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user: 2. 中国北方极端气温事件及影响因子探讨 2.1. 东北地区极端气温事件 1951~2006年56年间，黑龙江省齐齐哈尔市气温显著上升，年极端最高气温以0.10℃/10 a的速率上升，暖夜以2.55 d/10 a的速率上升，暖日以0.53 d/10 a的速率上升，夏季日数以0.61 d/10 a的速率增多，热夜日数以3.01 d/10 a的速率增多，暖期持续日数以0.24 d/10 a的速率增多。年极端最低气温以0.86℃/10 a的速率上升，冷夜以2.16 d/10 a的速率减少，冷日以0.95 d/10 a的速率减少，霜冻日数以4.04 d/10 a的速率减少，冰冻日数以1.72 d/10 a的速率减少，冷期持续日数以0.77 d/10 a的速率减少，日平均温差以0.33℃/10 a的速率减小 [ 1 ] 。 1961~2009年49年间，吉林省极端最高气温的增幅为0.05℃/10 a，极端高温日数以0.41 d/10 a的速率增多；极端最低气温的增幅为0.88℃/10 a，极端低温日数以4.34 d/10 a的速率减少 [ 2 ] 。辽宁省极端最高气温的增幅为0.08℃/10 a，极端高温日数以1.02 d/10 a的速率增多；极端最低气温的增幅为0.85℃/10 a，极端低温日数以4.38 d/10 a的速率减少 [ 2 ] 。 东北地区冷夜指数下降的幅度和暖夜指数上升的幅度远大于冷昼日数减少的幅度和暖昼日数增加的幅度，极端最低气温的上升趋势远大于极端最高气温的上升趋势，造成气温日较差显著减小；极端高温事件增多、增强，极端低温事件减少、减弱。 2.2. 华北地区极端气温事件 1951~2003年53年间，北京市年平均气温、极端最高气温、极端最低气温都呈现上升趋势，年平均气温增幅为0.39℃/10 a，极端最高气温的增幅为0.1℃/10 a，极端最低气温的增幅为1.0℃/10a。1971~2003年，北京的高温事件呈现增加的趋势，尤其是20世纪90年代以后，低温事件呈现较明显的下降趋势，下降幅度为1.24次/a [ 3 ] 。1951~2009年59年间，北京市冬季冷日和冷夜均呈现减少趋势，其中冷夜减少趋势更明显，为4.2 d/10 a，冷日减少趋势为1.7 d/10 a。1960~2009年50年间，北京市霜冻日数以3.58 d/10 a的速率显著减少，与年极端低温一样，霜冻日数在1988年前后存在明显的突变现象。冬季北京极端低温事件强度趋于减弱，冷夜持续出现日数呈减弱趋势。高温日数以1.19 d/10 a的速率增加 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 。 1951~2009年59年间，天津市极端最高气温和极端最低气温均呈现上升趋势，极端最高气温以0.12℃/10 a的速率上升，极端最低气温以0.80℃/10 a的速率上升，上升幅度远大于极端最高气温，导致气温日较差变小，闷热天气增多。天津市的高温日数明显增加，冬季缩短，夏季延长，入冬推迟，入春入夏提前 [ 7 ] 。暖日以1.18%/10 a的幅度显著增加，冷夜以2.48%/10 a的幅度显著减少，霜冻日数以4.4 d/10 a的幅度显著减少。值得一提的是，暖日的增加、冷夜的减少以及霜冻日数的减少幅度都在1993年发生突变，1993年后，暖日增加幅度明显上升，冷夜减少幅度明显下降，霜冻日数显著减少 [ 7 ] 。持续暖期自80年代后迅速增加，增加幅度为12.6 d/10 a。持续冷期显著减少，减少幅度为19.2 d/10 a，从20世纪50年代起，持续冷期就呈现逐年代递减的趋势，自1992年以来，天津市已无持续冷期出现 [ 7 ] 。 1961~2005年45年间，山西省年极端最高气温变化趋势不明显，太原的年极端最高气温以0.15℃/10 a的幅度升高，大同、临汾的年极端最高气温分别以0.18℃/10 a和0.11℃/10 a的幅度降低。年极端最低气温显著上升，太原、大同、临汾的年极端最低气温分别以0.76℃/10 a、0.40℃/10 a和1.11℃/10 a的幅度上升。临汾、运城的年内高温日数分别以0.89 d/10 a和0.78 d/10 a的速率显著减少。此外，山西省年内平均气温高于22℃的相对暖日数增多，年内最低气温低于0℃的相对冷日数显著减少，寒潮呈现明显减少的趋势 [ 8 ] 。 1961~2008年48年间，内蒙古气候明显变暖，年平均气温以0.45℃/10 a的幅度显著上升。1984~2006年23年间，内蒙古地区霜冻出现的频次变化不明显，其变化率为0.6次/10 a，但由霜冻引发的农作物受灾面积的增加率较为显著，其增加率为1536 km 2 /10 a，并且两者呈现明显的正相关，表明霜冻对农作物影响的强度加大，经济损失在逐渐增加。低温冷害1984~2006年的增加率为0.9次/10 a，农作物受灾面积的增加率为90.85 km 2 /10 a，且两者呈现较明显的正相关。 2.3. 西北地区极端气温事件 据西北地区已有文献记载，1961~2011年51年间，青海省极端最低气温以0.56℃/10 a的幅度上升，极端最高气温以0.42℃/10 a的幅度上升，可见极端最低气温的升温趋势更明显。极端最高气温在20世纪变化不显著且偏低，21世纪后急剧升高；极端最低气温在波动中逐年升高，21世纪后持续偏高 [ 9 ] 。同期，青海省霜冻日数以4.0 d/10 a的速度减少，结冰日数以4.1 d/10 a的速度减少，夏天日数以1.6 d/10 a的速率增加。霜冻日数和夏天日数均在1997年后变化趋势显著，而结冰日数几乎一直保持明显的下降趋势，2010年达到历史最低，冷夜(昼)指数以7.8 d/10 a (3.5 d/10 a)的速率下降，暖夜(昼)指数以6.8 d/10 a (5.2 d/10 a)的速率上升 [ 9 ] 。 1961~2010年50年间，陕西地区年极端高温事件以3.4 d/10 a的趋势显著增加，极端高温事件在20世纪80年代较少发生，90年代中期以后显著增加，2000年以后一直处于平均值以上，平均高温日数无明显变化趋势。年极端低温事件以2.2 d/10 a的速率明显减少，极端低温事件在90年代以前偏多，90年代以后显著偏少，90年代中期以后减少趋势最为显著。平均低温日数以2.7 d/10 a的速率减少，减少趋势显著，低温日数也在90年代中期以后显著减少 [ 10 ] 。 宁夏年平均气温自20世纪60年代中期以来持续上升，1986年之后增温速率加快，增温幅度高于全国平均值，冬季增温最大 [ 11 ] 。1961~2004年44年间，宁夏年极端最高气温以0.20℃/10 a的速率升高，年极端最低气温以0.47℃/10 a的速率升高，上升幅度明显大于年极端最高气温的上升幅度，导致极端气温年较差呈下降趋势 [ 12 ] 。 宁夏1960~2009年50年间极端冷指标显著下降，其中，全天极端低温天数以0.40 d/a的速率减少，其中白天、夜间的极端低温天数分别以0.25 d/a和0.66 d/a的速率减少。近50年间宁夏极端暖指标呈现升高的趋势，全天极端高温天数每年增加0.76天，其中，白天、夜间极端高温天数分别以0.48 d/a和0.67 d/a的速率增加；最大连续霜冻天数以0.30 d/a的速率减少，生物生长季每年增加0.35天，夏季天数每年增加0.29天 [ 13 ] 。 新疆地区气温从20世纪60年代开始就逐渐上升，80年代中后期温度迅速变暖 [ 14 ] 。其中，乌鲁木齐年均温在1993年突然显著升高，此后一直持续升高。1950~2010年61年间，乌鲁木齐的年极端最高(低)气温以0.27℃/10 a (0.57℃/10 a)的速率升高，夏日天数以0.94 d/10 a的幅度增加，热夜天数以1.39 d/10 a的幅度显著增加，暖夜日数以1.84 d/10 a的幅度显著增加，冷夜日数以8.64 d/10 a的幅度显著减少；高温日数以0.82 d/10 a的幅度减少，暖(冷)昼日数以0.82 d/10 a (4.63 d/10 a)的幅度减少，霜(冰)冻日数以3.22 d/10 a (3.07 d/10 a)的幅度显著减少 [ 15 ] 。新疆阿勒泰地区1961~2008年48年间年极端最高(低)气温以0.39℃/10 a (1.11℃/10a)的速率上升，极端最低气温的上升速率约为极端最高气温的3倍 [ 16 ] 。 1960~2009年50年间，甘肃省平均气温以0.31℃/10 a的速率上升，年内日最高(低)气温以0.24℃/a(0.29℃/10 a)的速率升高。全天极端高温天数以7.1 d/10 a的速率升高，其中，白天、夜间的极端高温天数分别以5.1 d/10 a和6.1 d/10 a的速率升高。全天极端低温天数以4.0 d/10 a的速率减少，其中，白天、夜间的极端低温天数分别以2.9 d/10 a和5.1 d/10 a的速率减少。≥35℃高温天数以0.4 d/10 a的速率增加，≤0℃低温天数以3.0 d/10 a的速率减少 [ 17 ] 。 2.4. 中国北方极端气温事件分布特征及原因分析 综合中国北方文献资料以及数据发现，近几十年来，中国北方的年极端最高气温、年极端最低气温都有不同程度的上升，全天极端高温天数普遍增加，全天极端低温天数普遍减少，暖日增加幅度明显上升，冷夜减少幅度明显下降，霜冻、冷冻日数减少，中国北方各地的气候明显变暖。 为更好地探讨北方各地极端气温变化，根据搜集全国各地区已有文献记载的极端气温事件与表格，利用Photoshop软件绘制了已有文献记录的中国部分地区的极端高温、低温事件发生频率分布图(图1)。从图中可以看出近几十年来，中国大部分地区极端高温事件增多、增强，极端低温事件减少、减弱，可见，气候变暖对中国的影响范围广、程度深。中国大部分地区极端最低气温的上升速率远大于极端最高气温的上升速率。极端最高气温上升速率较大的是华北地区，极端最低气温的上升速率以东北地区最大，其次是华北地区。就各个省份或城市而言，极端最高气温上升速率较大的是青海省和新疆的阿勒泰地区；山西临汾、新疆阿勒泰地区、北京市、东北三省、天津市、西藏地区和山西太原，这些地区的极端最低气温的上升速率均达到较高水平。 图1. 近几十年来中国北方极端最高、最低气温变化速率分布图(单位：℃/10a) 通过搜集全国各地区已有文献记载的极端气温事件及原因分析，我们认为厄尔尼诺、太阳活动、城市化和工业化等人类活动是近几十年来极端气温事件频发的主要原因。厄尔尼诺现象主要指太平洋东部和中部的热带海洋的海水温度异常地持续变暖，使整个世界气候模式发生变化，造成一些地区干旱而另一些地区降雨量过多的情况。厄尔尼诺现象通过改变大气环流，造成水分空间分布的异常，从而导致气温的升高，干旱、洪灾的多发。太阳活动影响大气环流，进而影响天气气候，从而导致气温的寒暖变化与水旱灾害。此外，随着社会经济的发展，人类生产、生活排放出大量的温室气体，城市建设日益加深，范围不断扩大，且不注重居住环境与自然环境的结合，造成城市热岛效应的产生，导致城市市区气温远高于郊区的气温 [ 18 ] [ 19 ] 。 年极端高温以新疆(尤其是南疆)最为频发的原因主要是新疆地区缺乏水汽来源，降水偏少，同时地表覆盖物以沙漠为主，白天由于日照强，升温非常迅速。西北地区的年极端高温发生频次也较多，仅次于新疆，这与西北地区属于亚热带地区，夏季易受副热带高压控制，导致该地区的日最高气温较高有关。年极端高温在青海高原及甘肃南部的高原地带很少发生，原因是这些地区的海拔较高，导致温度普遍偏低 [ 20 ] 。