近50年青岛地面风速气温的变化周期及突变形势分析.docx

近50年青岛地面风速气温的变化周期及突变形势分析.docx

《近50年青岛地面风速气温的变化周期及突变形势分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《近50年青岛地面风速气温的变化周期及突变形势分析.docx（6页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

近50年青岛地面风速气温的变化周期及突变形势分析

近50年青岛地面风速、气温的变化周期及突变形势分析

摘要：

利用来自青岛地区近50年的地面观测资料，对该地区地面风速、气温的长期变化趋势进行分析，主要分析了变化周期、突变现象等。

研究发现：

（1）青岛地区逐年平均的地面风速、气温存在多种尺度的显著性变化周期。

气温具有显著的2.1-2.7年、3.6-5.3年的变化周期以及32年以上的长周期震荡；风速存在显著的2-4年的变化周期以及16年以上的长周期震荡。

（2）1月、7月的地面气温、风速均存在显著性变化周期。

（3）青岛地区的地面气温在近50年期间存在显著的突变现象，突变期为1989年；地面风速在近50年期间并不存在显著的突变形势。

（4）青岛地区的地面气温在冬季的突变期为1986年，夏季的突变期为20世纪70年代后期和20世纪80年代初期；青岛地区的地面风速在冬季不存在显著的突变现象，夏季的突变期为2003年。

关键词：

青岛；地面风速；气温；变化周期；突变形势

PeriodsandAbruptPhenomenonAnalysisofTemperatureandSurfaceWindSpeedinTsingtaoduringtheLast50Years

Abstract:

ThispaperpresentthevabariationperiodsandabruptphenomenonofTsingtaosurfacewindspeedandtemperaturewereanalyzedbyusingtheobserveddata.Resultsshowthat,

（1）Tsingtaosurfacewindspeedandtemperaturehaveobviousvabariationperiods,ofabout2.1-2.7years,3.6-5.3yearsandabove32yearsintemperature,2-4yearsandabove16yearsinwindspeed.

（2）BothtemperatureandwindspeedinJanuaryandAprilhavesignificantvabariationperiods.（3）Duringthelast50years,annualaveragetemperatureinTsingtaohasobviousabruptphenomenon,andtheabrupttimeis1989.ButtheannualaveragewindspeedinTsingtaohasnoabruptphenomenon.（4）WintertemperatureinTsingtaohassignificantabruptphenomenonin1986,summertemperatureinTsingtaohassignificantabruptphenomenoninthelaterstageof70decadeandbeginningof80decadein20century.SummerwindspeedinTsingtaohassignificantabruptphenomenonin2003,butnoabruptphenomenoninwinter.

Keywords:

Tsingtao;surfacewindspeed;temperature;vabariationperiods;abruptphenomenon

1引言

气温、地面风速是重要的两项气象要素，对人类的影响很大。

全球变暖导致的海平面上升、冰川退化、资源危机、环境危机等现象对人类的生存与可持续发展构成了严重威胁，在环境和资源严重困扰人类、众多国家和地区都面临能源危机的当今世界，全球气候变化越来越成为关注的焦点[1-4]。

IPCC（联合国政府间气候变化委员会——IntergovernmentalPanelonClimateChange）第四次评估报告[5]指出在1906-2005年期间全球变暖趋势为0.074℃/10a。

廖春花等[6]根据1951-2007年长沙的月平均气温资料，分析了近57年来长沙的气温变化特征，发现近57年期间，长沙存在着冷-暖-冷-暖的波动现象，且总体上年平均气温呈显著的上升趋势，除了8月和9月气温呈下降趋势之外，其余各月都呈升高趋势，4月和5月升高趋势最显著，其次是2月，最高气温和最低气温也都呈上升趋势，其中最高气温上升趋势显著，上升速度也较快。

年平均气温近期的增温从1997年开始，明显偏晚，在21世纪初开始显著增暖，但没有发生突变。

另外，年平均气温变化还存在准4年的周期振荡。

刘志宏等[7]的研究发现大连地区的气温存在多种尺度的变化周期，存在明显的2.13-2.67年、4-5.33年的变化周期以及32年以上的长周期震荡，该地区的地面气温还存在明显的突变，突变期为1988年。

本文利用地面观测资料，采用功率谱、MK检验方法，分析了该地区地面风速、气温的变化周期、突变形势，为研究全球气候变化规律提供参考。

2气温、风速的变化周期

2.1逐年平均气温、风速的变化周期

将青岛地区的地面气温、风速分别从1961-2010年进行逐年平均，然后采用功率谱分析方法，分析近50年期间该地区地面气温、风速的变化周期，见图1，如果谱密度大于红（白）噪音检验标准谱，则表明该周期是显著的。

通过分析不难发现青岛地区的地面气温、风速存在多种尺度的显著性变化周期。

气温具有显著的2.1-2.7年、3.6-5.3年的变化周期以及32年以上的长周期震荡，详见图3a；风速存在显著的2-4年的变化周期以及16年以上的长周期震荡，详见图3b。

2.2不同季节气温的变化周期

为了分析不同季节将青岛地区地面气温的变化周期，本文还将该地区的气温进行逐季节平均，采用功率谱分析方法，分析不同季节气温的变化周期，见图2。

冬季（1月为代表，图2a）：

该季节的地面气温存在显著的2.5-2.7年、3.2-4.6年的显著性变化周期，这个显著性变化周期可能与nino3指数的5年周期存在一定的联系；夏季（7月为代表，图2b）：

该季节的地面气温存在显著的2.0-2.3年、3.2-3.6年的显著性变化周期。

2.3不同季节风速的变化周期

将青岛地区的地面风速进行逐季节平均，采用功率谱分析方法，分析不同季节地面风速的变化周期，见图3。

冬季（1月为代表，图3a）：

青岛的地面风速存在显著的2.0-2.5年、3.2年、6.4-10.7年的显著性变化周期；夏季（7月为代表，图3b）：

青岛的地面风速存在显著的2.9-5.3年的显著性变化周期，以及32年以上的长周期震荡。

陈红霞等[8]指出中国近海及临近海域（15°～25°N，112°～130°E）海浪的年际变化中以5年左右的变化周期最为显著，这一周期可能受东亚冬季风异常和ENSO循环影响有关；郭艳军等[9]的研究结果表明，ENSO时间影响到我国冬季风的强弱。

结合本文的结果，青岛的气温、风速都具有显著的5年左右的变化周期，这一周期可能与ENSO循环有着密切联系。

3气温、风速的突变检验

3.1逐年平均气温、风速的突变形势

将青岛地区的地面气温、风速分别从1961-2010年进行逐年平均，然后利用MK（Mann-Kendall）检验方法，分析近50年期间该地区地面气温、风速的突变形式，见图4。

气温：

由图4a可见，UF与UB两条曲线相交于1989年，且交点位于两条检验线（直线A和直线B）之间，表明青岛地区的地面气温在近50年期间存在显著的突变现象，突变期为1989年。

由UF曲线可以看出，该地区的气温在1961-1972年期间呈震荡递减，1972年的气温为近50年的波谷，1972-2010年期间呈显著的递增趋势，尤其是在1994年以后，UF曲线在临界线以上，即递增趋势更为强劲，该地区气温的递增趋势与全球变暖大背景相吻合。

风速：

由图4b可见，UF、UB两条曲线虽然相交，但交点并不位于两条临界线之间，说明该地区的地面风速在近50年期间并不存在显著的突变形势。

由UF曲线的走势可以看出，青岛地区的风速在1961-1967年期间呈递减趋势，1967-1973年期间呈递增趋势，1973-1991年期间走势相对平缓，1991-2010年期间的地面风速迅速递减。

3.2不同季节气温的突变形势

为了分析不同季节的突变形势，本文还将青岛地区的地面气温从1961-2010年进行逐季节平均，然后利用MK检验方法，分析近50年期间该地区地面气温在不同季节的突变形式，见图5。

冬季（1月为代表）：

由图5a可见，UF与UB两条曲线相交于1986年，且交点位于两条检验线之间，表明青岛地区的地面气温在冬季存在显著的突变现象，突变期为1986年。

由UF曲线可以看出，该地区的气温在夏季整体呈缓慢的波动状递增。

在近50年期间，青岛冬季的气温存在两个比较明显的波谷：

1963年和1970年，1971年年之后表现出较为明显的递增趋势。

夏季（7月为代表）：

由图5b可见，UF、UB两条曲线相交于1978年、1981年、1984年，且交点位于两条临界线之间，说明该地区的气温在近50年期间的夏季存在显著的突变形势，突变期为20世纪70年代后期和20世纪80年代初期。

由UF曲线的走势可以看出，青岛地区的气温在1961-1967年期间剧烈递增，1970-2010年期间呈缓慢的递增趋势。

3.3不同季节风速的突变形势

还将青岛地区的地面风速从1961-2010年进行逐季节平均，然后利用MK检验方法，分析近50年期间该地区地面风速在不同季节的突变形式，见图6。

冬季（1月为代表）：

由图6a可见，UF与UB两条曲线相交于1991年，但交点并不位于两条检验线之间，表明青岛地区的地面风速在冬季不存在显著的突变现象。

由UF曲线可以看出，该地区的风速在近50年期间的夏季表现出显著的递减趋势。

夏季（7月为代表）：

由图6b可见，UF、UB两条曲线相交于2003年，且交点位于两条临界线之间，说明该地区的风速在近50年期间的夏季存在显著的突变形势，突变期为2003年。

由UF曲线的走势可以看出，在1961-1967年期间，风速表现出递减趋势，1967-1976年期间表现出递增趋势，1976-1991年期间的变化趋势较为平缓，1991-2010年期间表现出剧烈的递减趋势，详见图6b。

4结论

（1）青岛地区的地面气温、风速存在多种尺度的显著性变化周期。

气温具有显著的2.1-2.7年、3.6-5.3年的变化周期以及32年以上的长周期震荡；风速存在显著的2-4年的变化周期以及16年以上的长周期震荡。

（2）1月的地面气温存在显著的2.5-2.7年、3.2-4.6年的显著性变化周期；7月的地面气温存在显著的2.0-2.3年、3.2-3.6年的显著性变化周期。

1月的地面风速存在显著的2.0-2.5年、3.2年、6.4-10.7年的显著性变化周期；7月的地面风速存在显著的2.9-5.3年的显著性变化周期，以及32年以上的长周期震荡。

（3）青岛地区的地面气温在近50年期间存在显著的突变现象，突变期为1989年；地面风速在近50年期间并不存在显著的突变形势。

（4）青岛地区的地面气温在冬季存在显著的突变现象，突变期为1986年；该地区的气温在近50年期间的夏季存在显著的突变形势，突变期为20世纪70年代后期和20世纪80年代初期。

青岛地区的地面风速在冬季不存在显著的突变现象；该地区的风速在近50年期间的夏季存在显著的突变形势，突变期为2003年。

参考文献：

[1]ZHENGChong-Wei,ZHUANGHui,LIXi,etal.WindEnergyandWaveEnergyResourcesAssessmentintheEastChinaSeaandSouthChinaSea[J].SCICHINATECHSCI,2012,55

（1）:

163-173.

[2]郑崇伟，潘静，田妍妍，等.全球海域风浪、涌浪、混合浪波候图集[M].北京：

海洋出版社，2012.

[3]JonesPD．Hemisphericsurfaceairtemperaturevariations：

Areanalysisandanupdatetol993.JournalofClimate,l994,7:

l794-1802.

[4]ZhengChong-wei,PanJing,Lijia-xun.AssessingtheChinaSeaWindEnergyandWaveEnergyResourcesfrom1988to2009[J].OceanEngineering,2013,65:

39-48.

[5]ZhengChong-wei.?

Long-TermTrendofSeaSurfaceWindSpeedand（WindWave,Swell,MixedWave）WaveHeightinGlobalOceanDuringtheLast44Years[J].ActaOceanologicaSinica,inpress.

[6]廖春花，刘甜甜，林海，等.长沙近57年气温变化特征分析[J].气象科学与环境，2008,31（4）：

21-24.

[7]刘志宏，郑崇伟，刘寒，等.近50年大连地区地面气温特征分析[J].科技创新导报，2012，33：

136-137.

[8]陈红霞，华锋，袁业立.中国近海及临近海域海浪的季节特征及其时间变化[J].海洋科学进展，2006，24（4）：

407-415.

[9]郭艳军，倪允琪.ENSO期间赤道太平洋对流活动异常对我国冬季风的影响[J].气象，1998，24（9）：

1-7.