江西近50年氣溫變化特征分析

1、本科生畢業(yè)設計（論文）中文題目 江西省50年來氣溫變化特征分析 外文題目 Analysis on the characteristics of temperature change of 50 years in Jiangxi Province學號 6姓名 郭強華專業(yè) 地理科學指導老師 丁明軍完成時間 2013年4月22日聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文）是本人在指導教師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。其中除加以標注和致謝的地方，以及法律規(guī)定允許的之外，不包含其他人已經發(fā)表或撰寫完成并以某種方式公開過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機構的學位或證書而作的材料。其他同志對本研究所

2、做的任何貢獻均已在文中作了明確的說明并表示謝意。本畢業(yè)設計（論文）成果是本人在江西師范大學讀書期間在指導教師指導下取得的，成果歸江西師范大學所有。特此聲明。聲明人（畢業(yè)設計（論文）作者）學號：聲明人（畢業(yè)設計（論文）作者）簽名：簽名日期：年月日摘 要基于江西省1957-2011年15個氣象站點的逐日平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫序列，采用了滑動平均、對比分析、一元線性回歸等方法對江西省年內和年際氣溫的變化特征進行了分析。主要結論如下：（1）江西地區(qū)氣溫呈冬季溫和、夏季偏熱、春秋季節(jié)暖和、四季很分明的特征，因為屬于季風性氣候。（2） 50多年來，江西各地區(qū)年均溫及各季節(jié)氣溫均在上升中，且出現了冷暖

3、期交替的階段性特點，20世紀80年代中期后相繼進入暖期。（3）日最高氣溫總體反而在緩慢下降中，其他諸如平均氣溫、日最低氣溫等等絕大程度上都在上升。（4）贛北贛南氣溫均在波動中上升。（5）江西地區(qū)與全國乃至全球地區(qū)相似，到90年代末期以后，氣溫不同程度上升。關鍵詞： 江西?。唤?0年；氣溫；變化特征 AbstractBased on Jiangxi Province, 1957-2011 15 meteorological stations in the daily mean temperature, maximum temperature and minimum temperature seq

4、uence, moving average, comparative analysis, a linear regression method of Jiangxi Province during the year and interannual changes in temperature characteristicsanalyzed. The main conclusions are as follows: (1) Jiangxi temperature was mild winters, partial heat in summer, warm spring and autumn se

5、asons very distinct characteristics, because they belong to a monsoon climate. (2) For over 50 years, the average annual temperature of Jiangxi and seasonal temperatures were on the rise, and the well-being of alternating stage features have entered the warm period after the mid-1980s. (3) the daily

6、 maximum temperature in general but in a slow decline, others, such as average temperature, minimum temperature largely on the rise. (4) north of Jiangxi and southern Jiangxi temperature fluctuations rise. (5) Jiangxi similar with the country and the world, after the late 1990s, the temperature incr

7、eased to varying degrees.Key words: Jiangxi Province; nearly 50 years; temperature; variation characteristics 目 錄摘 要3Abstract41 引言62 資料與方法72.1研究區(qū)概況72.2數據及方法93、結果分析113.1年內變化分析113.2年際變化分析133.2.1.年平均氣溫變化分析133.2.2.氣溫季節(jié)變化分析14（1）夏季年平均氣溫變化分析14（2）冬季年平均氣溫變化分析15（3）春秋季平均氣溫變化分析163.2.3 日最高氣溫變化特征分析183.2.4日最低氣溫變化特

8、征分析194、結論21參考文獻：221 引言近幾十年，尤其是進入新世紀以來，全球變暖問題一直牽動著人們的神經。種種爭論，都可歸結到一點，就是全球氣候在變化。主要為氣溫和降水等諸多要素在悄然發(fā)生變化。且先不談全球氣溫究竟是在升高還是降低，全球氣候的重大變化對全球的環(huán)境、生態(tài)會產生重大影響，可能威脅人類的生存環(huán)境，因此對全球氣候變化的研究對保護地球生態(tài)與人類生存環(huán)境有著重大意義。90年代以后，人們認識到氣候具有突變性，而且關于氣候突變發(fā)生的時間尺度已經由千年縮小到10年之內1。對氣候突變的普遍定義是:氣候從一種穩(wěn)定態(tài)跳躍式地轉變到另一種穩(wěn)定態(tài)(或穩(wěn)定持續(xù)的變化趨勢)。它表現為氣候在時空上從一個統(tǒng)計

9、特性到另一個統(tǒng)計特性的急劇變化2。在全球氣候變暖的背景下，局部地區(qū)的異常高溫和干旱等極端天氣氣候事件也頻繁發(fā)生。因此，對局部某個地區(qū)的氣溫變化特征進行分析是非常有必要的。氣候學家們普遍認為過去的100 a內,全球平均氣溫上升了約0.6。我國是地球上氣候變化敏感區(qū)和脆弱區(qū)之一，氣候變化對我國的影響表現在自然、社會、經濟和政治等各個方面。因而我國近百年來的氣候變化研究是氣候學界非常關注 的重要問題,而氣溫和降水作為其中的關鍵要素更是受到高度重視3。任國玉等分析表明，最近54年來我國平均增溫速率比全球或北半球同期高得多，從20世紀80年代后期開始，中國以冷季增暖為主要特點的變暖，有向全年性增暖過渡的

10、趨勢4。氣候變化對全世界的經濟和自然體系具有深遠的影響。目前科學界和世界各國政府對氣候可能影響的研究越來越重視5。目前，研究江西省近代以來的氣溫變化的文章也不算多，尤其進入現代以來幾十年的關于本區(qū)氣溫變化特征的論文發(fā)表得也少。本文在前人研究的基礎上，利用1957-2011年的氣溫數據，對我們江西地區(qū)年氣溫變化特征進行整理分析。為江西的經濟發(fā)展和生態(tài)建設提供參考依據。2 資料與方法2.1研究區(qū)概況圖1 江西氣溫站點分布圖 江西是我國一個山清水秀的省級行政區(qū)，地處于北緯247至299，東經11402至11828之間。政府駐地于南昌市。江西省境內除北部較為平坦外，東西南部三面環(huán)山，中部丘陵起伏，成為

11、一個整體向鄱陽湖傾斜而往北開口巨大盆地。全境有大小河流2400余條，贛江、撫河、信江、修河和饒河為江西五大河流。江西區(qū)位極為優(yōu)越、交通非常便利。江西，東鄰浙江、福建，南嵌廣東，西靠湖南，北毗湖北、安徽而共接長江，是中國所有省市中毗鄰省市最多的省，為長江三角洲、珠江三角洲和閩南三角洲經濟發(fā)達地區(qū)的共同腹地，以上海、杭州、寧波、廣州、蘇州、廈門、南京、武漢、長沙、溫州、福州、海口、三亞、香港、 澳門、臺北等各經濟重鎮(zhèn)、港口為依托，江西高速公路網絡極為發(fā)達，2011年9月境內高速公路達到4344公里，在全國排名第4位，主要出省通道全部高速立體化。江西鐵路網絡發(fā)達，區(qū)內昌九、昌贛城際鐵路，滬昆、合?？?/p>

12、運專線，京九、浙贛線等鐵路貫穿江西全境，構成了發(fā)達便捷的高鐵網絡。航空發(fā)展迅速、水運交通便捷。江西屬于亞熱帶季風氣候，氣候春季回暖較早，但天氣易變，乍暖乍寒，雨量偏多，直至夏初；盛夏至中秋前晴熱干燥；冬季陰冷但霜凍期短，尤其是近年，暖冬氣候明顯。由于江西地勢狹長，南北氣候差異較大，但總體來看是春秋季短而夏冬季長。到目前，江西共有南昌、上饒、九江、景德鎮(zhèn)、萍鄉(xiāng)、新余、鷹潭、贛州、宜春、吉安、撫州等11個地級市。2.2數據及方法所用數據采自江西省（修水、宜春、吉安、遂川、贛州、廬山、鄱陽、景德鎮(zhèn)、南昌、樟樹、貴溪、玉山、南城、廣昌、尋烏）15個氣象臺站1957年-2012年（上半年）逐日平均氣溫、

13、最高氣溫、最低氣溫，數據來源可靠，準確無誤。首先，將15個站點的氣溫資料按月份、年份進行處理，其次，經整理得到年平均氣溫、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫。將一年劃分為春夏秋冬四季：3-5月為春季；6-8月為夏季；9-11月為秋季；12-翌年2月為冬季。分別求出各季的平均氣溫。再次，對整理后所得的年平均值和季節(jié)平均值進行距平化處理。 本文采用3年趨勢滑動平均和一次線性傾向估計來描述氣溫的年際變化趨勢，通過Excel繪制出氣溫相關的變化圖，并添加相關的趨勢線對江西地區(qū)的氣溫空間差異進行分析。以下是除距平外其他方法的簡單介紹：滑動平均法：，其中為點的滑動平均值，為單側平滑時距（點數）?；瑒悠骄ㄊ且?/p>

14、種平滑和濾波的數據處理方法,通過滑動平均后,可濾掉數據中頻繁隨機起伏,顯示出平滑的變化趨勢?；瑒悠骄挚煞譃?點滑動平均、5點滑動平均和7點滑動平均等，例如：使用7日滑動平均對數據進行處理,其原理如下: Yi= i =4n -3 ,其中n為系列個數6。不過，本文為避免繁瑣，還是采用3點滑動平均。一元線性回歸法：使用氣候學比較常用的求氣候傾向率法對氣溫變化進行分析,即采用一元線性回歸方程,求其線性趨勢變化率,并分析江西省氣溫變化趨勢。氣候傾向率大于零表示氣候要素隨時間序列變化是逐漸上升的趨勢；小于零表示其變化隨時間序列變化呈下降趨勢7。同時采用3年滑動的方法對其進行輔助分析,進一步分析該地區(qū)氣溫

15、的趨勢變化。一次線性傾向估計公式： Y=a0+a1t,式中Y為氣溫、t為時間（本文為1957年-2011年）、a0為回歸常數、a1為回歸系數。其中，a1反映了氣溫的變化速率，并且a1*10表示氣溫每10年的變化趨勢。實際上，在文中所添加的趨勢線也是氣溫隨時間變化的趨勢，體現的是在時間序列中，氣溫隨時間變化的一種趨勢或說是氣溫隨時間變化的一種自相關。3、結果分析圖2 氣溫年內變化特征3.1年內變化分析表 1 1957-2012年月平均氣溫與距平（單位: ）春季夏季月均溫平均距平3月4月5月平均6月7月8月平均11.7717.6922.1817.2225.4128.6928.0327.38-5.9

16、3-0.014.48-0.487.7110.9910.339.68秋季冬季月均溫平均距平9月10月11月平均12月1月2月平均24.4419.1413.3918.997.905.687.587.056.741.44-4.311.29-9.80-12.02-10.11-10.65春季：氣溫開始上升，是一年中氣溫第二低的季節(jié)，季平均值為17.22。3月份是春季月平均氣溫最低的月份，為11.77。夏季:增溫迅速，是一年中氣溫最高的季節(jié)，季平均氣溫為27.38。多有極端高溫天氣的出現。月平均最高氣溫出現在7月份，為28.69，也是一年中月平均氣溫最高的月份。秋季：氣溫由夏季的峰值開始下降，秋高氣爽。秋

17、季是一年中氣溫第二高的季節(jié)，季平均氣溫為18.99。11月份是秋季月平均氣溫最低的月份，為13.39。冬季：氣溫下降迅速，是一年中最寒冷的季節(jié)，季氣溫平均值為7.05。1月份是冬季月均溫最低的月份，也是一年中氣溫最低的月份，為5.68。由上述可知:江西地區(qū)年內氣溫變化為：氣候較為溫和，年平均氣溫為17.699。春秋季節(jié)氣溫比較溫和分別為17.22和18.99；夏季氣溫最熱，平均氣溫為27.38，其中2個月氣溫都超過27，7月份氣溫更是達到28.69；冬季氣溫最為寒冷，平均氣溫為7.05，其中1月的氣溫不足6，為5.68。夏熱冬冷春秋溫和，四季分明。月最高氣溫為7月，月最低氣溫在1月，氣溫相差2

18、3.01，冷熱變化顯著。3.2年際變化分析3.2.1.年平均氣溫變化分析江西地區(qū)平均溫度距平圖3的直線回歸方程為：y=0.015x-31.15,斜率為0.015，是正值，表明江西年平均溫度呈上升趨勢。其中的直線即為回歸直線。根據回歸方程計算,1957-2011年氣溫升幅為0.825。從溫度距平三年滑動平均曲線來看，1957-2011年江西的年平均氣溫變化總體上升。1957-1997年的41年間出現了3個為正值的峰值分別為1961-1963年的0.21、1977-1979年的0.04和1990-1992年的0.04；還有三個谷值，分別為-0.51、-0.49、-0.47，最小值就是-0.51，處

19、于1970-1972年間。故1957-1997年為偏冷階段。而1998-2011年為偏暖階段，都為正值，最大值出現在2007-2009年間，為0.77。圖3 年平均氣溫距平變化根據年平均氣溫距平變化曲線可以看到1957-1996共40年的時間里，距平負值的年份有30年，只有10年為正值，且1963年最大，為0.40，其余都在0.4以下。負值在-0.5以下的有4年，最小值出現在1984年，為-0.89。1997-2011年距平值皆為正，在0.5以上年數有7年，最大值為1.03，出現在2007年。圖4 江西部分地區(qū)50多年平均氣溫變化狀況上圖為選中的15個站點中除去廬山的14個站點的多年平均氣溫變

20、化特征，江西省各地50多年來均溫高低變化復雜，不同程度劇烈，但有一個規(guī)律：進入90年代后均溫都有所提高。再結合圖1各地的地理坐標，從空間尺度來看，贛北、贛中、贛南的變化不盡相同，尋烏溫度最高，但溫度曲線曲折度不大，而溫度偏低的修水、鄱陽等卻振蕩得厲害即年際間忽高忽低。值得一提的是，1998年各地氣溫都呈現出峰值狀態(tài)?？傊?1個地級市中縣的代表都包含在內，各地的年均溫都在曲折中上升。而且，贛南贛北溫差不算大，呈3上下。不過，廬山由于海拔高，冬冷夏涼，加上處于江西省的北部，緯度也偏高，所以溫度較低，很特殊，故在此不作為重點。3.2.2.氣溫季節(jié)變化分析（1）夏季年平均氣溫變化分析 從圖5可知

21、夏季直線回歸方程的斜率為0.0053，升幅較小，根據回歸方程計算，1957-2011年的升幅為0.2915。夏季的3年滑動平均曲線來看，其正負距平波動頻繁，且振幅較小，正負絕對值大小相近，大部分在+0.6之間。2002年以后正值逐漸增多和增大，都在0以上，有增溫的趨勢。 夏季的溫度距平變化的總體幅度小，呈現出冷暖交替且數值沿零值大致對稱分布的特點，大部分在1。正距平最大值在2003年為1.25。負距平最圖5 年平均夏季氣溫距平大值在1997年為-1.22。（2）冬季年平均氣溫變化分析 從江西地區(qū)的冬季平均溫度距平變化曲線可以看到，回歸直線也是呈上升趨勢。冬季溫度距平的直線回歸方程為：y=0.0

22、22x-0.632，斜率為0.022，此值大于年平均氣溫距平回歸方程的斜率，即冬季溫度的升溫幅度大于年平均溫度的升幅。根據回歸方程計算，冬季的升幅為1.21。 從冬季的3年滑動平均曲線來看，1957-1986年只有2個在0以上的峰值，最大出現在1978-1980年，值為0.66。所以1957-1986年為冷期。而緊接著的1987-2011年為暖期，呈明顯對比。因為幾乎所以值都在0以上，另外，在1以上的值有3個，最大值1.33。 圖6 年平均冬季氣溫距平根據冬季距平變化曲線可以看到：1957-1989年總共33年間，距平值為負值的有22年，正值只11年，而且負值的絕對值較正值的絕對值大。正值最大

23、值出現在1979年，為1.99，與此對應，絕對值最大的負值已達-2.80，是出現在1984年。負值在-1以下的有6個。1990-2011年共22年間，有16個正值和6個負值，可見，此段時期氣溫回暖明顯，最大值為2002年的2.06，最小值為2005年的-1.53。（3）春秋季平均氣溫變化分析 江西地區(qū)春、秋季年平均氣溫距平的直線回歸方程分別為：y=0.015x-0.436和y=0.019x-0.547,斜率分別為0.015和0.019，都為正值，表明江西地區(qū)春秋季年平均溫度均呈上升趨勢。根據回歸方程計算，1957-2011年的升幅分別為0.825和1.045。 從溫度距平3年滑動平均曲線來看，

24、江西地區(qū)1957-2011年春秋季平均氣溫變化總體在上升的趨勢下，大致亦呈現出暖-冷-暖的變化特征。尤其是在1994-1996年是為轉折點，之前大部分為負值，之后絕大部分正值。對比發(fā)現，春秋季節(jié)共有的峰值所在年份時間段有1965年（春0.39 秋0.45）和2006年（春0.85 秋0.98） 根據距平變化曲線可以看到，1957-2011年間春季和秋季的年均溫曲線變化大致走向呈一致。單純從數值來看，秋季的氣溫振蕩幅度顯得稍大。而且同樣，1994年亦是一個明顯界點，之前的1957-1993年多為負值，1994-2011年則大部分為正值。由此可知，1993年后江西春秋兩季增溫迅速。 圖7 春、秋兩

25、季年距平變化尤衛(wèi)紅等的研究表明，近100年來全球氣溫增暖的突變點是1979年，而中國氣溫增暖的突變點在1987年，從1987年開始才出現明顯的增暖突變 8。這和我們現在的研究結果不謀而合?？偨Y上述幾段，江西地區(qū)55年來氣溫年際變化為： 1）年平均氣溫、春季年平均氣溫、秋季年平均氣溫都在波動中呈上升趨勢。都分為冷暖兩個階段，20世紀50年代末至20世紀90年代中期為冷期，20世紀90年代之后為暖期。暖期氣溫上升比較明顯。而且很巧合的是，年均溫和春季年均溫的趨勢（線性）值都相同，斜率都為0.015，說明在某方面二者存在相似性。2）夏季年平均氣溫上升不明顯，趨勢線斜率接近0，幾乎沒有增長。都在圍繞0

26、上下震蕩。但進入21世紀有增溫的趨勢。3）冬季年平均氣溫也在波動中上升，卻上升幅度最為明顯。分為冷暖兩個階段，20世紀50年代后期至20世紀80年代中期為冷期，20世紀80年代后期以后為暖期，上升勢頭迅猛。4）各季氣溫除均呈上升趨勢，但升幅不同，冬季最大，秋季次之，春季最小，夏季幾乎無增長。秋冬兩季上升幅度大于年平均氣溫，夏季上升幅度小于年平均氣溫。3.2.3 日最高氣溫變化特征分析事實上,平均氣溫的變化與最高、最低氣溫的變化是緊密相關的。進一步分析其最高、最低氣溫的變化有助于全面了解長江流域氣候變化的特征和進行氣候 圖8 年平均最高氣溫變化 變化因子的討論,有助于氣候災害的預測,對防災減災有

27、重要意義9。我們主要分析55年來日最高氣溫的年平均氣溫值的變化狀況，來對它加以分析。如圖8所示，江西地區(qū)的日最高溫的年平均值變化圖，傾向率為0.011，R2=0.104。于是可知，第一：傾向率大于零，說明日最高溫的年平均值也是在增加的；第二：數值盡管大于零，卻比前面折線圖中的值還顯小，這就說明最大值雖上升，但速率較慢。圖9 最高氣溫7月氣溫變化圖9的變化系數為-0.003，這很獨特，說明最高氣溫在最熱月反而呈下降趨勢，2006年7月日最高氣溫的平均值最高，已經超過36?？傊?，由圖分析，最熱月和夏季的增溫都不是很明顯，可以說增溫主要由其他季節(jié)貢獻。3.2.4日最低氣溫變化特征分析 江西地區(qū)近55

28、年來的日最低氣溫同樣是上升的。圖10、圖11、圖12則分別是對日最低氣溫的年平均值、最冷月的平均值、最熱月平均值進行分析。首先，如圖10所示，為其年平均氣溫變化狀況，可從圖中獲悉: 年平均氣溫變化傾向率為0.020，R2=0.474，這說明日最低氣溫的年平均氣溫仍然是呈上升的變化，而且增溫速率高達0.20C/10a。其次，分析圖11和圖12，日最低氣溫在最冷月（1月）和最熱月（7月）的變化:江西地區(qū)的日最低溫，在1月和7月均呈上升的趨勢，其傾向率分別為0.026和0.012，R2值分別為0.085和0.099。于是比較一下，二者增溫速率都是較大的，且最冷月的增溫速率大于最熱月（前者差不多是后者

29、2倍）。我們知道，分析各年代氣溫變化特征是了解氣溫變化最直接和最基本的方法10。于是總結出，就最低氣溫來分析，江西地區(qū)的氣溫增長明顯較快。圖10 年平均最低氣溫變化圖11 最低氣溫7月氣溫變化圖12 最低氣溫1月氣溫變化王翠花等研究表明：長江中下游日最低氣溫在這50年中的演變可分4個階段。20世紀60年代中期前是一個波動階段，到70年代初期是持續(xù)降溫階段，70年代初到80年代末是穩(wěn)定少動階段，80年代末期后進入持續(xù)升溫階段11。4、結論 綜上所述，我們采用資料統(tǒng)計、作圖、制表、對比分析等數理統(tǒng)計方法,以不同時間段為單位,分析年、季、月平均氣溫12,得出江西地區(qū)50多來年的溫度變化特征為：1）由氣溫年內變化的分析，可知：春寒夏熱，秋燥冬冷，春秋季短，夏冬季長；符合季風顯著、四季分明的亞熱帶季風氣候特征。春季開始升溫，氣溫波動大；夏季升溫迅速，氣溫最高；秋季氣溫適中，秋高氣爽；冬季溫和，氣溫最低。2）50多年來年平