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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年至2.7年、3.6年至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年至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
中图分类号：X5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（b）-0119-06
Periods and Abrupt Phenomenon Analysis of Temperature and Surface Wind Speed in Tsingtao during the Last 50 Years
Ma Ya-wei1 Cong ai-li2 ZHENG Chong-wei3 Tian Yan-yan4
（1.Tsingtao Meteorological Administration，Tsingtao 266003；2.NO.91286 Army of PLA，Tsingtao 266003；
3.NO.92538 Army of PLA，Dalian 116041；4.NO.91379 Army of PLA，Tsingtao 266002）
Abstract：This paper present the vabariation periods and abrupt phenomenon of Tsingtao surface wind speed and temperature were analyzed by using the observed data.Results show that，（1）Tsingtao surface wind speed and temperature have obvious vabariation periods，of about 2.1-2.7 years，3.6-5.3 years and above 32 years in temperature，2-4 years and above 16 years in wind speed.（2）Both temperature and wind speed in January and April have significant vabariation periods.（3）During the last 50 years，annual average temperature in Tsingtao has obvious abrupt phenomenon，and the abrupt time is 1989.But the annual average wind speed in Tsingtao has no abrupt phenomenon.（4）Winter temperature in Tsingtao has significant abrupt phenomenon in 1986，summer temperature in Tsingtao has significant abrupt phenomenon in the later stage of 70 decade and beginning of 80 decade in 20 century. Summer wind speed in Tsingtao has significant abrupt phenomenon in 2003，but no abrupt phenomenon in winter.
Key Words：Tsingtao；Surface wind speed；Temperature；Vabariation periods；Abrupt phenomenon
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——Intergovernmental Panel on Climate Change）第四次评估报告[5]指出在1906年至2005年期间全球变暖趋势为0.074 ℃/10a。廖春花等[6]根据1951年至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年至2.67年、4年至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。 1 气温、风速的变化周期
1.1 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年至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年至2.7年、3.6年至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。
1.2 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年至2.7年、3.2年至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年至2.3年、3.2年至3.6年的显著性变化周期。
1.3 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年至2.5年、3.2年、6.4年至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年至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。
2 气温、风速的突变检验
2.1 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年至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年至1972年期间呈震荡递减，1972年的气温为近50年的波谷，1972年至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年至1967年期间呈递减趋势，1967年至1973年期间呈递增趋势，1973年至1991年期间走势相对平缓，1991年至2010年期间的地面风速迅速递减。
2.2 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年至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年至1967年期间剧烈递增，1970年至2010年期间呈缓慢的递增趋势。
2.3 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年至1967年期间，风速表现出递减趋势，1967年至1976年期间表现出递增趋势，1976年至1991年期间的变化趋势较为平缓，1991年至2010年期间表现出剧烈的递减趋势，详见图6b。
3 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年至2.7年、3.6年至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年至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年至2.7年、3.2年至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年至2.3年、3.2年至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年至2.5年、3.2年、6.4年至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年至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] ZHENG Chong-Wei，ZHUANG Hui，LI Xi，et al.Wind Energy and Wave Energy Resources Assessment in the East China Sea and South China Sea[J].SCI CHINA TECH SCI，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] Jones P D.Hemispheric surface air temperature variations：A reanalysis and an update to l993.Journal of Climate， l994，7：l794-1802.
[4] Zheng Chong-wei，Pan Jing，Li jia-xun.Assessing the China Sea Wind Energy and Wave Energy Resources from 1988 to 2009[J].Ocean Engineering，2013，65：39-48.
[5] Zheng Chong-wei.Long-Term Trend of Sea Surface Wind Speed and （Wind Wave，Swell，Mixed Wave）Wave Height in Global Ocean During the Last 44 Years[J].Acta Oceanologica Sinica，in press.
[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.
关键词：青岛 地面风速 气温 变化周期 突变形势
中图分类号：X5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（b）-0119-06
Periods and Abrupt Phenomenon Analysis of Temperature and Surface Wind Speed in Tsingtao during the Last 50 Years
Ma Ya-wei1 Cong ai-li2 ZHENG Chong-wei3 Tian Yan-yan4
（1.Tsingtao Meteorological Administration，Tsingtao 266003；2.NO.91286 Army of PLA，Tsingtao 266003；
3.NO.92538 Army of PLA，Dalian 116041；4.NO.91379 Army of PLA，Tsingtao 266002）
Abstract：This paper present the vabariation periods and abrupt phenomenon of Tsingtao surface wind speed and temperature were analyzed by using the observed data.Results show that，（1）Tsingtao surface wind speed and temperature have obvious vabariation periods，of about 2.1-2.7 years，3.6-5.3 years and above 32 years in temperature，2-4 years and above 16 years in wind speed.（2）Both temperature and wind speed in January and April have significant vabariation periods.（3）During the last 50 years，annual average temperature in Tsingtao has obvious abrupt phenomenon，and the abrupt time is 1989.But the annual average wind speed in Tsingtao has no abrupt phenomenon.（4）Winter temperature in Tsingtao has significant abrupt phenomenon in 1986，summer temperature in Tsingtao has significant abrupt phenomenon in the later stage of 70 decade and beginning of 80 decade in 20 century. Summer wind speed in Tsingtao has significant abrupt phenomenon in 2003，but no abrupt phenomenon in winter.
Key Words：Tsingtao；Surface wind speed；Temperature；Vabariation periods；Abrupt phenomenon
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——Intergovernmental Panel on Climate Change）第四次评估报告[5]指出在1906年至2005年期间全球变暖趋势为0.074 ℃/10a。廖春花等[6]根据1951年至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年至2.67年、4年至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。 1 气温、风速的变化周期
1.1 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年至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年至2.7年、3.6年至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。
1.2 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年至2.7年、3.2年至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年至2.3年、3.2年至3.6年的显著性变化周期。
1.3 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年至2.5年、3.2年、6.4年至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年至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。
2 气温、风速的突变检验
2.1 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年至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年至1972年期间呈震荡递减，1972年的气温为近50年的波谷，1972年至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年至1967年期间呈递减趋势，1967年至1973年期间呈递增趋势，1973年至1991年期间走势相对平缓，1991年至2010年期间的地面风速迅速递减。
2.2 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年至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年至1967年期间剧烈递增，1970年至2010年期间呈缓慢的递增趋势。
2.3 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年至1967年期间，风速表现出递减趋势，1967年至1976年期间表现出递增趋势，1976年至1991年期间的变化趋势较为平缓，1991年至2010年期间表现出剧烈的递减趋势，详见图6b。
3 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年至2.7年、3.6年至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年至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年至2.7年、3.2年至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年至2.3年、3.2年至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年至2.5年、3.2年、6.4年至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年至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] ZHENG Chong-Wei，ZHUANG Hui，LI Xi，et al.Wind Energy and Wave Energy Resources Assessment in the East China Sea and South China Sea[J].SCI CHINA TECH SCI，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] Jones P D.Hemispheric surface air temperature variations：A reanalysis and an update to l993.Journal of Climate， l994，7：l794-1802.
[4] Zheng Chong-wei，Pan Jing，Li jia-xun.Assessing the China Sea Wind Energy and Wave Energy Resources from 1988 to 2009[J].Ocean Engineering，2013，65：39-48.
[5] Zheng Chong-wei.Long-Term Trend of Sea Surface Wind Speed and （Wind Wave，Swell，Mixed Wave）Wave Height in Global Ocean During the Last 44 Years[J].Acta Oceanologica Sinica，in press.
[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.