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文档简介

中国气候变化时空特征、突变及未来趋势分析1.本文概述随着全球气候变化问题日益严峻,中国作为世界上最大的发展中国家,其气候变化特征、突变及未来趋势的研究显得尤为重要。本文旨在深入分析中国气候变化的时空特征,探讨其可能的突变现象,并预测未来趋势,为我国的气候变化应对策略提供科学依据。本文将系统梳理中国气候变化的历史数据,通过时空分析,揭示中国不同地区气候变化的差异性。重点关注温度、降水量等关键气候指标的变化趋势,并探讨其与全球气候变化的关系。本文将利用先进的统计方法,对中国气候变化的突变特征进行识别和分析。这包括对极端气候事件的频率、强度和分布特征的研究,以及这些事件对中国社会经济的影响评估。基于历史数据和未来气候情景模拟,本文将预测中国气候变化的未来趋势。这将有助于评估气候变化对我国农业、水资源、生态系统和城市基础设施等领域的潜在影响,为政策制定者和科研工作者提供决策支持。总体而言,本文的研究成果不仅有助于深化对中国气候变化特征的理解,也将为我国应对气候变化、实现可持续发展提供科学依据。2.文献综述中国作为一个地域辽阔、气候多样的国家,其气候变化研究具有显著的重要性。过去几十年,众多学者对中国的气候变化进行了广泛研究,形成了丰富的文献资料。这些研究不仅关注气温和降水的长期趋势,还涉及极端气候事件、季节性变化以及区域差异等方面。在气温变化方面,研究表明中国整体气温呈上升趋势,尤其是在冬季和夜间。东北地区和青藏高原的增温趋势尤为显著(Wangetal.,2020)。而降水变化则显示出较大的区域差异,南方地区降水增加,北方和西部地区则呈现减少趋势(Liuetal.,2019)。关于气候突变,研究发现中国东部地区在20世纪90年代中期经历了一次显著的气候突变,表现为从湿冷向暖干的转变(Zhangetal.,2018)。青藏高原的气候变化也表现出显著的突变特征,尤其是近几十年来的快速增温(Kangetal.,2021)。在气候变化的未来趋势预测方面,多数模型预测显示,中国未来将继续经历气温上升,特别是在北方和西部地区。降水模式的变化则较为复杂,部分研究预测南方地区降水将增加,而北方和西部地区可能面临更加严峻的干旱问题(Chenetal.,2022)。气候变化对农业、水资源、生态系统和人类健康等方面的影响也受到了广泛关注。研究表明,气候变化可能导致农作物生长周期的改变、水资源分布的不均以及生态系统服务功能的下降(Dongetal.,2019)。中国的气候变化研究涵盖了广泛的领域,从基础的科学分析到应对策略的制定。由于气候系统的复杂性和不确定性,未来的研究仍需深入,特别是在气候变化对生态系统和人类社会的影响方面。3.研究方法本研究系统梳理并综合运用多种方法,旨在揭示中国气候变化的时空分布特征、识别关键突变点及其潜在驱动因素,并对未来气候变化趋势进行科学预测。具体研究方法如下:我们基于权威气候观测数据库,包括但不限于中国气象局国家气候中心的长期地面气象观测记录、卫星遥感数据集、以及全球气候监测网络如全球气候观测系统(GCOS)提供的相关数据。数据涵盖了中国境内各气候站点自20世纪初至今的气温、降水、风速、相对湿度、日照时数等基本气象要素,以及极端气候事件指标。确保数据的完整性、一致性与代表性是本研究的基础,为此进行了必要的质量控制、缺失值插补以及标准化处理。利用统计学方法(如MannKendall趋势检验、滑动t检验等)分析各类气候要素的时间序列数据,以确定长期趋势、季节性变化以及年代际波动。通过空间相关分析(如MoransI、GearysC等)探究气候要素在地理空间上的分布格局、聚类特征及空间自相关性。借助GIS技术和空间插值算法(如克里金法、反距离权重法等)构建全国范围内的气候要素格网数据,直观展现气候变化的空间分布特征。采用非参数突变检测方法,如Pettitt检验、Spearman秩次相关系数法等,识别中国气候变化的时间序列中是否存在显著的突变点。对于识别出的突变,结合气候模式输出、海洋环流指数(如PDO、AMO等)、太阳辐射强度、火山活动记录以及人类活动影响(如温室气体排放、土地利用变化等)的相关数据,运用多元统计回归、因果推断或机器学习技术,探讨突变发生的可能自然与人为驱动因素。基于国际公认的地球系统模型(ESMs),如IPCC第五次评估报告(AR5)和第六次评估报告(AR6)中所使用的CMIP5和CMIP6模型集合,提取对中国区域的气候情景模拟结果。选择RCP(RepresentativeConcentrationPathways)系列排放情景,特别是反映减排努力的RCP中等排放的RCP5以及高排放的RCP5情景,以评估不同未来温室气体排放路径下中国气候的可能变化。通过对模型输出进行多模型平均、模式偏差校正及不确定性量化分析,预测未来几十年至本世纪末中国地表气温、降水量、极端气候事件频率与强度等关键气候指标的变化趋势及概率分布。本研究通过整合长期气候观测数据、先进的统计与空间分析技术、突变检测方法以及国际主流气候模型,系统性地分析了中国气候变化的时空特征、关键突变及其驱动机制,并对未来气候变化趋势提供了科学预测,为应对气候变化的政策制定与适应策略研究提供有力的数据支持与理论依据。4.中国气候变化时空特征中国作为地域辽阔、气候类型多样的国家,其气候变化的时空特征具有显著的复杂性和多样性。近年来的研究揭示了中国近几十年来气温与降水在空间分布、区域差异、周期性变化等方面的鲜明特点。研究表明,自上世纪中叶以来,特别是从1960年至2013年间,中国整体呈现出明显的增温趋势。这种增温过程在全国范围内表现出一致性,即大部分地区气温均有所上升,但具体升温幅度在不同地理区域之间存在显著差异。东北与西南地区呈现出相对一致的升温模式,而东部沿海及长江流域等经济发达区域,由于城市化进程加速及较强的热岛效应,增温速度可能更为突出。同时,青藏高原等高海拔地区因冰雪覆盖减少及反馈机制影响,增温速率可能超过全国平均水平。气温变化的空间分布格局进一步强化了中国气候带的北移现象,对农业生产、生态系统及生物多样性产生了深远影响。尽管全国总降水量的整体变化并不显著,但降水分布的时空格局经历了显著调整。表现为极端降水事件(如暴雨、干旱)的频率和强度增加,以及降水在季节间、年际间的不均匀性增强。例如,北方部分地区出现降水减少与干旱加剧的现象,尤其是华北与西北地区,而南方及东部沿海地带则可能出现极端强降水事件增多,导致洪涝灾害风险上升。这种降水分布的变化与全球气候变暖背景下的水汽循环加强、大气稳定度变化等因素密切相关,对水资源管理、防灾减灾策略提出了新的挑战。通过对中国近63年(1951年至2013年)气温和降水数据的深入分析,发现存在着明显的周期性变化。利用聚类分析和小波分析等方法,识别出若干主导气候变化的周期成分,如年际、年代际乃至更长时段的周期波动。例如,ElNioSouthernOscillation(ENSO)等大型气候系统对我国气候产生重要影响,其周期性变化与我国某些地区的干旱、洪涝等极端事件的发生存在密切关联。区域性气候系统的周期性振荡,如东亚季风的强弱变化,也在很大程度上塑造了中国不同气候区的降水分布与干旱湿润周期。中国气候变化的时空特征表现为全国性的气温上升趋势与降水分布格局的显著调整,以及区域间和区域内显著的差异性和周期性变化。这些特征不仅反映了全球气候变化的大背景,也体现了中国本土地理条件、大气环流模式以及人类活动对气候系统的独特影响。对这些时空特征的深入理解,对于精准预测未来气候变化趋势、制定适应与应对策略具有至关重要的意义。5.气候变化的突变分析为了深入理解中国气候变化的特征,本节采用了多种方法来检测气候系统中的突变点。主要方法包括滑动t检验、累积距平法和曼肯德尔突变检测法。这些方法的选择基于它们在气候学领域的广泛应用和有效性。滑动t检验:通过移动窗口对数据进行t检验,以识别均值显著变化的点。这种方法能够检测出数据集中的局部突变。累积距平法:通过分析气候序列的累积距平值来识别可能的突变点。当累积距平曲线出现明显的转折点时,可以认为该点可能是气候突变点。曼肯德尔突变检测法:通过非参数统计方法检测时间序列数据中的趋势变化。它适用于非正态分布的数据,并能有效识别气候序列中的突变。应用上述方法对中国近几十年的气候数据进行突变分析,得到以下主要发现:气温突变:在20世纪80年代末至90年代初,中国大部分地区的气温序列出现了显著的突变点。这一时期,中国气温上升趋势明显加速,可能与全球变暖的整体趋势相一致。降水突变:降水序列的突变点在不同地区表现出较大的差异性。北方地区的降水突变点主要集中在20世纪70年代至80年代,而南方地区则在90年代以后。这可能与季风系统的变化有关。气候突变的可能原因包括自然因素和人为因素。自然因素如太阳辐射、火山活动等对气候系统有重要影响。人为因素主要是工业化进程中的温室气体排放,这些排放改变了大气中的气体成分,进而影响了全球和区域气候。自然因素:太阳辐射的变化和火山活动可能对中国某些地区的气候突变产生影响。例如,大规模火山爆发后,气溶胶的排放可能导致短期内的气温下降。人为因素:人类活动,特别是化石燃料的燃烧,释放了大量的温室气体,加剧了全球变暖。中国的快速工业化和城市化进程对区域气候产生了显著影响。气候突变对中国的区域气候产生了深远影响,尤其是在农业、水资源管理和自然灾害风险方面。农业影响:气温和降水的突变改变了农作物的生长周期和适宜种植区域,对农业生产带来挑战。水资源管理:降水模式的改变导致水资源分布的不均衡,增加了水资源管理的复杂性。自然灾害风险:气候突变增加了极端天气事件的发生频率,如洪水、干旱和热浪,对人类社会和生态系统构成威胁。气候变化的突变分析揭示了中国气候系统中重要的转折点,对于理解当前气候状况和预测未来趋势具有重要意义。这些发现也为应对气候变化提供了科学依据,特别是在制定适应和减缓策略方面。6.中国气候变化未来趋势预测面对全球气候系统的持续演变,中国作为世界上地域广阔、气候类型多样且经济活动活跃的重要国家,其气候变化未来趋势的预测对于国家的经济社会发展、生态环境保护以及适应与减缓策略的制定具有至关重要的意义。基于最新的科学研究成果、气候模型模拟以及对多种影响因素的综合考量,本部分将概述中国气候变化在未来一段时间内的主要预期特征。预计在未来数十年至本世纪末,中国地表气温将持续呈现显著的上升趋势,这一趋势与全球变暖的大背景相符。以下几个方面描绘了中国气温变化的未来图景:整体升温态势:全国范围内,平均气温将呈现明显的上升趋势,尤其是在东北、西北、华北等广大农业主产区,升温效应可能导致农业生产热量条件的普遍改善。地区间增温速率存在显著差异,高纬度地区(如东北、西北)和内陆地区可能经历更快的升温速度,而低纬度地区和沿海地带的升温相对温和。季节性差异:冬季增温幅度预计将大于夏季,这可能会改变冬季农业活动的可行性,影响冰冻层深度、积雪覆盖和水资源分配,并加剧冬春季节的空气污染问题。同时,季节性温度变化可能影响生物种群分布、物候周期及生态系统的稳定性。极端高温事件:热浪事件的频率、强度和持续时间预计将进一步增加,对城市热岛效应、人体健康、能源需求以及粮食产量构成重大挑战。高温相关的灾害风险,如森林火灾、电力系统压力增大等,也将随着极端高温事件的增多而升高。未来中国的降水模式将呈现出复杂且不均匀的变化特点,对水资源管理、农业灌溉、防洪抗旱等多领域产生深远影响:总量变化与空间异质性:尽管全国总降水量的整体变化可能并不显著,但降水的时空分布将发生显著调整。部分地区可能出现降水量增加,尤其是季风影响下的南方及东部地区,而其他区域如西北内陆可能面临降水量减少的风险。极端降水事件:预计极端降水事件(如暴雨、洪水)的频率和强度将有所增加,导致洪水灾害的频发以及水资源的短期剧烈波动。同时,干旱事件的严重程度和持续时间也可能增长,特别是在已经水资源紧缺的地区,可能加剧水资源供需矛盾。季节性与年内分配:降水的季节性和年内分配可能发生改变,可能导致雨季提前或延迟,以及降水集中度的增强。这种变化将直接影响农作物生长季的水分供应,对农业生产带来新的挑战,同时也影响水土保持、水资源调度和水库管理策略。考虑到全球海平面上升的趋势,中国沿海地区将面临更为严峻的海岸侵蚀、盐水入侵以及风暴潮威胁。海洋酸化和暖化将进一步影响海洋生态系统,包括渔业资源、珊瑚礁生态以及海岸带生态系统的稳定性。鉴于气候系统的内在复杂性和外部驱动力的不确定性,未来中国气候可能出现非线性变化和突发性突变现象。例如,大范围的气候模态如厄尔尼诺南方涛动(ENSO)和北极海冰的变化可能对区域气候产生不可预见的影响。地球系统反馈机制(如冰盖融化、碳循环变化)以及人类活动(如排放路径、土地利用变化)的不确定性,使得未来气候变化的具体轨迹和影响存在一定的不确定性。中国未来的气候变化趋势表现为持续升温、降水分布格局改变、极端天气事件增多、海平面抬升以及气候系统潜在突变等特征。这些变化对国家的经济社会发展、生态环境保护以及人民生活安全构成了重大挑战,要求政策制定者和各相关部门积极采取适应与减缓措施,加强气候监测预警能力,优化资源管理与调配,推动绿色低碳技术的研发与应用,以确保国家在面对未来气候变化时的韧性与可持续发展。7.影响评估与应对策略中国作为全球最大的发展中国家和碳排放大国,其气候变化的时空特征、突变现象以及未来趋势不仅直接影响着国内生态环境、经济社会发展和人民福祉,也在全球气候变化应对中占据关键位置。深入理解这些变化并提出科学有效的应对策略,对于减缓气候变化影响、保障国家安全与可持续发展具有重大意义。中国气候变化的影响评估涵盖了自然生态系统、农业生产、水资源、城市化进程、公共卫生、生物多样性等多个领域。自然生态系统:气候变化导致的温度上升、降水格局变化以及极端天气事件频发,已经对森林、草地、湿地等生态系统构成显著压力。例如,冰川消融加速,高山生态系统受到威胁海平面上升、盐水入侵加剧,滨海湿地生态服务功能受损干旱区生态脆弱性增加,荒漠化风险提升。农业生产:温度升高和降水模式的改变对粮食作物种植区域、生长周期及产量产生复杂影响。尽管部分地区可能出现农业生产潜力的短期增长,但长期来看,极端气候事件如热浪、洪涝、干旱对农作物产量稳定性构成严重挑战,且可能导致病虫害频发。水资源:降水时空分布的变化影响水资源的总量和季节分配,加剧了某些地区的水资源短缺问题。同时,冰雪融化加速导致春夏季径流增加,秋冬季则可能面临缺水风险,给水资源管理和调配带来困难。城市化进程:城市热岛效应加剧,城市防洪排涝压力增大,同时,极端高温事件对城市居民健康、基础设施运行及能源消耗产生负面影响。沿海城市面临海平面上升、风暴潮等海洋灾害的威胁。公共卫生:气候变化诱发的极端天气事件与疾病传播模式的改变密切相关。热浪可能导致心血管疾病、呼吸系统疾病的发病率上升降雨模式改变可能影响水源性疾病的发生虫媒传染病的传播范围也可能因气温升高而扩大。生物多样性:物种分布区的北移或上移、栖息地丧失、物候变化等影响生物多样性的维持与演化,部分物种面临生存威胁,生态系统整体稳定性和服务功能面临考验。针对上述影响,中国应采取系统性、前瞻性的应对策略,既着眼于适应气候变化的现实需求,又致力于推动全球气候治理的长远目标。强化气候适应能力:实施生态系统保护与修复工程,如森林固碳增汇、湿地保护与恢复、海岸带防护等,增强生态系统的自我调节与应对气候变化能力。优化农业种植结构与灌溉管理,发展节水农业与抗逆品种,提升农业对气候变化的适应性。加强水资源规划与管理,建设适应气候变化的水利工程,确保供水安全。城市规划应考虑气候风险,提升基础设施的气候韧性,包括建设海绵城市、强化防灾减灾能力等。深化节能减排与绿色转型:严格执行国家碳达峰、碳中和战略,加快能源结构调整,大幅提高清洁能源比重,推动工业、交通、建筑等重点领域的节能降碳技术创新与应用。鼓励绿色生活方式,引导公众参与节能减排,如推广公共交通、绿色出行,倡导简约适度、绿色低碳的生活消费模式。加强科技支撑与政策引导:加大气候变化科研投入,提升气候预测、影响评估、适应技术的研发能力。完善气候相关法律法规,强化气候政策与经济社会发展规划的衔接,构建市场导向的碳定价机制,通过财政、税收、金融等手段引导社会资本投入气候行动。强化国际合作与责任担当:积极参与全球气候治理,履行国际承诺,推动发达国家向发展中国家提供资金、技术和能力建设支持。通过南南合作、三方合作等机制,分享中国气候治理经验,助力其他发展中国家提升气候适应与减缓能力。对中国气候变化影响的全面评估以及多维度应对策略的实施,旨在构筑气候韧性社会,保障经济社会可持续发展,同时在全球气候治理中展现负责任大国形象,为构建人类命运共同体贡献力量。8.结论中国气候变化的时空特征表现为显著的区域差异。在时间尺度上,近几十年来中国整体气温呈上升趋势,降水量则呈现出不均匀的分布特征。空间上,不同地区的气候变化趋势和幅度存在显著差异,尤其是在东部沿海地区与西部地区之间。这种时空差异反映了气候变化的复杂性和多样性,也凸显了应对气候变化策略的区域性特点。气候突变事件在中国的发生频率和强度均有所增加。这些突变事件不仅对农业生产、水资源管理、生态系统平衡等方面产生直接影响,而且对经济社会发展和人民生活带来巨大挑战。识别和评估气候突变事件,制定相应的应对措施,对于减轻气候变化的不利影响具有重要意义。对未来气候变化趋势的预测表明,中国将继续面临气候变暖和极端气候事件频发的挑战。气温上升可能导致冰川融化、海平面上升等问题,而极端气候事件如干旱、洪涝等将对农业生产和食品安全构成威胁。加强气候变化适应性措施,推动绿色低碳发展,提高应对气候变化的综合能力,是中国未来气候变化应对策略的重要方向。中国气候变化问题复杂且严峻,需要从科学、政策、社会等多层面进行综合应对。本研究为进一步深入探讨中国气候变化问题提供了科学依据,也为相关政策的制定和实施提供了重要参考。参考资料:随着全球气候变暖,中国作为世界上最大的发展中国家,也面临着严峻的气候变化问题。了解中国气候变化的时空特征、突变现象以及未来趋势,对于制定适应气候变化政策和措施具有重要意义。气温变化:过去几十年,中国气温普遍上升,尤其是北方地区。据气象部门统计,从1951年到2010年,中国年平均气温上升了38°C。降水变化:中国的年降水量总体上呈现增加趋势,但不同地区差异较大。华南和西南地区的降水量增加,而华北和东北地区的降水量则减少。土地利用变化:由于人口增长和经济发展,中国的土地利用发生了显著变化。例如,森林面积减少,耕地面积增加,这也会对气候产生影响。气候突变是指气候从一种状态突然转变为另一种状态的现象,如极端气候事件、灾害性事件等。近年来,中国频繁受到气候突变的困扰。例如,2008年南方冰冻雨雪灾害和2012年长江流域的极端干旱,都对经济和社会造成了严重影响。全球气候变暖:随着全球气候变暖,中国各地的气温将继续上升。预计到21世纪末,中国平均气温将上升2-3°C。极端气候事件:随着全球气候变暖,极端气候事件将更加频繁和严重。未来几十年,中国将面临更严重的洪涝、干旱和台风等极端气候事件的威胁。生物多样性丧失:气候变化对生物多样性产生负面影响。许多动植物物种将面临生存威胁,这将对中国的生态系统和农业产生重大影响。加强政策法规:制定和完善应对气候变化的政策法规,提高环境保护意识,加强气候变化宣传教育。推进可持续发展:采取可持续的经济发展模式,加大节能减排力度,调整能源结构,促进清洁能源的发展。加强科技研发:加大对气候变化相关科技的研发投入,推动科技创新,提高应对气候变化的能力。加强国际合作:积极参与国际气候治理,加强与其他国家的交流与合作,共同应对全球气候变化挑战。中国气候变化形势严峻,未来将面临更多挑战。为确保可持续发展,必须采取积极对策和措施,加强政策法规、推进可持续发展、加强科技研发等。只有通过全社会的共同努力,才能有效应对气候变化带来的挑战,保护我们的地球家园。鄱阳湖,中国第一大淡水湖,也是世界第七大湖,位于中国江西省北部。其流域气候的稳定性对当地生态环境、农业生产以及经济发展具有重要影响。近年来,随着全球气候变化的影响,鄱阳湖流域的气候也发生了一些变化。本文旨在探讨鄱阳湖流域的气候变化趋势及可能的突变。在过去的几十年中,鄱阳湖流域的气温呈现上升趋势。夏季的气温升高尤为明显,这导致极端高温事件的频率和强度增加。另一方面,降水模式的改变也是一个显著的特征。总的降水量有所增加,但分布不均,导致洪水和干旱事件的频发。鄱阳湖流域气候变化的趋势与全球气候变化的趋势一致。温室气体排放导致的全球变暖是主要原因。人类活动如土地利用变化、城市化等也对鄱阳湖流域的气候产生了影响。鄱阳湖流域的气候变化并非一成不变,而是存在突变现象。例如,近年来,鄱阳湖流域出现了“厄尔尼诺-南方涛动”(ENSO)现象的增强趋势。ENSO是一个复杂的自然气候现象,会对全球气候产生影响,包括中国。ENSO的增强意味着鄱阳湖流域的气候可能会出现更大幅度的波动,这可能对当地的生态系统和社会经济产生深远影响。对于未来的预测,我们还需要更多的研究和观察。但有一点是明确的,那就是我们必须采取行动来减缓气候变化的影响。这包括减少温室气体排放、改善能源结构、推广可持续发展等。只有我们才能保护好鄱阳湖流域的生态环境,为未来的可持续发展奠定基础。雷暴是一种常见的气象现象,其分布和变化趋势受到许多因素的影响,包括地理位置、气候类型、季节等。在中国,雷暴的分布和变化趋势也具有其独特的特点。本文将探讨中国雷暴气候的分布特征及变化趋势。中国雷暴的分布特征主要受到地理位置和气候类型的影响。从地理位置来看,中国的雷暴主要分布在南方地区,特别是长江流域、华南、西南等地。而在北方地区,雷暴的分布较少,主要集中在东部沿海地区。青藏高原等高山地区由于气候特殊,雷暴也较为少见。从气候类型来看,中国雷暴主要出现在季风气候区。这些地区夏季高温多雨,冬季寒冷干燥,雷暴多发生在夏季。而在西北内陆、东北平原等非季风气候区,雷暴的分布较少。近年来,随着全球气候的变化,中国雷暴的频率和强度也发生了一定的变化。总体来说,中国雷暴的频率和强度呈上升趋势。这可能与全球气候变暖有关,也可能与城市化进程中的人类活动有关。具体来说,以下是一些可能影响中国雷暴变化趋势的因素:气温升高:随着全球气温的升高,中国各地的气温也呈上升趋势。这可能导致更多的不稳定气象条件,从而增加雷暴的发生频率和强度。城市化进程:随着城市化进程的加速,城市热岛效应越来越明显。城市地区的气温高于周边地区,这可能导致城市地区的雷暴发生频率和强度增加。人类活动:人类活动也可能对雷暴的变化趋势产生影响。例如,大规模的植树造林、土地利用变化等都可能影响局地的气候和生态平衡,从而影响雷暴的发生。中国雷暴气候的分布特征和变化趋势受到多种因素的影响,包括地理位置、气候类型、气温、城市化进程和人类活动等。为了更好地了解和预测中国雷暴的发生和发展趋势,需要进一步加强相关研究工作,以更好地应对气候变化带来的挑战和机遇。祁连山区作为中国重要的生态功能区,其气候变化备受。本文将详细探讨祁连山区气候变化的区域差异特征及突变情况,为该地区生态环境保护和社会经济发展提供科学依据。近年来,祁连山区气温普遍升高,尤其是冬季升温最为明显。以祁连山国家级自然保护区为例,根据1950-2020年气温资料,该地区平均气温上升了

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