京津冀地区近55年气候演变特征分析

苗正伟 徐利岗 韩会玲

摘要：基于京津冀地区22个气象站 1961-2015年的逐月气候资料，采用气候倾向率、MannKendall突变检测、Morlet小波分析、反距离权重插值（IDW）等方法，研究了近55 a来京津冀地区气象要素的时空演变规律。结果表明：（1）京津冀地区整体呈现出降水减少、气温上升、日照减少、相对湿度降低、风速下降的趋势。（2）各气候要素都在1979-1989年间发生了突变，年降水在1996年发生了第二次突变。（3）各气候要素均表现出多时间尺度耦合的复杂特性，其第一主周期尺度介于8～25 a之间。（4）年均温由南向北递减，中、西部为升温速率的高值区；降水及其变率均自东向西递减；日照时数由南向北递增，而其变率则与之相反；相对湿度由东南向西北递减，其变率则由西南向东北递减；平均风速及其变率的高值中心均为张北和塘沽。

关键词：气候变化；气温；降水；日照时数；相对湿度；风速；京津冀

中图分类号：P467文献标志码：A文章编号：16721683（2018）03012510

Climate evolution characteristics of BeijingTianjinHebei Region for the last 55 years

MIAO Zhengwei1，XU Ligang2，HAN Huilingi1

（1.Hebei University of Water Resources and Electric Engineering，Cangzhou 061001，China；

2.Ningxia Institute of Water Resources Research，Yinchuan 750021，China）

Abstract：Based on the climatic data of 22 meteorological stations in BeijingTianjinHebei region from 1961 to 2015，by means of the climate tendency rate，MannKendall mutation test，Morlet wavelet analysis，and inverse distance weighting （IDW），we systematically studied the temporalspatial variations of climatic variables over the BeijingTianjinHebei region in the recent 55 years.The results showed that：1） In the past 55 years，the BeijingTianjinHebei region underwent an increase of temperature and a decrease of sunshine，precipitation，wind speed，and average relative humidity.2） The climatic variables all went through a sudden change in 19791989，and the annual precipitation went through a second sudden change in 1996.3） The climatic variables all showed a complex characteristic of coupling at multiple time scales，and their first main period scales ranged from 8 to 25 years.4） In BeijingTianjinHebei region，the average air temperature showed a decreasing trend from south to north，with the change rate peaking in the central and western area.Both precipitation and its change rate showed a decreasing trend from east to west.Sunshine hours showed an increasing trend from south to north，while its change rate showed the opposite trend.Relative humidity showed a decreasing trend from southeast to northwest，while its change rate showed a decreasing trend from southwest to northeast.The peaks of wind speed and its change rate both appeared in Zhangbei and Tanggu area.

Key words：climate change；air temperature；precipitation；sunshine hours；relative humidity；wind speed；BeijingTianjinHebei

在全球升溫的背景下，气候变化具有显著的区域差异，认识区域气候变化特征，对于区域农业生产、防灾减灾等具有重要意义。京津冀地区历来气象灾害多发，对人们的生产生活造成重大影响，甚至制约了社会、经济的可持续发展。在京津冀协同发展的国家战略之下，更有必要对其气候变化特征进行探讨。近几年，对于京津冀地区的气候变化已经有了一些研究。许颖等[1]基于怀来县1954-2012年的月气象数据研究了气温、降水的变化特征及其与水库来水、粮食单产的关系。李鹏飞等[2]研究了京津冀地区1960-2010年气温、降水及潜在蒸散量的时空变化特征。刘芳圆等[3]分析了京津冀地区1956-2007年气温、降水的变化趋势及其对农业的影响。张国华等[4]利用5月-8月的日最高气温数据研究了京津冀地区城市高温的气候特征及城市化效应。段丽瑶等[5]分析了天津1921-2010年降水和气温的多尺度特征。胡保昆等[6]研究了北京城区的气温变化特征。向亮等[7]研究了1961-2011河北省降水的演变情况。总的来看，这些研究都取得了一定的成果，但也存在一些局限：或者没有探讨气候要素的周期性或突变性，或者在所分析气候要素上各有侧重，主要集中于对气温、降水的研究，或者资料不是最新，或者没有对空间特征进行分析，等等，因此，本文对京津冀地区的降水、气温、日照时数、湿度、风速的趋势性、突变性、周期性及空间分布特征进行研究，旨在进一步探究京津冀地区气候变化特征，以期为合理利用气候资源、区域产业结构调整、生态环境保护等提供理论参考。

第16卷 总第96期·南水北调与水利科技·2018年6月苗正伟等·京津冀地区近55年气候演变特征分析1材料与方法

1.1数据来源

选取北京、天津、河北三地作为研究对象，从中国气象科学数据共享服务网获取京津冀地区连续性较好的22个站的1961-2015年的逐月观测资料，包括气温、降水、日照时数、相对湿度、平均风速5个气候要素，站点分布见图1，个别缺测数据利用邻近站点线性回归方法进行插补。

1.2研究方法

将逐月观测资料整理成各站年均值，基于ArcGIS102中的泰森多边形法计算气象要素的区域均值，用气候倾向率法[8]估算各气候要素的长期变化趋势；MannKendall突变检测与滑动t检验、累积距平相结合进行突变分析，原则是至少通过两种方法检验的才可能被认定为突变点，三种方法的原理及具体步骤参见文献[9]。

MannKendall突变检测中，UF曲线为时间正序统计量曲线，其值小于0表示序列呈减小（少）趋势，大于0表示序列呈增大（多）趋势，当超过005的显著性水平（临界线为±196，下称信度线）时，表示变化趋势显著，UB曲线为时间逆序统计量曲线，UF、UB曲线在信度线内的交点即为可能的突变点。

滑动t检验是通过比较两组相邻子样本均值差异是否显著来确定突变点，两子样本长度的选择具有很大主观性，但一般二者取相同长度，本文取两子序列等长为10，且认为P≤005时即为通过了假设检验。累积距平曲线既可以用来描述序列的变化趋势，还可以根据其升降转折判断大概的突变点。

小波分析是进行水文气象要素周期性研究时的常用方法，且复数小波比实数小波效果更优[10]。复数小波系数的实部大小可表征气候要素的高低多少，正（负）表偏多（少）或偏高（低），为零则表示突变，绝对值越大，表示变幅越大。因此由实部等值线图可判读不同时间尺度下信号在时域中的周期性变化及其位相。小波方差图显示了波动能量随时间尺度的变化情况，可用来判读气候序列的主周期尺度[11]。本文利用MATLAB的小波分析工具箱采用复Morlet小波进行周期性分析；借助ArcGIS102的反距离权重插值（IDW）获取气候要素及其气候倾向率的空间分布特征。

2结果与分析

2.1气候要素的年际变化

1961-2015年，京津冀地区年均温、年降水、年日照时数、年相对湿度、年平均风速的均值分别为：1043 ℃、50881 mm、2 63568 h、5848%、229 m/s。其中，年均气温最低为875 ℃，发生于1969年，最高达1173 ℃，发生于1998年；1999年降水量最少，仅34626 mm，1964年最多，为78935 mm；1965年日照时数最多，高达3 0687 h，2003年最少，仅2 2627 h；相对湿度在1964年取得最大值为6850%，在2005年取得最小值为5408%； 1969年平均风速取得最大值，为294 m/s，2003年取得最小值，为180 m/s。可见降水、日照、湿度、风速等4要素的最大值都出现在20世纪60年代，最小值都出现在2000年前后，而年均气温正与之相反。各要素变差系数由大到小排序为：降水（0182）>风速（0116）>日照时数（0067）>年均温（0066）>相对湿度（0043），可见，降水的年际变化最剧烈，相对湿度的最小。

图2表明，近55 a来，京津冀地区年均气温（图2（a））呈明显上升趋势，气候倾向率为029 ℃/10a，通过了P<001的显著性检验；日照时数（图2（c））、相对湿度（图2（d））、平均风速（图2（e））均呈明显下降趋势，气候倾向率分别为：-906 h/（10a）、-058%/（10a）、-012[（m/s）/（10a）]，且均通过了001的显著性检验；年降水（图2（b））减少趋势不明显，气候倾向率为-1176 mm/（10a），未通过01的顯著性检验。图2还显示：年降水和风速的波动性变化很强烈，且平均风速在2003年后呈现明显的上升趋势，日照时数和气温的波动变化相对较弱，这与变差系数的结果基本一致。图2近55年京津冀地区各气候要素变化趋势

Fig.2Trends of climatic variables over the BeijingTianjinHebei region in recent 55 years

2.2突变性分析

首先以降水为例，阐明本文确定突变点的过程，其余各要素突变点的确定与之类似。图3（b1）显示年降水的UF曲线全程都在信度线之内，因此其增减趋势都不显著，这与降水气候倾向率的检验结果一致。UF、UB曲线在信度线内存在包括1979在内的多个交点，说明1979等可能是突变点。由图3（b2）知，降水累积距平曲线总体上表现出了先升后降的趋势，但曲线波动频繁、形状不规则，表明降水存在剧烈的年际变化，整体的下降趋势并不明显。曲线在1979年、1996年存在两个明显的峰值，1961-1979年以上升趋势为主，1979-1996年波动中略有上升，1996-2015年呈急剧下降趋势，因此1979年、1996年是两个可能的突变点。滑动t检验结果显示只有1996年通过了005的显著性检验。根据三种方法的结果可判断：京津冀地区年降水存在1979年、1996年两个突变点，而且都是由增加突变为减少。

图3显示：年均温UF、UB曲线（图3（a1））在信度线内交于1988年，其累积距平曲线（图3（a2））在1988年取得最小值，且滑动t检验表明1988年通过了001的显著性检验，因此，年均温在1988年发生了由升温到显著升温的突变。日照时数UF、UB曲线（c1）在信度线内没有交点，其累积距平曲线（图3（c2））在1989年取得最大值，且1989年通过了显著性水平为001的滑动t检验，因此，日照时数在1989年发生了由减少到显著减少的突变。相对湿度UF、UB曲线（图3（d1））在信度线内交于1994年，其累积距平曲线（图3（d2））存在1979年和1991年两个明显峰值，仅1979年通过了005显著性水平的滑动t检验，因此，相对湿度在1979发生了由增加到减少的突变。平均风速UF、UB曲线（e1）在信度线内交于1978-1979年，其累积距平曲线（图3（e2））最大值发生于1981年，滑动t检验显示，1978-1981年4个年份均通过了001的显著性检验，进一步考虑到：滑动t检验时无论子序列取5、10还是12，只有1981年都通过了001的显著性检验，因此判断，年均风速在1981年发生了由减小到显著减小的突变。图3近55 a京津冀地区各气候要素MannKendall检测及累积距平曲线

Fig.3MannKendall test and cumulative anomaly of climatic variables over the Beijing-TianjinHebei region in recent 55 years

2.3周期性分析

由图4（a2）知：年均温的第1、2、3、4主周期尺度分别是21 a、14 a、10 a、6 a。图4（a1）显示：在6 a左右的尺度上，信号振荡相对较强，影响范围主要是1961年到20世纪70年代中后期。从1961-1973年气温存在相对比较规律的5次降升的准周期变化，平均周期为3 a左右。在10 a左右的尺度上，主要是在20世纪70年代中后期至21世纪初存在显著的信号波动，1975-2003年间共存在7次比较规律的降温升温的准周期变化，平均周期为4 a左右。在14 a左右的尺度上，信号的强烈振荡主要存在于1961年到21世纪初，该信号比较稳定，存续时间也较长，在1961-1994年间经历了6次降温升温的准周期性变化，平均周期为6 a左右。在21 a左右的时间尺度上，周期性波动自1961年开始逐渐增强，20世纪90年代后，尤其进入21世纪后，振荡变得极为显著，整个研究时域内共经历了6～7次气温升降的准周期性变化，平均周期为9 a左右。图4近55 a京津冀地区各气候要素小波分析结果

Fig.4Morlet wavelet analysis of climatic variables over the BeijingTianjinHebei region in recent 55 years

以上分析表明：京津冀地区年均温的年际变化中存在的典型周期包括9 a、6 a、4 a、3 a。

由图4（b2）知：年降水的第1、2、3、4主周期尺度分别是8 a、11 a、21 a、26 a。图4（b2）表明：在8 a左右的尺度上，振荡最剧烈，但衰减很快，主要影响1961年到20世纪70年代中期，该时间尺度下，年降水量在1961-1977年经历了5次减增的准周期性变化，平均周期为3 a左右。在11 a左右的尺度上，振荡强烈、稳定、且基本贯穿全研究时域，1972-2006年存在8次降水增减的准周期性变化，平均周期为4 a左右。在21 a左右的尺度上，显著的信号振荡始于20世纪80年代，其后渐强，直到2015年，1982-2015年间信号的周期性变化很明显，共有4次增减的准周期变化，平均周期为8 a左右，从该尺度上看，2015年时，负值等值线未闭合，表示在该尺度上将来一段时间京津冀地区年降水处于偏少阶段。在26 a左右的尺度上，振荡强烈，但衰减趋势明显，尤其是进入21世纪后，信号变得很微弱，1961-1991年共有3次降水增减的准周期变化，平均周期为10 a左右。以上分析表明：年降水的年际变化中存在的典型周期包括3 a、4 a、8 a、10 a。

图4（c2）显示：年日照时数的第1、2、3、4主周期尺度分别是8 a、16 a、20 a、4 a。由图4（c1）可见：在8 a左右的时间尺度上，波动最强烈，主要影响范围大致是1961年到80年代末期， 1961-1988年日照时数经历了9次增多减少的准周期性变化，平均周期为3 a左右。10 a时间尺度尽管不是主周期尺度，但该尺度上从20世纪90年代中后期开始出现一个强震荡区，直到2015年，1995-2014年存在5次日照时数增多减小的准周期变化，平均周期为4 a左右。在16～20 a的尺度上，信号的强烈振荡主要存在于20世纪70年代初到21世纪初，1973-2005年日照時数经历了5次比较强烈的减少增多的准周期性变化，平均周期为7 a左右。以上分析表明：日照时数的年际变化中存在的典型周期包括3 a、4 a、7 a。

图4（d2）表明：年均相对湿度的第1、2、3、4主周期尺度分别是17 a、8 a、10 a、14 a。图4（d1）显示：在8 a左右的尺度上，振荡能量非常强，但持续时间短，影响范围主要是在1970年以前， 1961-1970年，存在3次减小增加的准周期性变化，平均周期为3 a左右。在10 a左右的尺度上，波动能量也比较强，主要影响范围是20世纪80年代末到2005年前后，该时域内有4次减小增加的准周期性变化，平均周期为4 a左右。在10 a左右的尺度上，振荡偏弱，但存在于全时域，1961-2015年都具有比较明显的周期波动，平均周期为6 a左右。在17 a左右的尺度上，振荡强烈且比较持久，在1961-1990年间经历了4次增加减小的准周期性变化，平均周期为7 a。以上分析表明：相对湿度的年际变化中存在的典型周期包括7 a、6 a、4 a、3 a。

图4（e2）可见：年均风速的第1、2、3、4主周期尺度分别是25 a、9 a、13 a、4 a。由图4（e1）可知：在9 a左右的尺度上，1973年之前信号波动很强烈，但衰减迅速，1987年之后变得极其微弱，进入21世纪后才稍有回升，1961-1975年存在4次风速增大减小的准周期性变化，平均周期为4 a左右。在13 a左右的尺度上，信号在1961-1971年和2001-2011两个时域内振荡较强，其中，1961-1971年间存在2次增大减小的周期变化，在2001-2011年间存在2次减小增大的周期变化，平均周期为6 a左右。在25 a左右的尺度上，波动非常强烈，但衰减快，1961-1991年间风速经历了3次减小增加的准周期性变化，平均周期为10 a左右，从该尺度上看，2015年时负值等值线尚未闭合，这表示在25 a时间尺度上京津冀地区的年均风速在未来一段时间仍会偏小。以上分析表明：京津冀地区年均风速的年际变化中存在的主要周期包括10 a、6 a、4 a。

2.4气候要素的空间分布特征

普通克里金插值法与反距离权重法（IDW）是分析水文气象要素空间分布特征时常用的方法，对两者的适用性，学者们意见不一[1215]。本文经对比发现，IDW更适于描述京津冀地区气象要素的空间分布特征，因此本文借助ArcGIS软件，通过IDW插值法分析京津冀地区气候要素的空间特征。

图5（a1）显示多年平均气温基本呈现由南向北、由东向西递减的趋势，高温区位于京津冀地区南部，低温区位于西北部。其中，多年平均气温最高的是邢台，达1393 ℃，次之为石家庄，达1357 ℃；多年平均气温最低的是张北，仅有334 ℃，次之是围场，为526 ℃。由图5（a2）可见京津冀地区存在一横一纵两个明显的高幅增温带，其中横贯京津冀地区的蔚县北京遵化乐亭一带增温最明显，它们占据了全区域增温幅度的前四位，其中，增幅最大的是蔚县，达到了050 ℃/（10a），其次是北京，达045 ℃/（10a）；另外一个增幅明显的地带为张北蔚县石家庄邢台一线，其中邢台的气温倾向率达到了040 ℃/10a，石家庄为037 ℃/（10a），多年平均气温最低的张北地区其倾向率也达到了035 ℃/（10a）。京津冀地区北部增温趋势缓慢，其中，承德表现出了微弱的降温趋势。图5近55 a京津冀地区各气候要素及其气候倾向率的空间分布

Fig.5The spatial distribution of climatic variables and their climate tendency rate over the BeijingTianjinHebei region in recent 55 years

图5（b1）表明，多年平均降水量基本呈现由东向西递减的趋势，相对来说，京津冀地区东北一隅降水比较丰沛，其中多年平均降水量最大的是遵化，达到了71392 mm，其次是青龙，为69144 mm，整个京津冀地区只有遵化多年平均降水量在700 mm以上，在600 mm以上的除青龙外，还包括秦皇岛、北京、唐山、乐亭四地。京津冀地区西部降水普遍相对较少，其中最少的是怀来，仅有38032 mm，次之是张北，也只有38242 mm；在廊坊以南，除南宫多年平均降水量为47650 mm以外，其他地区都在500～600 mm之间。图5（b2）显示除围场（图中蓝色部分）以723 mm/（10a）的增幅呈现一定的降水增加趋势外，其他地区均为减少趋势，东部地区减幅最大，南部次之，西北部减幅最小。全区域减幅最大的是遵化，达到3028 mm/（10a），次之是黄骅，为2797 mm/（10a），青龙地区减幅为-2579 mm/（10a）；蔚县、怀来、张家口、张北一带减幅极其微弱。

图5（c1）显示，多年平均日照时数基本呈现以怀来-蔚县两地为峰向周围递减的趋势，其中，怀来地区的多年平均日照时数最多，达2 970 h/a，次之是蔚县，为2 888 h/a，最少的是邢台地区，只有2 355 h/a，其次为石家庄，仅2 424 h/a。渐变过程中也存在波动，由北向南递减的过程中，饶阳地区的日照时数是2 631 h/a，比其周围保定、南宫、廊坊等地的都要高；由西向东递减的过程中，塘沽的日照时数却达到一个小高峰，为2 644 h/a。由图5（c2）知全区域日照时数均呈减少趋势，减幅以邢台石家庄保定廊坊塘沽一线为岭，向两侧地区逐渐变缓，其中减幅最大的是石家庄，达176 h/（10a），其次是塘沽，达149 h/（10a），再其次是邢台，为139 h/（10a）。而在北京以北，除承德、遵化两地外，其他地区减幅都在100 h/（10a）以下，全区域减幅最小的是丰宁，为3284 h/（10a），其次是蔚县，为3440 h/（10a）。

由图5（d1）可见京津冀地区多年平均相对湿度由南向北、由东向西逐渐降低。全区域最高的是乐亭地区，高达6588%，南宫稍低，为6404%，最低的是张家口，仅4745%，次低是怀来，为5049%。图5（d2）中蓝色表示相对湿度呈增加趋势，可见，围场承德秦皇岛一带相对湿度基本呈递增趋势，其中增幅最大的是秦皇岛，达118%/（10a），其次为承德，增幅为105%/（10a），围場增幅最小，为023%/（10a）。除该三地之外，其他均呈减少趋势，由北向南减少速率越来越快，至北京达到第一个峰值，减幅为161%/（10a），到塘沽达到全区域减幅最大值，为204%/（10a），由北京塘沽一线向西南部基本呈减幅先降后增的趋势，到石家庄、邢台，年平均相对湿度减幅又形成两个峰值，其中，石家庄减幅123%/（10a），邢台减幅为184%/（10a）。

图5（e1）显示多年平均风速在京津冀地区的空间分布呈马鞍型，有两个峰值，一个是坝上张北，多年平均风速达405 m/s，一个是沿海的塘沽，多年平均风速达401 m/s，除此二者，其他地区多年平均风速均在31 m/s以下。张北到北京、塘沽到北京均呈递减趋势，北京多年平均风速为245 m/s，由张北北京塘沽一线分向西南、东北方向递减，全区域风速最小的是承德，为128 m/s，次之是青龙，为127 m/s。北京以南，多年平均风速最低的是石家庄，为169 m/s。由图5（e2）可见除围场、丰宁、承德三地年平均风速呈微弱递增趋势之外，其他地区年均呈递减趋势，其中减幅最大的是坝上张北，达046[（m/s）/（10a）]，仅次于张北的是沿海的塘沽，为044[（m/s）/（10a）]，年平均风速减幅由此二地区均向北京方向递减，北京年均风速倾向率为-009[（m/s）/（10a）]。年平均风速减幅由张北北京塘沽一线向西南、东北方向基本均呈递减趋势，全区域减幅最小的是蔚县，仅001[（m/s）/（10a）]，其次是青龙，减幅为002[（m/s）/（10a）]，围场、丰宁、承德三地年平均风速的增幅均低于009[（m/s）/（10a）]。

3讨论

（1）研究发现，近55 a来京津冀地区日照时数的变化具有一定的特殊性，首先是其减少速率高达9060 h/（10a）（P<<001），明显高于全国1961-2007年397 h/（10a）的减少速率[16]；再者，有研究表明中国地区日照时数减少趋势在20世纪90年代后基本停止[1617]，而图3（c1）显示京津冀地区20世纪90年代后日照时数减少趋势依然非常明显，直到2015年也没有变缓的倾向。本文认为京津冀地区严重的大气污染和风速的显著下降是导致该现象的重要原因。不少学者的研究成果[16，1819]表明：除自然因素外，人类活动导致的大气污染是我国尤其是我国东部地区日照时数减少的主因，而京津冀地区大气污染是极端严重的[2021]；另外，本文结果表明，近55 a来京津冀地区风速以011[（m/s）/（10a）]（P<001）的速率减小，而风速的减小不利于大气污染物的消散，这进一步加剧了日照时数的减少趋势。

（2）京津冀地區升温显著（P<<001），变率为029 ℃/（10a），这与全国1964-2007年028 ℃/（10a）的增温速率[22]基本一致，略高于华北地区1960-2013年023 ℃/（10a）的升温速率[23]。本文认为该区域在日照时数显著减少的情况下气温却显著上升的原因之一仍然是大气污染，大气中烟、霾等微粒物质增多，导致气溶胶含量升高，大气逆辐射增强，进而致使温度上升[23]。

（3）京津冀地区年降水存在1979年、1996年两个突变点，而且都是由增加突变为减少，这与张一驰等[24]华北地区1951-2009年降水无突变的结论不一致。对此，时空差异是可能的原因之一，另外，本文用MannKendall突变检测、滑动t检验、累积距平3方法相结合进行突变分析，而张一驰等[24]利用MannWhitney检验法进行突变识别，不同的突变检测方法也可能导致南辕北辙的结论[9]。

（4）本文研究表明，承德地区气候变化与众不同，该地区涵盖承德、围场、丰宁3站，其中，承德与围场2站的风速、湿度的变化趋势与其他大多数站都背道而驰，此外，承德站的气温、围场站的降水、丰宁站的风速变化趋势也与其他多数站截然不同，可见承德地区的气候变化与京津冀其他地区的变化趋势迥异，但这其中的原因还需搜集更多的资料做进一步的分析。

4结论

（1）1961-2015年，京津冀地区年均气温以029 ℃/（10a）的速率显著上升（P<<001）；年降水以1176 mm/（10a）的速率减少，但趋势不显著；日照时数、相对湿度、平均风速均呈显著下降趋势，气候倾向率分别为-9060 h/（10a）、-058%/（10a）、-011[（m/s）/（10a）]。

（2）气候要素的突变主要发生在80年代前后。最早发生突变的是降水和相对湿度，二者都在1979年由增加突变为减少，年平均风速在1981年由减小突变为显著减小，年均气温在1988年由上升突变为显著上升，年日照时数在1989年由减少突变为显著减少，年降水在1996年再次由增加突变为减少。

（3）研究时段内不同的子时域具有不同的时间尺度结构，而同一时间尺度上的信号振荡在时域中也是不断变化的，这就决定了气候要素周期特征的复杂性，年均气温、年降水量、年日照时数、年平均相对湿度、年平均风速的第一主周期尺度分别是21 a、8 a、8 a、17 a、25 a，对应的平均周期分别是9 a、3 a、3 a、7 a、10 a。

（4）空间上，年均温呈现出明显的由南向北递减的趋势，而升温速率则存在蔚县北京乐亭和张北蔚县石家庄邢台一横一纵两个高值区；年降水及其变化率均表现为自东向西递减的总体趋势；日照时数由南向北递增，而其减少速率则由南向北递减；相对湿度由东南向西北递减，其减小速率则由西南向东北递减；平均风速及其变率均以张北和塘沽为两个典型高值中心向其他地区递减。

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