均气温呈上升趋势，升幅为0.005 ℃/10年。2004—2005、2007—2008、2010—2011年 都 出现了较大降温现象。2007—2008年冬季及2010—2011年都出现了中等强度的拉尼娜事件，这些年份我国大部分地区出现低温灾害，江苏省也不例外。冬季最低平均气温除2005、2008、2011年出现比较大幅度降温情况外，其他年份处于较平稳波动。从线性拟合来看，冬季平均气温有下降趋势，且较夏季大，降幅为-0.9 ℃/10年。

图4 2000-2014年冬季与夏季的平均气温变化

2.2.2 冬夏平均气温南北差异分析 21世纪前15年，江苏省夏季气温由西南向东北递减，溧阳、南京、常州及吴县东山处于27.2～27.6 ℃高温范围内，赣榆处于25.4～25.8 ℃低温范围内。冬季气温变化由东南向西北递减，溧阳、常州、吴县东山处于4.77～5.52 ℃冬季高温范围内，赣榆与徐州处于1.7～2.47 ℃低温范围内。

2.3 气温变化地区差异

2.3.1 气象站点平均气温变化与对比 吴县东山、溧阳、常州等年平均气温在12个气象站点中较高，而赣榆、射阳及东台平均气温较低，赣榆平均气温变化波动较大，吴县东山、溧阳气温变幅较小，各个站点间的差异明显。

将12个站点分为2组，赣榆、盱眙、射阳等站点平均气温＜16 ℃的为一组，吴县东山、南京、高邮等站点平均气温＞16 ℃的为一组。2000—2014年，平均气温＞16 ℃的气象站点变幅都较大，而平均气温＜16 ℃的站点波动幅度相对较小。赣榆、盱眙、东台、射阳等由于城市化规模较小，将其归为小城镇，而吴县东山、常州、南京、南通等是城市化发展相对较完善的城市，将其定义为较大城市。不难发现，大城市平均气温普遍高于中小城市平均气温。

此外，也存在特殊情况。21世纪前15年江苏省整体平均气温小幅度下降，基本处于平稳状态。对比徐州和吴县东山2个城市：徐州城市规模较吴县东山小，但降温线性趋势为-0.217 ℃/10年，比吴县东山（-0.408 ℃/10年）小，说明小城市降温趋势弱于大城市降温趋势，而吴县东山降温趋势与平均值接近。

2.3.2 地区差异原因分析 气温的变化趋势受很多因素影响，而人类活动会在很大程度上影响气温的变化趋势。IPCC第五次评估报告显示：2012年全球大气二氧化碳、甲烷和氧化亚氨浓度分别是 393.1 ppm（百万分比浓度）、1 819 ppb（十亿万分比浓度）、325 ppb。比工业化前分别增加了41%、160%和20%，是过去80年以来最高的。而我国大气二氧化碳、甲烷和氧化亚氨浓度分别是392.2 ppm、1 863 ppb和324.6 ppb，略高于同期全球平均值[5]。

近几十年来，工业迅速发展，二氧化碳等温室气体的排放量远超过去水平。温室气体大量排放，造成温室效应日益严重，气温在此情况下升高，平均气温也随之升高。因此，影响气温变化趋势产生的因素包括人类活动造成的温室效应。经济发展地区的差异，导致人口从小城市往大城市转移情况日益增多。人口大量转移会在一定程度上促进城市化发展，处于快速发展的中小城市城市化影响有时比大城市更明显，大城市在经历快速发展后，进入成熟阶段，城市化速度开始缓慢；
而中小城市城市化处于加速阶段，城市化速度远比大城市快很多，城市化带来的变化也日益明显。因此，中小城市城市化影响大于大城市将成为未来城市化发展的一种常见现象。

城市化带的影响首先是地面植物的减少，其次水泥建筑的增加也会使温度上升。与此同时，由于城市聚集地人口众多，人类生存所产生的二氧化碳等气体和汽车尾气等温室气体对城市升温也产生了很大影响。可见，城市化与温室效应之间相互影响，共同影响着温度的变化。与此同时，城市化造成的热岛效应也使城乡气温差异日益明显。热岛效应在夏季体现得较为明显，故在2000—2014 年江苏省夏季平均气温表现为增温，在一定程度上受了城市热岛效应的影响。此外，热岛效应还受下垫面因子、人为热释放量、大气污染程度等因素的影响，诸如二氧化碳等温室气体的排放也会加剧热岛效应。热岛效应会在一定程度上造成升温的影响，但气温的升温还受很多其他因素的影响，如突然某一年的气温上升，可能是受厄尔尼诺现象带来的影响。

（1）2000—2014年江苏省1—12月的最高气温在6.59～31.88 ℃之间；
1—12月的平均气温在2.57～28.27 ℃之间；
1—12月的最低气温在-0.42～25.19 ℃之间。整体平均气温下降趋势大致为每年0.006 ℃，降温趋势并不显著。同期，最低气温降低趋势为每年0.03 ℃，而最高气温降低趋势为每年0.02 ℃。相对较显著。无论最低气温还是最高气温，除出现几个极端值外，都处于相对比较稳定的波动状态。平均气温体现为较小幅度的平稳降温。

（2）在地域空间上，江苏省气温的变化总趋势为随纬度降低而降低。但具体的变化形式还因季节而异。年平均气温的地域变化趋势与夏季气温地域变化趋势更为接近。

（3）在全球气温增暖大趋势下，全国气温也处于上升状态。但21世纪前15年，江苏省呈现降温趋势，虽降温幅度极小，但究其原因，可能是受拉尼娜事件的影响，造成某些年份最低气温的大幅降低。说明极端天气对气温气候的变化有着很大的影响。与此同时，夏季气温呈现极小幅度的升温，热岛效应在一定程度上发挥了影响作用。具体且更确切的影响因素，还需要进一步的分析与研究。

（4）气温变化特征城乡差异明显，可能是受城市化影响。表现为大城市气温普遍高于中小城市气温。但中小城市的降温线性趋势比大城市的降温趋势弱。说明城市化影响因素的复杂性，城市大小只是衡量城市化的部分因素。人口密集程度、城市化发展快慢等也是城市化发展应当考虑的重要部分因素。

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