呼和浩特市近50年气温变化研究.docx

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呼和浩特市近50年气温变化研究

本科毕业论文

呼和浩特市近50年来气温变化研究

TheStudyofTemperatureChangesof50YearsinHohhot

学院：

林学院

专业：

城市规划

姓名：

解波

学号：

110315689

指导教师：

马静

职称：

副教授

论文提交日期：

二Ο一五年五月

摘要

根据内蒙古呼和浩特市近50年的气温观测资料，应用滑动平均法和统计分析法分析了呼和浩特市近50年气温的变化规律。

结果表明：

无论是在全年气温变化趋势上，还是在季节或各年代的变化趋势上，呼和浩特市均经历了气温的上升和变幅增大的过程，这一过程清晰地存在于3个15年自然分期和5个10年分期中，表现为后一时期气温平均值和变幅均较前一时期高，且在21世纪的前10年这一过程达到近50年中的最高峰。

关键词：

呼和浩特；气温变化；滑动分析

Abstract

HohhotinInnerMongoliafornearly50yearsaccordingtotemperatureobservations,theapplicationofthemovingaveragemethodandstatisticalanalysismethod,thevariationofnearly50yearsofHohhottemperature.Theresultsshowedthat:

bothinthefull-yeartrendoftemperature,orinthechangeofseasonsoreachera,Hohhothaveexperiencedrisingtemperaturesandincreasedamplitudeprocessthatclearlyexistsinthree15innaturalstageandfivein10annualinstallments,expressedastheaverageairtemperatureandafteraperiodofhighamplitudecomparedwiththepreviousperiod,andinthefirst10yearsofthe21stcenturythisprocessnearly50years,thehighestpeak.

Keywords:

HohhotTemperaturechangeSlideanalysis

1引言

气候无时无刻不影响着人类活动，而人类活动也在不同程度上影响着气候。

城市是人类最集中的场所，城市密集的建筑物形成了粗糙的下垫面，城市消耗的大量能源使大气增加了数量可观的人为加热，使城市地区形成了特殊的气候---城市气候。

二战后，城市化迅速发展。

联合国提供的资料表明，1800年世界上城镇人口仅占总人口的3%；1950年，世界城市人口占总人口的29%；1957年，城市人口的比重增至39%；2000年这一比重更达到50%。

城市人口的比重还有近一步上升的趋势。

城市化是人类社会发展的必然趋势，也是一个国家走向现代化的必经阶段。

城市化潮流不可阻挡，快速推进。

城市化进程一方面推动了社会，经济，文化，教育，科技的不断发展，将人类社会的物质文明和精神文明推向新的阶段；另一方面，由于城市人口急剧集中，产业密集，社会经济活频繁，城市规模不断扩大，对城市气候也产生了极大的影响。

伴随城市化进程的是土地利用变化和人类经济活动加剧，城市是能量消耗中心，却又缺少植被的光合作用，导致市区大气中的烟尘与二氧化碳等温室气体的含量增加，引起大气辐射与热力性质改变，加上人为热能的作用，形成热岛效应，使城市温度明显高于郊区。

IPCC第一工作组报告指出，全球有仪器观测以来的近百年增温0.3℃-0.6℃。

20世纪的全球变暖趋势被认为在21世纪还将持续，由此而引发的气候和环境变化关系到人类未来的生存环境，对经济发展和社会进步各方面都具有潜在的重大影响，已成为社会和经济可持续发展中最为关键的问题。

呼和浩特市位于内蒙古中部，是内蒙古自治区首府和主要工业城市，解放后特别是进入80年代以来，工业、交通运输和商业迅速发展，人口剧增，50年代人口为78.3万，70年代的人口为132.6万；80年代随着改革开放，人口为173.5万，90年代到00年代，人口分别为195.6万和245.8万，并且仍持续增长。

城区面积也在不断扩大，50年代城区面积780平方千米，70年代城区面积为1485平方千米；80年代随着改革开放，城区面积为1660平方千米，90年代到00年代，城区面积分别为1850平方千米和1982平方千米；到2010年城区面积更是达到了2101平方千米，可以肯定在将来城区面积还会进一步扩大。

随着工业、交通运输的发展，工厂和车辆排放大量烟尘和气体进入大气，污染了城市空气，这些因素导致了城市气候的变化。

因此，加强对呼和浩特市气温变化基本规律的研究，预测未来气温变化趋势，对科学合理的利用当地气候资源，趋利避害，繁荣当地社会经济具有为具有重要的意义。

1.1国内外研究现状

1.1.1国外研究现状

城市气候的研究是伴随着世界城市化进程出现和发展的。

1818年英国气象学者霍华德（L.Howard）通过伦敦市内和郊区观测数据的对比总结出伦敦城市气候特点，并写出被世界公认的第一部关于城市气候的著作—《伦敦气候》，自该书问世之日起，城市气候研究已经有160多年的历史，到了20世纪30年代，城市气候的研究有了迅速的发展，研究的要素越来越多，观测手段也越来越先进，这个时期主要特点是开始了城市温度场的动态测量，并且对以往的研究进行了集成。

如W.SChmiclt于1917年开始对城市内部不同景观类型下的小气候进行研究，并于1927年首次利用汽车装备气象观测仪器做流动观测。

二战后，毁于战火的城市重建，新兴城市崛起和发展，使得城市气候各要素发生更加显著的变化，表现为太阳辐射的减弱、温度的增高、风速减小、风向变化、湿度减小，更加促进了气候观测手段地改善，增进了城市气候研究的广度和深度。

1956年Kra、zCr在修订《城市气候》一书中增添了大量内容，他引征了560篇关于城市气候的文献，此书在世界城市气候研究史上具有承上启下的作用。

1968年世界气候组织（WMO）气候学委员会在比利时布鲁塞尔召开了第一次国际性的城市气候和建筑气候学讨论会，大会交流经验，总结成果，指出今后：

①加强城市气候形成过程和机制的研究；②加强城市气候的数值模式研究；③扩大城市气候研究的范围。

进入二十一世纪以来，关于城市化对气候影响的定量研究也有了一定成果，Karl等对美国历史气候网（1219个站）资料分析后指出，平均城市化影响约0.06OC/IOa（1901年一1984年），2003年，ArnfieldI进一步对20世纪最后20年的城市气候研究进行了总结，重点回顾了湍流、能量交换和水分交换以及城市热岛工作。

1.1.2国内研究现状

与国外相比，我国在城市气候方面的系统研究起步较晚，始于20世纪50年代，80年代以来发展较快。

周淑贞、张超等人是我国城市气候研究的先行者。

1980年中国气象学会气候学学术会议在庐山举行，同年的中国地理学会气候专业委员会上，成立了我国的城市气候研究组，对推动我国城市气候的研究起了重要的作用。

1982年中国地理学会在厦门召开我国第一次城市气候学术会议，探讨城市气候的总体特征，涉及气候要素有气温、大气污染、日照、辐射、降水、湿度、雾、能见度及风等。

1985年在上海举行的城市气候学术研讨会，成立了“全国高校城市气候研究中心”。

周淑贞、张超合写的《城市气候学导论》在1985年出版，这是我国第一部城市气候专著，此书从理论上阐明城市气候的特征和形成过程并对城市气候与城市规划和城市建设的关系作了探讨，明确指出城市气候学也是一门应用科学。

中国科学家对于中国近百年来的气候变化进行了很多研究。

1995年施能等的研究表明，在20世纪，中国的西北、东北、华北增温最显著；降水以下降趋势为主。

2007年丁一汇等采用最新的器测时期资料和代用温度资料对中国地区近50年、近百年的温度和降水变化进行了重新分析，结果表明，中国近百年增暖的幅度与全球同期相比略高；在近50年里，中国平均气温升高以北方为主，升温速率远大于北半球的平均升温速率。

同时，许多学者运用多种分析方法，对不同时间尺度的气候变化进行了分析和研究。

如2012年孙朝阳等通过对近20年来中国地表气温变化估算方法进行了全面的总结，并对不同研究者所采用的资料、时间尺度及研究结果进行了对比分析。

2资料与方法

2.1呼和浩特市概况

2.1.1呼和浩特市地理位置与行政区划

呼和浩特在蒙古语意为“青色的城”，位于华北西北部、内蒙古自治区中部的土默川平原，北依大青山、南濒黄河水，地形东北高、西南低，地势平缓，南起北纬50°51′，北至北纬41°8′，西始东经110°46′，东至东经112°10′。

市区平均海拔1050米，是内蒙古自治区的首府，也是自治区政治、经济、科技、文化、教育中心。

全市总面积为1.7万平方公里，全市总人口291万，是一个以蒙古族为自治民族，汉、回、满、朝鲜等36个民族共同聚居的塞外名城。

呼和浩特市现辖4区、4县、1旗、1个国家级开发区和1个国家级出口加工区。

分别为新城区、赛罕区、回民区、玉泉区、武川县、托克托县、清水河县、和林格尔县和土默特左旗。

2.1.2呼和浩特市气候概况

呼和浩特属典型的温带大陆性气候，春季干燥多风，冷暖变化剧烈；夏季短暂、炎热、少雨；秋季降温迅速，常有霜冻；冬季漫长、严寒、少雪。

四季气候变化明显，年温差大，日温差也大。

年平均气温8℃左右：

北低南高，北部大青山区仅2℃左右，南部为6.7℃。

最冷月气温－12.7～－16.1℃；最热月平均气温17～22.9℃。

平均年较差为34.4～35.7℃，平均日较差为13.5～13.7℃。

极端最高气温38.5℃，最低－41.5℃。

年平均风速为3.5米/秒。

日照时间长，全年日照时数在2800～3000小时之间。

年降雨量350～500毫米。

全市二级以上优良天数从2001年的196天上升为2006年的313天。

北部山区无霜期为75天，低山丘陵区110天，南部平原区为113-134天。

2.2资料来源

根据呼和浩特市气象站1961—2012年气温资料，选取相关数据进行统计汇总。

2.3研究方法

利用5年滑动平均法和统计分析法，求出平均气温。

再将一年划分为春夏秋冬四季：

十二月、一月、二月为冬季；三月、四月、五月为春季；六月、七月、八月为夏季；九月、十月、十一月为秋季，分别求出各季的气温变化。

五年滑动平均法是在一个长序列的逐年资料中，按年序从第一年到第五年、第二年到第六年、第三年到第七年……，每相应五年的资料计算其平均值。

由此得到的一序列资料称为五年滑动平均值。

滑动平均值是表达一个系列的变化趋势时，为了突出主要的变化趋势，将次要的、小的波动平滑掉，突出明显、主要的波动的分析方法；

其中：

i=1，2，……，N（样本数序号）；

m=2，3，4，……，（例3年滑动平均，则m=3）

3结果与分析

3.1年平均气温变化

图1呼和浩特年平均气温变化

由图1可知，通过对呼和浩特市近50年5年滑动平均气温和多年平均气温的分析可知，呼和浩特市近50年气温可划分为明显的3个阶段：

1961～1975年，是一个低温时期，这一时期的平均气温为5.8℃，比多年平均气温低0.9℃，并且气温变化相对缓和，波动幅度较小。

1976年～1990年为中温期，这一时期的平均气温为6.3℃，比多年气温低0.4℃，增温开始逐渐明显，波动幅度也开始变大。

1991年～2010年为高温时期，这一时期年平均气温达到7.8℃，比多年平均气温高1.1℃，这一阶段气温增加显著，变暖趋势明显，达到了近50年的顶峰。

以上3个阶段中，各段内的年平均气温变化幅度也有增大的趋势：

1961～1975年平均气温变幅为2.2℃，1976年～1990年平均气温变幅为2.3℃，1991年～2010年平均气温变幅达到2.5℃。

这说明20世纪末到21世纪初期呼和浩特市年均气温波动性在不断增强，使这一地区气候不稳定性增强。

3.2各季气温的变化

呼和浩特市的气候属于温带大陆性季风气候，四季气候变化明显，夏季炎热、冬季寒冷，冬、夏季节性差异极大。

一月和七月份的平均气温可以代表全年中冬、夏季温度的变化特征。

根据对呼和浩特近50年一、七月份气温变化的统计和分析，可知其变化的特点。

3.2.1冬季气温的变化特点

图2呼和浩特冬季平均气温变化

从图2可知，一月平均气温具有较强的不断上升趋势，从10a段变化可以清楚地看到：

60年代为5.7℃，70年代为6.0℃，80年代为6.5℃，90年代为7.6℃，10年代（2001年～2010年，以下简称10年代）为8.0℃，这与年平均温度变化的总趋势是一致的。

并且在1961～2010年的50个年份中，共有23个年份的一月平均气温高于多年一月平均气温（－11.9℃）其中60年代只有1个年份高于多年平均值，70年代有4个年份高于多年平均值，80年代有5个年份高于多年平均值，90年代有6个年份高于多年平均值，而10年代，则有7个年份高于多年平均值。

这从另一个方面说明呼和浩特近50年冬季温度的不断上升趋势。

另外，一月份平均气温变化幅度很大，范围在－16.7℃（1968年、1977年）～－6.3℃（2002年）之间，变幅达10.4℃。

这样大的变化幅度导致呼和浩特地区冬季气温的强烈不稳定性。

其中，70年代、90年代和10年代是3个温度变化幅度最大的10年，70年代变幅是6.9℃，90年代变幅是8.3℃，0年代变幅是6.6℃；60年代和80年代是2个相对变幅较小的10年，幅度分别为5.5℃和4.7℃。

从总体上看，近50年呼和浩特一月份的平均温度变化幅度有增大的趋势。

3.2.2夏季气温的变化特点

图3呼和浩特夏季平均气温变化

从图3中的波动可以看出，纵观50年来的七月平均气温变化，仍然显示了清晰的气温上升趋势，即在5个10a段中，后一个10a段的七月平均气温都较前一个10a段高：

60年代平均夏季均温为21.7℃，70年代为21.9℃，80年代为22.1℃，90年代为23℃，10年代为24.3℃，与多年七月份均温（22.6℃）相比，50个年份中，共有20个年份的七月平均气温高于多年一月平均气温，其中70年代只有3个年份高于多年平均值，80年代也有3个年份高于多年平均值，90年代只有5个年份高于多年平均值，而10年代，则有9个年份高于多年平均值。

这从另一个方面说明呼和浩特近50年夏季温度也有不断上升趋势。

另外，相对于一月份的平均气温，呼和浩特七月份的平均气温变化幅度较小，介于20.3℃（1976年）～27.2℃（2007年）之间，变幅为6.9℃。

其中，10年代是温度变化幅度最大的10年，变幅是5.4℃。

因此可以认为，以七月份为代表的呼和浩特近50年的夏季气温是较为稳定的。

3.3气温变化的年代特点

图4呼和浩特各年代平均气温变化

1961年～2010年基本覆盖了5个10a段的时期，即60年代、70年代、80年代、90年代、10年代。

从这5个10a段的变化（图4）看，呼和浩特近50年的气温变化具有如下特点：

⑴5个10a段呈阶梯状上升趋势：

60年代年均温为5.7℃，70年代年均温为6.0℃，80年代年均温为6.5℃，90年代年均温为7.6℃，10年代年均温为8.0℃，每10a段平均温度的增大幅度为0.3～1.1℃，显示了呼和浩特地区近50年气温上升的强劲趋势。

⑵从图4可知，与多年平均气温相比较，5个10a段的平均气温中，60年代是寒冷期，较多年均温6.7℃低1℃；70年代也是寒冷期，较多年平均值低0.7℃；80年代也是温冷期，较多年平均值低0.2℃；90年代是温暖期，较多年平均值高0.9℃；10年代也是温暖期，较多年平均值高1.3℃。

因此，无论是从近50年的年均气温变化自然的分期（即前述的15a分期）看，还是从5个10a段的年均气温变化看，呼和浩特地区均呈年均气温不断上升的趋势。

⑶从年均温变化的波动幅度看，60年代波幅为1.6℃，70年代波幅为1.9℃，80年代波幅为2.1℃，90年代波幅为2.2℃，10年代波幅为1.9℃，大致呈现出不断增大的趋势，与前述3个15a分期所呈现的特点是一致的。

这说明，呼和浩特地区近50年的年均温的稳定性逐年减弱，且波动性增强。

4结论

由以上分析得出呼和浩特近50年的气温变化特点如下：

⑴从气温的年变化来看，呼和浩特出现了一个气温不断上升的变化过程。

年均温度变化的3个自然分期平均气温逐年增强，到1991年～2010年最后一个时期，平均温度达到7.8℃，较多年平均气温高出1.1℃。

并且各段内的年均温度变幅也有增大的趋势，这说明20世纪后期到21世纪初期呼和浩特地区的年均温波动性在不断增强，造成该地区气候稳定性下降。

⑵从气温的季节变化来看，冬、夏季的温度清晰地显示出上升趋势，但上升幅度却不相同：

冬季最大，夏季最小，尤其是夏季变化不明显。

另外，在温度变化幅度方面，近50a中呼和浩特也显示了变幅不断增大的趋势，尤其在冬季平均温度的变幅变化中，5个10a段的平均值也是后一段均较前一段大，说明各季平均气温尤其是冬季气温的不稳定性增强以及强劲的温度升高变化趋向。

致谢

本论文是在马静老师的细心指导和大力支持下完成的。

论文写作期间，马老师提出了很多宝贵的建议和意见，帮助我开拓研究思路，使得我能够克服重重困难，顺利完成了论文撰写。

同时，查阅文献、整理数据、资料分析、处理等的过程中都凝聚着老师的辛勤汗水。

至此论文完成之际，向尊敬的老师在论文中的指导和关怀培养表示衷心的感谢。

同时，在四年的学习生活中也得到了学校、学院领导及老师们的关心和帮助，在此也一并表示衷心的感谢。

本次毕业论文完成过程中我巩固了许多专业知识，为我以后的工作打下了坚实的基础。

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