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年均温

年均温,即年平均气温,是指全年各日的日平均气温的算术平均值。实际上,年均温度常用月平均气温来计算,方法是:把一年中各月的平均气温累加在一起再除以12。

除了可以使用全年各日的日平均气温的算术平均值来计算年均温,还可以把一年中各月的平均气温累加在一起再除以12。这样计算非常简便,而且计算结果误差不大。所以年平均气温的实际价值同月平均气温。

根据窄温生物化石、气候敏感沉积物、同位素测温、有无液态水及古地磁资料等,可初步恢复地球历史时期的气温变化趋势。

(1)在距今 4. 6 ~4. 1 Ga,地球上没有沉积物,没有生命,因此推测没有液态水,古气温远 >100℃ 。

(2)4. 1 ~ 3. 9 Ga,地球表面反复遭受小行星的强烈撞击,引发大量火山喷发,地球急剧失热,地表温度迅速下降,地球出现沉积碎屑岩,说明有液态水存在,推测古气温 <100℃。

(3)3. 8 ~ 2. 5 Ga,地球出现碳酸岩沉积,并发现大量叠层石。叠层石是藻类活动的产物,推测当时气候炎热潮湿,根据燧石稳定同位素测定的古气温约为 70℃。

(4)0. 7 Ga 前后 ,地球持续发生大规模火山喷发,此次喷发造成全球温度急剧降低,在随后的 10 万a内,代表寒冷气候沉积的冰碛岩遍布全球,古赤道附近也出现大量冰川活动痕迹,这一时期的地球被称为 “雪球地球”,推测古气温可能已降到 0℃ 以下。又经过几千万年,温度才逐步恢复。

(5)0. 57 ~ 0. 51 Ga,地球进入一个全新时代,在短短的 2 000 多a时间内, “瞬间”创生出绝大部分无脊椎动物门类,节肢、腕足、蠕形、海绵、脊索等一系列与现代动物形态基本相同的动物几乎同时出现,地质学上称为 “寒武纪生命大爆发”。此时沉积物以代表温暖气候沉积的石灰岩为主,并伴有喜热藻类生物,但陆地生物尚未出现,说明气候相当炎热,还不适宜陆地生物生存,推测古气温可能已经恢复到 40℃ 以上。之后,地球又经历多次火山喷发,古温度进一步降低。

(6)0. 205 ~ 0. 065 Ga,此时的地球古气温可能已降到 25℃ 左右 ,这是陆地生物的黄金生长温度,地球进入 “恐龙时代”。氧同位素测温表明,此时高纬度地区古气温为 10℃ ~ 15℃,地中海为 18℃ ~24℃ ,没有寒带和冰盖。这一时期喜暖动植物遍布全球,食物极其丰富,出现大量体重数十吨的恐龙。

(7)距今 0. 065 Ga,地球再次发生大规模火山喷发,古气温瞬间升高,之后又迅速降低,引发地球生物的巨大灾难,以恐龙为代表的大量动植物彻底灭绝。之后,地球温度逐步恢复,与环境相适应的动植物再次繁荣起来。

(8)现在地球年均气温只有 15℃,处于第四纪冰期后的温度恢复期,地球年均气温还会缓慢上升,但上升 1℃ 可能需要数千年,且再也达不到“恐龙时代”年均 25℃的水平。 [1]

1、华北地区

北京:12.9℃;天津:12.9℃;石家庄:13.9℃;太原:10.4℃;呼和浩特:7.3℃。

2、东北地区

沈阳:8.5℃;大连:11.3℃;长春:6.1℃;哈尔滨:4.9℃。

3、华东地区

上海:17.1℃;南京:15.9℃;杭州:17.0℃;宁波:17.2℃;合肥:16.2℃;福州:20.2℃;厦门:20.7℃;南昌:18.0℃;济南:14.8℃;青岛:13.0℃。

4、中南地区

郑州:14.7℃;武汉:17.1℃;长沙:17.4℃;广州:22.4℃;深圳:23.0℃;南宁:21.8℃;海口:24.4℃。

5、西南地区

重庆:18.4℃;成都:16.0℃;贵阳:15.1℃;昆明:15.5℃;拉萨:8.5℃。

6、西北地区

西安:14.3℃;兰州:10.3℃;西宁:6.1℃;银川:9.5℃;乌鲁木齐:7.3℃。

7、港澳台地区

香港:23.3℃;澳门:22.6℃;台北:23.0℃;台中:23.3℃;高雄:25.1℃。

屠其璞将我国气温的年际变化分为 11 种基本类型,并指出我国大部分地区从 20 世纪 50 年代以来冬季气温仍保持上升的趋势。林学椿等分析认为 1950 ~1990 年我国年平均气温以0.04 ℃ /10 a 的速率上升,最大增温在东北和华北地区;长江流域以及西南地区的年平均气温不但没有增加反而呈下降趋势;冬季平均温度倾向率最大,为 0.33℃ /10 a。丁一汇等研究发现我国增温趋势与北半球的情况大致相似,但在具体的变化过程上又与全球变化存在明显差异,如我国温度最高的出现时期是在 20 世纪 40 年代,而不是80 年代以后。宋连春用计算气温等级的方法证明了1950 ~ 1990 年我国冬季气温大致是前期降温、后期升温,我国年平均气温变化存在 6 ~7 和 3 a 的周期变化。黄琦利用1951 ~2000 年我国160 站月平均气温资料,证明了我国冬季气温存在 6 ~9 和 3 ~5 a 的周期波动。周自江等利用1951 ~ 1997 年我国大陆 695 个测站气温资料建立了全国及 8个区域近 47 a 冬季气温的时间序列,并指出我国冬季气温总体上呈非连续的增暖趋势,增幅约为 0.155 ℃ /10 a,20 世纪90 年代较 50 年代约上升了 0.61 ℃ ,其中 1985 年以后的增暖极为明显。刘莉红等采用墨西哥帽小波和哈尔小波函数分析我国气温发现,我国年平均气温变化有 3 个突变点,分别是 1920、1955 和 1985 年。李庆祥等重新构建了近百年全国气温变化序列,得出了近百年我国气温变化的最新估计,并指出 1900 ~ 2006 年我国气温变化速度为( 0.09 ±0.017) ℃ /10 a;四季中,冬季增幅最大,为( 0.14 ± 0.021) ℃ /10 a; 夏季最小,为( 0.04 ± 0.017) ℃ /10 a; 近 53 a( 1954 ~2006 年) 气温增暖趋势约为( 0.26 ± 0.032) ℃ /10 a,近 28 a( 1979 ~2006 年) 增暖趋势为( 0.45 ±0.13) ℃ /10 a,气温增暖速率呈明显加剧趋势,值得注意。

林学椿等分析 1950 ~1990 年我国年平均气温倾向率分布认为,黄河以南、长江流域大部分地区倾向率为负值,黄河以北、华北和东北的倾向率为正值; 1950 ~1990 年我国平均温度最大倾向率出现在冬季( 0.33 ℃ /10 a) ,除西南少数站点是负倾向率外,其他地区均为正倾向率,增温中心在山西、内蒙及新疆北部,增温率均为 0.60 ℃ /10 a 以上。吴洪宝等利用 1951 ~1990 年 40 个站冬季月平均气温资料,采用旋转 EOF 方法将我国冬季气温异常划分为6 个区域,指出除华南和青藏高原东部气温异常的长期倾向不明显外,其他地区呈现明显的变暖趋势。屠其璞等利用 1951 ~1996 年我国 160 站月平均气温序列,采用旋转 EOF 方法将我国年平均气温分为 8 个变化区,将冬季气温分为 5 个变化区,并指出近 46 a 我国年平均气温的主要升温区为东北、华北北部和新疆自治区,升温幅度为 1.2 ℃左右; 降温区为四川、贵州,幅度为0.3 ~ 0.4 ℃,升温范围和升温幅度最大的为冬季。张晶晶等利用 1961 ~1990 年逐年我国年平均气温资料,采用 REOF 方法将我国大陆分为 8 个气温变化区,指出1951 ~ 2000 年我国大陆的 35°N 以北地区年平均气温变暖显著于35°N 以南,且除西南区为降温区外,其他 7 个区域均为变暖趋势,其中东北区、东北华北区增温最显著,气候倾向率达0.35 ℃ /10 a,西北区、青新区增温也较显著。黄琦利用 1951 ~2000 年我国 160 站月平均气温资料,分析我国冬季气温均方差分布指出,我国冬季气温从南向北气温变化幅度逐渐加大,表现为东北、内蒙东部、西北地区冬季气温的变化幅度较大,而南方大部分地区的冬季气温变化幅度相对较小。宋连春采用经验正交函数分解( EOF) 方法分析 1950~ 1990 年我国 336 站冬季气温的时空分布特征指出,我国冬季气温第 1 主分量空间分布全国大部分地区是同号的,我国冬季气温第 2 主分量空间分布为东北和西北西部同号,且与其余全国大部分地区符号相反,我国冬季气温第 3 主分量空间分布为黄河以北、110°E 以东与全国其他地区反号。刘宣飞等对 1951 ~1989 年我国年平均气温和冬季平均气温进行 EOF 分解指出,我国 160 站年平均气温 EOF 第 1 模态空间分布体现出我国除西南局部地区外,全国其他大部分地区符号相同,其中东北、内蒙和新疆北部有极值中心; 我国冬季气温 EOF 第1 模态空间分布与年平均的基本相同,只是西南地区与全国其他地区异号的范围略有减小。其他学者也对我国 160 站不同时间长度的冬季气温资料进行 EOF 分解分析,得到的结论也基本一致,即近几十年来我国冬季气温EOF 第 1 模态证明,我国冬季气温在全国大范围具有一致偏冷或偏暖的特征( 除西南小部分地区外) ,且东北、华北、新疆地区冬季气温的异常最明显; EOF 第 2 模态证明,我国西南、华南地区的冬季气温与东北、华北及新疆地区冬季气温的异常变化具有反相变化的特征[5,13 -14]。此外,康丽华等分析发现年代际尺度上冬季气温的 EOF 分析结果与年际尺度的基本一致,但全国一致变化型可能在年代际时间尺度上表现得更加显著,而南北反相变化型可能在年际尺度上更加显著。 [2]

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