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本文利用1959-2003年无锡市及其所辖的江阴市和宜兴市等三个站的观测资料,采用线性倾向估计、谐波分解、相关分析、小波分析、滑动t—检验、阈值检测方法、带通滤波等统计诊断方法,揭示了近45年来无锡市气温的变化特征,初步探讨了影响无锡气温的主要因素和无锡气温增暖的原因。通过对比江阴和无锡气温,分析了环境恶化和城市化对无锡气温的影响。分析了无锡单站要素(气温、降水、日照)之间在不同尺度上的相关关系。最后,研究了无锡灾害性天气和极端事件的发生特点以及和无锡气温增暖之间的关系。
无锡45 a的年平均气温的线性上升率为0.025℃/a;其中1990年代以后上升最大,是总时段内气温上升率的两倍多。冬季气温线性增长率最大,是气候变暖最大的贡献者。夏季上升幅度小,但同样表现为增暖的趋势。最低气温的增温量大于最高气温,即夜间的增温量大于白天。其中尤以冬季最低气温上升最快。无锡气温变化中有2-6a的短周期,有22a左右和42a左右的长周期。其中2-6a的短周期和42a左右的长周期对序列的贡献较大。经过小波变换和滑动t—检验两种方法比较,认为无锡气温在1992年前后发生了突变。无锡日最高气温≥35℃的年高温日数增多,≤零下5℃的年低温日数减少,低温日数减少更快。年极端最高气温和年极端最低气温都呈线性上升的态势,但是年极端最低气温的上升趋势更明显。截止1990年代末,无锡气温平均值的增加并没有导致新的破纪录的高温值。日最低气温不论冬春夏秋,都是明显升高;而日最高气温冬季升高;在夏季,最高气温偏高的事件增多,最高气温偏低的事件也增多。在12月份和7月份比较容易出现最高和最低气温的偏高或偏低事件。
通过对比无锡和江阴气温,得到的主要结论如下:由于环境恶化的影响,江阴年平均气温突然偏高了约0.42℃。环境恶化使得气温在晴天偏高更明显,达到0.53℃。与“城市化引起冬季增暖最明显”不同,环境恶化引起的气温偏高,秋季偏高的幅度最大。环境恶化同样引起夜间增温更显著。
通过分析无锡冷暖冬夏气温的形势场特征,认为:暖冬和冷冬的形势场特征是,西风带大槽包括东亚大槽减弱、东移(暖冬)和加深、西移(冷冬);炎夏和凉夏的形势场特征是,太平洋北部区域高度场偏高(炎夏)和偏低(凉夏)。冷暖冬夏的大范围形势场有相反的特征,表明形势场对气温的决定性意义。比起夏季,冬季的特征区域的形势场和冬季气温相关性更好。
通过分析无锡本地要素之间的关系,得出的主要结论有:(1)从“年代”平均看,无锡气温和降水呈正相关关系。在“年”和“季节”平均上,气温和降水之间都没有同期相关关系。在“月”平均上,夏半年3-9月降水越多,气温越低;而属于冬半年的10月-2月,降水越多,气温越高。其中12月、7月、8月降水量和气温的相关显著。在“日”值上,最高气温与降水是反相关,最低气温和降水是正相关。(2)在“年”平均上,日照和降水呈反相关。在“日”值上,降水和日照也是反相关。(3)在“年”平均上,日照和年平均最低气温呈反相关。在“日”值上,日照和日最高气温是正相关,和日最低气温是反相关。日照和日最高气温的相关性更好。
从年发生次数看,寒潮有线性减少趋势。分年代看,1960年代到1980年代,寒潮发生次数逐渐减少;1990年代寒潮又增多。从月份看,冬季前后月份寒潮减少,而2月寒潮增多。多年来,降温幅度在7℃以上的冷空气过程呈减少趋势,日最低气温在0℃以下的日数也在减少。
计算表明:形势场的变化导致了冷空气偏弱、降温幅度变小。在寒潮发生得多的年份,500hPa中高纬度高度场偏低,表明冷空气比较强;同时太平洋西北部地区偏高,表明副热带高压强度较强。冷暖系统都较强,形成我国东部地区的经向度增大,寒潮过程发生频繁。在少寒潮年,中高纬度高度场略偏高,太平洋副高基本正常,表明中国东部地区气温稳定少波动。
暴雨的年发生次数有增加的趋势。1990年代以来,暴雨的发生时间有向夏季集中的趋势。随着1990年代以来气温的明显回升,无锡雪和霜的年发生日数明显减少。比起前30年(1961-1990年),1990年代初霜日推迟了6天,而终霜日提前了7天。即平均霜期缩短了13天。