近50年深圳气候变化研究_张恩洁
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1 数据来源和研究方法
本文主 要 利用 深 圳常 规 站(59493 站)1953 — 2004 年气 象资料 。 包括 有日 平均 温度 、日 最高气 温 、日最低气温 、日降水量 、日照时数 、水汽压等资 料 。 剔除或者利用多年平均方法修正少数由于仪器 或是人为原因造成的遗漏或错误数据 。
把 1971 —2000 年 作 为 一 个 气 候 周 期 , 计 算 1971 —2000 年年平均气温 、各季平均温和年降水量 的均值 , 对相应气象要素 的距平进行分 析讨论 , 每 10 年平均值及其差值代表各年代际气候要素的变 化 , 利用倾向率表示平均 10 年的变化值 。
近 50 年深圳气候变化研究＊
张恩洁 赵昕奕1) 张晶晶
(北京大学环境学院 , 北京 , 100871;1)通讯作者 , E-mail :brenda982@sohu.com)
摘 要 利用对深圳站 1953— 2004 年气象资料分析深圳 50 多年的气候变化特点 。 主要表现 为气温呈明 显上升趋 势 , 增温速率达 0.34 ℃ 10 a , 其中夏 、秋季增温较大 ;夜间温度上升 较明显 ;日较差呈 下降趋势 , 秋冬 季节下 降幅度 较大 ;极端低温上升趋势明显 , 高温日数也显著增加 ;年降水 天数 、日照时 数和相 对湿度 都明显 下降 。 各气 象要素 在进入 20 世纪 80 年代后都有比较明显的变化趋势 , 这与深圳的城市 高速发展 时期十分吻 合 。 这说明对 深圳气候 变化的进一步研究中需要分析城市化的重要影响 。 关键词 深圳 ;气候变化 ;增温 ;城市化 中图分类号 P 463
对湿度的分析包括相对湿度和实际水汽压的分 析 。气象站有实际水汽压的记录资料 , 相对湿度 f 是空气中的实际水汽压 e 与同温度下的饱和水汽压 E 之比, 即
f =e E ×100 %,
其中 , 饱和 水汽压 E 利用马 格奴斯 的经验公 式求 得 , 公式如下 :
E = E0 ×10at (b+t) , 式中 , t 表示温度(℃), E 0 =6.11 hPa , 是 0 ℃时的饱 和水汽压 ;a 、b 为常数(对水面 :a =7.45 , b =235 ; 对冰面 , a =9.5 , b =265 。 本 文中选取针对水 面的 常数来计算 。)[ 6]
北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本), 第 2 卷第 1 期 , 2007-03-30 Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis On Line , Vol.2, No .1, Mar .30, 2007 论文编号(Paper Code):pkuxbw2007012 Web :http:bdxbw .chinajournal .net .cn
2 计算结果和讨论
2.1 气 温
2.1.1 平均气温 深圳属于南亚热带地区 , 年平均气温 22.57 ℃。
图 1 为深圳 站 1953 —2004 年年 平均 气温 距平 图 。 深圳的气温变化倾向率达 0.34 ℃ 10 a 。 对距平值 做线性回归 , 由图 1 可以看出 , 20 世纪 80 年代后 , 年 平均气温距平值超过 0 ℃, 之后基本都高于 0 ℃, 特 别是 80 年代中期以后 , 年平均气温都高于 1971 — 2000 年的平均值 , 且处于明显的波动上升状态 。 说 明深圳建国后 50 多年来 , 年平均气温在 20 世纪 80 年代以前呈现波动变 化 ;80 年代以后 , 开始呈现显 著的上升趋势 , 90 年代的升温趋势尤为明显 。 这与 深圳成立特区后的城市迅速发展时期相符 。
＊ 国家自然科学基金(40401023 , 40635028 , 40471002)资助项目 收稿日期:2006-05-29 ;修回日期:2006-11-14
1
北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本)
第 2 卷 第 1 wk.baidu.com
气象站所在地逐渐成为了城市的中心区 , 由原来开 阔的农村环境变为典型的城市环境 。城市建设的不 断发展 , 快速的城市化 , 急速增加的城市人口以及相 应的生产 、生活活动对深圳气候产生很大的影响 , 各 气象要素都发生了相应的变化 。深圳站建站至今的 气象资料对这些变化都有比较完整的记录 , 因此通 过对这 50 多年气象资料的计算分析有助于了解深 圳气候变化的全貌 , 总结气候变化的特点 , 更有利于 进一步对深圳城市热岛效应进行探讨 。
2
pk uxbw 2007012
张恩洁等 :近 50 年深圳气候变化研究
季节或年均
春季(4 月) 夏季(7 月) 秋季(10 月) 冬季(1 月) 年平均
1950 s
-0 .53 -0 .50 -1 .24 -0 .65 -0 .53
表 1 深圳 1953— 2004 年平均 和各 季 气 温 距 平变化率
气温变化的研究[ 2] ;顾骏强和杨军利用 1951 —2002
年的气温和降水资料对中国华南地区气候和环境变 化特征的研究[ 3] ;程胜龙和王乃昂对近 70 年来兰州 城市气温变化的研究[ 4] 等 。
深圳气象台前身是宝安县气象站 , 于 1952 年建 站 , 保留有 1953 年至今比较完整的深圳气象资料 。 深圳市(22°33′N , 114°06′E)原来是一个小镇 , 深圳站 位于镇西边的小土坡上 , 周围为农田所包围[ 5] 。20 世纪 80 年代深圳成立特区后 , 城市建设发展迅速 ,
-0 .07
1990 s
0 .61 0 .32 0 .71 0 .77 0 .62
2001 — 2004 气温变化倾向率
1 .31
0.31
0 .63
0.24
0 .77
0.49
1 .21
0.48
1 .15
0.34
℃ 10 a
全国气温变化倾向率[ 1]
0.28 0.15 0.20 0.39 0.25
气温变化倾向率 。 由表 1 数据可以明显看到 , 在进 入 20 世纪 80 年代后除了春季平 均温显著低于 30 年均值和年平均温稍低于 30 年均值外 , 其他的距平 都为正值 , 即表示高于 30 年均值 。而且可以明显看 到 , 80 年代 、90 年代和 2001 —2004 年间的气温距平 均值呈递增状态 。
0 引 言
国内外学者研究表明 , 近百年来地球气候正经 历一次明显的变暖 , 我国的气候变化趋势与全球变 化基本一致[ 1] 。建国后的近 50 年 , 我国的地面气候 观测资料空间覆盖面和数据质量较 1950 年以前有 明显改善 , 利用这些资料 , 我国学者从 20 世纪 80 年 代开始对全国及各个地区的气候变化进行了很多研 究和分析工作 。如任国玉等人对近 54 年中国地面
以同样的方法处理了深圳站 1953 —2004 年各 季的平均气温(分 别用 1 、4 、7 、10 月来代 表冬 、春 、 夏 、秋季), 计算出各季气温距平值 。 表 1 为年平均 和各季气温距平分别在 20 世纪 50 、60 、70 、80 、90 年 代和 2001 —2004 年间气温距平的年代际变化 , 以及
Table 1 Trends in annual and seasonal temperature anomalies
1960 s
-0 .55 -0 .31 -0 .82 -0 .99 -0 .51
1970 s
-0 .15 -0 .48 -0 .93 -0 .82 -0 .56
1980 s
-0 .46 0 .16 0 .21 0 .05
Climate Change in Shenzhen during 1953-2004
ZHANG Enjie ZHAO Xinyi 1) ZHANG J ingjing
(College of Environmental Sciences , Peking University , Beijing , 100871 ;1)Corresponding Author , E-mail :brenda982 @sohu .com)
目前深圳站所在地被周边林立的高楼所包围 , 受到局地小气候影响很大 , 各方面条件并不适合继 续进行气象要素测量 , 特别是风速 、风向的测量 。 现 在深圳气象台正准备对深圳站进行迁移 , 这对今后 深圳站气象资料的连续性和准确性有一定的影响 , 因此在深圳站迁移前 , 对现有资料的总结分析也是 十分必要的 。
Abstract Based on the meteorological data during 1953-2004, the characteristics of climate change in Shenzhen in the recent 50 years are studied .The results are summarized as below :the temperatures have increased, with a warming rate of 0.34 ℃ 10 a ; the warming rate is larger in summer and autumn ;temperature increase at night is more remarkable .Daily temperature ranges become smaller , particularly in autumn and winter.The lowest temperature shows an increasing trend.Hot days is increasing . Precipitation days , sunshine times and relative humidity are obviously decreasing .These characteristics are more remarkable after 1980s, when Shenzhen started developing rapidly .The results suggest that the effect of urbanization in Shenzhen should be considered in future study of climate change . Key words Shenzhen;climate change ;warming ;urbanization
TA 为深圳 1953 — 2004 年平均气温距平曲线 , TA-L 为气 温距平线性回归曲线 , TA-RA 为气温距平 5 年滑动平均曲线
图 1 深圳 1953 —2004 年平均气温距平图 Fig .1 Annual mean temperature anomalies in
Shenzhen during 1953-2004
计算出深圳年平均和各季气温的距平值就可以 与其他地区进行对比 , 有助于进一步分析深圳的气 候变化特点 。 深 圳 90 年代 比 80 年代平 均增加了 0.69 ℃, 90 年代后至今增加了 0.53 ℃。 根据任国玉 等人的研究 , 1951 —2004 年全国年平均气温变化速 率为 0.25 ℃ 10 a[ 1] , 各季气温变化倾向率如表 1 所 示 , 深圳年平均和各季的气温变化倾向率都高于全 国平均值 。
用年平均最高温代表白天温度的均值 , 年平均 最低温代表夜晚温度的均值 , 分析 50 多年来深圳白 天 、夜晚温度的变化 。 并结合年平均日较差和各季 平均日较差进行讨论 , 为进一步探讨城市热岛效应 做准备 。统计 分析历年的最高最 低气温和高温日 数 , 作为灾害气候分析的基础 。
对日照时数的处理主要是计算出历年日照时数 的总数 , 换算成日日照时数 。 深圳的全年可照日数 为4 420 h , 平均日可照时数即为12.11 h 。实际的日日 照时数与日可照时数的比率即为日照比率 。
本文主 要 利用 深 圳常 规 站(59493 站)1953 — 2004 年气 象资料 。 包括 有日 平均 温度 、日 最高气 温 、日最低气温 、日降水量 、日照时数 、水汽压等资 料 。 剔除或者利用多年平均方法修正少数由于仪器 或是人为原因造成的遗漏或错误数据 。
把 1971 —2000 年 作 为 一 个 气 候 周 期 , 计 算 1971 —2000 年年平均气温 、各季平均温和年降水量 的均值 , 对相应气象要素 的距平进行分 析讨论 , 每 10 年平均值及其差值代表各年代际气候要素的变 化 , 利用倾向率表示平均 10 年的变化值 。
近 50 年深圳气候变化研究＊
张恩洁 赵昕奕1) 张晶晶
(北京大学环境学院 , 北京 , 100871;1)通讯作者 , E-mail :brenda982@sohu.com)
摘 要 利用对深圳站 1953— 2004 年气象资料分析深圳 50 多年的气候变化特点 。 主要表现 为气温呈明 显上升趋 势 , 增温速率达 0.34 ℃ 10 a , 其中夏 、秋季增温较大 ;夜间温度上升 较明显 ;日较差呈 下降趋势 , 秋冬 季节下 降幅度 较大 ;极端低温上升趋势明显 , 高温日数也显著增加 ;年降水 天数 、日照时 数和相 对湿度 都明显 下降 。 各气 象要素 在进入 20 世纪 80 年代后都有比较明显的变化趋势 , 这与深圳的城市 高速发展 时期十分吻 合 。 这说明对 深圳气候 变化的进一步研究中需要分析城市化的重要影响 。 关键词 深圳 ;气候变化 ;增温 ;城市化 中图分类号 P 463
对湿度的分析包括相对湿度和实际水汽压的分 析 。气象站有实际水汽压的记录资料 , 相对湿度 f 是空气中的实际水汽压 e 与同温度下的饱和水汽压 E 之比, 即
f =e E ×100 %,
其中 , 饱和 水汽压 E 利用马 格奴斯 的经验公 式求 得 , 公式如下 :
E = E0 ×10at (b+t) , 式中 , t 表示温度(℃), E 0 =6.11 hPa , 是 0 ℃时的饱 和水汽压 ;a 、b 为常数(对水面 :a =7.45 , b =235 ; 对冰面 , a =9.5 , b =265 。 本 文中选取针对水 面的 常数来计算 。)[ 6]
北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本), 第 2 卷第 1 期 , 2007-03-30 Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis On Line , Vol.2, No .1, Mar .30, 2007 论文编号(Paper Code):pkuxbw2007012 Web :http:bdxbw .chinajournal .net .cn
2 计算结果和讨论
2.1 气 温
2.1.1 平均气温 深圳属于南亚热带地区 , 年平均气温 22.57 ℃。
图 1 为深圳 站 1953 —2004 年年 平均 气温 距平 图 。 深圳的气温变化倾向率达 0.34 ℃ 10 a 。 对距平值 做线性回归 , 由图 1 可以看出 , 20 世纪 80 年代后 , 年 平均气温距平值超过 0 ℃, 之后基本都高于 0 ℃, 特 别是 80 年代中期以后 , 年平均气温都高于 1971 — 2000 年的平均值 , 且处于明显的波动上升状态 。 说 明深圳建国后 50 多年来 , 年平均气温在 20 世纪 80 年代以前呈现波动变 化 ;80 年代以后 , 开始呈现显 著的上升趋势 , 90 年代的升温趋势尤为明显 。 这与 深圳成立特区后的城市迅速发展时期相符 。
＊ 国家自然科学基金(40401023 , 40635028 , 40471002)资助项目 收稿日期:2006-05-29 ;修回日期:2006-11-14
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北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本)
第 2 卷 第 1 wk.baidu.com
气象站所在地逐渐成为了城市的中心区 , 由原来开 阔的农村环境变为典型的城市环境 。城市建设的不 断发展 , 快速的城市化 , 急速增加的城市人口以及相 应的生产 、生活活动对深圳气候产生很大的影响 , 各 气象要素都发生了相应的变化 。深圳站建站至今的 气象资料对这些变化都有比较完整的记录 , 因此通 过对这 50 多年气象资料的计算分析有助于了解深 圳气候变化的全貌 , 总结气候变化的特点 , 更有利于 进一步对深圳城市热岛效应进行探讨 。
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pk uxbw 2007012
张恩洁等 :近 50 年深圳气候变化研究
季节或年均
春季(4 月) 夏季(7 月) 秋季(10 月) 冬季(1 月) 年平均
1950 s
-0 .53 -0 .50 -1 .24 -0 .65 -0 .53
表 1 深圳 1953— 2004 年平均 和各 季 气 温 距 平变化率
气温变化的研究[ 2] ;顾骏强和杨军利用 1951 —2002
年的气温和降水资料对中国华南地区气候和环境变 化特征的研究[ 3] ;程胜龙和王乃昂对近 70 年来兰州 城市气温变化的研究[ 4] 等 。
深圳气象台前身是宝安县气象站 , 于 1952 年建 站 , 保留有 1953 年至今比较完整的深圳气象资料 。 深圳市(22°33′N , 114°06′E)原来是一个小镇 , 深圳站 位于镇西边的小土坡上 , 周围为农田所包围[ 5] 。20 世纪 80 年代深圳成立特区后 , 城市建设发展迅速 ,
-0 .07
1990 s
0 .61 0 .32 0 .71 0 .77 0 .62
2001 — 2004 气温变化倾向率
1 .31
0.31
0 .63
0.24
0 .77
0.49
1 .21
0.48
1 .15
0.34
℃ 10 a
全国气温变化倾向率[ 1]
0.28 0.15 0.20 0.39 0.25
气温变化倾向率 。 由表 1 数据可以明显看到 , 在进 入 20 世纪 80 年代后除了春季平 均温显著低于 30 年均值和年平均温稍低于 30 年均值外 , 其他的距平 都为正值 , 即表示高于 30 年均值 。而且可以明显看 到 , 80 年代 、90 年代和 2001 —2004 年间的气温距平 均值呈递增状态 。
0 引 言
国内外学者研究表明 , 近百年来地球气候正经 历一次明显的变暖 , 我国的气候变化趋势与全球变 化基本一致[ 1] 。建国后的近 50 年 , 我国的地面气候 观测资料空间覆盖面和数据质量较 1950 年以前有 明显改善 , 利用这些资料 , 我国学者从 20 世纪 80 年 代开始对全国及各个地区的气候变化进行了很多研 究和分析工作 。如任国玉等人对近 54 年中国地面
以同样的方法处理了深圳站 1953 —2004 年各 季的平均气温(分 别用 1 、4 、7 、10 月来代 表冬 、春 、 夏 、秋季), 计算出各季气温距平值 。 表 1 为年平均 和各季气温距平分别在 20 世纪 50 、60 、70 、80 、90 年 代和 2001 —2004 年间气温距平的年代际变化 , 以及
Table 1 Trends in annual and seasonal temperature anomalies
1960 s
-0 .55 -0 .31 -0 .82 -0 .99 -0 .51
1970 s
-0 .15 -0 .48 -0 .93 -0 .82 -0 .56
1980 s
-0 .46 0 .16 0 .21 0 .05
Climate Change in Shenzhen during 1953-2004
ZHANG Enjie ZHAO Xinyi 1) ZHANG J ingjing
(College of Environmental Sciences , Peking University , Beijing , 100871 ;1)Corresponding Author , E-mail :brenda982 @sohu .com)
目前深圳站所在地被周边林立的高楼所包围 , 受到局地小气候影响很大 , 各方面条件并不适合继 续进行气象要素测量 , 特别是风速 、风向的测量 。 现 在深圳气象台正准备对深圳站进行迁移 , 这对今后 深圳站气象资料的连续性和准确性有一定的影响 , 因此在深圳站迁移前 , 对现有资料的总结分析也是 十分必要的 。
Abstract Based on the meteorological data during 1953-2004, the characteristics of climate change in Shenzhen in the recent 50 years are studied .The results are summarized as below :the temperatures have increased, with a warming rate of 0.34 ℃ 10 a ; the warming rate is larger in summer and autumn ;temperature increase at night is more remarkable .Daily temperature ranges become smaller , particularly in autumn and winter.The lowest temperature shows an increasing trend.Hot days is increasing . Precipitation days , sunshine times and relative humidity are obviously decreasing .These characteristics are more remarkable after 1980s, when Shenzhen started developing rapidly .The results suggest that the effect of urbanization in Shenzhen should be considered in future study of climate change . Key words Shenzhen;climate change ;warming ;urbanization
TA 为深圳 1953 — 2004 年平均气温距平曲线 , TA-L 为气 温距平线性回归曲线 , TA-RA 为气温距平 5 年滑动平均曲线
图 1 深圳 1953 —2004 年平均气温距平图 Fig .1 Annual mean temperature anomalies in
Shenzhen during 1953-2004
计算出深圳年平均和各季气温的距平值就可以 与其他地区进行对比 , 有助于进一步分析深圳的气 候变化特点 。 深 圳 90 年代 比 80 年代平 均增加了 0.69 ℃, 90 年代后至今增加了 0.53 ℃。 根据任国玉 等人的研究 , 1951 —2004 年全国年平均气温变化速 率为 0.25 ℃ 10 a[ 1] , 各季气温变化倾向率如表 1 所 示 , 深圳年平均和各季的气温变化倾向率都高于全 国平均值 。
用年平均最高温代表白天温度的均值 , 年平均 最低温代表夜晚温度的均值 , 分析 50 多年来深圳白 天 、夜晚温度的变化 。 并结合年平均日较差和各季 平均日较差进行讨论 , 为进一步探讨城市热岛效应 做准备 。统计 分析历年的最高最 低气温和高温日 数 , 作为灾害气候分析的基础 。
对日照时数的处理主要是计算出历年日照时数 的总数 , 换算成日日照时数 。 深圳的全年可照日数 为4 420 h , 平均日可照时数即为12.11 h 。实际的日日 照时数与日可照时数的比率即为日照比率 。