年均氣溫隨時(shí)間影響的研究

王愛東 魏明亮 秦曉敏 姜艷麗

摘要：利用最新的近142a的全球年平均氣溫?cái)?shù)據(jù)，通過回歸、指數(shù)上升、阻力方程的研究，得出年均氣溫的極值點(diǎn)是35.8℃，氣溫變化總的趨勢(shì)是上升的，在1821年氣溫平均上升速度最快，911年當(dāng)年氣溫上升速度最快，試驗(yàn)精度達(dá)99.53%以上，并與歷史記載進(jìn)行了比較分析，吻合程度較高。

關(guān)健詞：年均氣溫;回歸;上升;阻力

中國(guó)物候?qū)W家竺可楨辯駁成從中國(guó)5000年來的氣候記錄來看，平均氣溫升降一度很正常。正是火山噴發(fā)攜帶出了大量的二氧化碳，地表溫度才逐年上升，用了幾萬年的時(shí)間才溶解了地表冰川，結(jié)束了休冰期，生命重新活躍在地表。究竟現(xiàn)代氣溫隨二氧化碳濃度變化如何，下面筆者先從氣溫隨時(shí)間變化的影響入手進(jìn)行研究，進(jìn)而進(jìn)行氣溫隨二氧化碳濃度影響的研究。

1. 資料來源

主要通過網(wǎng)絡(luò)搜索查找氣溫隨二氧化碳濃度變化的歷史資料及最新研究成果，通過綠色文庫(kù)網(wǎng)獲得1880至2021年各年度全球平均氣溫。

2. 研究方法

利用回歸方程y=a+bx、y=exp（a+bx）與y=exp（a-b/x），參照鞏延蘋[1]、張德全[2]、張靖[3]等人的研究成果，將這三個(gè)方程分別命名為線性回歸方程、成長(zhǎng)指數(shù)方程和阻力指數(shù)方程，其中y為因變量，這里是指年均氣溫，x為自變量，是指時(shí)間。a、b為等求系數(shù)。時(shí)間單位為年，采取公元紀(jì)年。

3. 研究過程

3.1氣溫隨時(shí)間變化差異性分析

先通過方差分析全球年平均氣溫（以下簡(jiǎn)稱氣溫），前70年（1880-1949）與后72年（1950-2021）相比，方差值為10.32，以99.83%的可靠度說明前70年與后72年是有極顯著性差別的，后者比前者的均值高2.88%。

3.2氣溫隨時(shí)間變化分析

氣溫隨時(shí)間變化，分別采用1880—2020和1880-2021各年度氣溫與時(shí)間作相關(guān)系分析，其中1880-2021年度的分析，試驗(yàn)精度相對(duì)較高，故采用之。均通過t檢驗(yàn)和F檢驗(yàn)試驗(yàn)精度達(dá)99.5%以上。試驗(yàn)表明，從線性方程表明，公元0年起始變化溫度為0.98℃，比現(xiàn)在低13℃，上升方程的初始公元0年起始變化溫度為5.49℃，比現(xiàn)在低9.513℃左右，成長(zhǎng)指數(shù)方程試驗(yàn)精度較高，因此其實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為可靠。據(jù)2019，9，19日搜狐網(wǎng)看鑒專欄報(bào)道，從大氣候而言，地球存在大冰期與小冰期的間隔，而在小冰期之中，則存在與暖濕氣候相間隔的冷期，自從公元0年開始，新千年的第一個(gè)冷期即將光臨北亞大地，而他們即將摧毀的，是當(dāng)時(shí)盤踞北亞高原的游牧部落：匈奴。在這場(chǎng)從公元0年開始預(yù)演的氣候變化中，到了東漢末年，大規(guī)模的氣候變化開始接踵而至，從公元181年開始至公元540年，中華帝國(guó)開始進(jìn)入了新千年的第一個(gè)冷期，從而使得中國(guó)歷史進(jìn)入了長(zhǎng)達(dá)三百多年的漢末魏晉南北朝亂世。有學(xué)者認(rèn)為當(dāng)時(shí)氣溫比現(xiàn)在低2-3℃左右。畢竟是用現(xiàn)在100多年的變化去推斷2000多年前的事情。因此上升指數(shù)方程比線性方程的試驗(yàn)結(jié)果更為可靠。從試驗(yàn)精度最高的阻力方程，可以看出，氣溫在1821年，是公元0年至現(xiàn)在，氣溫隨時(shí)間平均變化最大的年份，910年左右是當(dāng)年氣溫隨時(shí)間變化最大的年份。據(jù)中國(guó)天氣網(wǎng)2015年3月17日?qǐng)?bào)道，更高時(shí)間分辨率的資料做進(jìn)一步的分析表明，在公元810、860和910年還發(fā)生了數(shù)個(gè)強(qiáng)旱災(zāi)年。據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料，公元4世紀(jì)到9世紀(jì)左右，歐洲夏季海平面的溫度均低于9攝氏度，這種情況一直持續(xù)到公元800-900年。1821年正好處于第一次工業(yè)革命的中期，又是火山大爆發(fā)氣溫下降的第6年，因此該試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)實(shí)情況相對(duì)應(yīng)，說明試驗(yàn)結(jié)果是比較可靠的。但是畢竟是用了近184a的數(shù)據(jù)資料來推算2000多a的狀況，與真值差距在所難免，因此必須采用更多年份的數(shù)據(jù)和更為先進(jìn)的計(jì)算辦法進(jìn)一步進(jìn)行科學(xué)研究。1816年用線性方程推算，當(dāng)年的氣溫是13.18℃，1870年13.54℃，而1880年的平均氣溫為13.79℃，1816年分別比1870和1880年低0.36℃和0.61℃，與1816年因1915火山爆發(fā)的原因使平均氣溫下降0.4—0.7℃相吻合。以上研究表明，氣溫變化與二氧化碳濃度變化，存在相關(guān)關(guān)系，人為活動(dòng)強(qiáng)度的增加，人口的增長(zhǎng)，可引起二氧化碳濃度的增高，使氣溫同步升高，主要以海洋為主的水汽蒸發(fā)增多，可增加降水量，減少旱災(zāi)的發(fā)生，從而促進(jìn)人們的安居樂業(yè)，社會(huì)的和諧穩(wěn)定，下面再看看二氧化碳濃度隨時(shí)間變化情況。

不難看出，阻力方程也有一定的局限性，當(dāng)時(shí)間從負(fù)的方向無限趨近于0時(shí)，氣溫值變成+∞，從正的方向無限趨近于0，就變成-∞，試驗(yàn)證明對(duì)于這三個(gè)試驗(yàn)方程，如果自變量同時(shí)加上或減去某一數(shù)值，方程的系數(shù)斜率b值不變，系數(shù)截距a值有所變化，本研究采取公元紀(jì)年，公元0年并非真正意義的時(shí)間起點(diǎn)，如果從地球形成那時(shí)起算真正意義的時(shí)間起點(diǎn)的，表明那時(shí)氣溫表化是極其強(qiáng)烈而且是極高或極低的，這與現(xiàn)實(shí)倒是相符的。線性方程和成長(zhǎng)指數(shù)方程表明，隨著是時(shí)間的推移氣溫是無限增長(zhǎng)的，這也是不符合現(xiàn)實(shí)的。線性方程往前推算，氣溫也是無限下降的也是不符合現(xiàn)實(shí)的。成長(zhǎng)指數(shù)方程的最小值為0，當(dāng)時(shí)間極為久遠(yuǎn)時(shí)將會(huì)達(dá)到，這倒是有可能的。阻力指數(shù)方程隨著時(shí)間的無限推移和倒算，氣溫將會(huì)達(dá)到極值點(diǎn)35.8℃，從這個(gè)方程可以看出，氣溫并不是無限增長(zhǎng)的，而且是有限度的。有過5億年前氣溫比現(xiàn)在高10℃的報(bào)道，即達(dá)到25℃左右，離極值仍然是想差甚遠(yuǎn)。

4. 討論

試驗(yàn)表明，近期氣溫總的趨勢(shì)是上升的，氣溫上升的極限是35.8℃，氣溫變化總的趨勢(shì)是上升的，在1821年氣溫平均上升速度最快，911年當(dāng)年氣溫上升速度最快，試驗(yàn)精度達(dá)99.53%以上，并與歷史記載進(jìn)行了比較分析發(fā)現(xiàn)是十分吻合的。

參考文獻(xiàn)：

[1]鞏延蘋，黑赤松生長(zhǎng)與年降水量關(guān)系研究，防護(hù)林科技[J]，41-47，2017，6。

[2]張德全，王風(fēng)臻，楊志軍，用樹木生長(zhǎng)量與降雨量相關(guān)性預(yù)測(cè)氣候干濕周期研究，林業(yè)建設(shè)[J]，47-54，2018，1。

[3]張靖，于凌飛，王一辰，赤松生長(zhǎng)節(jié)律與降雨量關(guān)系研究，防護(hù)林科技[J]，9-13，16，2017，11。