地表温度是地-气相互作用过程中的一个重要地表环境参数，它在地表与大气之间的能量交换过程中起着重要的作用。温度是研究气候变化的最重要因子之一，也是全球温室效应和气候变化的很好的指标^[1]。联合国政府间气候变化专门委员会(the Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)于2013年9月30日发布的第5次评估报告指出，1983-2012年可能是过去1 400年中最暖的30年，全球气候系统在未来仍将继续变暖。更多的观测事实证明，全球变暖毋庸置疑^[2-5]。而青藏高原作为全球气温变化的敏感区，其升温现象尤其突出^[6]。

近年来，在全球气候变暖的情况下，青藏高原上的气温也发生了显著改变^{[7, 8]}。大量学者对青藏高原地区的温度分布和变化做了研究，深化了对于青藏高原地区气候变化的认知^[9-15]。本文利高分辨率的ECMWF再分析资料的ERA-Interim数据集月平均温度再分析数据，采用根据纬圈长度加权计算平均温度的方法，对比分析了1979-2015年青藏高原地区和全球温度变化的差异。

再分析资料是对原始观测数据采用一定的数值模式进行同化后得到的资料^[16-18]，本文采用欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)再分析资料ERA-Interim在青藏高原地区的T2m(2 meter temperature)的月平均数据，起止时间为1979年1月至2015年12月，研究范围为26°~40° N，73°~105° E。其中青藏高原地区温度数据的空间分辨率为0.125°×0.125°，全球温度数据的空间分辨率为0.75°×0.75°。为了更客观全面地了解青藏高原地区的温度变化，本文采用再分析数据对比分析了青藏高原地区和同期全球范围内的温度变化，并对各个季节的温度变化进行了对比分析。

传统方法在计算全球平均温度时，大多采用对每个格网点的温度数据直接取平均的方法，这种方法相当于认为每个格网点是等权的。然而，再分析资料的格网数据在地球的不同纬度之间所代表的实际面积差异很大，直接求平均值的方法不能客观地反映全球地表平均温度。王绍武等^[19]分析全球温度变化时采用了格网面积加权的方法。由于不同纬度地区的规则格网面积只与纬圈长度有关，因此本文采用纬圈长度加权的方法，其本质上和面积加权等价，计算公式为：

式中，t_ij为格网(i, j)的温度；${p_{ij}} = \frac{{{B_{ij}}}}{{\sum\limits_{i = 1}^m {\sum\limits_{i = 1}^n {{B_{ij}}} } }}$，其中B_ij为t_ij所对应的纬圈弧长；m、n分别代表经纬度方向所对应的网格数目。式(1)计算的是每个格网点的加权温度，仅与其所在的纬度有关，与具体位置无关。

为了分析温度的年际变化率，本文对温度时间序列进行了一阶差分为：

一阶差分可以消除温度的连续变化，得到温度的变化量，可用来对比其年际变化率，反映温度变化的敏感程度。为了更好地分析温度时间序列的变化幅度，本文对青藏高原和全球平均温度的年际变化率进行了对比，构造了F统计量对上述一阶差分的结果进行方差一致性显著性假设检验，构造的统计量为：

式中，n_分子及n_分母分别表示统计量F的分子及分母的样本容量；$\hat \sigma _1^2$、$\hat \sigma _2^2$分别为统计量F的分子及分母所对应的方差。

1979-2015年青藏高原地区和全球地区的年平均温度分布情况分别如图 1和图 2所示，图 1的边界为海拔2 000 m的等高线。从图 1可以看出，青藏高原地区全年的平均温度在-10 ℃~15 ℃，并且空间分布不均，呈现由东南向西北逐渐降低的特点。其中，在阿尔金山、祁连山地区以及西部的昆仑山地区, 温度普遍偏低，年平均温度均在0 ℃以下。对比图 2可以看出，青藏高原地区在全球气温分布中较为突出，其年平均温度明显低于周边地区；赤道地区温度最高，年平均温度大约为30 ℃，地表温度从赤道向两极呈现不同程度的递减，并且南极地区的平均温度要低于北极。

图 1(Figure 1)

图 1 1979-2015年青藏高原地区年均温度分布 Figure 1 Annual Average Temperature Distribution of the Qinghai-Tibet Plateau from 1979 to 2015

图 2(Figure 2)

图 2 1979-2015年全球年均温度分布 Figure 2 Annual Average Temperature Distribution of Global from 1979 to 2015

1979-2015年青藏高原地区和全球的年平均温度的距平变化趋势如图 3所示。蓝色折线代表了青藏高原地区的距平温度，蓝色直线代表其线性回归温度，橙色则对应的是全球平均距平温度及其线性回归趋势。从图 3中青藏高原地区的线性回归结果可以看出，37年来，高原地区的平均温度呈现不断上升的长期趋势，其平均增长率约为每10年0.17 ℃。从距平温度看，青藏高原地区在1979年后，先是缓慢上升，然后连续3年下降，在1983年达到37年中的最小值，随后在1984-1995年，温度变化平缓，对这12年做线性回归分析，发现升温率约为每10年0.042 ℃，温度呈现出一个较小的增长率。在1997年，高原地区温度出现了一个较强的最低值，然后温度急剧升高，1998年相比前一年温度升高了近1.0 ℃，连续两年的升温在1999年达到一个峰值，1999年平均温度比1997年上升大约1.1 ℃。该年发生了有记录以来最强的厄尔尼诺现象，一些国家和地区因暴雨致洪涝成灾，还有一些国家遭遇严重干旱，造成了全球至少2万人死亡，经济损失高达340多亿美元。连续两年的高温后，在2000年温度又下降恢复至1996年的水平，这是一个突出的升温阶段。从2001-2005年，温度变化平缓，呈现缓慢的下降趋势，而后在2006年又急剧上升，达到极大值，该年的年平均温度上升了大约0.6 ℃，随后缓慢下降，但整体还是上升趋势，温度增率减缓。从图 3中全球年均温度的距平变化可以看出，37年来，全球的平均温度呈现不断上升的趋势，其平均增长率为每10年0.12 ℃，全球的年平均温度增长速率平缓，没有温度突变年。

图 3(Figure 3)

图 3 1979-2015年平均温度距平变化 Figure 3 Mean Temperature Anomaly Variation from 1979 to 2015

图 4是青藏高原和全球的年平均温度一阶差分的时间序列图。一阶差分去除了序列的线性趋势项，能更直观地反映数据每一年的变化幅度情况。整体上看，青藏高原每一年的温度变化均大于全球的，且变化幅度显著比全球大，其中，1998年青藏高原的升温数值约为0.9 ℃，约是全球升温值的5倍。为了对比青藏高原地区和全球温度变化的波动情况，构造F统计量进行了假设检验。原假设为：${H_0}:\hat \sigma _1^2 = \hat \sigma _2^2$；备选假设为：${H_1}:\hat \sigma _1^2 \ne \hat \sigma _2^2$；在显著性水平下关于H₀的拒绝域为F₁>F_α/2(n_分子-1, n_分母-1)，检验结果如表 1所示。表 1中，$\hat \sigma _1^2$为青藏高原地区的方差，$\hat \sigma _2^2$为全球范围的方差，可见，青藏高原的方差显著大于全球的方差，说明青藏高原地区比全球其他地区的温度变化幅度更大，是全球温度变化的放大器。

图 4(Figure 4)

图 4 1979-2015年平均温度一阶差分时间序列 Figure 4 Average Temperature First Order Difference Time Series from 1979 to 2015

表 1(Table 1)

表 1 方差的假设检验结果 Table 1 Result of Hypothesis Test of Variance

表 1 方差的假设检验结果 Table 1 Result of Hypothesis Test of Variance $\hat \sigma _1^2$ $\hat \sigma _2^2$ F1 F0.01/2(35, 35) 结论 0.106 5 0.016 1 6.602 2.3 拒绝原假设

将月平均气温资料处理成季节温度进行对比分析，其中，各个季节划分如下：冬季(前一年12月~当年2月)、春季(3~5月)、夏季(6~8月)、秋季(9~11月)。图 5为青藏高原地区与全球范围的4个季节年均温度的时间序列对比图。

图 5(Figure 5)

图 5 青藏高原与全球四季年均温度对比 Figure 5 Contrast of Seasonal Temperature Between Qinghai-Tibet Plateau and Global

从图 5可以看示，青藏高原和全球的4个季节的年均温度都呈现上升的趋势，除了青藏高原冬季的温度变化率，其他全部通过了99%的显著性检验。青藏高原地区与全球的各季节气温倾向率如表 2所示。

表 2(Table 2)

表 2 青藏高原地区与全球各季节的温度变化率的比较/10-1 ℃· a-1 Table 2 Contrast of Average Seasonal Temperature Between Qinghai-Tibet Plateau and Global/10-1 ℃· a-1

表 2 青藏高原地区与全球各季节的温度变化率的比较/10-1 ℃· a-1 Table 2 Contrast of Average Seasonal Temperature Between Qinghai-Tibet Plateau and Global/10-1 ℃· a-1 地区 春季 夏季 秋季 冬季 青藏高原 0.187 0.154 0.174 未通过检验 全球 0.113 0.119 0.163 0.097

从表 2中可以看出，青藏高原的升温率明显大于全球的，比全球升温更快。同时，分析各个季节的数据发现，青藏高原的春季升温最为显著，达到了每10年0.187 ℃，其次是秋季和夏季，夏季的增温率最低为每10年0.154 ℃。而对于全球，秋季的升温最为显著，其次是春季和夏季，冬季的增温率最低为每10年0.097 ℃。对比发现，春季升温率的差别较大，青藏高原地区的升温率比全球高约每10年0.06 ℃，说明与其他季节相比，在春季，青藏高原地区较全球显示出更强烈的升温趋势。秋季的升温率差距最小，约为每10年0.01 ℃。

本文对比分析了1979-2015年青藏高原地区和全球温度变化的差异。结果表明，青藏高原地区和全球年平均温度均呈现升高的趋势，春季、夏季和秋季，青藏高原地区的升温率均比全球高，分别约为每10年0.17 ℃和0.12 ℃，即青藏高原地区的升温率约为全球升温率的1.5倍；对其温度时间序列进行差分发现，青藏高原地区的温度序列振幅显著高于全球，显示出青藏高原地区比全球其他地区的温度变化更为敏感，进一步证实了该区域是全球温度变化的放大器。