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1、第31卷6期安徽师范大学学报(自然科学版)Vol.31No.62008年11月JournalofAnhuiNormalUniversity(NaturalScience)Nov.2008南京近50年来气候变化及未来趋势分析张国存,查良松(安徽师范大学国土资源与旅游学院,安徽芜湖241003)摘要:运用R/S分析方法,对1951-2005年南京气象站夏季、冬季和全年的平均温度、降水量、降水日数、日照时数、平均相对湿度等指标进行分析计算,提取南京市近50年来的气候变化所含的趋势性成分,探索了南京市未来的气候变化.研究结果表明:近50年南京气温在增加,但
2、增温速率低于全国,尤其是夏季(增温速率比全国平均低0.11℃/10a)和冬季(增温速率比全国平均低0.13℃/10a),预测未来南京市的气温仍将继续升高,冬季的升温比较明显;未来冬季降水量将继续增加;近50年来日照时数逐渐减少(年日照时数每10年减少66.31个小时),未来日照时数继续减少;未来夏季继续变干.关键词:南京;气候变化趋势;R/S分析;Hurst指数中图分类号:P468文献标识码:A文章编号:1001-2443(2008)06-0580-05R/S分析方法(RescaledRangeAnalysis)最早是由英国科学家赫期特(Hurst
3、H.E)提出,后来经[1,2]Mandelbrot与Wallis进一步补充完善,把它发展成为研究时间序列的分形理论.该方法近年来在环境变化、人口、经济发展、股票市场、城市气候研究中得到了广泛应用.在复杂多变的气候变化研究中,运用分形理[3,4]论方法最大的价值就在于通过对连续变化的气候资料的分析来科学预测未来气候变化趋势.国内外的许多研究都表明,目前全球变暖已成为越来越明显的气候现象.全球变暖已经对全球的生态系统以及社会经济系统产生明显影响,其中很多是负面的或不利的,如气候变暖导致地表径流、旱涝灾害频繁、城市热岛效应加剧、扩大了对气候变化敏感的传染
4、性疾病的传播范围等,这些都严重影响了人类的生存和居住环境.2南京是全国人口密度最高的城市之一,2005年底,南京市人口密度为905.20人/km,是全国平均水平的6.6倍.2005年底,南京市的城市化水平已达73%,高出世界平均水平26个百分点,是中国城市化水平最2[5]高的城市之一.随着社会经济的发展,市区内建成区面积也由1985年的121km,迅速扩张到2005年的2[6]513km.在以变暖为主要特征的全球气候背景下,伴随城市化飞速发展且作为长江流域“三大火炉”之一的南京近几十年的气候变化趋势到底怎样?今后又将向哪个方面发展?这是非常值得深入
5、研究的问题.本文采用了R/S分析方法,以南京市为研究对象,通过对南京市近50年来的气候变化趋势分析,探索研究了南京气候未来变化趋势,为进一步探索我国城市气候变化调控机制打下基础.1资料和方法1.1气候资料根据国家气象信息中心气象资料室(中国气象科学数据共享服务网,http://cdc.cma.gov.cn/)提供的南京气象站的气象资料,分别整理出1951-2005年南京市夏季、冬季和全年的平均温度、降水量、降水日数(日降水量≥0.1毫米的日数)、日照时数和平均相对湿度时间序列.1.2分析方法1.2.1近50年来气候变化趋势的线性拟合分别绘制近50年
6、来南京市各气候指标的夏季、冬季和全年的变化曲线图,分别作直线拟合(图略),直线拟合的斜率即为各气候指标的变化速率(正值代表上升趋势,负值收稿日期:2008-01-09基金项目:国家自然科学基金(40771207);安徽省高等学校科研项目(2007jyxm214).作者简介:张国存(1975-),女,山东聊城人,硕士研究生;查良松(1953-),男,安徽铜陵人,教授.31卷第6期张国存,查良松:南京近50年来气候变化及未来趋势分析581代表下降趋势),据此分析南京市近50年来气候变化趋势.1.2.2R/S计算方法R/S分析方法的主要原理为:考虑一个时
7、间序列{ξ(t)},t=1,2,⋯,对于任意正整数τ≥1,定义均值系列:τ1〈ξ〉τ=τ∑ξ(t)τ=1,2,⋯(1)t=1累积离差τX(t,τ)=∑(ξ(t)-〈ξ〉τ)1≤t≤τ(2)t=1极差R(τ)=maxX(t,τ)-minX(t,τ)τ=1,2,⋯(3)1≤t≤τ1≤t≤τ标准差τ11S(τ)=[(ξ(t)-〈ξ〉)2]2τ=1,2,⋯(4)τ∑τt=1现考虑比值R(τ)/S(τ)>R/S,若存在如下关系HR/S∝τ(5)则说明所分析的时间序列存在Hurst现象,H称为Hurst指数.H值即为双对数坐标系(lnτ,lnR/S)中用最小二
8、乘法拟合所得到直线的斜率.对应于不同大小的Hurst指数H(0
