中國最高、最低溫度及日較差在海拔高度上變化的初步分析

董丹宏 黃剛

1 成都信息工程大學大氣科學學院，成都610225

2 中國科學院大氣物理研究大氣科學和地球流體力學數(shù)值模擬國家重點實驗室，北京100029

3 全球變化研究協(xié)同創(chuàng)新中心，北京100875

4 中國科學院大氣物理研究所季風系統(tǒng)研究中心，北京100029

1 引言

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）公布的第五次氣候評估報告顯示，從上世紀 50年代以來，全球平均氣溫不斷上升。在北半球，過去30年，每十年的增溫幅度高于 1850年以來的任何時期；并有專家表示盡管在過去的 15年里，全球變暖曾出現(xiàn)停滯現(xiàn)象，但這并不能反映全球氣候長期以來的變化趨勢。而在溫度上升的時期內(nèi)，年均最低氣溫的增長趨勢高于年均最高氣溫，導致全球日較差的下降（Stocker et al., 2013）。聯(lián)合國“氣候變化科學綱要”上提到盡管全球平均溫度在 21世紀以來沒有上升，但變暖的長期影響不僅仍舊存在，且有日益加強的趨勢（Balint et al., 2009）。而變暖趨勢之所以受阻，可能是因 21世紀以來的拉尼娜事件，且太陽輻射由弱到強，這在相當大程度上抵消了人類活動造成的變暖。而中國氣候在近十年繼續(xù)變暖，特別是東北地區(qū)是全球變暖最強烈的地區(qū)之一，其中原因較為復雜，除了溫室效應(yīng)、ENSO、太陽輻射、火山活動外，城市熱島效應(yīng)及與海洋熱鹽環(huán)流有關(guān)的年代際變化，也可能有一定影響（王紹武等，2010）。全球變暖不僅表現(xiàn)在平均溫度的升高，極端溫度及日較差也有明顯變化，并存在顯著的區(qū)域差異（Easterling et al., 2000）。與最高、最低溫度變化不同的是，日較差可以反映全球和區(qū)域性的溫度變化幅度特征，有著重要的生態(tài)學意義，對人類生存環(huán)境的變化、氣候異常的影響有特殊的參考價值（陳鐵喜和陳星, 2007）。因此，在年代際變化尺度上，日較差能獨立于平均溫度的變化，較好反映系統(tǒng)的內(nèi)在變化（Braganza et al., 2004）；并且，日較差與最高、最低溫度也有很大關(guān)系，因此對日較差的分析比單純分析平均溫度的變化更能為氣候變化研究提供支持（汪凱等，2010）。

觀測結(jié)果表明，上世紀日較差顯著減小，這不可能僅由自然變化因素導致（Braganza et al.,2004）。Vose et al.（2005）通過分析全球臺站溫度觀測數(shù)據(jù)后，認為 1950～1980年，由于全球幾乎所有地區(qū)最低溫度和最高溫度都在增加，導致日較差下降比較明顯，而 1979年以后日較差下降趨勢不再顯著。國內(nèi)對日較差變化的研究有很多。就全國區(qū)域分析來看，年平均最高、最低溫度變化在年代際尺度上變化基本一致，從20世紀70年代開始緩慢升溫，80年代中期升溫迅速，在90年代后期達歷史最高，后又回落；相應(yīng)地，日較差從 20世紀 60年代初開始在波動中呈下降趨勢，并持續(xù)到90年代初，從20世紀90年代開始，日較差下降趨勢仍持續(xù)，但下降幅度有所減緩（Liu et al., 2004; 唐紅玉等, 2005）。從季節(jié)變化上來看，各季最低氣溫呈增長趨勢，日較差呈減少趨勢，并在我國北方尤為明顯，以冬季趨勢最為明顯（任國玉等, 2005; 唐紅玉等, 2005）。此外，最高、最低氣溫的非對稱變化在夏季最為顯著，夏季最高氣溫降低，最低氣溫增加（王凱等, 2010）。日較差的變化有明顯的區(qū)域和季節(jié)性，平均減小幅度為高緯度地區(qū)大于低緯度地區(qū)（唐紅玉等, 2005；陳鐵喜和陳星, 2007），并且西部的青藏高原和新疆地區(qū)的日較差變化與東部地區(qū)差異尤其明顯（陳鐵喜和陳星, 2007）。一些研究在對 20世紀后半期青藏高原地區(qū)日較差的特征分析后，發(fā)現(xiàn)高原大部分地區(qū)平均氣溫和最高、最低氣溫普遍升高，最低氣溫上升速率是最高氣溫的 1～3倍，日較差顯著減小（馬曉波和李棟梁,2003）；另外，青藏高原東部地區(qū)日照時數(shù)與日較差有密切的正相關(guān)，總云量與日較差則有反相關(guān)關(guān)系（李躍清，2002）。

中國地形多種多樣，山區(qū)面積占全國總面積的2/3。由于區(qū)域所處的陸地位置、緯度位置以及大氣環(huán)流系統(tǒng)位置的不同，加上地形等的影響，區(qū)域?qū)θ蜃兓捻憫?yīng)是千差萬別的（盧愛剛等，2006）。Dong et al.（2014）在研究平均溫度在不同海拔高度上的變化時，發(fā)現(xiàn)以200 m高度為界，200 m以下隨著海拔高度的升高，平均溫度的增溫趨勢減弱，200 m以上地區(qū)平均溫度的增溫趨勢加強。中國山區(qū)面積廣大，緯度跨度大，受多種氣流影響，因此對垂直空間上溫度變化的分析，可從另一方面揭示全球變暖對不同海拔高度地區(qū)的作用強度；而且高山具有較大的熱力和動力作用，對區(qū)域和全球的氣候變化、水循環(huán)、生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。此外，許多平均溫度的變化與最高、最低溫度的變化緊密相連，因此進一步分析最高、最低溫度以及日較差的變化有助于全面了解中國垂直方向上的氣候變化特征。關(guān)于20世紀50年代以來中國溫度變化趨勢的研究重點著眼于氣溫的空間分布特征，對于垂直高度上溫度變化的研究，目前大部分僅限于青藏高原等高海拔地區(qū)的溫度變化與海拔高度的關(guān)系。如Rebetez and Beniston（1998）等發(fā)現(xiàn)阿爾卑斯山的日較差與日照時數(shù)在低海拔測站有很強的相關(guān)性，而高海拔地區(qū)沒有這樣明顯的關(guān)系。本文擬研究近 50年全國最低氣溫、最高氣溫以及日較差變化的區(qū)域差異和季節(jié)變化對比及其與海拔高度的關(guān)系，并初步探討日較差變化隨海拔高度變化在時空上所遵循的規(guī)律及其主要成因。這可以揭示各海拔高度對全球變化的響應(yīng)速度與程度存在一定的差別，為進一步揭示中國不同海拔高度地區(qū)的氣候特征做一些探索。

2 資料與方法

2.1 資料來源

所用資料來自《中國均一化氣溫數(shù)據(jù)集1.0版》的升級版本①中國氣象局國家氣象信息中心. 2013. 中國均一化氣溫數(shù)據(jù)集1.0版（CHHT1.0）升級版本 [M]. 北京，升級版本的數(shù)據(jù)包含中國 825個國家基本、基準站1951年至2012年逐日最高、最低以及平均氣溫均一化數(shù)據(jù)集。氣象資料由于建站、遷址等問題存在非均一性，所以本文基于均一化氣溫數(shù)據(jù)對溫度的變化在海拔高度上的變化進行分析。由于我國地面氣象觀測規(guī)范曾做過多次修改，尤其是在 1962年以前，包括觀測時制、時間、次數(shù)、觀測場地以及觀測儀器有較大的變化，所以分析時段選取1963～2012年共50年（吳增祥，2005；李百超等，2009）。為保證資料準確、可靠，剔除50年中缺測資料達3個月以上的氣象站點，最終得到全國740個測站資料，包括日平均氣溫、日最高氣溫和日最低氣溫以及測站的位置數(shù)據(jù)，其中測站的海拔高度范圍為 0～4700 m，緯度范圍為 16°～53°N，經(jīng)度范圍為 75°～133°E。

根據(jù)選取的全國740個氣象站點的海拔高度分布統(tǒng)計情況（圖1）可知：在我國東北南部、華北東部、黃淮及江南、華南大部分地區(qū)臺站高度在200 m以下，在東北大部分地區(qū)、內(nèi)蒙古、新疆、西北東南部以及西南地區(qū)，其測站海拔高度在 200～2000 m之間，其余在西藏、西北地區(qū)中部，測站海拔在2000 m以上，且最為集中。

2.2 資料處理與研究方法

（1）空間平面分布圖采用Arcgis地理信息系統(tǒng)軟件繪制，插值方法選用地統(tǒng)計學模塊中的克里格法。克里格法是從變量相關(guān)性和變異性出發(fā)，在有限區(qū)域內(nèi)對區(qū)域化變量的取值進行無偏、最優(yōu)估計的一種方法，也是對空間分布的數(shù)據(jù)求線性最優(yōu)、無偏內(nèi)插估計的一種方法（彭彬等，2011）。

（2）單個站點計算氣溫變化趨勢采用一元線性回歸：

（3）季節(jié)上采用氣象季節(jié)劃分方法，即上年12月至當年2月為冬季、3～5月為春季、6～8月為夏季、9～11月為秋季，年平均值為當年12個月的算術(shù)平均。

（4）日較差（Diurnal Temperature Range,TDTR）為日最高氣溫（Maximum Temperature,Tmax）與日最低氣溫（Minimum Temperature,Tmin）之差，可表示為

本文的設(shè)計思路為：首先利用（2）式計算各個站點的逐日日較差，再用線性方法計算出每個站點 40年各年、季節(jié)平均最高氣溫、最低氣溫和日較差的變化趨勢。最高、最低氣溫距平基于1971～2000年30年的氣候態(tài)值為基礎(chǔ)。為研究氣象要素變化與海拔高度的關(guān)系，在不同的海拔高度范圍上計算平均最高溫度、平均最低溫度和平均日較差，以及對其變化趨勢做區(qū)域平均，分析這三個氣象要素的趨勢變化、年際變化及年代際變化。

3 結(jié)果分析

3.1 1963～2012年全國地區(qū)氣溫變化特征

由全國臺站氣溫傾向率統(tǒng)計數(shù)據(jù)（表1）可以看出近 50年全國最高溫度和最低溫度大致呈增溫趨勢。變化趨勢無論是年際或季節(jié)變化，最低溫度的增溫幅度都高于最高溫度；相應(yīng)地，最低溫度的降溫幅度也都小于最高溫度。最高溫度除夏季外，其他季節(jié)增溫明顯；最低溫度各季增溫都很明顯，尤其冬季達到0.5°C (10 a)-1。盡管有個別測站有降溫趨勢，但幾乎沒有站點通過顯著性檢驗。大部分測站的日較差呈下降趨勢，冬季減小幅度最大，達-0.27°C (10 a)-1；在春季，日較差增大的測站數(shù)最多且為四季中上升幅度最大的季節(jié)，但下降幅度卻也比夏秋兩季大。

從全國地區(qū)近 50年氣溫傾向率的分布與等高線疊加的空間圖來看（圖2），我國最高、最低溫度為一致的增長趨勢。最高溫度和最低溫度在我國東北北部、內(nèi)蒙古和華北北部一帶，以及青藏高原東部地區(qū)為增溫高值區(qū)，這些區(qū)域都對應(yīng)我國高海拔地區(qū)，海拔幾乎都在200 m以上，且在35°N以北尤其明顯。在我國黃淮地區(qū)和西南地區(qū)東部，最高溫度增溫趨勢不明顯。除西南地區(qū)東部外，最低溫度的增溫幅度要比最高溫度更為明顯。日較差的變化趨勢的空間分布與最低溫度較為一致，在我國東北、內(nèi)蒙古、華北及黃淮東部地區(qū)有下降低值區(qū)，西北西部及青藏高原為較明顯的下降趨勢。值得注意的是在我國西北地區(qū)東南部、長江流域中部地區(qū)，日較差有微弱的增加趨勢。這種空間分布，周雅清和任國玉（2010）在分析中國極端氣溫事件變化特征時也得出相似的結(jié)論：日最高氣溫的極大值整體都有上升趨勢，最高、最低氣溫的極大值在北方上升較明顯，而在長江中下游和西南地區(qū)有下降的趨勢。翟盤茂和任福民（1997）在分析1950～1990年的氣象要素變化時，認為最高溫度在黃河以北、95°E以西以增溫為主，最低溫度在全國表現(xiàn)出一致的增溫。

表1 1963～2012年全國氣溫傾向率統(tǒng)計（包含增溫、降溫的站點統(tǒng)計及相應(yīng)的氣溫傾向率）Table 1 Statistics of the temperature trend in China during 1963–2012 (including the numbers of stations with a positive and negative trend and the corresponding temperature trend)

從最高溫度、最低溫度和日較差的距平變化來看（圖3），最高溫度在1990年前有微弱的下降趨勢，且變化波動大，在 1990年后期為明顯的上升趨勢，到了 2000年以后增溫達到最大值；最低溫度在這兩個時期內(nèi)則是先微弱增加后增加迅速；日較差在20世紀90年代以前迅速減小，之后有微弱的減小。周雅清和任國玉（2010）在分析極端溫度時也得出最高溫度和最低溫度的極大值在 20世紀90年代中期迅速升高，在進入2000年以后仍然保持在較高水平上。

圖1 中國站點海拔分布。藍色三角形、黃色圓點、紅色五角星分別代表海拔位于200 m以下、200～2000 m、2000 m以上臺站位置Fig. 1 The distribution of the 740 Chinese meteorological stations whose data are used in this study, delineated by altitude: 0-200 m (blue triangles);200-2000 m (yellow circles); 2000-4700 m (red stars)

綜上所述，變化趨勢無論是年際或季節(jié)變化，最低溫度的增溫幅度都高于最高溫度的增幅，且其增溫明顯區(qū)域都對應(yīng)我國高海拔地區(qū)，海拔幾乎都在200 m以上，在35°N以北尤其明顯。大部分測站的日較差呈下降趨勢，冬季減小幅度最大，其變化趨勢的空間分布與最低溫度較為一致。最高溫度除夏季外，其他季節(jié)增溫明顯；最低溫度各季增溫都很明顯，尤其冬季，增溫達0.5°C (10 a)-1。最高、最低溫度在 20世紀 90年代后期增溫迅速，在2000～2012年間增溫達最大值，對應(yīng)日較差在 90年代后由迅速減小變?yōu)槲⑷醯南陆第厔荨?/p>

左小龍的腦海里冒出來的第一個名字就是“挑戰(zhàn)者號”。但他覺得這個名字很耳熟，好像被誰用過，思前想后，出來的都是一些不能讓自己滿意的名字，諸如“大西洋”，不行，這個就像一個國產(chǎn)摩托的牌子，“所向披靡“也不好，這個“靡”字他不知道怎么寫，“暗夜之星”也不好，感覺它是錦江之星的兄弟。

3.2 1963～2012年全國地區(qū)溫度與海拔高度的關(guān)系

其次是日較差，最低溫度的變化趨勢與海拔高度性關(guān)系最弱，僅在夏季相關(guān)。最高溫度和日較差的變化趨勢與海拔高度的關(guān)系在秋季最為相關(guān)。黃琰等（2011）在分析中國氣溫極值分區(qū)的時空變化特征時發(fā)現(xiàn)，氣溫分區(qū)形式與中國地形和站點的緯度相關(guān)性較大，其中秋冬季節(jié)極值分區(qū)與海拔高度的相關(guān)性高。

表2 1963～2012年中國氣溫要素變化趨勢及其與海拔高度的相關(guān)性統(tǒng)計Table 2 Temperature trends and correlation coefficients(R) between altitude and temperature trends on an annual and seasonal basis in China for the period 1963–2012

圖2 1963～2012年全國（a）最高、（b）最低溫及（c）日較差傾向率的空間分布。圖中等值線為海拔高度，單位：mFig. 2 Distribution of the (a) maximum temperature trend, (b) minimum temperature trend, and (c) diurnal temperature range trend in China for the period 1963-2012. The isolines are contour lines, units: m

圖3 1963～2012 年（a）最高（Tmax）、（b）最低溫度（Tmin）和（c）日較差（TDTR）的距平（相對于1971～2000年氣候態(tài)標準）。紅色線表示平均變化趨勢Fig. 3 Anomalies of (a) maximum temperature (Tmax), (b) minimum temperature (Tmin), and (c) diurnal temperature range (TDTR) (relative to the 1971-2000 standard climatology) and their linear trends (red lines)

3.3 1963～2012年全國地區(qū)日較差在不同海拔高度范圍內(nèi)的年際變化

為了進一步分析不同海拔高度上，各氣溫要素變化趨勢的異同點，將臺站按不同海拔高度段進行分類討論。對于目前已有的溫度在垂直高度上變化的研究，大部分僅限于青藏高原、云貴高原等區(qū)域的溫度變化與海拔高度的關(guān)系，這些研究對海拔高度的分類只是粗略地將海拔高度以500 m為單位進行劃分（You et al., 2008, 2010; 王朋嶺等，2012）。本文研究的是全國區(qū)域不同海拔高度上氣溫變化的特征，500 m以下臺站數(shù)占總數(shù)的一半左右，為了盡量縮小不同的海拔高度范圍內(nèi)測站數(shù)目的差異，現(xiàn)把海拔高度分為8段：0～50 m、50～100 m、100～200 m、200～500 m、500～1000 m、1000～1500 m、1500～2000 m、2000～4700 m。

從不同海拔高度上日較差距平值的變化可以看出（圖4），200 m以下的區(qū)域日較差變化較為相似，在近 50年為一致的下降趨勢，變化波動幅度在20世紀80年代后期變小。200 m到2000 m地區(qū)的日較差年際變化較為一致，以 80年代中期為結(jié)點，之前日較差為明顯的下降，之后日較差有微弱的上升，在 2000年以后又變成微弱的下降趨勢。2000 m以上的臺站，幾乎都位于青藏高原地區(qū)，可以看出在20世紀80年代初期開始日較差的下降趨勢不再持續(xù)，但其年際變化振幅依然很大。

根據(jù)日較差在不同海拔高度上距平變化的特點，繪制了最高溫度和最低溫度在0～200 m、200～2000 m、2000～4700 m這三個海拔高度范圍上的距平變化（圖5）。從圖中可以看出，每個海拔段內(nèi)最低溫度的增溫趨勢都要比最高溫度明顯，但其振動幅度沒有最高溫度強烈。最低溫度在2000 m以下地區(qū)為明顯的增溫趨勢（圖5e）。最高溫度在20世紀 90年代以后有明顯的增溫趨勢，但近十年趨勢變緩；在20世紀80年代中期以前，200 m以下的地區(qū)最高溫度有下降趨勢（圖5a），200～2000 m范圍內(nèi)最高溫度沒有明顯的變化（圖5b），到了2000 m以上地區(qū)有微弱的增溫趨勢（圖5c）。究其原因，可能是由于20世紀90年代以前，城市化進程較快，工業(yè)發(fā)展等產(chǎn)生的氣溶膠導致降溫，致使我國城市化較快地區(qū)即200 m以下地區(qū)最高溫度有微弱下降趨勢；而2000 m以上的青藏高原地區(qū)的氣溫變化大部分是由自然因素所導致，因此由2000 m以上最高溫度和最低溫度的變化曲線可以明顯看出近五十年中國氣溫大致呈增長趨勢，且在近二十年有所加強。

圖4 不同海拔高度上，1963～2012年日較差距平序列（相對于1971～2000年氣候態(tài)標準）Fig. 4 Diurnal temperature range anomalies at different altitudes for the study area from 1963 to 2012 (relative to the 1971-2000 standard climatology)

綜上所述，隨著海拔高度的升高，日較差變化幅度越大，且20世紀90年代前日較差的下降趨勢也更迅猛，20世紀90年代后下降趨勢減弱。最高溫度隨高度的升高，變化趨勢由下降變?yōu)樯仙?/p>

3.4 1963～2012年全國地區(qū)日較差在不同海拔高度范圍內(nèi)的年代際變化

圖6為不同年代，隨海拔高度的升高，氣溫要素的變化特征。從圖中可以看出，氣象要素在年、季節(jié)特征上都表現(xiàn)為，最高、最低溫度在 20世紀90年代（圖6c、g、k）的增溫最為明顯。最高溫度和最低溫度的變化趨勢較為一致：最低溫度除了在2000～2012年間冬季有下降趨勢外（圖6l），其他年份都為增加趨勢，其中以20世紀90年代增溫幅度最大（圖6k），尤以低海拔地區(qū)最為明顯；除20世紀90年代冬季外，最高溫度的增幅都小于最低溫度；最高溫度在20世紀80年代變化最弱，最低溫度除冬季外變化也很小；2000 m以上的高海拔地區(qū)，最高溫度和最低溫度的增幅在20世紀90年代以前較小，僅在2000～2012年間增幅最為明顯。因此，在同一海拔高度上，最高、最低溫度在不同年代的增幅具有不一致性。日較差在20世紀80年代以前都為明顯的下降趨勢，到了 90年代，日較差有所增加，尤以冬季最為顯著，增加的幅度在500 m以上更明顯；在 2000～2012年，日較差又近乎為一致的下降趨勢，2000 m以上的高海拔地區(qū)則表現(xiàn)為夏季減小，冬季增加的不一致性（圖6d、h、l）。

圖5 不同海拔高度上，1963～2012年（a-c）最高溫度和（d-e）最低溫度的距平序列（相對于1971～2000年氣候態(tài)標準）Fig. 5 The (a-c) maximum and (d-e) minimum temperature anomalies at different altitudes for the study area from 1963 to 2012 (relative to the 1971-2000 standard climatology)

圖7為不同的海拔高度上，氣象要素的年代際變化特征柱狀圖。20世紀90年代，低海拔地區(qū)最高、最低溫度增溫幅度大于高海拔地區(qū)，且低海拔地區(qū)最低溫度增幅大于最高溫度，高海拔地區(qū)則相反。在2000 m以上地區(qū)，2000～2012年最高溫度和最低溫度的是近五十年增幅最高的十年。對于日較差，大部分為減小趨勢，僅在20世紀90年代且海拔在200 m以上地區(qū)為增加趨勢，直接因素是此時最高溫度的增加幅度大于最低溫度所導致的。

由于以上的分析說明，在20世紀90年代前后溫度要素的變化差異較大，因此將所分析的近 50年的時間長度分為兩個時期：1963～1990年和1991～2012年，分別在這兩段時期內(nèi)分析不同海拔高度上氣溫要素的變化特征（圖8）。

從氣溫要素的年際變化特征來看，20世紀 90年代以前（圖8a），最高溫度變化不明顯；而最低溫度的增溫趨勢和日較差的下降趨勢較為明顯，且垂直方向上變化不大。1991～2012年（圖8f），最高、最低溫度為明顯的上升趨勢，最低溫度的增溫幅度都大于最高溫度，且除100 m以下的低緯度地區(qū)最低溫度增幅較大外，隨著海拔的升高增溫幅度明顯增大；而1500 m以上的高海拔地區(qū)，日較差下降趨勢有所減緩。從季節(jié)特征來看（圖8b-e、8g-j），除冬季外，最高溫度和最低溫度在近二十年的增幅都要高于1990年以前；冬季1990年以前最高溫度和最低溫度都為增加趨勢，但在1991～2012年2000 m以下最低溫度和最高溫度為下降，2000 m以上地區(qū)溫度增長明顯。同樣，1990年以前氣溫隨海拔高度的變化沒有明顯特征，但在1990年以后，溫度隨海拔高度升高，氣溫變化率先減小后增加。日較差在20世紀90年代以前四季都為減小趨勢，平均下降幅度在冬季最大；20世紀90年代后，日較差僅在秋冬兩季為減小趨勢，在春季為一致的增加趨勢。周杰等（2013）在分析華北地區(qū)氣溫日較差的時空特征時也發(fā)現(xiàn)，夏季日最高溫度在 1990年左右出現(xiàn)較為明顯的趨勢突變，1990之前呈較明顯的下降，之后則呈現(xiàn)非常明顯的上升；最低溫度變化亦如此，1990年以前為不太明顯的上升，突變后呈現(xiàn)更加顯著的上升趨勢。

圖6 年（左）、夏季（中）、冬季（右）最高溫度、最低溫度和日較差在四個時期的平均溫度相對于前十年的平均溫度差隨海拔高度變化：（a、e、i）20世紀70年代、（b、f、j）20世紀80年代、（c、g、k）20世紀90年代、（d、h、l）2000～2012年。紅（藍）色矩形框代表最高（低）溫度，灰色矩形框代表日較差Fig. 6 At different altitudes, annual (left), summer (middle), and winter (right) in maximum temperature (red bars), minimum temperature (blue bars), and diurnal temperature range (grey bars) of the differences between the averages of maximum temperature, minimum temperature, and diurnal temperature range and the averages in the previous decade: (a, e, i) 1970s, (b, f, j) 1980s, (c, g, k) 1990s, and (d, h, l) 2000-2012

4 結(jié)論與討論

本文利用我國740個臺站的觀測資料，初步分析了中國 1963～2012年最高溫度、最低溫度及日較差與海拔高度的關(guān)系。現(xiàn)將結(jié)果歸納如下：

（1）無論是年或季節(jié)變化，最低溫度的增溫幅度都高于最高溫度，且其增溫顯著區(qū)域都對應(yīng)我國高海拔地區(qū)。大部分地區(qū)的日較差呈下降趨勢，冬季減小幅度最大。最高溫度除夏季外，其他季節(jié)增溫明顯；最低溫度各季增溫都很明顯，尤其是冬季。最高、最低溫度在20世紀90年代后期增溫迅速，2000～2012年增幅最大，對應(yīng)日較差在20世紀90年代以前迅速減小，20世紀90年代后變?yōu)槲⑷醯南陆第厔荨?/p>

（2）從氣溫的變化趨勢與海拔高度的相關(guān)關(guān)系可知：夏、秋、冬三季及年變化規(guī)律為，隨著海拔高度的升高，最高溫度和最低溫度的升溫幅度越大，日較差也增加。其中最高溫度的變化趨勢與高度的相關(guān)性最好。

（3）同一高度上，最高溫度和最低溫度在不同年代的增幅具有不一致性：20世紀80年代，二者變化幅度最弱；20世紀90年代二者增幅最大，尤以低海拔地區(qū)最為明顯；2000 m以上高海拔地區(qū)，二者在 20世紀 90年代以前變化趨勢較弱，在2000～2012年增幅十分明顯。

圖7 不同海拔高度上，最高溫度、最低溫度和日較差在不同時期相對于前10年的變化。紅（藍）色矩形框代表最高（低）溫度，灰色矩形框代表日較差Fig. 7 At different altitudes, the decadal changes in maximum temperature (red bars), minimum temperature (blue bars), and diurnal temperature range (grey bars)

（4）隨著海拔高度的升高，日較差變化幅度越大，且20世紀90年代前日較差的下降趨勢也更迅猛，20世紀90年代后下降趨勢減弱。2000 m以上地區(qū)，日較差季節(jié)變化大：夏季減小，冬季增加。最高溫度隨高度的升高，變化趨勢由下降變?yōu)樯摺?/p>

（5）20世紀 90年代以前，最高、最低溫度隨海拔高度變化不大，而近 20年隨海拔高度升高，最高、最低溫度的變化趨勢近乎都是先減小后增加；日較差在 20世紀 90年代以前四季都為減小，20世紀90年代后日較差僅在秋冬兩季減小。

對于產(chǎn)生日較差變化的可能原因，目前也有一些學者對此進行研究。最高、最低溫度的變化趨勢不同，是決定日較差變化的直接原因（陳鐵喜和陳星, 2007; 汪凱等, 2010）。許多自然因素，如太陽輻射、云、氣溶膠等都會對最高、最低溫度的變化產(chǎn)生影響；人為因素，如城市化效應(yīng)、下墊面的變化等也會使最高、最低溫度產(chǎn)生差異。日最高氣溫一

般主要受太陽的短波輻射控制，日最低氣溫則主要與地面和大氣云層的長波輻射有關(guān)（汪凱等,2010）。有研究發(fā)現(xiàn)太陽輻射自20世紀60年代開始呈下降趨勢，到80年代停止，這是導致80年代以前日較差下降的原因之一；從 90年代開始太陽輻射上升，從一定程度上減緩了日較差的下降（Wild et al., 2005, 2007）。云可對地表的輻射狀況產(chǎn)生影響，白天通過反射太陽輻射使最高溫度減小，夜間通過吸收和發(fā)射長波輻射使最低溫度增加，從而導致日較差的減小（Ramanathan et al.,1989）。早前對日較差的研究認為云與日較差有很好的相關(guān)性：云量和日較差有反相關(guān)。顯著區(qū)域在我國東南部多云區(qū)，該區(qū)域平均云量隨緯度的增高而減小，相應(yīng)日較差隨緯度的增高而增大（曾昭美等, 1993; 陳鐵喜和陳星, 2007）。然而由于中國地理狀況不同，區(qū)域氣候特征的復雜性和特征性，使東西部地區(qū)日較差變化存在明顯的差異（陳鐵喜和陳星, 2007），所以云量對日較差的影響具有很大的不確定性。近年來，人為因素對氣候造成的影響越來越顯著。與人類活動有關(guān)的氣溶膠對輻射、云、降水等產(chǎn)生的直接或間接的影響可能對日較差的變化趨勢發(fā)揮了重要作用（Gong et al., 2007）。Zhou（Zhou et al., 2009）也認為日較差的減小可歸因于云量、降水和土壤水分的增加。大氣環(huán)流和土地利用的改變以及溫室氣體，氣溶膠的增加通過影響云量和土壤水分或通過改變地表性質(zhì)來對溫度變化產(chǎn)生一定影響。我國地域遼闊，氣候類型復雜多樣，接下來應(yīng)利用資料深入詳細分析、探討引起最高、最低溫度及日較差變化的原因。

圖8 （a-e）1963～1990年和（f-j）1991～2012年兩個時期內(nèi)，年、季節(jié)最高、最低溫度和日較差變化趨勢與海拔高度關(guān)系。紅（藍）色矩形框代表最高（低）溫度，灰色矩形框代表日較差Fig. 8 At different altitudes, the trends of maximum temperature (red bars), minimum temperature (blue bars), and diurnal temperature range (grey bars)during (a-e) 1963-1990 and (f-j) 1991-2012

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