2019年3月，我院大气科学系任国玉教授团队研究成果—Recent surface air temperature change over mainland China based on an urbanization-bias adjusted dataset发表在大气科学领域著名期刊《Journal of Climate》上（IF=4.661）。论文第一作者为环境科学与工程系2016级博士生温康民，任国玉教授为通讯作者。
近年来，气温资料中的系统偏差一直是气候变化研究领域的热点问题，除了仪器更换和站点迁移导致的系统偏差外，城市化对气温资料造成的系统偏差备受关注。城市化偏差是我国地面气温观测记录中最大的系统性偏差,订正该偏差可为大尺度气候变化监测和研究提供准确的基础资料。本研究利用课题组前期发展的143个乡村站，采取自东往西迭代订正的方法,即从东往西逐经度对684个国家站进行订正,订正完的目标站也可作为参考站。首先,规定目标站的参考站在300km范围内,并采用去除线性趋势后两站年平均气温相关系数的大小作为评判指标,规定相关系数最大且通过信度水平为0.005显著性检验的4个候选参考站作为该目标站的参考站;然后,将各参考站与目标站年平均气温序列相关系数的平方作为权重,计算所有参考站月和年平均地面气温的加权平均值,得到每个目标站年和月平均地面气温参考序列;其次,利用目标站和参考序列整个时段的线性趋势差值作为总订正值,对目标站的城市化偏差进行线性订正。最终，利用订正完城市化偏差的763个国家站，对中国六大区域近半个世纪的气温变化特征进行了细致分析。
根据订正前后中国年平均地表气温距平曲线（图1），可以发现两个明显的特征：1）订正后的趋势与订正前相比有所减少; 2）1998年后中国年平均地表气温距平曲线变得更加平坦。在整个时期，城市化偏差导致中国年平均地表气温增加趋势高估超过19.6％。
图1 城市化偏差订正前(a)和城市化偏差订正后(b)中国区域年平均地表气温距平序列
中国区域年平均地表气温趋势的空间格局也显示与之前分析有明显的差异（图2）。最明显的区别是华中地区出现的弱温区域的增加，包括华北区域西南部，长江西部和西南区域的东部。四川盆地及其周边地区的气温变暖可能与地形和污染物排放的综合影响有关。这些地区位于青藏高原东部，当对流层中下层的西风绕过青藏高原时，近地面风速非常小，形成一个静风区，使气溶胶不易扩散。因此，在该区域的少数站点，年平均地表气温微弱增加甚至减少。然而，目前较弱的变暖区域已扩展至包括黄土高原的南部和华北平原的西南部，这可能是由于在平原地区的站点更不具有代表性造成的城市化偏差较大所导致的。
在中国西南地区的东部，年平均地表气温显示较弱的增长趋势，这与先前研究发现的呈下降趋势不同，尽管降温趋势不显着。这可能是由于该地区20世纪90年代中期以后的变暖趋势和本文中的数据序列延伸到2015年导致较好地捕捉到了变暖阶段。
与单纯只是做了均一化处理的数据的研究结果相比，东北和华北地区年平均地表气温变暖趋势明显减少，这导致了1998年全球变暖减缓背景下东北地区降温相对较为明显。1998年之后的全球变暖停止和城市化偏差订正都是引起这种差异的重要原因。1998年以后，该地区是北半球相对较为显着的降温区域，且城市化对地表气温趋势的影响通常较大。因此，城市化偏差订正后，近55年年平均地表气温序列显示变暖较少。
图2 1961-2015年中国年平均地表气温趋势空间分布
本文获得的这套订正后的国家基本/基准站资料,可以认为基本剔除了城市化偏差,利用这套资料分析研究现代气候变化,可以得到更为真实的全国和各区域地面气温长期变化趋势时空特征。因此,这套数据不仅对气候变化监测以及检测、模拟研究,而且对于气候变化影响评估,将有一定的实际价值。农业领域和水资源领域的气候变化影响评估,需要区域背景气候变化信息,本数据集可以基本满足响应需要。本文是第一次利用城市化偏差调整数据集来分析中国大陆的SAT变化，以便更好地了解过去几十年中国大陆地表气温的真实变化。
该项研究成果受中国科技部（MOST）国家重点研究发展计划（基金编号2018YFA0605603）和中国自然科学基金（NSFC）（基金编号41575003）等的资助。
文章DOI: 10.1175/JCLI-D-18-0395.1
