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全球变暖已引起国际社会的广泛关注。如何使用局地站点记录去估计大尺度的区域气温趋势是一个重要的问题。目前流行估计区域气温变化的方法是将气象站记录转化为格网数据(同一格点内所有站点气温算术平均),然后计算网格点数据的平均值。这种方法可能放大了城市站的贡献。原因是:1)大多气象站位于城市(本研究:城市站411个,农村站196个),2)城市范围只占地表很小的一部分(根据卫星观测数据估算的中国城市用地占国土面积的比例小于1%)。比如,一个格点内有5个站点(2个城市站,3个农村站),如果采用算术平均法计算格点平均气温,则2个城市站就代表了格点40%的区域,这可能放大了城市站的贡献,使得区域气温计算结果失真。 本研究包括两方面内容,一是利用过去30年遥感观测的土地利用资料,挑出农村站和城市站(农村站界定标准:站点周围无明显城市用地扩张),然后基于607站的均一化气温数据,采用土地利用加权法(根据城市和农村面积大小分别赋予城市站和农村站权重)重新估计中国1951-2010年的气温变化趋势;二是在此基础上,估计城市热岛效应对全国平均变暖趋势的贡献。第一部分工作估计的气候变暖趋势包含了自然气候变化和人类活动影响(温室效应和热岛效应),未剔除任何因素的影响,它属于实际发生的值。第二部分工作探讨了总的气候变暖趋势中热岛效应的贡献。 主要结论包括: (1)尽管中国在过去三十年经历了快速和大规模的城市化,但是城镇用地依然只占国土面积的很小部分,2005年全国城市用地面积约5.78万km2,占全国陆地面积的0.64%,在过去三十年城市用地面积增加了约2.3万km2,占全国陆地面积的0.25%。 (2)尽管城市用地仅占国土面积的较小部分,然而大部分站点分布在城市用地区域内,且站点周围经历了明显城市化。通过分析每个站点周围的城市化数据,将全国607个气象站分为三类:(C1)站点周围城市化剧烈,30个;(C2)站点周围城市化较明显,380个;(C3)站点周围城市化不明显,197个。C1类和C2类城市站点占大部分,约三分之二,农村站约占三分之一。 (3)根据均一化气温数据集,采用土地利用加权法(根据城市和农村面积分别赋予城市站和农村站权重),重新估计的1951-2010年中国增温约1.31±0.12℃,速率为0.219℃/10a。新估计的中国变暖趋势未剔除任何因素的影响,即包含气温的自然变化和人类活动影响(温室效应和热岛效应)。 与其它研究比较,本研究估计的中国变暖趋势明显低于其他研究。这主要由于新的估计增加考虑了城市站的影响范围,加权平均了城市站气温和农村站气温,也就降低了城市化的影响,增温幅度明显减少。 (4)在局地尺度上,C1类城市化对局地气温的影响为0.079℃/10a,占总增温幅度的25.5%; C2类城市化对局地气温的影响为0.056℃/10a,占总增温幅度的20.9%。在格点尺度上,全国大部分格点的热岛贡献低于0.1℃/60a,城市化对大部分格点区域平均增温趋势的影响不明显。在全国尺度上,城市用地变化的影响为0.0008℃/10a,占总增温幅度的0.4%,城市热岛效应对全国平均增温的贡献几乎可忽略不计。