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摘要利用浙江省东部海岛站和相邻城市站1971—2015年气温资料，通过计算线性倾向率、MK突变检验以及数理统计方法，研究了海岛地区气温变化特征以及和相邻城市站气温变化的异同，并以海岛站为背景站分析了城市化对城市气温变化的影响性质和程度.结果发现：1）海岛地区1971—2015年间平均气温及平均最高、最低气温都存在明显的升温趋势，其线性倾向率分别为0029、0033和0028℃/a，变暖幅度明显小于相邻城市站；春、秋季是四季中变暖幅度最大的季节，其次是冬季，夏季最弱，尤其北部海岛夏季没有明显的变化趋势.2）海岛站气温变暖是一种突变现象，平均最高气温发生突变时间最早，平均最低气温最晚；相邻城市站突变时间多早于海岛站，城市站最高气温没有明显的突变现象.3）以海岛作背景，城市化对于城市站年平均气温，最高、最低气温变化的影响均为正贡献，加速了气温的变暖趋势，除温州外对四季气温的贡献率也均为增温趋势，贡献率最高的季节为夏季关键词
海岛站；城市站；气温变化
中图分类号P423
文献标志码A
0引言
多年以来，许多学者对我国各地的温度变化特征进行了研究，结果表明中国各地的气温变暖幅度和特征因为区域性、局地性气候存在差异[15]，并且人类活动和城市化是气温变暖的重要因素[6].目前研究多集中在我国大陆主要城市，对范围小、人口少的海岛地区的气温研究较少.在全球气候变化和周边城市迅速发展的背景下，海岛地区气温究竟发生了怎样的变化，和相邻陆地城市的气温特征有无明显不同，是否可以作为背景站分析城市化对气温的影响等都值得探讨.丁骏等[7]曾把浙江东部7个海岛站1971—2000年的年均气温和年均降水量取平均，分析了浙江东部海岛平均气温特征，发现30a间年平均气温增加率为026℃/（10a），尤其以冬季的升温最为显著，年均气温在1996年发生一次突变.毛敏娟等[4]利用月平均气温距平分析了浙江东北部2个海岛站的气温变化，也计算出海岛站以028℃/（10a）倾向率变暖.李侠丽等[8]在做以海岛站为背景研究城市化对气温变化趋势的影响时，选取了浙江的大陈站作为背景分析了金华地区的城市化影响，但由于大陈站经过搬迁，观测资料存在不均一性[9]，且距离金华较远，分析结论存在不确定性.选取具有最新且时间较长稳定观测资料的海岛站，研究浙江东部海岛气温变化特征并探讨和城市站变化的异同，并和相邻大城市进行对比分析，对理解浙江省乃至全国气候变化的总体特征和极端气候事件的发生具有参考价值；另外，将海岛站作背景站对相邻城市站进行城市化影响的评价，也可以更充分理解城市化对气温变化的影响.
1资料与方法
11数据来源
所用资料来源于浙江省气象局气候中心，选取浙江东部具有穩定观测资料的嵊泗、普陀、玉环、洞头1971—2015年月平均气温、平均最高气温、平均最低气温观测资料.城市站选择与海岛站紧邻，并处同一气候与大气环流背景下的沿海城市嘉兴、宁波（鄞州）、台州（洪家）、温州的同时段资料，共4对8站来进行分析，各站地理位置信息如表1所示.海岛站范围小，人口多在10万上下，城市站市区人口多在百万以上，其中宁波达到232万（人口数据来源于各地统计局《2015年国民经济和社会发展统计公报》）.
12研究方法
分别运用线性倾向估计和最小二乘法[10]计算各站点逐年、季平均气温，平均最低气温，平均最高气温的气候倾向率，并对气温变化趋势进行显著性检验[10]；利用MK检验法对数据进行变化趋势突变检验[11].为了检验城市化影响，使用以下指标定量评价城市化对气温变化的影响[12].设Tu为城市站的气温变化趋势，Ti为海岛站的气温变化趋势，城市化影响（ΔTui）为
ΔTui=Tu-Ti.（1）
城市化影响贡献率（Eu）[10]是城市化影响在城市台站气温线性趋势变化中所占的比率，用下式表示：
Eu=ΔTui/|Tu|=（Tu-Ti）/|Tu|.（2）.
春、夏、秋、冬按气象意义上划分为3—5月、6—8月、9—11月、12月—次年2月.
2结果与分析
21海岛站与城市站气温年变化
图1为4个海岛站和相邻城市站的年平均气温历年距平演变图，可知1971—2015年间海岛站和附近沿海城市站都呈现明显的前冷后暖年代际特征，其中1971—1989年为负距平区，较常年偏冷，变化特征与我国长江下游气温变化较一致，但略落后于全球气温变暖趋势[13]；20世纪90年代起呈现锯齿状上升特征，变暖趋势明显增强，在21世纪初期达到峰值，2007年是有气象记录以来的最热的一年，21世纪初的10a也是有气象记录以来最热的10a，海岛平均气温10a平均距平值比70年代平均距平值偏高097～106℃，城市站偏高12～18℃；2011年之后有所下降，2011—2015年海岛站距平比2001—2010年偏低022～052℃，城市站偏低009～042℃.
用最小二乘法计算了海岛站和相邻沿海城市站气温气候倾向率（表2），显示1971—2015年间海岛站和沿海城市站的年平均气温、平均最高气温、平均最低气温均呈变暖趋势，都通过了α=001的显著性水平检验；平均气温线性倾向率海岛站平均0029℃/a，升温幅度明显小于相邻沿海城市站（0045℃/a）.由于所用数据的年限不同，城市站的升温幅度明显比之前研究文献偏高[4]，说明进入21世纪后升温较之前更加明显.
另外气温时间变化存在一定的非对称性，海岛站最高气温的升温幅度比最低气温偏高平均0005℃/a，其中普陀最明显，偏高0017℃/a，但嵊泗站不同，其最高气温的变暖趋势小于最低气温.相邻城市站也存在非对称性变化，但程度较海岛站略弱，平均仅0002℃/a，其中嘉兴、洪家最低气温升温幅度大于最高气温，同全国其他很多城市研究结果相似[14]，但鄞州、温州相反，最高气温升温幅度大于最低气温，其中温州偏高0016℃/a，表明不同的地区因局地气候特征的不同，气温的变化存在差异. 22海岛站与城市站气温四季气温变化趋势
从各对比站四季变化趋势（表3）可知：海岛站不论是平均气温还是最高、最低气温都是春季变暖幅度最大，秋季次之，然后是冬季，变暖幅度最小的是夏季，其中嵊泗站夏季的平均气温、最高气温以及冬季的最高气温都没有明显变暖趋势，未通过显著性检验（6—8月以及12月—次年1月均未通过005显著性水平检验）.相对应城市站平均气温各季都是明显的增温趋势，春、秋季也是变暖幅度最大季节，冬、夏略低.
分析发现所选的浙江东部海岛和城市的冬季气温并不像其他地区[12]升温最明显，反而在四季中仅略高于夏季，有时甚至低于夏季.具体到各月发现各站点除2月外，12月和1月的平均气温以及最高气温冷暖变化趋势不明显，多数未能通过001或005显著性水平的检验，说明1971—2015年间沿海地区的气温变化同其他地区有所不同.
23海岛站与城市站气温突变检验
利用MK方法分析了海岛站和城市站平均气温、最高气温和最低气温的突变情况.图2为MK分析年平均气温计算结果绘制，可知海岛站的年平均气温从20世纪90年代中期开始增温明显，根据UF（k）和UB（k）曲线交点的位置，确定海岛站年平均气温的增暖是突变现象：北部海岛嵊泗、普陀突变发生在1996年，南部海岛玉环、洞头发生在1998年.海岛站平均最高气温和平均最低气温同样存在变暖突变现象（图略），其中平均最高气温突变时间自北而南分别为1988、1994、1996、1993年.而最低气温突变现象最晚，分别为1997、2000、1999和2001年.4个
相邻城市站平均气温UF曲线通过005显著性水平检验时间明显偏早，出现在1993—1998年，但UF（k）和UB（k）曲线交点多在临界值附近出现，表明城市站也有平均气温突变现象，但不如海岛站明显：嘉兴和温州1996年发生突变，鄞州略早1993年，洪家最晚在2000年.相较而言，多数城市站气温突变时间比海岛站早，如鄞州和温州，但也有的相同如嘉兴，有的偏晚，如洪家.城市站的平均最高气温（图略）因为从80年代后期开始就一直处于上升阶段，都不存在突然增暖现象，如鄞州和温州在临界值内并没有交点.平均最低气温存在突变现象（图略）时间分别为1997、1991、2000、2001年，突变时间多数接近或略晚于平均气温.
24城市化影响
以海岛站作背景，可以评价距离海洋较近的陆地城市化的影响[15].因此以所选4个海岛站作背景，利用式（1）、（2）计算了城市化影响ΔTui和城市化影响贡献率Eu，结果如表4所示.可知1971—2015年间4个沿海城市站的城市化对于平均气温以及最高、最低气温变化趋势的影响均为正贡献，表明城市化影响加速了气温的变暖趋势.但城市化影响因所选站点不同而有不同表现：对于平均气温，北部城市化对气温变化趋势影响大于南部，最大鄞州达到0025℃/a，城市化对于平均气温的升高贡献率达到了47%，最小的是溫州，为0006℃/a，贡献率为1643%.同时城市化对气温的影响也具有非对称性，鄞州和洪家地区的最低气温的贡献率最大，鄞州达到5945%，表明城市化影响明显增加了这些地区最低气温的变暖趋势，而嘉兴和温州城市化对最高气温的贡献率最大，这与有些研究不同[12].
从四季的城市化影响来看（表略），除温州外，城市化对沿海城市四季气温的变化也为增温趋势，且贡献率最高的季节为夏季，主要原因是作为背景站的海岛站夏季增温趋势不明显造成的；而温州的城市化影响对于冬季最高气温和春季最低气温贡献率为负值，表明城市化对温州地区增温影响不显著.
3结果与讨论
通过研究浙江省东部海岛地区的1971—2015年气温序列并和相邻城市站做对比发现：
1）1971—2015年间海岛地区的平均气温呈现明显的前冷后暖特征，21世纪初的10a是有气象记录以来最热的10a，其中2007年是有气象记录以来的最热的一年.平均气温、最高气温、最低气温在1971—2015年间都存在变暖趋势，线性倾向率在0028～0033℃/a，变暖幅度明显小于相邻城市站（0045～0050℃/a），说明全球变暖仍是影响海岛气温变化的主导因素，但海洋对岛屿气温的调节作用明显，反映了局地环境对气温有重要影响.
2）海岛地区和沿海城市站气温具有明显季节变化：春、秋季变暖明显，尤其春季的平均气温以及最高、最低气温升温幅度都是四季中最明显的，然后是冬季，夏季最弱.北部海岛嵊泗夏季和冬季没有明显的气温变化趋势.
3）海岛站不论是平均气温还是最高、最低气温都存在突然增暖趋势，发生突变时间平均最高气温最早，平均最低气温最晚，平均气温介于二者之间.相邻沿海城市站气温突变现象不如海岛站明显，发生突变的时间多早于海岛站，多数城市站最高气温没有突然变暖现象.
4）以海岛站作背景，讨论了城市化对沿海城市站气温的影响，发现城市化影响加速了气温的变暖趋势.不同沿海城市的城市化对气温序列的影响不同，对鄞州增暖幅度十分明显，但对温州影响较弱；另外城市化对气温的影响变化也存在非对称性，鄞州和洪家地区的最低气温的贡献率最大，嘉兴和温州城市化对最高气温的贡献率最大.除温州外城市化对城市气温的四季变化均为增温趋势，且贡献率最高的季节都为夏季，原因在于海岛站受到海洋的影响，夏季升温不明显，因此作为背景站分析城市化的贡献时，对夏季的贡献率就容易偏大，要引起注意.
参考文献
References
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海岛站；城市站；气温变化
中图分类号P423
文献标志码A
0引言
多年以来，许多学者对我国各地的温度变化特征进行了研究，结果表明中国各地的气温变暖幅度和特征因为区域性、局地性气候存在差异[15]，并且人类活动和城市化是气温变暖的重要因素[6].目前研究多集中在我国大陆主要城市，对范围小、人口少的海岛地区的气温研究较少.在全球气候变化和周边城市迅速发展的背景下，海岛地区气温究竟发生了怎样的变化，和相邻陆地城市的气温特征有无明显不同，是否可以作为背景站分析城市化对气温的影响等都值得探讨.丁骏等[7]曾把浙江东部7个海岛站1971—2000年的年均气温和年均降水量取平均，分析了浙江东部海岛平均气温特征，发现30a间年平均气温增加率为026℃/（10a），尤其以冬季的升温最为显著，年均气温在1996年发生一次突变.毛敏娟等[4]利用月平均气温距平分析了浙江东北部2个海岛站的气温变化，也计算出海岛站以028℃/（10a）倾向率变暖.李侠丽等[8]在做以海岛站为背景研究城市化对气温变化趋势的影响时，选取了浙江的大陈站作为背景分析了金华地区的城市化影响，但由于大陈站经过搬迁，观测资料存在不均一性[9]，且距离金华较远，分析结论存在不确定性.选取具有最新且时间较长稳定观测资料的海岛站，研究浙江东部海岛气温变化特征并探讨和城市站变化的异同，并和相邻大城市进行对比分析，对理解浙江省乃至全国气候变化的总体特征和极端气候事件的发生具有参考价值；另外，将海岛站作背景站对相邻城市站进行城市化影响的评价，也可以更充分理解城市化对气温变化的影响.
1资料与方法
11数据来源
所用资料来源于浙江省气象局气候中心，选取浙江东部具有穩定观测资料的嵊泗、普陀、玉环、洞头1971—2015年月平均气温、平均最高气温、平均最低气温观测资料.城市站选择与海岛站紧邻，并处同一气候与大气环流背景下的沿海城市嘉兴、宁波（鄞州）、台州（洪家）、温州的同时段资料，共4对8站来进行分析，各站地理位置信息如表1所示.海岛站范围小，人口多在10万上下，城市站市区人口多在百万以上，其中宁波达到232万（人口数据来源于各地统计局《2015年国民经济和社会发展统计公报》）.
12研究方法
分别运用线性倾向估计和最小二乘法[10]计算各站点逐年、季平均气温，平均最低气温，平均最高气温的气候倾向率，并对气温变化趋势进行显著性检验[10]；利用MK检验法对数据进行变化趋势突变检验[11].为了检验城市化影响，使用以下指标定量评价城市化对气温变化的影响[12].设Tu为城市站的气温变化趋势，Ti为海岛站的气温变化趋势，城市化影响（ΔTui）为
ΔTui=Tu-Ti.（1）
城市化影响贡献率（Eu）[10]是城市化影响在城市台站气温线性趋势变化中所占的比率，用下式表示：
Eu=ΔTui/|Tu|=（Tu-Ti）/|Tu|.（2）.
春、夏、秋、冬按气象意义上划分为3—5月、6—8月、9—11月、12月—次年2月.
2结果与分析
21海岛站与城市站气温年变化
图1为4个海岛站和相邻城市站的年平均气温历年距平演变图，可知1971—2015年间海岛站和附近沿海城市站都呈现明显的前冷后暖年代际特征，其中1971—1989年为负距平区，较常年偏冷，变化特征与我国长江下游气温变化较一致，但略落后于全球气温变暖趋势[13]；20世纪90年代起呈现锯齿状上升特征，变暖趋势明显增强，在21世纪初期达到峰值，2007年是有气象记录以来的最热的一年，21世纪初的10a也是有气象记录以来最热的10a，海岛平均气温10a平均距平值比70年代平均距平值偏高097～106℃，城市站偏高12～18℃；2011年之后有所下降，2011—2015年海岛站距平比2001—2010年偏低022～052℃，城市站偏低009～042℃.
用最小二乘法计算了海岛站和相邻沿海城市站气温气候倾向率（表2），显示1971—2015年间海岛站和沿海城市站的年平均气温、平均最高气温、平均最低气温均呈变暖趋势，都通过了α=001的显著性水平检验；平均气温线性倾向率海岛站平均0029℃/a，升温幅度明显小于相邻沿海城市站（0045℃/a）.由于所用数据的年限不同，城市站的升温幅度明显比之前研究文献偏高[4]，说明进入21世纪后升温较之前更加明显.
另外气温时间变化存在一定的非对称性，海岛站最高气温的升温幅度比最低气温偏高平均0005℃/a，其中普陀最明显，偏高0017℃/a，但嵊泗站不同，其最高气温的变暖趋势小于最低气温.相邻城市站也存在非对称性变化，但程度较海岛站略弱，平均仅0002℃/a，其中嘉兴、洪家最低气温升温幅度大于最高气温，同全国其他很多城市研究结果相似[14]，但鄞州、温州相反，最高气温升温幅度大于最低气温，其中温州偏高0016℃/a，表明不同的地区因局地气候特征的不同，气温的变化存在差异. 22海岛站与城市站气温四季气温变化趋势
从各对比站四季变化趋势（表3）可知：海岛站不论是平均气温还是最高、最低气温都是春季变暖幅度最大，秋季次之，然后是冬季，变暖幅度最小的是夏季，其中嵊泗站夏季的平均气温、最高气温以及冬季的最高气温都没有明显变暖趋势，未通过显著性检验（6—8月以及12月—次年1月均未通过005显著性水平检验）.相对应城市站平均气温各季都是明显的增温趋势，春、秋季也是变暖幅度最大季节，冬、夏略低.
分析发现所选的浙江东部海岛和城市的冬季气温并不像其他地区[12]升温最明显，反而在四季中仅略高于夏季，有时甚至低于夏季.具体到各月发现各站点除2月外，12月和1月的平均气温以及最高气温冷暖变化趋势不明显，多数未能通过001或005显著性水平的检验，说明1971—2015年间沿海地区的气温变化同其他地区有所不同.
23海岛站与城市站气温突变检验
利用MK方法分析了海岛站和城市站平均气温、最高气温和最低气温的突变情况.图2为MK分析年平均气温计算结果绘制，可知海岛站的年平均气温从20世纪90年代中期开始增温明显，根据UF（k）和UB（k）曲线交点的位置，确定海岛站年平均气温的增暖是突变现象：北部海岛嵊泗、普陀突变发生在1996年，南部海岛玉环、洞头发生在1998年.海岛站平均最高气温和平均最低气温同样存在变暖突变现象（图略），其中平均最高气温突变时间自北而南分别为1988、1994、1996、1993年.而最低气温突变现象最晚，分别为1997、2000、1999和2001年.4个
相邻城市站平均气温UF曲线通过005显著性水平检验时间明显偏早，出现在1993—1998年，但UF（k）和UB（k）曲线交点多在临界值附近出现，表明城市站也有平均气温突变现象，但不如海岛站明显：嘉兴和温州1996年发生突变，鄞州略早1993年，洪家最晚在2000年.相较而言，多数城市站气温突变时间比海岛站早，如鄞州和温州，但也有的相同如嘉兴，有的偏晚，如洪家.城市站的平均最高气温（图略）因为从80年代后期开始就一直处于上升阶段，都不存在突然增暖现象，如鄞州和温州在临界值内并没有交点.平均最低气温存在突变现象（图略）时间分别为1997、1991、2000、2001年，突变时间多数接近或略晚于平均气温.
24城市化影响
以海岛站作背景，可以评价距离海洋较近的陆地城市化的影响[15].因此以所选4个海岛站作背景，利用式（1）、（2）计算了城市化影响ΔTui和城市化影响贡献率Eu，结果如表4所示.可知1971—2015年间4个沿海城市站的城市化对于平均气温以及最高、最低气温变化趋势的影响均为正贡献，表明城市化影响加速了气温的变暖趋势.但城市化影响因所选站点不同而有不同表现：对于平均气温，北部城市化对气温变化趋势影响大于南部，最大鄞州达到0025℃/a，城市化对于平均气温的升高贡献率达到了47%，最小的是溫州，为0006℃/a，贡献率为1643%.同时城市化对气温的影响也具有非对称性，鄞州和洪家地区的最低气温的贡献率最大，鄞州达到5945%，表明城市化影响明显增加了这些地区最低气温的变暖趋势，而嘉兴和温州城市化对最高气温的贡献率最大，这与有些研究不同[12].
从四季的城市化影响来看（表略），除温州外，城市化对沿海城市四季气温的变化也为增温趋势，且贡献率最高的季节为夏季，主要原因是作为背景站的海岛站夏季增温趋势不明显造成的；而温州的城市化影响对于冬季最高气温和春季最低气温贡献率为负值，表明城市化对温州地区增温影响不显著.
3结果与讨论
通过研究浙江省东部海岛地区的1971—2015年气温序列并和相邻城市站做对比发现：
1）1971—2015年间海岛地区的平均气温呈现明显的前冷后暖特征，21世纪初的10a是有气象记录以来最热的10a，其中2007年是有气象记录以来的最热的一年.平均气温、最高气温、最低气温在1971—2015年间都存在变暖趋势，线性倾向率在0028～0033℃/a，变暖幅度明显小于相邻城市站（0045～0050℃/a），说明全球变暖仍是影响海岛气温变化的主导因素，但海洋对岛屿气温的调节作用明显，反映了局地环境对气温有重要影响.
2）海岛地区和沿海城市站气温具有明显季节变化：春、秋季变暖明显，尤其春季的平均气温以及最高、最低气温升温幅度都是四季中最明显的，然后是冬季，夏季最弱.北部海岛嵊泗夏季和冬季没有明显的气温变化趋势.
3）海岛站不论是平均气温还是最高、最低气温都存在突然增暖趋势，发生突变时间平均最高气温最早，平均最低气温最晚，平均气温介于二者之间.相邻沿海城市站气温突变现象不如海岛站明显，发生突变的时间多早于海岛站，多数城市站最高气温没有突然变暖现象.
4）以海岛站作背景，讨论了城市化对沿海城市站气温的影响，发现城市化影响加速了气温的变暖趋势.不同沿海城市的城市化对气温序列的影响不同，对鄞州增暖幅度十分明显，但对温州影响较弱；另外城市化对气温的影响变化也存在非对称性，鄞州和洪家地区的最低气温的贡献率最大，嘉兴和温州城市化对最高气温的贡献率最大.除温州外城市化对城市气温的四季变化均为增温趋势，且贡献率最高的季节都为夏季，原因在于海岛站受到海洋的影响，夏季升温不明显，因此作为背景站分析城市化的贡献时，对夏季的贡献率就容易偏大，要引起注意.
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