天津市北辰區冬季氣候特征研究

周仲秀　王文昊

摘要

采用趨勢分析、相關性分析和距平測算方法，根據1958～2010年天津市北辰區1、2和12月平均最低氣溫和極端最低氣溫氣象觀測資料，結合北辰區建站以來的最低氣溫年際變化，分析天津市北辰區氣候特征及其變化情況。研究表明，12、1和2月的極端最低氣溫變化均呈上升趨勢，傾向率分別為0.473、0.491和0.572 ℃/10a；月平均最低氣溫與月極端最低氣溫表現較好的同步性，1月份相關性最高；月極端最低氣溫存在波動性，其中，2月距平波動較大，1月距平波動較小。

關鍵詞 冬季氣候；變化特征；趨勢分析；相關性分析；北辰區

中圖分類號S161文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）28-09863-02

Climate Features of Winer in Beichen District， Tianjin City

ZHOU Zhongxiu， WANG Wenhao*

（Beichen District Meteorological Bureau in Tianjin City， Tianjin 300400）

Key wordsAccording to the meteorological observation data of average minimum temperature and extreme minimum temperature the in Beichen District， Tianjin， the paper adopt trend analysis， relevance analysis and departure method to analyze climate features and changes of Beichen District， Tianjin in January， February and December during1958-2010. To combine annual changes of minimum temperature since the weather station establishment in Beichen District， Tianjin， we come to the conclusion that： the changes of extreme minimum temperature all show an upward trend in December， January and February. Of which， rising trend rate are 0.473， 0.491 and 0.572℃/10a； The mean minimum temperature and monthly extreme minimum temperature performs a better synchronization； January has the highest correlation； monthly extreme minimum temperature has volatility， departure of February has greater volatility， departure of January anomaly has smaller volatility.

Key wordsWinter climate； Variation characteristics； Trend analysis； Correlation analysis； Beichen District

北辰區地處天津市中心北部，是京津黃金走廊和京津唐高科技產業帶的重要節點，是天津城市北移的承載區，全區總面積480 km2。都市型現代化農業穩步推進，發展建設設施農業800 hm2，建立了上萬畝現代化農業示范區，農業龍頭企業和農民專業合作組織發展到51個。 經過多年觀測數據的對比分析，北辰區的最低溫度較周圍區縣臺站的溫度偏低，而最低溫度與農業生產密切相關，因此，研究最低溫度的變化特征十分必要[1-2]。筆者根據1958～2010年天津市北辰區1、2和12月平均最低氣溫和極端最低氣溫氣象觀測資料，采用趨勢分析、相關性分析和距平測算方法，對北辰區最低溫度進行了研究，分析天津市北辰區氣候特征及其變化情況，以便趨利避害，為進一步做好該地區氣象服務工作提供科學依據，也可為區域氣候變化研究提供借鑒。

1 資料與方法

根據北辰區實際最低氣溫氣候情況，最低氣溫一般出現在1、2和12月份，因此，選取1958～2010年天津市北辰區1、2和12月份的月最低氣溫和月極端最低氣溫氣象觀測資料作為研究對象[3-4]，主要采用趨勢分析、相關性分析和距平測算方法，分析北辰區最低氣溫氣候特征及其變化。

2 結果與分析

2.1 北辰區最低氣溫基本氣候年際變化

從1958年天津市北辰區自建站以來，本站逐日觀測各種氣象要素。由于低溫凍害對于農業的負面影響，對逐年極端最低氣溫這一氣象要素的觀測特別關注。從1958～2010年天津市北辰區最低氣溫基本氣候的年際變化（圖1）可以看出，天津市北辰區年極端最低氣溫主要出現在12、1和2月；近53年天津市北辰區年極端最低氣溫出現次數最多的月份是1月，出現年份包括30個年份；年極端最低氣溫出現次數最少的月份是3月，只有1個年份出現；年極端最低氣溫出現次數相對較多的月份是2和12月，出現年份分別包括14和8個年份。

圖1 1958～2010年天津市北辰區最低氣溫出現月份分布

2.2 12、1和2月極端最低氣溫年際變化

由圖2可見，1958～2010年天津市北辰區12、1、2月極端最低氣溫時間序列均呈上升趨勢。在0.1的置信水平下，12月與1月極端最低氣溫時間序列的變化趨勢大體相同，傾向率分別為0.473和0.491 ℃/10a，2月份的上升趨勢最為明顯，傾向率為0.575 ℃/10a。基于全球變暖大背景下，天津市北辰區53年間12、1、2月極端最低氣溫時間序列的趨勢變化符合全球溫度逐漸增暖的趨勢。其中，1961年12月、2010年1月、1966年2月的極端最低氣溫分別是-18.0、-20.0、-22.7 ℃，屬于53年間12、1、2月極端氣溫中最低氣溫；1988年12月、2002年1月、1989年2月的極端最低氣溫分別是-8.4、-9.1、-6.4 ℃，屬于53年間12、1、2月極端氣溫中最高氣溫。除個別年份外，53年間12、1、2月極端最低氣溫均保持較平穩的變化。

圖21958～2010年天津市北辰區12月（a）、1月（b）和2月（c）極端最低氣溫變化

2.3 12、1和2月月極端最低氣溫與月平均最低氣溫相關性分析

在分析12、1和2月月極端最低氣溫時間序列變化趨勢的基礎上，引入月平均最低氣溫時間序列[5]，定量描述北辰區極端最低氣溫與月平均最低氣溫相關程度。計算1958～2010年天津市北辰區12、1和2月月極端最低氣溫與月平均最低氣溫時間序列的相關系數發現，北辰區1958～2010年12、1和2月月極端最低氣溫與月平均最低氣溫時間序列均存在正相關關系。其中，在0.01的置信水平下，1月份月極端最低氣溫與月平均最低氣溫時間序列的相關性最高，相關系數為0.81；在0.05的置信水平下，12和2月月極端最低氣溫與月平均最低氣溫時間序列的相關系數分別為0.68、0.62。

2.4 12、1和2月月極端最低氣溫距平分析

為更好觀測天津市北辰區氣候特征，在此將極端最低氣溫與平均最低氣溫進行距平處理，分析12、1和2月月極端最低氣溫距平。結果發現（圖3），近53年北辰區2月份極端最低氣溫距平波動較大，1月份極端最低氣溫距平波動較小。

圖3 1958～2010年天津市北辰區12、1和2月極端最低氣溫距平變化

3 結論

（1）1958～2010年天津市北辰區極端最低氣溫變化總體呈上升趨勢，傾向率在0.5 ℃/10a左右，說明北辰區極端最低氣溫與全球變暖同步，其中2月份上升趨勢最為明顯（0.575 ℃/10a），12月份上升趨勢則較為平緩（0.473 ℃/10a）。

（2）近53年北辰區平均最低氣溫與極端最低氣溫表現出較好的同步性，其中1月份相關性最高，說明當月極端最低氣溫的出現預示著這個月份最低溫度將普遍偏低。極端最低氣溫的出現對農業防寒具有指示意義，一旦出現極端最低氣溫就應及時加強農業的長期低溫防護。

（3）近53年北辰區極端最低氣溫存在波動性，其中2月份極端最低氣溫距平波動較大，而1月份極端最低氣溫距平波動較小。因此，在2月份應加強溫度監測，為農戶提供及時的氣象服務產品，減小低溫對農業的影響。

參考文獻

[1]

HOUGHTON J T，DING Y，GRIGGS D J.Climate change 2001：the scientific basis[M].Cambridge：Cambridge Univer sity Press，2001.

[2] CROWLEY T J.Causes of climate change over the past 1000 years[J].Science，2000，289（5477）：270-277.

[3] 陳洪濱，范學花.2010年極端天氣和氣候事件及其他相關事件的概要回顧[J].氣候與環境研究，2011，16（6）：132-143.

[4] 陳洪濱，范學花.2007年極端天氣和氣候事件及其他相關事件的概要回顧[J].氣候與環境研究，2008，13（1）：102-112.

[5] 徐雨晴，苗秋菊，沈永平.氣候持續變暖，極端事件頻發[J].氣候變化研究進展，2009，5（1）：56-60.