华北地区城热岛效应对区域平均气温序列的影响-中国气象局国家.doc

第一章 引　言 1.1研究的目的和意义 近百年来，全球气候正经历一次以变暖为主要特征的显著变化。在此背景下，我国的平均温度也在升高。必威体育精装版的观测研究结果表明，近50年来，我国北方地区气温呈显著上升趋势，华北和东北地区的增温幅度最大（王绍武，2001）。 各种迹象表明，现在的气候变化不仅只是自然的变化，很大程度上与人类活动有密切关联。检测和评估近百年全球和中国气候变化特别是变暖的主要原因是20世纪90年代以来研究的一个热点问题。 检测与原因判别的主要参照物应该是通过仪器观测积累多年的观测记录，但由于观测仪器的更新换代，观测台站的变迁，观测时次和时制的变更以及城市化的影响，造成资料中存在不同程度的偏差。因此，在计算大尺度区域平均气温时，必须首先对观测的台站资料进行校对与检查，同时要严格扣除城市化的影响。这样得到的全球（半球，或较大区域）平均气温序列才更合理和可靠。（IPCC，1990，1992，1996，2001） 但目前国际上就气温序列中城市化影响的显著程度还存在较大分歧。IPCC（2001）指出：自上个世纪以来，全球表面气温变化的最佳估计是0.6℃，城市热岛效应被怀疑是过去几十年中陆地观测气温升高的部分原因。但这种影响相对于气温背景变化来说是次要的：城市热岛产生的全球气温的偏差(截至1990年)没有超过0.05℃。而来自区域性的研究一般表明城市热岛效应增强的作用明显，应该得到重视，并给予订正（Balling R. C.等，1989、Barros V. and Camilloni I., 1994、Goodridge J. D.，1992等）。国内几个地区的分析也表明，城市热岛强度随时间增强因素对我国地面气候站近几十年温度记录可能具有明显的影响，需要在气候变化检测和原因识别工作中予以更多注意（初子莹等,2005、白虎志等,2005、陈正洪等,2005、郭军等,2005、张爱英等,2005、刘学峰等,2005等）。 对于不同国家和地区，由于气象台站网建设实际情况不同，相应产生的影响也不同。在中国城市热岛对区域气温的增暖贡献到底有多少？华北地区作为我国相对增温显著区，城市热岛的影响又有多大？是人们感兴趣的问题。只有通过相应的研究，才能对城市热岛对区域气温的影响幅度有一个较为客观的评估。同时了解不同规模城市过去几十年由于热岛效应增强作用对地面气温记录序列影响的程度，就可以为进一步订正地面标准化温度序列提供依据。 1.2国际上热岛影响研究的现状及进展 国内、外气候学专家从不同的角度分析和研究了城市热岛的强度、时空分布及其对台站记录到的平均气温的影响，得到了很多有价值的结论，但就全球（半球或较大区域）气温序列中热岛影响是否显著还存在很大分歧，而且目前还没有一个成熟的方案能够将城市化影响彻底分离出来。 国外在热岛效应影响方面作了大量的研究工作，取得了一些重要的进展，在研究方法和资料的质量方面有较大优势，但迄今为止就气温序列中热岛影响的显著程度还没有形成一致的看法。 Karl等(1988) 检测了美国历史气候站网（USHCN）的1219个台站1901-1984年期间的气温资料，发现：即使在一万人口以下的小城镇也存在着城市化的影响，人口在一万左右的台站比人口2千以下的乡村站增暖平均要高0.1℃，城市化减小了冬季以外其他季节的日最高温度和所有季节的日较差，但却增大了所有季节的日最低温度及平均温度，1901-1984年的84年间，平均热岛影响使HCN台站日最低温度增暖了0.13℃，日较差减小了0.14℃，不过由于大量台站位于人口稀少的地区，所以城市化对HCN年平均温度序列中的影响仅为0.06℃。Karl等（1989）重新考察了HCN的资料并与Jones等（1986a）和Hansen等（1987）的分析结果进行对比后认为，美国1901-1984年的城市化影响为0.1-0.4℃，与同期气温总的增暖幅度0.16℃相当，甚至更大。 Jones et al. (1990) 检验了前苏联欧洲地区、东部澳大利亚和中国东部乡村站的资料后，认为城市化对当时两个广泛引用的半球温度序列的影响微乎其微，比过去一个世纪增暖幅度小一个数量级。在这项研究中，中国东部用了42个城市-乡村站对，观测时期为1954-83年，城市站定义为人口50万以上，乡村站定义为人口10万以下。Peterson等（1999）根据美国的业务航空图和卫星资料显示的夜间灯光强度，将GHCN中的7280个台站分为乡村站、郊区站和城市站，分别计算根据全部台站和2712个乡村站的全球平均温度距平。发现，1880-1998年乡村站的增温幅度为0.7℃/100a，所有台站为0.65℃/100a，在乡村站覆盖率最大的1951-89年间，乡村站的增温幅度为0.8℃/100a，所有台站为0.92℃/100a，二者非常一致