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更新日期:2019/12/8   浏览:753

 

中国气温数据集中城市化影响偏差究竟有多大?

 

近期,我校环境学院大气科学系任国玉教授团队在国际权威刊物《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》上发表了最近研究成果,对我国地面气温序列中城市化影响偏差给出了综合评估结论。

城市化不仅可以通过一系列物理过程改变建成区及其附近局地气候,成为城市气候变化的重要驱动,同时也会影响地表气温等关键气候要素观测序列的趋势,导致城市站地面观测资料序列上的系统偏差,成为区域甚至全球气候变化监测、检测和归因研究不确定性的主要来源。

在开展大尺度气候变化研究时,需要剔除此类系统性偏差对数据集的影响。那么中国地面气温数据集中是否存在显著城市化影响,其影响程度和相对贡献是多大?针对这个问题,国内外不同小组已经开展了长期研究,获得了系列成果,但仍存在若干问题,没有得到彻底解决。在这篇以环境学院大气系博士研究生索南看卓为第一作者、任国玉教授为通讯作者的文章中,研究人员提出了一种新的地面台站分类方法,并据此重新评估了中国地面气温数据集的城市化影响。

新的地面气象台站分类是基于卫星可见光遥感土地利用分类中城市及其他建设用地数据,综合采用观测站点周围从微尺度(0-10km)到中尺度(10-100km)城镇类型土地覆盖面积的相对比例作为城市化指标,将全国2419个国家级站点划分为六类;通过对比分析不同类型站点之间的长期地面气温变化趋势,估计各类城市站和所有国家站点的城市化影响及贡献。

1.2015年中国土地利用以及五个代表性气象站点周围16个缓冲区内城市及其他建设用地(显示缓冲区中的城市及其他建设用地; 1:西宁; 2:北京; 3:哈尔滨; 4:上海; 5 :昆明)

研究结果显示:在1980-2015年期间,年平均气温和年平均最低气温的线性趋势与城市化指标呈显著正相关;对于城市化影响最大的台站类型,其年平均气温序列中的城市化影响可达0.106℃/10年,城市化对增温趋势的贡献率达到25%;不断增强的城市化影响使得各类站点年平均最低气温变化趋势从0.344℃/10y上升至0.522℃/10yr

2. 1960-2015年和1980-2015年期间2419数据集(a, b)825数据集(c, d), 参考数据集以及两者差值的年平均气温距平序列 (红线代表数据集, 蓝线代表参考数据集, 绿线代表差值, 数值为线性趋势 (单位: ° C/10yr)) 

研究人员进一步以受城市化影响最弱的台站资料作为参考数据集,评估了两套全国地面气温数据集不同时间段的城市化影响的绝对和相对偏差。结果显示:在1960-20151980-2015期间,国家基准气候站和基本气象站(825)数据集的长期年平均地面气温趋势中,城市化影响分别为0.073℃/10年和0.093℃/10年,城市化贡献率分别是28.7 %25.8 %;而所有国家级台站(国家基准气候站、基本气象站和一般气象站)(2419)数据集中,城市化影响分别为0.041℃/10年和0.051℃/10年,城市化贡献率分别是17.1%14.6 %

这项工作关于1960年以来城市化对国家基准气候站和基本气象站地面气温变化趋势影响的评估结果,与任国玉教授团队先前利用其它方法(综合方法和卫星亮度温度分类方法)遴选参考站网获得的估计几乎一致,进一步证实了不同类型国家级气象观测站网历史气温资料序列中存在着明显的城市化偏差。

文章链接:https://doi.org/10.1029/2019JD030948 


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