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《南京信息工程大学》 2015年
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京津冀地区主要城市气候变化及其原因分析

陈方远  
【摘要】:根据京津冀地区1960~2013年23个气象站点的逐日观测资料,结合NCEP/NCAR逐月再分析资料、中国城市统计年鉴等资料,利用线性相关分析、Mann-Kendall检验方法、t检验、小波分析、R/S分析法等方法,对京津冀地区主要城市的气温和降水变化特征及其原因进行了分析,主要研究结果如下。近54年来,京津冀地区年平均气温呈上升趋势,空间分布总体上是南高北低。春季为增温幅度最大的季节,冬季次之,夏季最小。春季对年平均气温的贡献率最大,冬季次之,夏季最小。年平均气温存在着2-4a、4-6a和16a的周期震荡,在1987年发生了突变,春、冬季平均气温突变点分别出现在1992年和1986年。京津冀地区的年平均气温、年平均最低气温与平均最高气温都是大型城市最高,中型城市次之,小型城市最低。京津冀地区主要城市年冷夜日数逐渐减少,年冷昼日数无明显变化;年暖夜日数呈上升趋势,大部分地区年暖昼日数亦表现为上升趋势。京津冀地区极端高温事件出现频次增加而极端低温事件出现频次减少,且极端低温事件的减少趋势比极端高温事件的增加趋势更显著;极端低温事件存在2-4a和16a左右的周期性变化,极端高温事件的变化表现为2-4a、6-8a年际尺度和16a左右的年代际尺度周期。京津冀地区的年降水量自东向西、自南向北递减,并且东西向差异更为显著。京津冀地区的降水日数从东南向西北递增。降水量的大小排序为大型城市中型城市小型城市。降水量年内分布不均匀,从年初1月开始降水量逐渐增加,直到7月份降水量达到最大值,随后又逐月递减。四季降水量中,夏季降水量最多,冬季降水量最少。年降水量存在着2-4a、8a尺度的年际变化周期和16a尺度的年代际变化周期。极端降水总量呈减少趋势,极端降水日数变化不明显,极端降水强度大幅度减小,极端降水比例也减少。极端降水量在1996年前后发生了气候突变。京津冀地区主要城市的气候变化与大气环流变化密切相关。当我国北方受冷低压系统控制、低压槽槽后西北气流强盛时,极地冷空气顺势南下,有利于京津冀地区极端低温事件的形成,极端高温事件很少发生;相反,当我国北方受暖高压系统控制时,高压脊的存在阻断了极地冷空气的输送,京津冀地区容易发生极端高温事件,极端低温事件难以形成。当东亚地区中高纬度夏季平均位势高度场为负(正)距平时,京津冀地区极端降水偏多(少);夏季印度季风、东亚季风和中蒙地区的气旋性环流偏强(弱)时对应京津冀地区极端降水偏多(少);东亚地区夏季径向水汽输送和中高纬度纬向水汽输送较强(弱)时,京津冀地区极端降水偏多(少)。人为因素与京津冀地区主要城市的气温变化有着显著的相关关系。城市化水平的提高导致非农人口的增加,人口增加导致人为热的增加、城区污染的加重,同时改变了京津冀地区的下垫面性质,影响了热量与水汽的输送,影响了区域气候变化。
【关键词】:京津冀地区 气温 降水 小波分析 大气环流
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:P467
【目录】:
  • 摘要6-8
  • ABSTRACT8-10
  • 第一章 引言10-18
  • 1.1 研究背景10-11
  • 1.2 研究目的和意义11-12
  • 1.3 研究现状12-15
  • 1.3.1 国外研究现状12-13
  • 1.3.2 国内研究现状13-14
  • 1.3.3 京津冀地区城市气候变化研究现状14-15
  • 1.4 研究内容15-18
  • 1.4.1 本文主要内容15-16
  • 1.4.2 技术路线图16-18
  • 第二章 资料与方法18-28
  • 2.1 资料来源及处理18-20
  • 2.1.1 地面气象资料18-20
  • 2.1.2 再分析资料及城市发展数据20
  • 2.2 研究方法20-28
  • 2.2.1 极端气候事件的确定20-21
  • 2.2.2 趋势系数21-22
  • 2.2.3 相关系数22-23
  • 2.2.4 滑动平均23
  • 2.2.5 t检验23
  • 2.2.6 Mann-kendall检验23-24
  • 2.2.7 小波变换24
  • 2.2.8 R/S分析法24-25
  • 2.2.9 趋势检验25-26
  • 2.2.10 多元线性回归26-28
  • 第三章 京津冀地区主要城市的气温变化28-44
  • 3.1 气温的空间分布特征28-31
  • 3.1.1 平均气温的空间分布28-29
  • 3.1.2 大中小城市的气温差异29-31
  • 3.2 气温的时间变化特征31-37
  • 3.2.1 年及四季平均气温变化32-33
  • 3.2.2 最高、最低气温的年际变化33-35
  • 3.2.3 气温变化的时频结构35-36
  • 3.2.4 气温突变检验36-37
  • 3.2.5 未来气温变化趋势37
  • 3.3 极端温度事件37-41
  • 3.3.1 极端温度事件的空间分布37-38
  • 3.3.2 极端温度事件的年际变化38-40
  • 3.3.3 极端温度事件的年代际变化40
  • 3.3.4 极端温度事件时频特征40-41
  • 3.4 本章小结41-44
  • 第四章 京津冀地区主要城市的降水变化44-58
  • 4.1 降水空间分布特征44-47
  • 4.1.1 降水量的空间分布44-45
  • 4.1.2 降水日数的空间分布45-46
  • 4.1.3 大中小城市的降水量差异46-47
  • 4.2 降水时间变化特征47-51
  • 4.2.1 降水的年内分配47-48
  • 4.2.2 降水量和降水日数的变化48-49
  • 4.2.3 降水变化的时频结构49-50
  • 4.2.4 降水量和降水日数的突变分析50-51
  • 4.3 极端降水事件51-55
  • 4.3.1 极端降水空间分布51-52
  • 4.3.2 极端降水年际变化52-54
  • 4.3.3 极端降水的年内分配54-55
  • 4.3.4 极端降水量的突变检验55
  • 4.4 本章小结55-58
  • 第五章 京津冀地区气候变化的原因分析58-76
  • 5.1 极端温度异常年的环流背景分析58-63
  • 5.1.1 极端温度异常年的选取58
  • 5.1.2 极端低温事件环流分析58-61
  • 5.1.3 极端高温事件环流分析61-63
  • 5.2 极端降水异常年的环流背景分析63-69
  • 5.2.1 极端降水异常年的选取63
  • 5.2.2 位势高度场分析63-64
  • 5.2.3 风场特征分析64-66
  • 5.2.4 水汽通量场分析66-69
  • 5.3 人为因素对气温变化的影响69-73
  • 5.3.1 北京市人为因素对气温变化的影响69-71
  • 5.3.2 沧州市人为因素对气温变化的影响71-73
  • 5.4 本章小结73-76
  • 第六章 结论与讨论76-78
  • 6.1 结论76-77
  • 6.2 讨论77-78
  • 参考文献78-84
  • 作者简介84-86
  • 致谢86

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