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全球最大和最小温度趋势：2004年之前的最新情况

Russell S. Vose*, David R. Easterling, and Byron Gleason

NOAA国家气候数据中心，北卡罗来纳州阿什维尔

1. 介绍

自1950年以来，最低气温升高了全球陆地面积的最高气温的两倍，导致了昼夜温度范围的大幅度下降（DTR; Folland et al。，2001）。云层，降水，土壤水分和大气环流的变化可能占这一时期的大部分趋势差异（例如，Dai et al。，1999; Przybylak，2000; Braganza等，2004）。土地利用的变化也影响了一些地区的DTR（例如，Balling等，1998; Bonan，1999; Small等，2001）。不幸的是，数据限制在历史上限制了对DTR趋势及其原因的全球尺度分析;特别是最近的全球评估（Easterling等人，1997年）只涵盖了大约一半的地表，并在1993年结束。因此，在这项研究中，我们使用新的数据收购来扩大空间覆盖范围，并更新全球最高气温趋势，最低温度和DTR在1950 - 2004年期间。为了与“气专委第四次评估报告”的一致性，还讨论了卫星时代（1979-2004年）的趋势。

2.数据

本研究的数据来自20个源数据集。 主要来源是全球历史气候网络（Peterson和Vose，1997）每月和每日数据库（其中包含Easterling等人使用的大部分数据）和两个版本的世界天气记录（1981 - 1990年和1991 - 2000年） ）。

这些全球数据集补充了阿根廷，澳大利亚，巴西，智利，古巴，希腊，伊朗，新西兰和南非的收购。 1994年以后，CLIMAT报告用于更新约20％的电台。此外，还包括高质量的天气报告，以填补约10％电台的近期差距（提供数字和手动检查表明，天气数据与历史 每个时间段在重叠期间）。

使用Peterson（1998）等人描述的方法对源数据进行质量保证。然后，Menne和Williams（2005）的方法用于对车站位置，仪表和观察实践中的无证变化进行调整。 不同于Easterling（1997）等人，最终调整后的数据集并没有分为城乡子网，因为城市变暖似乎并没有显著地偏大于大面积的多边形趋势。

3.方法

气候异常方法（Jones和Moberg，2003）用于发展1950 - 2004年期间的全球，半球和格子时间序列。第一步涉及到在1961 - 1990年基准期间不到21年数据的电台，以及在这30年期间每十年不到4年的数据。然后按月计算剩余4280个最大值，4284个最小值和4157个DTR站的基期法线。接下来，每个站的每个月温度从其基期平均值转换为异常值。然后从1950年至2004年，每个月/每月将基于台站的异常平均为5°5°纬度网格框。最后，通过对每个网格框进行区域加权，通过中心纬度的余弦值计算全局和半球平均值，并平均给定年/月中的所有加权网格值。平均而言，得到的数据集相当于全球土地面积的71％，比以前的研究高出17％。

气象异常方法也用于卫星时代的全球，半球和格网时间序列。为了最大化空间覆盖率，使用1979 - 2004年的基期，而不是1961-1990年，因为后者导致了格栅图趋势图，占地面积的12％。 （一般来说，两个基期在大空间尺度上产生可比的结果;例如，其1950 - 2004年的全球DTR趋势差异仅为0.0013°C dec-1）。在卫星期间，共有3588个最大值，3565个最小值和3360个DTR站各自具有至少21年的数据。 平均而言，得到的数据集相当于地表面积的71％。

4. 1950-2004趋势

图1描绘了1950 - 2004年期间每个变量的全球年度时间序列。一般来说，最高和最低温度从20世纪70年代中期到现在都有所增长，而在20世纪50年代也是最低的。在这段期间，DTR普遍下降，尽管大部分变化发生在两个时期（20世纪50年代，70年代初到80年代初）。

从1950年至2004年，年最高温度的最小二乘回归趋势为0.141°C dec-1，最低温度为0.204°C-dec，而DTR为-0.066°C dec-1。最高和最低温度的趋势超过了Easterling等人的趋势。（1997）分别为0.050和0.018℃dec-1，而DTR趋势小于0.018℃dec-1。 较大的最大和最小趋势大体上与1993年以来大多数年份观察到的大的正的全球气温异常一致（Levinson等，2005），而较小的DTR趋势可能反映了最大气温升高。

5. 1979-2004趋势

1979 - 2004年的最高和最低温度都有所增加，而DTR基本上是趋势性的。 最高和最低温度趋势几乎相同（0.287相对于0.295℃dec-1），两者都可以与全球历史上的全球陆地区域的平均气温趋势（0.296°C dec-1）相当，全球历史 气候学网络数据库（J. Lawrimore，pers。comm。，2005）。鉴于最高和最低温度的相似性，DTR（-0.001°C dec-1）的趋势在5％水平上没有统计学意义。

图2描述了1979 - 2004年期间每5°5°网格框中每个变量的年度趋势。具有少于21年数据（80％完整性）的框被排除在分析之外。一般来说，除了秘鲁北部，阿根廷北部，澳大利亚西北部和北太平洋部分地区以外的大部分地区，最高气温都有所增加。 几乎所有地区，阿根廷南部，澳大利亚西部和西太平洋部分地区的最低气温均有所上升。 DTR模式远远不太一致，部分地区（例如北美西部，欧亚大陆北部）增加，其他地区下降（例如，加拿大东北部，美国东南部）。

6.结论

这项研究使用一系列新的数据采集来检查最近的全球最高气温，最低气温和DTR的趋势。 与Easterling等人一致 （1997年），20世纪后半叶，最低气温以比最高气温更快的速度增加，导致了这一时期DTR的显着下降。相比之下，卫星时代的最大和最小温度升高大致相当，使DTR的最近变化不明显。在这两个时期，全球几乎所有地区的最高和最低气温均有所增加，而DTR的普遍下降在1950 - 1980年间才是明显的。

地球物理研究杂志公布了对这些趋势的更详细的评估。

7.参考文献

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Bonan, G.B., Observational evidence for reduction of daily maximum temperature by croplands in the midwest United States, J. Clim., 14, 2430-2442, 2001.

Braganza, K., D.J. Karoly, and J.M. Arblaster, Diurnal temperature range as an index of global climate change during the 20th century, Geophys. Res. Lett., 31, 10.1029/2004GL019998, 2004.

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Easterling, D.R., B. Horton, P.D. Jones, T.C. Peterson,R.R. Karl, D.E. Parker, M.J. Salinger, V.Razuvayev, N. Plummer, P. Jamason, and C.K. Folland, Maximum and minimum temperature trends for the globe, Science, 277,
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Folland, C.K. and others, Observed Climate Variability and Change, in Climate Change 2001: The Scientific Basis, pp. 108-109, Cambridge University Press, Cambridge, 2001.

Jones, P.D. and A. Moberg, Hemispheric and largescale surface air temperature variations: An extensive revision and an update to 2001, J. Clim., 16, 206-223, 2003.

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Small, E.E., L.C. Sloan, and R. Nychka, Changes in surface air temperature caused by desiccation of the Aral Sea, J. Clim., 14, 284-299, 2001.

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