典型南北气候过渡带地区气温的时间变化特征*——以淮河流域为例

叶正伟，纪 旭，刘育秀

(1.淮阴师范学院城市与环境学院，江苏淮安 223300； 2.淮河生态经济带研究院，江苏淮安 223300；3.陕西师范大学旅游与环境学院，西安 710119； 4.福建师范大学地理科学学院，福州 350007)

0 引言

IPCC第五次评估报告指出， 1951年以来全球平均地表温度升高了0.72℃，平均上升速率为0.12℃/10年[1]，而我国气候增温在不同区域存在较大的空间分异[2-9]。处于气候过渡带地区的流域是气候变化效应的敏感地区，因而在全球气候变暖的影响下，气候过渡带流域越来越成为气候变化效应研究的重要地区[10-13]，气温的变化尤其如此。

淮河流域是典型的气候过渡带地区，其气候要素的研究成为近年来的热点[14-20]，而已有对淮河流域气温的研究也显示，淮河流域多年气温变化总体呈升高趋势，不同特征气温的变化幅度与趋势差异较大[16-17，20]。王珂清等[17]认为， 1960～2008年间淮河流域冬季平均气温的增温幅度最大，春秋次之； 年极端最低气温亦呈显著上升趋势； 叶金印等[20]发现，淮河流域年平均气温表现出升高的趋势，平均气温日较差有下降的趋势。

然而，已有研究较为关注不同气温的基本变化过程，但对其变化趋势、年代变化、周期及未来长期变化特征的关注较少，同时，随着观测数据的更新，气温变化的时间规律研究仍十分重要。为此，该文采用1960～2015年更长序列的观测数据，探讨淮河流域不同时间尺度气温在气候变暖影响下的变化趋势、年代变化、周期特征和未来变化趋势，为进一步了解位于气候过渡带流域的气候变化提供科学认识。

层次排序的方法，是对煤矿设计方案进行判断矩阵的比选的方法，经过对所有的单排序的矩阵的判断，最终得到一致性，层次总排序指的是对矩阵中各个元素进行目标层的相对权重的分析，从上而下的方法逐层合成，利用每个层次中单排序的结果，计算出针对上一层次的所有元素的相对重要性的权值，最终计算出方案层中的各个目标层的权重，针对文章叙述的开拓方案，比选出问题，对最优的方案进行组合权重计算结果的验算。

图1 淮河流域地形及气象站点分布

1 研究区概况

淮河流域地处我国东部，介于长江和黄河两流域之间，位于东经111°55′～121°25′，北纬30°55′～36°36′，面积为27万km2(图1)。流域西起桐柏山、伏牛山，东临黄海，南以大别山、江淮丘陵、通扬运河及如泰运河南堤与长江分界，北以黄河南堤和泰山为界与黄河流域毗邻，淮河干流发源于桐柏山太白顶北麓，依次流经河南、湖北、安徽、江苏。地貌上，淮河流域西部、西南部及东北部为山区、丘陵区，其余为广阔的平原，平原面积约占总面积的2/3[14-15， 19]。气候上，淮河流域地处我国南北气候过渡带，淮河以北属暖温带区，淮河以南属北亚热带区，气候温和，年平均气温为11～16℃，极端最高气温达44.5℃，极端最低气温为-24.1℃，气温变化由北向南，由沿海向内陆递增； 受季风降水影响，冬春季降水偏少，夏秋季降水丰富，冷暖和旱涝转变急剧[18-20]。

2 数据与方法

利用淮河流域1960～2015年56年的30个地面气象站点逐日平均气温观测数据，获得不同时间尺度的气温序列，数据来源于中国气象数据网(http：//data.cma.cn/)。原始数据经过国家气象局的严格质量控制和检查。气象站点分布相对较均匀，对个别观测站点存在部分年份数据不连续或缺失情况，采用与其自然环境相似的相邻站点进行插补或衔接，涉及4个站点，其一是菏泽站数据，因1995～2006年间无观测，采用相距仅18km的定陶站数据衔接； 其二是淮安站资料，由淮阴站2001年以前数据与淮安站2002年以后数据衔接而成，该两站点同在淮安市区，两站相距仅3km。

综合不同特征气温的周期变化也可以看出，变化趋势较为显著的特征气温序列，其变化周期也较突出，变化趋势较小的气温序列如夏季气温，几乎不存在周期变化，这与夏季气温总的稳健性有关。而年气温、春秋冬季气温变幅较大，在不同时段存在较为显著的周期，但总体以2年、3～5年左右短周期为主，也说明位于气候过渡带地区的流域，其气温变化的年际间波动更为频繁。

采用线性回归、距平方法分析气温变化趋势与过程，距平分析所使用的气候标准期为1971～2000年。应用小波方法分析气温的周期变化，采用重标极差分形R/S(Rescaled Range Analysis)方法分析气温的未来变化趋势。限于篇幅，各方法在此不赘述，小波方法分析详见文献[21]，重标极差R/S分形方法详见文献[22-23]。

3 不同时间尺度气温变化特征

3.1 年平均气温的时间变化

1960～2015年淮河流域年平均气温的时间序列显示(图2a)，流域年平均气温呈波动中上升态势，上升速率为0.201℃/10年，多年平均气温为14.5℃，多年最大值与最小值分别为15.4℃和13.6℃，变动幅度为1.9℃。

图2 1960～2015年淮河流域年平均气温(a)及其距平(b)变化

图3 淮河流域不同尺度气温的年代变化

距平过程也显示(图2b)，流域年平均气温在1994年前后，有较大差异， 1960～1993年之间，气温以负距平为主，期间负距平年30年，占所有56年的53.6%，而正距平仅4年； 而1994～2015年间，负距平仅2年，正距平为20年，占所有年份的35.7%。可见， 1994年前后，流域年平均气温存在显著的差异，呈现明显的前低后高格局。

淮河流域秋季气温呈小幅上升趋势(图6)，气温变化倾向率为0.192℃/10年，近56年平均值为15.5℃，最高值为1998年的17.6℃，最低值为1981年的13.8℃，变幅为3.7℃。距平变化上，秋季距平在1998年前后两个时段呈现较大的区别，1998年以前，气温以负距平为主， 38年间负距平28年，且负距平相对偏大，正距平仅10年，但距平总体偏小。1998年之后，距平以正距平偏多， 18年间正距平14年，而负距平4年，较前一段而言，正距平偏大，而负距平偏小。年代间的变化也显示(图3，表1)， 20世纪90年代以来是气温相对偏高的时期。

综合淮河流域不同气温的变化还可发现，不同季节气温自20世纪90年代中期以后，存在明显的升高趋势，反映了全球气候变暖对气候过渡带典型流域的区域影响[1-2]； 但不同季节上，夏季变幅小，而春秋冬季幅度偏大，也表明气候变暖对气温相对偏低季节的影响更为显著。

表1 淮河流域不同尺度气温的年代值(℃)

年代年平均气温春季气温夏季气温秋季气温冬季气温1960～196914291402264515261421970～197914171393259415121691980～198914091406255215191641990～199914721432260815762732000～20151502153426231594252

3.2 季节气温的时间变化

不同季节气温的时间变化上，流域春季气温表现为较大幅度的升温过程(图4a)，其线性倾向率为0.318℃/10年，较年气温倾向率相对偏大。近56年间平均值为14.4℃，最高值为2014年的16.4℃，最低值为1991年的12.6℃，变幅为3.8℃。而距平变化上(图4b)， 1994年以前以负距平偏多， 1960～1993年间的34年中，负距平年29年，而正距平仅5年； 而1994～2015年的22年间，负距平仅4年，正距平为18年。可见，流域春季气温变化上存在明显的阶段性， 1994年以来是气温明显偏高的时段。从年代的变化上也可以看出(图3，表1)， 20世纪90年代与2000年以来较之20世纪80年代以前，气温都偏高。

图4 淮河流域春季气温(a)及其距平(b)变化

夏季气温呈现较显著年际波动特征(图5)，总体趋势平稳，几乎无明显变化倾向，其倾向率仅为0.004℃/10年。56年间的多年平均为26.1℃，最高值为2013年的27.7℃，最低值为1980年的24.8℃，变幅为2.9℃。而从距平变化上看，不同年际间波动频繁，负距平25年，正距平21年，且负距平多集中在20世纪70年代、20世纪80年代，正距平集中于20世纪90年代，年代变化上也显示(图3，表1)， 20世纪90年代以来，年代平均值相对较大。较之于春季与年平均气温而言，夏季气温具有更大的稳定性，但仍然自20世纪90年代以来偏高，反映了全球气候变暖的区域响应。

图5 淮河流域夏季气温(a)及其距平(b)变化

图6 淮河流域秋季气温(a)及其距平(b)变化

而从不同年代上看(图3，表1)， 20世纪60年代、70年代、80年代气温总体偏低，其中20世纪80年代为所有56年中最低的时代； 20世纪90年代和2000年以来的时段气温都较偏高。

年平均最高气温与最低气温的不同年代变化上也差异明显(表2)，年最高气温在20世纪80年代最低， 2000年以来最高，而年平均最低气温则呈现了较为显著的逐年代持续升高变化，但平均最高气温与最低气温都在20世纪90年代以后增高偏大。

首先，经销商业绩评估未得到足够的重视，机制匮乏。B公司在执行生意回顾时缺乏相应标准，也未得到各级人员的重视，市场巡查人员数量有限，大部分市场巡查一年才会去一次，而在经销商经营已明显出现重大运营问题时，再进行业绩评估也只是亡羊补牢。缺乏业绩评估，也就缺乏了对潜在问题的发现过程、以及错过了解决问题的最佳时机，公司对经销商的业绩评估已经存在重大的管控漏洞。

3.3 年平均最高气温和年平均最低气温的时间变化

多年变化趋势上，淮河流域年平均最高气温(图8a)和年平均最低气温(图8b)都呈现出波动上升的趋势，但年平均最高气温的变化幅度小于年平均最低气温的变化幅度。其中，淮河流域年平均最高气温的多年均值为31.54℃，最高值为1966年的33.78℃，最低值为1982年的29.86℃，多年变幅为3.92℃； 年平均最低气温的多年均值为-5.68℃，最高值为2007年的-0.72℃，最低值为1969年的-10.67℃，变幅达9.95℃。

气温变化倾向率上，年平均最高气温的上升速率为0.113℃/10年，而年平均最低气温的上升速率为0.398℃/10年，后者是前者的3.5倍，可见，年平均最低气温的变化率明显大于年平均最高气温。这也说明，在淮河流域，受全球气候变暖影响，流域气温总体呈升高趋势，但最低气温上升幅度大于最高气温，这与中国平均最低气温的增幅明显高于平均最高气温的增幅的结论一致[2-4]，表明最低气温的变化更易受到全球升温的影响。

图7 淮河流域冬季气温(a)及其距平(b)变化

图8 1960～2015年淮河流域年平均最高气温(a)和年平均最低气温变化(b)

冬季气温呈现较明显的升温趋势(图7a)，其倾向率为0.288℃/10年， 56年平均值为2.1℃，最高值为1999年的4.2℃，最低值为1968年的-0.5℃，变幅4.7℃，是所有季节气温变化中变幅最大季节。距平变化也很好地反映了以1995年为界线的前后两个时段(图7b)，前期，负距平年偏多，且负距平值偏大，而正距平年份偏少，且距平值偏小，但1995年以后则相反。不同年代的冬季气温总体呈升高趋势(图3，表1)，尤其自2000年以来，气温明显偏高。

表2 1960～2015年间淮河流域年平均最高气温、最低气温和气温年较差的年代值(℃)

年份1960～19691970～19791980～19891990～19992000～2015平均最高气温3137313308931453201平均最低气温-667-618-563-543-494气温年较差384375366369369

图9 1960～2015年淮河流域气温年较差变化

3.4 气温年较差的时间变化

气温年较差是年内气温波动幅度的特征指标。淮河流域气温年较差的多年平均值为37.22℃，最高为1969年的42.27℃，最低为2007年的33.24℃，变幅9.5℃。1960～2015年淮河流域气温年较差变化显示(图9)，气温年较差总体呈波动减小趋势，其线性倾向率为0.29℃/10年。这表明，在气候变暖影响下，流域气温年较差相对变小，最低气温多年变化呈升高趋势，且年平均最高气温的增幅小于年平均最低气温增幅的特征也印证了这一变化。

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4 特征气温的变化周期与未来变化趋势

4.1 不同气温的周期特征

图10 淮河流域年气温(a)、气温年较差(b)、年最高气温(c)、年最低气温(d)小波周期

气温的周期变化有助于更好的认识气温的时间规律，淮河流域不同尺度及特征气温的周期表明(图10)：年平均气温存在较为明显的2年、4年左右波动周期，尤其20世纪90年代以来，这两种周期更为显著，且皆通过95%的置信度水平。气温年较差的变化周期在20世纪60年代后期、20世纪90年代前期存在2～3年左右的周期。而年均最高气温周期在20世纪60年代中后期及20世纪80年代后期存在2年左右的波动周期，其余时段则未出现明显的变化。年最低气温在1965～1975年间、20世纪90年代前期存在3年左右的周期变化。

年代变化上(表2)，流域气温年较差在20世纪60年代和20世纪90年代波动较大，而自2000年以来，波动较小，总体稳定，但2007年年较差偏小。从图9也可以看出， 20世纪60年代与80年代之间，气温年较差变化幅度较大，最大变化幅度约3℃； 20世纪80年代中后期至20世纪90年代末期，气温年较差的变化幅度明显减小，波动较为平缓，波动范围在1℃以内； 21世纪以来，气温年较差的波动幅度略有增加。

季节气温的周期上(图11)，春季气温在20世纪70年代后期至20世纪80年代前期存在4～5年左右通过显著性检验的周期，而夏季则在研究时段中无明显周期特征，这可能与夏季气温相对更为稳定有关。秋季气温在1980年前后存在约2年的周期，但在20世纪90年代及21世纪初期3～4年左右的周期较为持续。冬季气温周期在20世纪60年代后半段存在4～5年的变化周期，而在21世纪初期具有2年左右的周期变化。

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图11 淮河流域春季气温(a)、夏季气温(b)、秋季气温(c)、冬季气温(d)小波周期

图12 淮河流域年气温(a)、气温年较差(b)、年最高气温(c)、年最低气温(d)未来变化趋势

图13 淮河流域春季气温(a)、夏季气温(b)、秋季气温(c)、冬季气温(d)未来变化趋势

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4.2 不同气温的未来变化趋势

采用R/S重标极差分形方法对不同气温的未来变化趋势进行了分析，从R/S分形双对数曲线上可以发现，不同特征气温Hurst指数H值皆大于0.5(图12，图13)，表明未来气温变化趋势与过去气温变化趋势存在联系，并具有持久性和长程记忆效应[22-23]，结合该文气温线性变化趋势可知，未来年气温、年平均最高气温、年平均最低气温、不同季节气温仍将呈升高趋势，而气温年较差仍继续呈减小趋势。这也表明，在全球变暖的影响下，淮河流域气温的变化总体仍以升高为主，且随着最低气温的升高，气温年较差也将趋于偏小，反映了气候变暖对流域的持续影响[1-2]。

总之，行为导向教学法打破了传统教学，以任务的方式将课程涉及的能力培养细化到一项项的任务书之中。它改变了以教为主的教学模式，建立学生中心的以学为主的教学模式。教师课前要备好课，包括教材和学生。教案要根据学生的特点精心设计，要能充分调动学生的学习积极性，并且要了解学生，掌握他们的需求，以便做到有的放矢。上课时，在语言表述时要清楚明了，做好示范，关注学生，做到讲练结合，充分应用行动教学法，培养了学生自主学习和合作学习的精神，同时活跃了课堂气氛，提高了学生的参与性，有利于培养学生的能力。因此，在教学中运用行为导向教学法是有一定的实用性的。

5 小结

(1)年平均气温为波动中上升态势， 1994年前后为明显的前低后高格局。不同季节气温中，春、秋、冬季气温呈总体呈上升趋势，但夏季几乎无明显变化特征。季节气温自20世纪90年代中期以后，存在明显的升高趋势，反映了全球气候变暖的淮河流域区域响应； 夏季气温变幅小，春、秋、冬季幅度偏大，表明气候变暖对气温相对偏低季节的影响更为偏大。

(2)年平均最高气温和年平均最低气温都呈现出波动上升的趋势，但最低气温上升幅度大于最高气温，且年平均最高气温与最低气温都在20世纪90年代以后增高明显。而气温年较差总体呈波动减小趋势，反映了年平均最高气温增幅小于年平均最低气温增幅的特征。

(3)周期变化上，变化趋势较显著的气温序列，其变化周期也较突出，年气温、春、秋、冬季气温变幅较大，在不同时段存在较显著的以2年、3～5年左右为主的短周期； 变化趋势较小的气温序列如夏季气温，则几乎不存在周期变化，这与夏季气温总体较为平稳有关。

因此，该井水温奇异变化的原因可总结为，井-含水系统水动力条件的变化。引起这种变化的原因可能有：一、含水层受到张力作用，井水流向含水层，同时伴有井水位下降，水质没有变化(王华等，2010)；二、井壁某一处老化破裂，有其他含水层的低温水涌入井筒。为了证明以上推断，分别做了两个方面的实验：

(4)气温未来变化上，年气温、年平均最高气温、年平均最低气温、不同季节气温仍将呈升高趋势，而气温年较差仍继续呈减小趋势。淮河流域气温的变化总体仍以升高为主，且随着最低气温的升高，气温年较差也将趋于偏小，反映了气候变暖对流域的持续影响。

该文主要探讨了气候过渡带地区淮河流域不同时间特征气温的变化趋势、周期特征和未来变化规律，但气候过渡带地区气温变化与中国南北方典型区域气温变化差异的比较及其过渡带特性的进一步深入研究还有待继续探讨。

[1] IPCC. Climate Change 2013：The Physical Science Basis.Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.United Kingdom and New York，NY，USA：Cambridge University Press，Cambridge， 2013

[2] 丁一汇，任国玉，石广玉，等.气候变化国家评估报告(I)：中国气候变化的历史和未来趋势.气候变化研究进展， 2006, 2(1): 3～8

[3] 王少鹏，王志恒，朴世龙，等.我国40年来增温时间存在显著的区域差异.科学通报， 2010, 55(16): 1538～1543

[4] 尹云鹤，吴绍洪，陈刚.1961～2006年我国气候变化趋势与突变的区域差异.自然资源学报， 2009, 24(12): 2147～2157

[5] 翟献帅，苏筠，方修琦.东北地区近30年来温度变化的时空差异.中国农业资源与区划2017, 38(2): 20～27

[6] 李宗省，何元庆，辛惠娟，等.我国横断山区1960～2008年气温和降水时空变化特征.地理学报， 2010, 65(5): 563～579

[7] 杜军，路红亚，建军.1961～2010年西藏极端气温事件的时空变化.地理学报， 2013, 68(9): 1269～1280

[8] 戴声佩，李海亮，刘海清，等.全球气候变暖背景下华南地区农业气候资源时空变化特征.中国农业资源与区划， 2014, 35(1): 52～60

[9] 闫慧敏，陈伟娜，杨方兴，等.过去50年内蒙古极端气候事件时空格局特征.地理研究， 2014, 33(1): 13～22

[10] 缪启龙，丁园圆，王勇. 气候变暖对中国亚热带北界位置的影响.地理研究， 2009， (3)： 634～642

[11]沙万英，邵雪梅，黄玫.20世纪80年代以来中国的气候变暖及其对自然区域界线的影响.中国科学(D辑：地球科学)， 2002， (4)： 317～326

[12]郑景云，卞娟娟，葛全胜，等.1981～2010 年中国气候区划.科学通报， 2013， 58(30)： 3088～3099

[13]司东，丁一汇，刘艳菊.中国梅雨雨带年代际尺度上的北移及其原因.科学通报， 2010， 55(1)： 68～73

[14]郑泳杰，张强，陈晓宏，等.1951～2010年淮河流域极端降水区域频率特征及其环流背景.武汉大学学报(理学版)， 2016, 62(4): 381～388

[15]陆苗，高超，姚梦婷，等.淮河流域极端降水概率分布模型及其应用.水土保持通报， 2016， 36(2):197～202，208

[16]高超，姜彤，翟建青.过去(1958～2007)和未来(2011～2060)50年淮河流域气候变化趋势分析.中国农业气象， 2012, 33(1): 8～17

[17]王珂清，曾燕，谢志清，等.1961～2008年淮河流域气温和降水变化趋势.气象科学， 2012, 32(6): 671～677

[18]胡巍巍.蚌埠闸机上游闸坝对淮河自然水文情势的影响.地理科学， 2012, 32(8): 1013～1019

[19]刘可晶，王文，朱烨，等.淮河流域过去60年干旱趋势特征及其与极端降水的联系.水利学报， 2012, 43(10): 1179～1187

[20]叶金印，黄勇，张春莉，等.近50年淮河流域气候变化时空特征分析.生态环境学报， 2016, 25(1): 84～91

[21]Torrence C，Compo G P.A practical guide to wavelet analysis.Bulletin of the American Meteorological Society， 1998， 79： 61～78

[22]Hurst，H E.Long-term storage capacity of reservoirs.Transactions of the American Society of Civil， 1951， 116： 770～799

[23]Mandelbr.BB.，J.R.Wallis.Robustness of rescaled range R/s in measurement of noncyclic long run statistical dependence.Water Resources Research， 1969, 5(5): 967～988