城市化效应对佛山气温影响的研究.pdf

·56· 气候变化与气候变异、生态一环境演变及可持续发展 城市化效应对佛山气温影响的研究 陈志芳1 陈创买2 炎利军1 (1广东省佛山市气象局佛山528000；2中山大学大气科学系广州510275) 关键词：气候学城市化效应 超长期变化趋势R／S分析法 1 引 言 过去100多年里，全球平均气温上升了0．3～o．6。C[1]。特别是近二十年我国城市工业化程度增 高、人口膨胀等因素使城市气候发生明显变化，许多城市的气温逐年上升。作为“南国陶都”，佛山市陶 率22．4％，工业生产增长强劲，加上人口数量、车辆废气和高楼倍增等原因使佛山市近二十年来气温 发生了明显的变化。本文使用佛山市45年气温资料对其变化作一些探讨，说明城市化效应的影响程 度。同时，以地理条件与佛山市相似、但较少受城市化影响的沙堤机场为背景，进行对比分析。沙堤机 场位于佛山市西北方约6千米，作为军用机场，其四周绿化条件较好，没有高大建筑物，没有密集住宅 区，没有大型工业，远离公路，自然环境相对来讲较少受到城市建设的影响。 2资料和分析方法 选用佛山市1957～2001年、沙堤机场1961～2001气温资料。 2．1气温的趋势分析 气温序列受到某种长期因素的影响，常含有长期变化趋势。这种趋势相当于序列中隐含一种还未 被全部观察到的超长期周期，由于周期未完全显露，所以周期分析方法不但无法提取它们，反而会产 生干扰，说明对序列作趋势分析的必要性。设气温观测序列为z，，z：…，zN，序列的长期变化趋势可用 时间幂函数表示： H。一口o+口1t+口2t2+…+口pt’(户Ⅳ) (1) 其中t为时间，根据最小二乘法，由 Ⅳ ∑(五一H)z一最小 (2) f—l 便可由样本确定口。，以，，口。，…，以。各常数。当用多元线性回归方程时，它们就表示非线性回归系 数。研究表明，用含1～3阶时间幕函数方程可较好地提取序列中存在的趋势信息。用F表示曲线对 原始系列的拟合率： rr F一手×100(％) (3) uYY 其中U为曲线的回归平方和，S，，为系列的样本方差，我们拟用它代表气温的长期变化趋势的强度。 2．2 R／S分析法 R／S分析法是Hurst在研究尼罗河水文资料时提出的一种能够定量揭示时间序列变化的趋势性 成分及其强度的有效方法，通过其他人的工作逐步得到完善。他提出一种新的统计量：Hurst指数，并 城市化效应对佛山气温影响的研究 ·57· 由此发展了R／S分析(RescaledAnalysis，即重新标度权差分析)方法。R／S分析法可以表述 Range 为：对于时间序列{搴(f))，t一1，2，… 定义均值序列 享。一=1E车(z)，(r=1，2，…) 累积离差为 X(t，z_)=∑(拿(甜)一乏)，(1≤z≤r) 函 极差为 R(r)=maxX(￡，r)一minX(￡一f)(r一1，2，…) 1≤t≤r1≤t≤r 标准差为 s(f)一l喜E(李(￡)一季，)z}2，(r一1，2，…)r— 若比值R(r)／s(r)有如下关系： (R／S)。。C(r／2)日 (4) 其中r为样本数，Ⅳ表示Hurst指数，则时间序列{拿(f))存在Hurst现象。