南京地区1960年到2009年日平均温度的变化及其探究

论文总字数：15298字

目 录

0 引言……………………………………………………………… 1

1 研究对象及资料……………………………………………………1

1.1 研究对象………………………………………………………………………………1

1.2资料来源………………………………………………………………………………1

研究方法及结果………………………………………………………1

2.1 五十年冬半年和夏半年的平均气温变化……………………………………………2

2.1.1 最小二乘法的线性拟合介绍…………………………………………………2

2.1.2 实际操作………………………………………………………………………2

2.1.2.1 冬半年的平均气温随年份的变化………………………………………3

2.1.2.2 夏半年的平均气温随年份的变化…………………………………………3

2.1.3 第一部分结论……………………………………………………………………4

2.2 五个年代际冬半年和夏半年日平均气温的分布………………………………………4

2.2.1 分布情况…………………………………………………………………………4

2.2.2 对1960年到2009年冬半年和夏半年的数据进行的实际操作…………………5

2.2.2.1 1960年到2009年冬半年日平均气温分布的统计及分析…………………6

2.2.2.2 1960年到2009年夏半年日平均气温分布的统计及分析…………………10

3 结论…………………………………………………………………15

4 讨论…………………………………………………………………16

参考文献………………………………………………………………17

致谢……………………………………………………………………19

南京地区近1960年到2009年日平均温度的变化及其探究

蔡嘉晗

，China

Abstract：In this paper, the daily average temperature of the daily station in Nanjing from 1960 to 2009 is studied, and the trend of the average temperature of the two parts is studied respectively from the winter and the second half of the year. Then, the 50th year is divided into five Chronology, to each Interdecadal as the object, study the five decades of winter and summer half of the daily average temperature distribution. The results show that the average temperature in the winter and summer half years is increasing, and the winter and summer months of each chronology also show an increasing trend, but the variance of the average temperature of the five ages is not obvious Regularity, that is, the extreme daily mean temperature does not appear with the chronology of the regularity.

Key words：Nanjing; daily mean temperature; linear fitting; normal distribution

0 引言

气候变化对国家的发展和社会的进步产生重要影响。文献[1～ 11]讨论了我国近几十年气温的变化的特征,但仍有很多方面尚未涉及到,而且大部分工作使用的是月、旬或极端温度的资料。Mearns 等[ 12] 以7 月为例研究了平均最高气温变化对极端高温事件的发生概率的影响;Katz 等[ 13] 则从理论上证明了, 原始分布的方差的变化对极值概率的响比平均值的影响大得多;吴息等[ 14] 在研究南京最低气温频率和强度时指出, 异常低温事件发生频次服从泊松分布, 发生日数的分布服从正态分布, 事件的强度按照指数律递减;刘军臣等[ 15] 对黄淮地区的14 个国家基本(准)站40 年月极端气温的资料分别进行了正态、Gumel 、Weibell概率分布拟合试验, 通过拟合检验值和误差来确定各站各月极端最高气温与极端最低气温的概率分布模型;丁裕国等[ 16] 利用全国203 站1957 ～2001 年逐日最低、最高气温资料, 引入概率加权法(PWM) 并采用Gumel 分布对中国极端气温时空变化的特征做“ 当前” 与“未来” 气候的模拟试验。

全球气候变暖是气候研究的热点[17-19] 。PCC第4次评估报告指出了,最近的100a(1906— 2005年)全球的平均地表温度上升了(0.74± 0.18)℃ [20]。气候是自然和人类生存环境的重要组成部分, 所以它一定会对自然生态系统和经济社会产生影响[ 21]而南京位于长江中下游地区，是一个典型的长江中下游城市。长江中下游又是一个经济发达的地区，在气候上对它有一个了解是很有必要的，且对以后的经济发展有着一定的指导性作用。

为了从气候上，尤其是气温上研究南京这个典型的长江中下游城市的变化，而且考虑到在制冷、采暖等实际应用工作中,日平均气温要比某一瞬间的极端温度更有意义。故笔者选取了南京1960年到2009年这五十年的日平均气温。将其分成冬半年和夏半年的日平均气温，从而对日平均气温进行了一系列的探讨，例如每年冬半年和夏半年平均气温逐年变化情况，例如以十年为一个年代际来研究冬半年和夏半年日平均气温的分布情况从而得到一个有较大数据的分布图来研究年代际的日平均气温变化。

通过从不同的角度对这些日平均气温资料的处理与研究，可以一探1960年到2009年这50年南京一些气温的变化。在这篇文章里，将春分和秋分作为冬半年和夏半年的分界线，大概上1、2、3、10、11、12作为冬半年的月份，4-9月作为夏半年，将两部分分开考虑，希望可以探究南京1960到2009年南京日平均气温的变化是不是符合全球气候变暖的趋势，并且能对以后变化趋势做出一点猜想。

1 研究对象及资料

1.1 研究对象

本文的研究对象，是1960年到2009年的南京站的日平均气温，通过对日平均气温的研究来对南京1960年到2009年的温度反映出的气候状态有所了解，从而得到南京这五十年乃至于以后的时间里的日平均气温的变化和趋势。

1.2 资料来源

本文的气象资料，即1960年到2009年的日平均气温的资料，来自于中国气象数据网（http://data.cma.cn/user/toLogin.html），在这个网址上得到了所需的五十年的逐日的平均气温。

2 研究方法及结果

2.1 五十年冬半年和夏半年的平均气温变化

在研究的第一部分中，笔者为了大概地得到这五十年的日平均温度的变化的趋势，对五十年的冬半年和夏半年平均气温分别求出，再画出散点图，并且在得到散点图后，对这个散点图用最小二乘法进行了线性拟合。

2.1.1 最小二乘法的线性拟合介绍

最小二乘法的线性拟合，即是在离散的点中找到一条直线，让这些点到这条直线的距离的平方和最短，从而可以根据这条直线来判断这些离散的点的大体的分布以及变化趋势。通过这种方法，我们可以了解到本来很难判断的逐年冬半年和夏半年的变化趋势，从而为我们的研究提供便利。

这就是最小二乘法线性回归的公式。

这里的r是相关系数，当rlt;0时，x,y负相关；当rgt;o时，x,y正相关。一般考虑R^2

R^2的特点：

（1）可决系数是非负的统计量
　　（2）可决系数的取值范围：0lt;=R^2lt;=1
　　（3）可决系数是样本观测值的函数，可决系数R^2是随机抽样而变动的随机变量。为此，对可决系数的统计可靠性也应进行检验。

对一系列的数据进行最小二乘法的线性回归研究，能有效知道两个量之间的线性相关性，从而对两个量进行更好的分析。也能对一种变量引起另一种变量的变化能力进行分析。

2.1.2 实际操作

在这一部分里，笔者将1960年到2009年的所有日平均气温进行冬半年和夏半年进行分类，分别求出其平均值，然后将这五十年数据在Excel中作出做出散点图，然后添加趋势线，从而得出线性回归方程，并且得出相关系数的值，从而让笔者能分别判断1960年到2009年的冬半年和夏半年日平均气温的变化与年份的递增之间的线性关系

2.1.2.1 冬半年的平均气温随年份的变化

图1 南京1960年到2009年冬半年平均气温随年度变化

图1是南京1960年到2009年冬半年平均气温随年份的变化，横轴是年份，纵轴是平均气温，单位是0.1摄氏度，在图上可以很直观地看出随着年份的增长，冬半年的日平均气温有所增长，并且由线性回归方程y=0.3566x-626.63也可以看出，随着年份的增长，南京冬半年的平均气温是有所增长的，而这儿年份和平均气温的线性相关系数R，并不是很大，所以，在1960年到2009年这五十年中，冬半年的日平均气温确实是在一一定的速度增长，但是变换的速度有限并没有很快地增长。

综上，我们可以发现，1960年到2009年冬半年的日平均气温在以缓慢的速度增长，虽然增长的速度不快，但是确实是在全球变暖的趋势下，长江中下游城市的冬半年的一种体现方式，气候变暖，至少在长江中下游的代表城市——南京的冬半年是有所体现的。

2.1.2.2 夏半年的平均气温随年份的变化

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