茂名市1972—2017年高溫日數(shù)的氣候變化特征

李曉楓 莫梁狄 黃冬至 鐘雄藹

（茂名市氣象局，茂名 525000）

0 引言

《第三次氣候變化國家評估報告》指出，近百年來（1909—2011年）中國陸地區(qū)域平均增溫0.9～1.5 ℃，增幅速度高于全球水平，20世紀90年代中期以來高溫熱浪頻繁發(fā)生，在未來全球增暖背景下，中國區(qū)域氣溫將繼續(xù)上升，高溫熱浪天數(shù)將顯著增加。在全球變暖的背景下，高溫作為一種高影響天氣，日益受到公眾的關注。談建國指出中國大部分城市高溫熱浪呈增加的趨勢，華南是中國高溫災害高風險區(qū)域之一。許薇等指出，廣東省近50年各地區(qū)的高溫日數(shù)基本為上升趨勢，在20世紀90年代末期進入高溫日數(shù)偏多期。市縣研究中如云浮、肇慶、湛江等均出現(xiàn)高溫日數(shù)增加趨勢，高溫天氣主要集中出現(xiàn)在6—8月，但變化特征表現(xiàn)出區(qū)域差異性。

茂名市位于廣東省西南部，賴天文基于茂名各縣區(qū)1971—2004年的氣候資料研究指出，茂名地區(qū)年氣溫每年上升0.03 ℃,本研究以茂名市國家氣象觀測站1972—2017年的逐日最高氣溫資料對高溫天氣特征進行全面分析，以期找到茂名市高溫的氣候變化特征。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

茂名國家氣象觀測站1972年正式開始氣象觀測記錄，受城市建設快速發(fā)展的影響，2002年氣象觀測站由茂名市區(qū)遷移到茂南區(qū)山閣鎮(zhèn)祿村獅子嶺，對新、舊站2002年1—8月的對比觀測資料分析發(fā)現(xiàn)新站的平均氣溫比舊站偏低；對遷站前后氣溫資料采用t檢驗法做均一性檢驗，為了減少氣候變化，取遷站前后的樣本數(shù)不超過15 a，結果表明遷站前后年平均最高氣溫、年極端最高氣溫差異不顯著（未通過0.05信度水平的顯著性檢驗）。此外，茂名市區(qū)域內(nèi)信宜、高州、化州、電白氣溫均明顯上升，高溫日數(shù)顯著增加，傾向率分別為3.99 d/10 a、4.30 d/10 a、3.15 d/10 a、1.07 d/10 a，據(jù)此可知，遷站對最高氣溫的影響不大，高溫日數(shù)的增加是氣候變化導致的結果，高溫日數(shù)序列是均一性的，可以合并使用，不做均一化處理。本研究選用茂名市國家氣象觀測站1972—2017年逐日最高氣溫資料以及NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析資料作為基礎研究資料。將日最高氣溫≥35 ℃日數(shù)定義為高溫日數(shù)。通過趨勢分析、相關系數(shù)法、Mann-Kendall（M-K）突變檢驗法、Morlet小波變換分析高溫日數(shù)的時間變化、突變檢驗及周期性，而后利用合成分析高溫日數(shù)較多（少）年份5—9月500 hPa平均高度場的特征。

2 高溫日數(shù)的變化特征

1）高溫日數(shù)的年際變化

1972—2017年茂名市共出現(xiàn)395次高溫日，年平均高溫日數(shù)約為8.59 d。逐年分布情況如圖1所示，可以看出，茂名市高溫日數(shù)具有明顯的年際和年代際變化特征，46年間出現(xiàn)高溫日數(shù)最多的是2016年，為24 d，1973年無高溫日。高溫日數(shù)整體呈上升的趨勢，傾向率為3.52 d/10 a（通過了0.05信度水平的顯著性檢驗）。由突變分析可知，1987年高溫日數(shù)發(fā)生了增加突變，但未能達到統(tǒng)計意義上的顯著標準，說明突變不明顯。1981年后高溫日數(shù)有明顯增加的趨勢。

圖1 茂名市1972—2017年高溫日的年際分布Fig.1 Interannual distribution of high temperature days inMaoming from 1972 to 2017

2）高溫日數(shù)的月際變化

茂名高溫日均出現(xiàn)在5—9月，其中7月最多，為155次，占高溫天氣發(fā)生總次數(shù)的39%，其次是8月，為140次，占總次數(shù)的36%；5月最少，為9次，占總次數(shù)的2%。

3）高溫日數(shù)的周期性特征

茂名市高溫日數(shù)的小波變換系數(shù)實部時頻分布（圖2）顯示了茂名市近46年高溫日數(shù)在不同時間尺度上的周期振蕩。茂名市高溫日數(shù)存在著時間尺度上的演變特征，20世紀80年代至今存在5 a的年際周期，且周期振蕩基本穩(wěn)定地貫穿了整個時段，同時具有準13 a和23 a左右2個顯著年代際振蕩周期，年代際變化信號最強的是23 a左右。在5 a和準13 a的周期振蕩的基礎上，可推測下一個高溫日數(shù)明顯增多的時期大概出現(xiàn)在2020年左右。

圖2 小波變換系數(shù)實部時頻分布Fig.2 Time-frequency distribution of the real part of thewavelet transform coeきcients

4）高溫強度特征

茂名市1972—2017年，除了1973年以外，其余年份極端最高氣溫均在35.0 ℃以上，極端高溫≥37.0 ℃的年份僅有7 a，46年間茂名出現(xiàn)極端最高值為37.9 ℃（出現(xiàn)在2003年7月22日），周邊相鄰城市中湛江高溫極端最高值38.4 ℃，陽江高溫極端最高值38.3 ℃，相較而言，茂名高溫極端最高值較低。

3 副熱帶高壓對高溫的影響

鄒燕等通過對1961—1999年7—9月各高溫過程環(huán)流背景的統(tǒng)計分析研究表明，西太平洋副熱帶高壓是影響華南高溫過程的主要天氣系統(tǒng)。張志薇等分析表明，西太平洋副熱帶高壓脊線北抬，華中地區(qū)為高壓控制，下沉氣流利于高溫天氣的發(fā)生、發(fā)展。史軍等研究表明，當西太平洋副熱帶高壓異常強盛穩(wěn)定且位置偏西時，我國南方高溫日數(shù)就是明顯偏多。本地研究中，李英等通過分析化州20次連續(xù)3天以上高溫天氣形勢，認為化州高溫熱浪天氣的主要影響系統(tǒng)與副熱帶高壓密切相關。茂名市46年高溫日數(shù)主要發(fā)生在5—9月，通過對年高溫日數(shù)排序，選取5年高溫日數(shù)大值年定義為高溫日數(shù)較多年（簡稱為較多年），反之為高溫日數(shù)較少年（簡稱為較少年），得到高溫日數(shù)較少年為1973、1975、1977、1984、1995年和高溫日數(shù)較多年為2007、2014、2015、2016、2017年?？紤]到再分析資料的高度場系統(tǒng)性地偏低，本文以587 dagpm值線作為度量西太平洋副熱帶高壓強度和位置的標準，通過對較多（少）年5—9月500 hPa平均高度場合成分析發(fā)現(xiàn)，與較少年相比，較多年副熱帶高壓強度明顯偏大、偏強，且呈帶狀分布，較多年西伸脊點明顯偏西，茂名在高溫日數(shù)較多年份的夏季，是完全處在副熱帶高壓控制之下的。從較多（少）年5—9月副熱帶高壓平均強度、面積指數(shù)（表1）來看，與較少年相比，較多年副熱帶高壓強度、面積指數(shù)明顯更大。1972—2017年茂名高溫日數(shù)與當年西太平洋副熱帶高壓脊線指數(shù)相關系數(shù)為-0.132，呈弱負相關（未能通過0.05信度水平的顯著性檢驗），表明當西太平洋副熱帶高壓脊線位置偏北時，高溫日數(shù)有所偏多；1972—2017年高溫日數(shù)與西太平洋副熱帶高壓西伸脊點指數(shù)相關系數(shù)為-0.489，呈顯著負相關（通過了0.05信度水平的顯著性檢驗），進一步表明，當西伸脊點偏西，高溫日數(shù)明顯偏多。綜上所述，茂名高溫天氣與副熱帶高壓密切相關，當副熱帶高壓西伸脊點偏西時，茂名高溫日數(shù)將明顯偏多，高溫日數(shù)與當年副熱帶高壓強度、面積指數(shù)均呈顯著正相關，與當年西太平洋副熱帶高壓西伸脊點指數(shù)呈顯著負相關，與當年西太平洋副熱帶高壓脊線指數(shù)呈弱負相關，從相關性來看，副熱帶高壓面積指數(shù)對高溫影響更為顯著。

表1 茂名市較多（少）年5—9月副熱帶高壓強度、面積指數(shù)Table 1 Intensity and area index of subtropical high in Mayto September in Maoming