地理科学 ›› 2018, Vol. 38 ›› Issue (8): 1379-1390.doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2018.08.021
收稿日期:
2017-09-10
修回日期:
2017-11-13
出版日期:
2018-08-20
发布日期:
2018-08-20
作者简介:
作者简介:丁之勇(1990-),男,汉族,江西抚州人,博士研究生,主要从事气候变化与环境演变研究。E-mail:
基金资助:
Zhiyong Ding1,2(), Yiyang Dong3,4, Ruijie Lu1,2(
)
Received:
2017-09-10
Revised:
2017-11-13
Online:
2018-08-20
Published:
2018-08-20
Supported by:
摘要:
基于中国天山地区35个气象站点1960~2015年逐日最高、最低气温实测资料,应用Mann-Kendall趋势检验分析法, 空间分析法等研究了极端气温的时空变化特征,并探讨了气温指数的环流背景因素。结果表明:① 近56 a来,年平均最高、最低气温均呈上升趋势,而日较差呈下降趋势; 暖指数和日最低(高)气温极小值均呈上升趋势,而其他冷指数呈减小趋势;从季节变化看,除暖昼、暖夜之外,大部分气温指数的冬季变暖幅度均明显高于夏季。② 空间分布上,天山山区年平均最低气温和日较差以及大部分冷指数的变暖幅度大于南北坡,而暖指数则表现为南坡大于北坡和山区。③ 高温和低温指数变化幅度表现出明显不对称性变化,年平均最低温的变暖幅度明显大于年平均最高温,冷指数变暖幅度大于暖指数,夜指数变暖幅度显著大于昼指数。④ 天山地区年平均最高(低)气温和极端气温冷指数受环流指数北极涛动(AO)、北大西洋涛动(NAO)和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的影响较大,而北太平洋涛动(NPO)、东亚夏季风(EASMI)、南亚夏季风(SASMI)和南海夏季风(SCSMI)是暖指数变化的重要因素。
中图分类号:
丁之勇, 董义阳, 鲁瑞洁. 1960~2015年中国天山南、北坡与山区极端气温时空变化特征[J]. 地理科学, 2018, 38(8): 1379-1390.
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表1
极端气温指数定义"
类别 | 序号 | 代码 | 指数名称 | 指数定义 | 单位 |
---|---|---|---|---|---|
其他 | 1 | TXam | 年平均最高气温 | 年内月最高气温的平均值 | ℃ |
2 | TNam | 年平均最低气温 | 年内月最低气温的平均值 | ℃ | |
3 | DTR | 气温日较差 | 年内日最高气温与最低气温的差值 | ℃ | |
极端暖指数 | 4 | WSDI | 暖日持续日数 | 年内至少连续6 d日最高气温(TX)>90%分位值的日数 | d |
5 | TR | 热夜日数 | 年内日最低气温(TN)>20℃的日数 | d | |
6 | SU | 夏日日数 | 日最高气温(TX) >25oC 的日数 | d | |
7 | TN90p | 暖夜日数 | 日最低气温(TN)大于1960~2015年的第90个百分位数值的日数 | d | |
8 | TX90p | 暖昼日数 | 日最高气温( TX)大于1960~2015年的第90个百分位数值的日数 | d | |
9 | TXx | 日最高气温极大值 | 年内日最高气温(TX)的极大值 | ℃ | |
10 | TNx | 日最低气温极大值 | 年内日最低气温(TN)的极大值 | ℃ | |
11 | GSL | 作物生长季 | 日平均气温>5℃ 的日数 | d | |
极端冷指数 | 12 | CSDI | 冷日持续日数 | 年内至少连续6 d日最低气温(TN)<10%分位值的日数 | d |
13 | FD | 霜冻日数 | 年内日最低气温(TN)< 0°C的日数 | d | |
14 | ID | 冰冻日数 | 年内日最高气温(TX) < 0°C的日数 | d | |
15 | TN10p | 冷夜日数 | 日最低气温(TN)小于1960~2015的第10个百分位数值的日数 | d | |
16 | TX10p | 冷昼日数 | 日最高气温(TX)小于1960~2015的第10个百分位数值的日数 | d | |
17 | TNn | 日最低气温极小值 | 每个月日最低气温(TN)的极小值 | ℃ | |
18 | TXn | 日最高气温极小值 | 每个月日最高气温(TX)的极小值 | ℃ |
表2
部分极端指数的季节变化趋势"
指数 | 北坡 | 山区 | 南坡 | 天山地区 | ||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
春 | 夏 | 秋 | 冬 | 春 | 夏 | 秋 | 冬 | 春 | 夏 | 秋 | 冬 | 春 | 夏 | 秋 | 冬 | |||||||||
TXam | 0.26 | 0.08 | 0.29* | 0.19 | 0.21* | 0.14** | 0.25** | 0.15 | 0.25** | 0.23** | 0.26** | 0.13 | 0.24* | 0.15* | 0.27** | 0.15 | ||||||||
TNam | 0.37** | 0.30** | 0.36** | 0.57* | 0.38** | 0.48** | 0.39* | 0.49** | 0.41** | 0.35** | 0.43** | 0.61** | 0.39** | 0.37** | 0.39** | 0.55** | ||||||||
DTR | -0.12* | -0.22** | -0.19** | -0.41** | -0.17** | -0.34** | -0.31** | -0.38** | -0.17** | -0.08 | -0.16** | -0.48** | -0.15** | -0.21** | -0.22** | -0.42** | ||||||||
TN90p | 3.24** | 2.97** | 2.95** | 2.52** | 4.29** | 5.16** | 4.88** | 3.16** | 3.98** | 2.89** | 3.62** | 4.13** | 3.84** | 3.67** | 3.82** | 3.27** | ||||||||
TX90p | 2.19* | 0.39 | 1.55* | 0.72 | 1.83* | 0.92 | 2.09* | 0.67 | 3.19** | 2.32** | 2.99** | 1.43 | 2.41** | 1.21* | 2.21** | 0.94 | ||||||||
TXx | 0.35* | 0.04 | 0.33** | 0.19 | 0.18* | 0.08 | 0.29** | 0.15 | 0.29** | 0.19** | 0.38** | 0.18 | 0.27** | 0.10 | 0.33** | 0.18 | ||||||||
TNx | 0.46** | 0.32** | 0.46** | 0.49** | 0.37** | 0.43** | 0.50** | 0.41** | 0.41** | 0.23** | 0.39** | 0.47** | 0.42** | 0.32** | 0.45** | 0.46** | ||||||||
TN10p | -1.88* | -3.48** | -4.31** | -3.62** | -2.24** | -5.34** | -4.97** | -3.32** | -2.67** | -3.19** | -4.16** | -4.57** | -2.26** | -4.05** | -4.48** | -3.84** | ||||||||
TX10p | -0.58 | -0.52 | -1.80 | -1.68 | -0.69 | -1.36** | -1.63** | -1.48 | -0.73 | -1.39** | -1.81 | -1.87 | -0.67 | -1.09* | -1.75* | -1.68 | ||||||||
TNn | 0.31* | 0.38** | 0.59** | 0.62** | 0.37** | 0.50** | 0.63** | 0.55** | 0.42** | 0.45** | 0.56** | 0.61** | 0.37** | 0.45** | 0.59** | 0.59** | ||||||||
TXn | 0.07 | -0.002 | 0.36* | 0.21 | 0.11 | 0.18* | 0.33* | 0.15 | 0.10 | 0.27* | 0.32* | 0.13 | 0.09 | 0.15 | 0.34* | 0.16 |
表3
极端冷暖指数变化幅度对比"
指数对比 | 对比 依据 | 站点 数 | 站点 比例 | 指数对比 | 对比 依据 | 站点 数 | 站点 比例 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
FD>SU | Abs | 29 | 83% | TN10p>TX90p | Abs | 28 | 80% |
FD>GSL | Abs | 25 | 71% | TN10p>TN90p | Abs | 13 | 37% |
FD>TR | Abs | 24 | 68% | CSDI>WSDI | Abs | 21 | 60% |
ID>SU | Abs | 9 | 25% | TNn>TNx | Rel | 25 | 71% |
TN90p>TX90p | Abs | 29 | 83% | TNn>TXn | Rel | 32 | 91% |
TN90p>TX10p | Abs | 33 | 94% | TNx>TXx | Rel | 27 | 77% |
TX90p>TX10p | Abs | 33 | 94% | TXn>TXx | Rel | 26 | 74% |
TN10p>TX10p | Abs | 34 | 97% |
表4
天山地区极端气温指数变化趋势与全球其他区域对比"
指数 | 单位 | 本研究(1960~2015年) | 新疆[ | 青藏高原[ | 东北地 区[ | 黄土高 原[ | 秦岭[ | 长江流 域[ | 全国[ | 全球[ | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
北坡 | 山区 | 南坡 | 天山地区 | ||||||||||
TXam | ℃/10a | 0.20** | 0.18** | 0.21** | 0.19** | — | — | 0.32* | — | — | — | — | |
TNam | ℃/10a | 0.42** | 0.48** | 0.44** | 0.45** | — | — | 0.42* | — | — | — | — | |
DTR | ℃/10a | -0.22** | -0.29** | -0.22** | -0.25** | -0.26** | -0.20* | -0.24* | -0.08 | -0.07 | -0.09* | -0.18* | -0.08* |
WSDI | d/10a | 0.37 | 0.60* | 1.97** | 0.95** | 0.88** | — | — | 0.56 | 0.73* | — | — | |
TR | d/10a | 2.05** | 0.12* | 2.61** | 1.59** | 1.71** | — | 1.42* | — | 1.95** | 1.05* | — | — |
SU | d/10a | 1.34* | 1.29** | 2.45** | 1.59** | 2.14** | — | 2.30* | — | 2.49** | 2.16* | 1.18 | — |
TN90p | d/10a | 2.95** | 4.42** | 3.64** | 3.67** | 6.23** | 1.58* | 2.17* | 1.80* | 2.70** | 2.95* | 1.75* | 1.58* |
TX90p | d/10a | 1.28* | 1.43** | 2.49** | 1.73** | 3.59** | 1.26* | 0.97* | 1.93* | 1.37** | 1.71* | 0.62 | 0.89* |
TXx | ℃/10a | 0.02 | 0.10 | 0.15 | 0.09 | — | 0.28* | 0.11 | 0.63* | 0.05 | 0.14* | 0.07 | 0.21* |
TNx | ℃/10a | 0.34** | 0.48** | 0.19* | 0.34** | — | 0.25* | 0.23* | 0.39* | 0.11* | 0.18* | 0.21* | 0.30* |
GSL | d/10a | 2.24** | 4.20** | 2.39** | 2.94** | 2.74** | 4.25* | 2.62* | 3.76* | 2.38** | — | 3.04* | — |
CSDI | d/10a | -1.72** | -1.23** | -1.89** | -1.61** | -1.27** | — | — | -0.29 | -1.60* | — | — | |
FD | d/10a | -2.89** | -4.84** | -3.25** | -3.66** | -3.69** | -4.32* | -3.36* | -3.46* | -3.39** | -3.04* | -3.73* | — |
ID | d/10a | -1.63* | -1.32 | -0.53 | -1.16 | -1.61* | -2.46* | -1.74* | — | -0.50* | -0.42* | — | — |
TN10p | d/10a | -3.23** | -3.86** | -3.59** | -3.56** | -6.57** | -2.38* | -1.80* | -1.86* | -2.39** | -3.45* | -2.06* | -1.26* |
TX10p | d/10a | -1.07* | -1.22** | -1.41** | -1.23** | -2.6** | -0.85* | -0.86* | -0.95* | -0.95* | -1.03* | -0.47 | -0.62* |
TNn | ℃/10a | 0.63** | 0.57** | 0.65** | 0.62** | — | 0.69* | 0.83* | 0.44* | 0.31** | 0.42* | 0.63* | 0.71* |
TXn | ℃/10a | 0.33 | 0.24 | 0.29 | 0.29 | — | 0.30* | 0.39 | 0.19 | 0.26* | 0.28* | 0.35* | 0.37 |
表5
极端气温指数与环流指数相关性分析"
指数 | TXam | TNam | DTR | WSDI | TR | SU | TN90p | TX90p | TXx | TNx | GSL | CSDI | FD | ID | TN10p | TX10p | TNn | TXn |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
AO | 0.31* | 0.42** | -0.33* | 0.24 | 0.22 | 0.25 | 0.27* | 0.19 | 0.22 | 0.32* | 0.16 | -0.25 | -0.32* | -0.22 | -0.41** | -0.29* | 0.39** | 0.35** |
NAO | 0.13 | 0.18 | -0.14 | 0.09 | 0.07 | 0.15 | 0.01 | -0.06 | 0.14 | 0.16 | 0.03 | -0.13 | -0.11 | -0.05 | -0.20 | -0.20 | 0.35** | 0.37** |
SOI | -0.10 | -0.12 | 0.08 | -0.10 | 0.12 | 0.01 | 0.03 | 0.00 | 0.06 | 0.05 | -0.05 | 0.31* | 0.12 | 0.20 | 0.16 | 0.10 | -0.26 | -0.17 |
MEI | 0.18 | 0.28* | -0.25 | 0.20 | -0.01 | 0.01 | 0.11 | 0.09 | 0.04 | 0.10 | 0.10 | -0.36** | -0.24 | -0.27* | -0.30* | -0.14 | 0.35** | 0.22 |
NPO | -0.13 | -0.08 | -0.04 | 0.04 | -0.22 | -0.16 | -0.14 | -0.09 | -0.26* | -0.18 | -0.14 | -0.11 | 0.03 | 0.00 | 0.05 | 0.18 | 0.14 | 0.12 |
WPI | 0.08 | -0.01 | 0.13 | 0.17 | -0.21 | -0.09 | -0.07 | 0.12 | 0.00 | -0.13 | -0.14 | 0.00 | 0.04 | -0.24 | 0.07 | 0.00 | -0.01 | 0.05 |
EASMI | -0.17 | -0.28* | 0.27* | -0.25 | -0.14 | 0.05 | -0.27* | -0.25 | 0.06 | -0.05 | -0.09 | 0.23 | 0.24 | 0.28* | 0.19 | 0.02 | -0.12 | -0.06 |
SASMI | -0.01 | -0.25 | 0.43** | -0.09 | -0.21 | 0.09 | -0.19 | -0.04 | -0.13 | -0.31* | 0.02 | 0.11 | 0.22 | 0.07 | 0.21 | -0.08 | -0.17 | -0.03 |
SCSMI | -0.10 | -0.37** | 0.52** | -0.22 | -0.29* | 0.14 | -0.37** | -0.21 | -0.13 | -0.35** | -0.11 | 0.24 | 0.23 | 0.24 | 0.37** | 0.02 | -0.21 | -0.10 |
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