哈尔滨气温变化特征分析

张同智，高军，刘传顺

（1.黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨 150030;2.黑龙江省气候中心,黑龙江哈尔滨 150030）

哈尔滨气温变化特征分析

张同智1，高军1，刘传顺2

（1.黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨 150030;2.黑龙江省气候中心,黑龙江哈尔滨 150030）

上世纪80年代以来,哈尔滨年平均气温明显上升,在127年中上升了2.7℃。主要冬季升幅最大,春季次之,再次为秋季,夏季升幅最小。平均最低气温的升幅较明显,远高于平均最高气温的升幅,冬季最低气温的升幅最大夏季的升幅次于春季;秋季升幅最小。另外还分析了气温年代际变化特征。

气温变化;年代际、年、季变化；分析

1 引言

哈尔滨气象资料具有很好的代表性,它基本的反映了全省的气象状况。自20世纪70年代以来,随着全球气候变暖,哈尔滨变暖更加显著;因而导致极端天气多发,造成灾害。分析哈尔滨气候变化,就是更好了解、掌握和应用气候变化规律,为国民经济各部门服务,特别是为当前和长远应对气候变化制订各项政策措施提供科学依据和科技支撑。就目前来讲分析气温变化特征的方法很多如周期分析、小波分析、突变分析等[1-3]。

本文主要采用趋势法分析年代际、年、季气候变化趋势和气候变暖的事实。文中使用的哈尔滨气象资料,全部来自黑龙江省气象信息中心。

2 分析计算方法

分析气候变化大多采用一元线性回归方程

用xi表示样本量为n的某一气候变量，用ti表示xi所对应的时间，建立xi与ti之间的一元线性回归方程：

其中，a为趋势常数，b为趋势系数。a和b可以用最小二乘法进行估计。

3 哈尔滨年平均气温变化

取哈尔滨年平均气温资料，时间1881～2007年，序列长度M=127 a，做年平均气温变化（见图1）。120多年气温变化有明显的上升趋势，计算一元线性回归方程：y=a+bx;得b=0.1838，a=24.385，则y哈＝0.1838x+24.385，其中a为趋势常数，b为趋势系数，x为时间年数。在127 a中年平均气温上升了2.3℃，上升速率0.18℃/10 a。比较黑龙江省年平均气温变化，时间1954～2007年同见图1，年数样本为54 a。同比之下，黑龙江省年平均气温变化幅更大一些，54 a当中线性升幅1.96℃，上升速率0.36℃/10 a。可见全省升温幅度高于哈尔滨，这是由于全省最大升温区在北部沿黑龙江流域和三江平原地区,但较同期中国与全球气温要明显升高[1]。从哈尔滨年平均温度年代际变化来看（见表1），19世纪末80～90年代温度维持较低,与北半球、中国气温变化同步[1];20世纪初期的30年代里，气温上升至3.3℃，升幅0.7℃；从40年代开始至70年代气温升至3.6～3.7℃，较30年代最大升幅为0.4℃；从80年代开始气温进一步大幅上升，由70年代3.6℃突升至80年代4.2℃，升幅0.6℃；从90年代开始气温突变,已通过T值|ta=0.01|=3.2检验[1],至21世纪初的7 a中，升温的幅度再次提高，较20世纪80年代上升0.6～0.7℃。21世纪初的7 a较19世纪80年代气温上升2.9℃，高于127 a的线性升温。127 a中最高年温度出现在2007年为6.6℃。哈尔滨近30 a如此升温幅度是对全球气候变暖的响应，尤其高纬的升温幅度远高于中、低纬。

表1 哈尔滨年平均气温年代际变化

4 哈尔滨四季气温变化

4.1 冬季（11～下年2月）平均气温变化

资料选取1951～2007年，计57 a样本。从冬季气温变化趋势来看（见图2），气温呈明显的上升趋势，线性方程y冬=0.5331x-147.16；57 a中它的线性升温幅度为3℃，上升速率0.5℃/10 a,远高于年平均温度升温速率。计算冬季气温与年平均温度之间相关系数,它们之间相关系数为0.68,通过0.001信度检验,表明冬季气温与年平均温度的变化相当一致。

从年代际变化来看,见图2横线，20世纪50年代冬季气温在-13.8℃，到60年代略有下降，在-14.3℃，70年代又略有上升在-14.0℃；80年代气温突变,到本世纪2007年气温大幅度上升，由80年代-13.0℃至2001～2007年-11.0℃，上升2℃；较最低60年代气温上升3.2℃。最高年冬温出现在2006年为-8.8℃，最低出现在1976年为-17.6℃，变幅为8.8℃。

冬季平均最高最低气温。从平均最高最低气温变化趋势见图3、图4来看，呈线性上升趋势，平均最高气温线性方程yH=0.317x-83.231；在57 a中它的线性升温幅度为1.8℃，速率0.3℃/10 a，较冬季平均气温速率低0.2℃/10 a平均最高温度最大值出现在2006年-3.5℃，最低年出现在1976年为-11.6℃。变幅为8.1℃。同样平均最低气温线性方程yL=0.6383x-202.83；57年中它的线性升温幅度为3.5℃，速率为0.62℃/10 a远大于平均最高气温升幅。平均最低气温最大值出现在2006年为-13.7℃，最低值出现也在1976年为-22.9，变幅为9.2℃高于最高气温的变幅。表明冬季的升温主要反映在冬季平均最低气温的升温上。另外,计算了冬季平均最高最低气温与冬季平均气温的相关系数,冬季平均最高气温与冬季平均气温的相关系数为0.96;最低气温与冬季平均气温的相关系数为0.97,高于最高气温与冬季气温的相关;也反映了最低气温的升温对冬季平均气温升温的贡献这一观点。

4.2 春季（3～5月）气温变化

从春季气温变化趋势来看（见图5），上升幅度较大。春季气温线性方程为：y3-5T=0.4929x+44.793；线性升温幅度为2.76℃，速率为0.48/10 a，略低于冬季速率。春季气温最大值出现在1998年为9.8℃；最低值出现在1957年为3.4℃，变幅为6.4℃。

从年代际变化来看（见表2），20世纪50年代、70年代温度较低，尤其50年代平均气温4.7℃，10 a内有6 a低温，具有群发特征1954～1958年，为低温时段。80年代后气温明显上升，至本世纪初7 a已上升为7.3℃，升温幅度较50年代上升2.6℃，几乎春季无低温冷害发生。

表2 春季年代际气温

4.2.1 春季平均最高气温变化

春季平均最高气温变化见图6,春季最高气温线性方程y3-5H=0.3047x+113.36；线性变幅为1.7℃，速率为0.3℃/ 10 a,低于春季平均气温的上升速度。春季平均最高气温最大值出现在1998年，为16.4℃；最低值出现在1958年为9.8℃，变幅为6.6℃。

4.2.2 春季平均最低气温变化

春季平均最低气温变化（见图7）,春季最低气温线性方程y3-5l=0.5712x-21.248；线性变幅为3.2℃，速率为0.56℃/ 10 a,，远高于春季平均气温和最高气温的变化速率，表明春季升温主要表现在最低气温的升温。春季平均最低气温最大值出现在1998年，为3.3℃；最低值出现在1965年为-2.8℃，变幅为6.1℃。

4.3 夏季（6～8月）气温变化

从夏季气温变化趋势（见图8），仍然呈上升趋势。气温的线性方程为y6-8T=0.1882x+209.84；线性升温幅度为1.1℃。速率为0.2℃/10 a，低于冬、春季气温上升速率,略高于年平均气温升温。夏季气温与年平均气温相关系数为0.57低于冬季气温与年平均气温相关,表明夏季增温对年平均气温的上升贡献远不如冬季。夏季气温最高值出现在2000年为23.9℃，最低年出现在1983年为19.8℃，变幅为4.1℃，低于冬、春季。从低温年份分析上世纪80年代后冷夏明显减少，仅有3次1993、1992、1983。从年际变化看（见表3）。从图11和表3明显所见20世纪60、70、80年代夏季气温维持较低，从90年代起气温明显上升，较80年代上升0.7℃，本世纪初7年中又上升0.3℃，在57年里的上升幅度1.1℃，低于较同期年平均，冬、春季气温升温幅度。

表3 夏季年代际气温变化

夏季平均最高、最低气温的变化。从最高气温的变化趋势来看（见图9），上升趋势线不明显，变化幅度小。从线性方程y6-8H=0.0609x+266.5可知，线性升温幅度为0.34℃，上升速率0.06℃/10 a，变化很小,明显低于夏季平均气温。最高值出现在2000年为28.9℃，最低值出现在1983年，24.7℃，变幅为4.2℃。

从最低气温变化趋势来看（见图10），上升趋势较明显，变化幅度大。从线性方程y6-8T=0.2348x+157.42可知，线性升温幅度为1.3℃，上升速率0.23℃/10 a，远高于最高气温升幅,可见夏季平均气温的升温,主要来自最低气温升幅的贡献。最低气温的最高值年出现2000年为18.5℃，最低值出现在1983年为14.8℃，变幅为3.7℃。夏季最高气温与平均气温的相关系数为0.92高于夏季气温与最低气温相关系数0.88,表明夏季最高气温与平均气温的变化非常一致,而最低气温的变化幅度更大一些。

4.4 秋季（9～10月）平均气温变化

从秋季气温变化趋势来看见图11，上升趋势较显著，变化幅度大。由线性方程y9-10T=0.253x+95.734可知，线性升温幅度为1.4℃，上升速率为0.25℃/10 a，高于夏季升温幅度，低于春季和冬季升温幅度。最大值出现在2004年为12.7℃，最低值出现在1980年为8.4℃，变幅为4.3℃。

从年代际变化来看见图11与表4，20世纪50年代气温较高，60～80年代气温较低，90年代开始气温大幅度上升，尤其本世纪初的7 a里升温显著，较90年代上升1.2℃，较最低70年代上升2.1℃。秋季低温明显减少。

表4 秋季平均气温年代际变化

秋季最高气温、最低气温的变化。最高气温变化呈上升趋势图略，由线性方程：y9-10H=0.1504x+159.95;可知线性升温幅度为0.84℃，上升速率为0.15℃/10 a，低于秋季平均温度增温速率。最大值出现在2004年为18.4℃，最低值出现在1980年为13.7℃，变幅为4.7℃，均与秋季平均气温最高、最低值出现同年。最低气温变化上升趋势较最高气温上升变化更激烈些见图12。由线性方程：y9-10L= 0.1742x+42.967可知线性升温幅度为0.98℃，速率为0.17℃/10 a，高于最高气温速率，低于秋季平均气温速率。最大值出现在1998年和2004年为7.4℃，最低值出现在1964年和1986年为3.1℃，变幅为4.3℃，低于最高气温的变幅。

5 小结

在120多年时段中,哈尔滨年平均气温的变化基本与全省全国全球气温的变化同步,近30 a全球气候变暖,哈尔滨变暖速率仅低于全省,明显高于全国全球。尤其20世纪80年代以来,特别90年代至今哈尔滨年平均气温发生突变,气温已上升到5.5℃。从升温的季节变化来看,冬季的升温速率最大,春季仅次于冬季;再次为秋季,夏季升温最小。在各季的升幅中,平均最低气温的升幅较明显,远高于平均最高气温的升幅。在平均最低气温的升幅中,冬季最低气温的升幅最大夏季的升幅次于春季;秋季升幅最小。从气温年代际的变化分析表明,上世纪60～80年代,全年气温基本维持较低,,各季低温冷害频发、群发,从80年代后期至今气温明显上升,低温冷害频次大大减少,随之而来的蒸发加大,高温干旱频发。

图1 哈尔滨、黑龙江省年平均气温变化

图2 冬季（11～下年2月）平均气温变化

图3 冬季平均最高气温变化

图4 冬季平均最低气温变化

图5 春季（3～5月）气温变化及年代际变化

图6 春季平均最高气温变化

图7 春季平均最低气温变化

图8 夏季（6～8月）气温变化及年代际变化

图9 夏季（6～8月）平均最高气温变化

图10 夏季（6～8月）平均最低气温变化

图11 秋季（9～10月）平均气温变化及年代际变化

图12 秋季最低气温的变化

[1]潘华盛，张桂华，徐南平.20世纪80年代以来黑龙江气候变暖的初步分析[J].气候与环境研究，2003，8（3），348-355.

[2]王明星.关于温室气体浓度变化及其引起的气候变化的几个问题［J］.气候与环境研究，2000，5（3），329～332.

[3]潘华盛，张桂华.EL Nino和西伯利亚高压对黑龙江省气候变暖的影响［J］.自然灾害学报，2001，10（4），234～239.

Analyzed Features of Change Temperature In Harbing

Zhang Tong-zhi1,Gao Jun1,Liu Chuan-shun2
（1.Meteorological center of Hei Longjiang province,Hei Longjiang Harbin 150030;2.Climate center of Hei Longjiang province,Hei Longjiang Harbin 150030）

Using observed data,the analysis of temperature changed in Harbin since 1980's,It shows that: mean annual temperature was obviously rised 2.7℃,in the 127 years.the warmest of the winter and the spring, but temperature departure in summer and autumn was not obviously,yet,it had increasing tendency.mean minimum temperature rised obviously fist winter,second spring,third summer,fourth utumn.features of so analyzed interdecadal change.

temperature change;interdecadal annual season Change

P457.3

A

1002－252X（2010）02－0007－04

2010－3－6

张同智（1953-），男，黑龙江省哈尔滨市人，广西气象学校，中专生，工程师.