城市化对我国地面观测站网气温日较差变化的影响

Evident decrease in Diurnal Temperature Range (DTR) during the last decades was found in vast areas of the global lands, with the decrease recorded by varied national observational networks of mainland China being highly significant. However, different views are held on the causes of the DTR decline. The proposed project is to assess the urbanization effect on change of the DTR as observed by the national reference climate network and basic meteorological network in mainland China, using a dataset of the rural station network previously developed by our group. The main tasks include: 1) comparative study of the DTR changes of varied national observational networks using the updated homogenized surface air temperature datasets; 2) improvement of the previously developed rural station network, and study of urbanization effects and contributions in the DTR data series of the varied national observational networks and representative areas since 1961; 3) analysis of urbanization effects on sub-daily characteristics of surface air temperature for the national reference climate network and representative urban stations of eastern China. The achievements of the project will largely benefit the studies of detection, attribution, projection and impact assessment of climate change.

近百年特别是近几十年，全球大陆地面气温日较差（DTR）表现出普遍下降趋势，中国地区DTR下降现象尤为明显，但目前对于DTR大范围下降的原因还缺乏充分了解。本项目拟以中国地区为例，利用更新的国家基准气候站和基本气象站观测资料，以及进一步优化的中国地区参考站网资料，对DTR显著下降趋势中的城市化影响开展系统研究。主要内容包括：利用最新的均一化地面气温资料，对全国和华北等地区不同国家级气象观测站网和参考气温站网1961年以来的DTR长期变化特征进行比较研究；改进优化全国参考气温站网，建立更新的参考气温站网地面气温资料数据集，研究城市化对全国和重点区域不同国家级气象观测站网以及东部典型城市观测站各时期DTR变化的影响和贡献；分析研究城市化对国家基准气候站网和东部典型城市站地面气温日循环微观特征的影响。项目研究成果将为气候变化检测、归因和影响研究提供新的科学认识和基础科学信息。

气温日较差对不同驱动因素影响十分敏感。先前的工作多数发现中国和世界其他地区气温日较差具有明显减少趋势，但对于减少的原因还没有完全理解，尤其对于城市化在气温日较差下降中的作用，还没有一致结论。在本项目在执行期间，对中国、全球陆地气温日较差变化及其城市化影响进行了研究。这个研究基于先前本研究组遴选确定的参考气温站网数据，采用城市减乡村（U-R）方法。.研究发现，中国大范围地区台站观测到的日较差显著下降，造成下降的一个主要原因是城市化影响。在华北地区，1960年以来，城市化对国家基准站和基本站网气温日较差减少的贡献达到100%，对若干典型城市气象站，城市化影响的贡献也接近100%；在1980-2015年，全国范围内城市化对不同水平城市站气温日较差下降的贡献率大部分达到了100%，部分非城市站也在不同程度上受到了城市化的影响。城市化对中国大陆地区各类气象观测网历史气温日较差下降的影响十分显著。.在全球陆地上，在1900年以来，全球平均年气温日较差经历了先（1900-1950）微弱上升、后（1951-2014）显著下降的变化过程，整个时期日较差减少也是显著的。1951年以来全球陆地平均变化趋势为– 0.054°C/decade，北半球为– 0.066°C/decade；北半球的下降主要发生在亚洲大陆和美国东部，中国地区下降尤为明显。全球陆地气温日较差减少似乎和云量、降水和城市化影响具有联系，但具体原因和各个因子的分别贡献还需要进一步研究。.中国和东亚地区日较差下降主要由城市化影响造成。这个新的结论对于区域气候变化的监测和归因、重新理解全球气候系统敏感性，以及对于气候变化影响和脆弱性评估，均具有重要科学意义。