資料質(zhì)量控制和分析方法

1、第三章石家莊地區(qū)氣溫的變化特征3.1平均氣溫的變化特征（一般不把圖和表放開頭，要在正文文字之下）LSL.U&OQ.0.Q&QszLa卷按K平rr】21TX4BO.-5972.5-2.0-2.519721975197819811984198719901933199619S2002200520C61972197519781981198419B7199019G3199619992002200520362.52.Cy=0.O-STx-l.091卷世K9-rr】總5971729IX22圖3.1石家莊地區(qū)1972-2008年年和各季節(jié)平均氣溫距平（虛線為線性趨勢，光滑曲線為5階多項(xiàng)式擬合）圖3.1給出了石

2、家莊地區(qū)年和各季節(jié)平均氣溫距平，可以看到，近37年來，石家莊地區(qū)年平均氣溫以及各個(gè)季節(jié)的平均氣溫都呈現(xiàn)出明顯的線性增暖趨勢，顯著的增暖都發(fā)生在1980年代中期之后，其中冬季的平均氣溫在1990年代之后增幅最為顯著。石家莊地區(qū)各站之間的氣溫變化存在一些差異。表3.1給出了石家莊地區(qū)17個(gè)站以及地區(qū)平均的年和各季節(jié)氣溫的線性趨勢。從中可以看到，就整個(gè)地區(qū)而言，年和各季節(jié)平均氣溫的增溫都是顯著的，全區(qū)年平均氣溫線性趨勢為0.42C/10a;各個(gè)季節(jié)中增溫幅度最大的是冬季，線性趨勢為0.57C/10a;其次是春季和秋季，線性趨勢均為0.4C/10a;夏季的增溫趨勢最弱，但線性趨勢也達(dá)到0.27C/10

3、a。表3.1石家莊地區(qū)各站年和各季節(jié)平均氣溫的線性趨勢（C/10a）年春季夏季秋季冬季市區(qū)0.57*0.52*0.40*0.59*0.71*新樂0.35*0.30*0.160.35*0.56*辛集0.61*0.62*0.43*0.57*0.77*贊皇0.27*0.260.200.190.34*平山0.31*0.33*0.170.31*0.38*井陘0.18*0.200.090.12*0.28正定0.67*0.67*0.5*0.69*0.77*行唐0.53*0.51*0.24*0.52*0.79*靈壽0.40*0.38*0.27*0.39*0.50*藁城0.39*0.47*0.33*0.31*0

4、.38*晉州0.62*0.56*0.43*0.56*0.85*無極0.48*0.40*0.30*0.46*0.71*深澤0.33*0.26*0.19*0.31*0.51*欒城0.66*0.65*0.45*0.66*0.81*趙縣0.29*0.180.090.31*0.51*兀氏0.18*0.120.080.170.30*高邑0.44*0.42*0.30*0.40*0.57*平均0.42*0.40*0.27*0.40*0.57*（注：表3.1中加*的通過了a=0.05的顯著性檢驗(yàn)，加*的通過了a=0.01的顯著性檢驗(yàn)，加*的通過了a=0.001的顯著性檢驗(yàn)，下同）圖3.2石家莊地區(qū)年平均氣溫線性

5、趨勢的等值線分布圖0.60.50D-.5Q.450.42業(yè)鏈0.340-.2B0.22：0.1ft0.1S就各站而言，石家莊地區(qū)各站年和各季節(jié)平均氣溫均呈增暖趨勢。大部分站（12個(gè)，占全部站數(shù)的71%年和各季節(jié)平均氣溫呈顯著增暖趨勢；贊皇和元氏年和冬季平均氣溫呈顯著增暖趨勢，其它季節(jié)增暖較弱；平山除夏季增暖較弱外，其它季節(jié)和年平均氣溫均呈顯著增暖趨勢；井陘年和秋季平均氣溫呈顯著增暖趨勢，其它季節(jié)增暖較弱；趙縣年和秋冬季平均氣溫均呈顯著增暖趨勢，而春、夏季則增暖較弱。從年平均氣溫線性趨勢的等值線圖（圖3.2）可以看出，年平均氣溫線性趨勢以中部（石家莊市區(qū)、正定和欒城）和東部（辛集和晉州）為兩個(gè)極

6、值中心向四周逐漸較小，其它各季節(jié)平均氣溫線性趨勢的等值線圖與年平均氣溫線性趨勢基本一致，即中東部縣市在石家莊地區(qū)的增暖較大。石家莊地區(qū)的增暖主要是由中東部縣市的明顯增暖造成的。分析其可能的原因，除大尺度氣候變暖外，中東部縣市的發(fā)展較快，城市化影響較大可能是重要原因。表3.2石家莊地區(qū)年平均氣溫10年平均值C）1970s1980s1990s2000s石家莊13.013.214.014.5新樂12.312.412.613.3辛集12.612.913.714.3贊皇13.213.213.713.9平山12.612.813.413.3井陘13.012.913.313.4正定12.612.814.614

7、.4行唐11.712.012.513.3靈壽12.712.813.413.8藁城12.512.713.413.5晉州12.312.513.314.0無極12.112.312.813.5深澤12.312.612.913.2欒城12.212.613.514.1趙縣12.212.412.713.0兀氏12.712.713.413.0高邑12.712.713.413.8平均12.512.713.313.7為了進(jìn)一步比較不同年代際的氣溫變化，表3.2給出了各站在各個(gè)年代的年平均氣溫?？梢钥闯?，各站每10年的年平均氣溫呈逐漸上升趨勢，在1990年代以前，氣溫上升幅度較小，1990年代開始出現(xiàn)較強(qiáng)的上升，其

8、中正定表現(xiàn)的最強(qiáng)，其在1990年代的年平均氣溫比1980年代升高了1.8C；近10年氣溫上升幅度又有所減慢，平山、正定和元氏出現(xiàn)下降趨勢，近10年的年平均氣溫比1990年代分別下降0.1C、0.2C、0.4C。值得注意的是，新樂的氣溫在近10年才出現(xiàn)較強(qiáng)的上升，之前一直變化不大；深澤的氣溫呈穩(wěn)步上升趨勢，每10年升高0.3C。3.2最高和最低氣溫的變化特征最高和最低氣溫是反映某地冷熱狀況最直接的指標(biāo)，是氣候?qū)W上重要的氣溫指標(biāo)。石家莊地區(qū)年(圖3.3a)和各季節(jié)(圖略)平均最高氣溫距平隨時(shí)間變化曲線與平均氣溫相似，近37年來也呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢，但上升趨勢不如平均氣溫顯著。就季節(jié)而言，石家莊地

9、區(qū)冬季平均最高氣溫增加趨勢最強(qiáng)(0.27C/10a)，其次是春季(0.23C/10a)和秋季(0.1C/10a)，夏季最弱(0.04C/10a)。就各站而言，辛集、正定、行唐和欒城四個(gè)站春季平均最高氣溫呈顯著上升趨勢，其它站上升趨勢不明顯，趙縣甚至呈弱的下降趨勢；各站在冬季以外其它三季的上升趨勢都比較弱，均沒有達(dá)到a=0.05的顯著性水平，其中井陘、靈壽和無極夏季的平均最高氣溫呈弱的下降趨勢，深澤、趙縣和元氏在夏季、秋季的平均最高氣溫均呈弱的下降趨勢。1&721975197曲11曲419071的01彌II妙L9992D02沏52M6(a)（b）圖3.3石家莊地區(qū)1972-2008年年平均最高（

10、a）、最低（b）氣溫距平（虛線為線性趨勢，光滑曲線為5階多項(xiàng)式擬合）圖3.4石家莊地區(qū)年平均最高、最低氣溫線性趨勢的等值線分布圖表3.3石家莊地區(qū)各站年和各季節(jié)平均最高、最低氣溫趨勢系數(shù)C/10a)年平均最高氣溫平均最低氣溫冬季春季夏季秋季冬季年春季夏季秋季市區(qū)0.29*0.290.260.220.300.85*0.89*0.65*0.84*0.98*新樂0.18*0.170.090.160.200.68*0.63*0.42*0.71*0.95*辛集0.35*0.38*0.290.270.330.94*1.01*0.70*0.88*1.15*贊皇0.24*0.190.220.190.240.4

11、2*0.47*0.36*0.33*0.48*平山0.160.200.050.130.200.48*0.52*0.38*0.44*0.52*井陘0.140.25-0.080.090.240.27*0.36*0.140.180.36*正定0.28*0.42*0.140.140.310.90*112*0.58*0.98*1.09*行唐0.23*0.34*00.140.350.81*0.95*0.35*0.76*1.15*靈壽0.150.23-0.030.060.260.56*0.65*0.280.54*0.74*藁城0.20*0.290.050.070.270.48*0.66*0.29*0.42*0

12、.48*晉州0.21*0.32-0.010.070.330.91*0.93*0.50*0.86*1.34*無極0.140.21-0.050.020.270.86*0.74*0.37*0.71*1.08*深澤0.090.12-0.1-0.030.260.41*0.41*0.160.37*0.64*欒城0.22*0.34*0.030.070.330.95*1.10*0.53*0.98*121*趙縣0.04-0.02-0.13-0.020.190.25*0.27*-0.010.29*0.51*兀氏0.060.05-0.10-0.030.170.29*0.37*0.020.290.46*高邑0.18*

13、0.210.010.090.280.68*0.78*0.33*0.67*0.90*平均0.19*0.230.040.100.270.63*0.70*0.36*0.61*0.83*石家莊地區(qū)年平均最低氣溫近37年表現(xiàn)出非常顯著的線性增加趨勢(圖3.3b)。各季節(jié)平均最低氣溫(圖略)也呈顯著增加趨勢，而且線性增加的幅度明顯大于平均最高氣溫的增加幅度。其中冬季的增溫趨勢最顯著(0.83C/10a),其次為春季(0.7C/10a)和秋季(0.61C/10a),夏季最弱(0.36C/10a),但線性趨勢也通過a=0.01的顯著性水平。從各站的線性趨勢來看(圖3.4),整體上最低氣溫的線性趨勢都明顯大于最

14、高氣溫的線性趨勢。值得注意的是，井陘和元氏的最低氣溫在夏季、秋季上升趨勢較弱，靈壽和深澤的最低氣溫在夏季上升趨勢較弱；最為特殊的趙縣，其最低氣溫在夏季呈弱的下降趨勢。另外從圖3.4也可以看到，最高、最低氣溫的線性趨勢分布與平均氣溫基本一致，中、東部升溫趨勢最明顯，南部的元氏和趙縣升溫趨勢最弱以上分析表明，石家莊地區(qū)平均最低氣溫的升高幅度遠(yuǎn)大于平均最高氣溫，這也說明增暖現(xiàn)象在最低氣溫上表現(xiàn)更加突出。3.3平均日較差的變化特征從圖3.5可以看到，近37年石家莊地區(qū)年平均日較差呈顯著減小趨勢，線性趨勢為-0.41C/10a;各季節(jié)的平均日較差也呈顯著減小趨勢，其中冬季日較差減小幅度最大，線性趨勢為-

15、0.56C/10a，其次是夏季和春季，秋季最小，線性趨勢也達(dá)到-0.29C/10a。從各站來看，年和各季節(jié)的日較差也都呈減小趨勢，除井陘、元氏、趙縣、贊皇和藁城的減小趨勢較弱外，其它12個(gè)站均呈顯著減小趨勢，尤其以晉州、欒城、正定、辛集和市區(qū)（中東部）最為顯著。圖3.6表明，各站日較差的線性趨勢分布與最高、最低氣溫的線性趨勢分布一致；與最高氣溫和最低氣溫的變化特征對比，發(fā)現(xiàn)最低氣溫的升高對于日較差變化的貢獻(xiàn)要大于最高氣溫升高對其的貢獻(xiàn)，即氣溫日較差變小主要是由于最低氣溫變暖幅度顯著大于最高氣溫變暖幅度引起的。L9721&751酗】舶4】刪190汨軸1冊200(2購朋200SDy=-0,041X

16、+0.7642.52.0l.Sy=-0.040x+0.721日較差距半?yún)[尸-山029+0,577D26朋S3945/-1.b-20-2519721&7S19s?lSl19649&71妙E99GL細(xì)1冊2002購血28圖3.5石家莊地區(qū)1972-2008年年和各季節(jié)平均日較差距平O-24D（虛線為線性趨勢，光滑曲線為5階多項(xiàng)式擬合）表3.4石家莊地區(qū)各站年和各季節(jié)平均日較差線性趨勢C/10a）市區(qū)新樂辛集贊皇平山井陘正定行唐年-0.56*-0.48*-0.60*-0.14-0.26*-0.10-0.65*-0.62*春季-0.57*-0.50*-0.59*-0.14-0.23-0.07-0.65

17、*-0.65*夏季-0.60*-0.47*-0.63*-0.20-0.33*-0.15-0.66*-0.61*秋季冬季-0.38*-0.70*-0.31*-0.71*-0.47*-0.77*-0.03-0.17-0.01-0.51*-0.42*-0.21-0.34*-0.12-0.83*-0.82*38.63&A38.2-3S.037.837.6靈壽-0.38*-0.37*-0.43*-0.25*-0.48*藁城-0.21-0.15-0.32*-0.14-0.24晉州-0.69*-0.66*-0.68*-0.53*-0.94*無極-0.56*-0.54*-0.57*-0.4*-0.78*深澤-

18、0.25*-0.21-0.31*-0.16-0.33*欒城-0.68*-0.65*-0.72*-0.56*-0.89*趙縣-0.17-0.13-0.23-0.08-0.33元氏-0.17-0.14-0.23-0.09-0.31高邑-0.49*-0.48*-0.52*-0.36*-0.64*平均-0.41*-0.40*-0.45*-0.29*-0.56*1I/,%屮山.o1K0114.211441146rw.a1152-1-ns.Qi113.6113,B圖3.6石家莊地區(qū)年平均日較差線性趨勢的等值線分布圖3.4炎熱日數(shù)和寒冷日數(shù)的變化特征炎熱日數(shù)和寒冷日數(shù)的變化分別反映出炎熱天氣和寒冷天氣的變化

19、特點(diǎn)。按照石家莊氣候中所規(guī)定，本文以日最高氣溫35C為炎熱日，日平均氣溫w0C為寒冷日的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)了1972-2008年歷年的炎熱日數(shù)和寒冷日數(shù)并分析了其變化特征。表3.5石家莊地區(qū)1972-2008年年平均炎熱、寒冷日數(shù)（天）及其線性趨勢（天/10a）年均炎熱日數(shù)市區(qū)新樂辛集贊皇平山井陘正定行唐靈壽藁城晉州無極深澤欒城趙縣元氏高邑平均151215161112141013131214141414151514年炎熱日數(shù)的線性趨勢1.80.41.71.40.51.42.7*1.21.21.61.20.60.81.70.30.81.21.2年均寒冷日數(shù)526957566057576960616269

20、676167626062年寒冷日數(shù)的線性趨勢-7.5*-5.2*-8.5*-3.5*-4.2*-2.4-8.0*-7.7*-5.2*-4.0*-8.4*-6.0*-4.9*-8.5*-4.7*-2.7-5.3*-5.7*統(tǒng)計(jì)表明，石家莊地區(qū)年均炎熱日數(shù)為14天，年均寒冷日數(shù)為62天。炎熱日數(shù)基本上從南向北逐漸減少，贊皇最多，行唐最少，市區(qū)僅次于贊皇。寒冷日數(shù)從西南向東北逐漸增多，行唐、新樂和無極最多，市區(qū)最少僅為52天，比平均寒冷日數(shù)少10天。伴隨石家莊地區(qū)平均氣溫的上升趨勢，各站年均炎熱日數(shù)呈增加趨勢，其中正定呈顯著增加趨勢；寒冷日數(shù)則呈顯著減少趨勢，只有井陘和元氏的減少趨勢不明顯。石家莊地

21、區(qū)年均炎熱日數(shù)的增加趨勢（圖3.7）與最高氣溫的趨勢一致，高溫日數(shù)在1990年代中期才開始有明顯的增加趨勢，而這個(gè)時(shí)期的平均氣溫升高幅度也最大。與最低氣溫的顯著升高趨勢相對應(yīng)，近37年石家莊地區(qū)的年均寒冷日數(shù)也呈顯著下降趨勢，尤其是從1990年代開始寒冷日數(shù)大幅度減少。炎熱日數(shù)趨于不顯著的增加和寒冷日數(shù)趨于顯著減少，也反映出該地區(qū)氣溫趨于溫和。DHftHif-15-2D-2S-30圖3.7石家莊地區(qū)年均炎熱日數(shù)和寒冷日數(shù)距平（虛線為線性趨勢，光滑曲線為5階多項(xiàng)式擬合）3.5霜凍日數(shù)和冰凍日數(shù)的變化特征霜凍日數(shù)和冰凍日數(shù)變化也能在一定程度上反映出氣候變暖的程度。本文采用氣候變化檢測、監(jiān)測和指數(shù)專

22、家小組的定義：霜凍日數(shù)為日最低氣溫v0C的全部日數(shù)，冰凍日數(shù)為日最高氣溫V0C的全部日數(shù)，按照這種標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)了1972-2008年歷年的霜凍日數(shù)和冰凍日數(shù)并分析了其變化特征。統(tǒng)計(jì)表明，石家莊地區(qū)年均霜凍日數(shù)為110天，年均冰凍日數(shù)為13天。年均霜凍日數(shù)各站相差較大，在99120天之間；趙縣最多，其次為行唐和靈壽；市區(qū)最少，其次為井陘和贊皇，其它各站霜凍日數(shù)在105-115天之間。趙縣霜凍日數(shù)較多主要是因?yàn)槠渫临|(zhì)為沙地，夜間輻射降溫快；市區(qū)霜凍日數(shù)較少，城市熱島效應(yīng)影響應(yīng)該是主要因素。年均冰凍日數(shù)各站相差不多，在1215天之間；平山最多，市區(qū)和藁城最少，基本上從南向北依次增多。表3.6石家莊地區(qū)1

23、972-2008年年平均霜凍、冰凍日數(shù)（天）及其線性趨勢（天/10a）市區(qū)新樂辛集贊皇平山井陘正定行唐靈壽藁城晉州無極深澤欒城趙縣元氏高邑平均年均霜凍日數(shù)99118107103106101105119107111109118114110120114109110年霜凍日數(shù)的線性趨勢-8.3*-6.5*-9.1*-4.2*-4.7*-3.1*-9.2*-9.6*-6.1*-5.0*-9.9*-8.0*-4.6*-10.3*-3.3*-4.3*-7.3*-6.7*年均冰凍日數(shù)121413131514131414121414141314131313年冰凍日數(shù)的線性趨勢-0.6-0.8-1.6-0.7-

24、0.5-0.1-1.3-1.0-0.7-1.0-1.6-1.5-1.2-1.5-0.7-0.5-1.2-1.0（表中*號(hào)等符號(hào)要注釋。其他表同）與最低氣溫的顯著上升趨勢相對應(yīng)，石家莊地區(qū)霜凍日數(shù)呈顯著減少趨勢，線性趨勢為-6.7天/10a;各站的霜凍日數(shù)也呈顯著減少趨勢，其中欒城的減少趨勢最大。從圖3.8可以看到，石家莊地區(qū)霜凍日數(shù)從1990年代開始呈迅速減少趨勢，這與寒冷日數(shù)的變化相一致。與最高氣溫的不明顯上升趨勢相對應(yīng)，石家莊地區(qū)冰凍日數(shù)呈弱的減少趨勢，線性趨勢為-1.0天/10a，沒有通過a=0.05的顯著性檢驗(yàn)；各站的冰凍日數(shù)也呈弱的減少趨勢，其中辛集和晉州的減少趨勢最大。與霜凍日數(shù)的

25、變化不同，冰凍日數(shù)呈現(xiàn)波浪式緩慢的減少過程。石家莊地區(qū)霜凍日數(shù)和冰凍日數(shù)的日趨減少也反映出該地區(qū)氣溫趨于溫和。產(chǎn)一氏667X+12.585as20W呂105O2099-yE9-yyi-yo-y-y7須iA0419-y9H圖3.8石家莊地區(qū)年均霜凍日數(shù)和冰凍日數(shù)距平（虛線為線性趨勢，光滑曲線為5階多項(xiàng)式擬合）3.6周期分析0.50.4圖3.9石家莊市區(qū)年平均氣溫功率譜（光滑曲線為a=0.05的紅噪音標(biāo)準(zhǔn)譜）通過相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)石家莊市區(qū)站與石家莊地區(qū)的年平均氣溫呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)r=0.8，通過a=0.001的顯著性檢驗(yàn)），石家莊市區(qū)站在石家莊地區(qū)建站時(shí)間最早，也沒有遷站，資料具有均一性，因此采用石家莊市區(qū)站建站（1955年）以來到2008年54年的較長的時(shí)間序列來分析，以此代表石家莊地區(qū)來分析年平均氣溫的周期。取石家莊市區(qū)站1955-2008年年平均氣溫計(jì)算功率譜，n=54,最大滯后長度取為18（-），3因?yàn)樾蛄械臏笞韵嚓P(guān)系數(shù)r（1）=0.69為較大正值，表明序列具有持續(xù)性，所以用紅噪聲標(biāo)準(zhǔn)譜進(jìn)行檢驗(yàn)（a=0.05）。從圖3.9可以清楚地看出，在周期長度為7.2處，功率譜估計(jì)值為一峰值且大大超過標(biāo)準(zhǔn)譜，因此石家莊年平均氣溫存在約7.2年的顯著周期。3.7小結(jié)（1）通過對各站年平均氣溫、年平均最高、最低氣溫進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有1個(gè)站（5.9