近60年烏蘭浩特市高溫天氣統(tǒng)計特征

高 宇

(興安盟氣象局，內(nèi)蒙古 烏蘭浩特 137400)

由于全球氣候變暖和城市熱島效應(yīng)，高溫出現(xiàn)的次數(shù)越來越多，高溫?zé)崂耸录仓饾u增多增強，異常高溫天氣越加頻繁，高溫對生產(chǎn)生活的影響日益引起全社會的重視，因此對高溫天氣的研究和評估已經(jīng)成為氣象部門進(jìn)行決策服務(wù)的重要內(nèi)容。目前，國內(nèi)對于高溫天氣的研究主要集中在高溫氣候特征，極端高溫事件研究、高溫評估等方面。李一平等[1-5]對2015年—2019年內(nèi)蒙古地區(qū)高溫天氣的時空分布特征、預(yù)報指標(biāo)、環(huán)流特點等進(jìn)行了分析研究。梁梅等[6]通過分析1960年—2012年夏季極端高溫日數(shù)、持續(xù)高溫日數(shù)的時空變化特征，得出我國北方地區(qū)、華南地區(qū)和杭州灣周圍地區(qū)高溫指數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢,北方極端高溫的顯著增加與該地區(qū)降水日數(shù)與降水量明顯減少密切相關(guān)。孫建奇等[7]分析了我國年平均極端高溫事件的氣候態(tài)和年代際時空特征，得出北方地區(qū)極端高溫事件的多發(fā)期為20世紀(jì)90年代，影響北方地區(qū)極端高溫事件的主要因子是其上空中高層的位勢高度異常和低層冷暖平流的輸送。在高溫天氣、高溫?zé)崂耸录脑u估方面不同地區(qū)也有不同的方法[8-11]。烏蘭浩特市位于大興安嶺山脈南麓的興安盟中部，是興安盟政府所在地，對烏蘭浩特極端天氣的研究多以降水、強對流等天氣為主，對氣溫尤其極端高溫的變化規(guī)律研究較少，因此筆者對近60 a來烏蘭浩特市的高溫天氣特征進(jìn)行了分析，以期為本地科學(xué)制定高溫天氣應(yīng)急預(yù)案，防御高溫?zé)崂撕头罏?zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

采用烏蘭浩特站1961年—2020年逐日最高氣溫資料，分析了60 a來烏蘭浩特市高溫日、極端高溫、高溫?zé)崂耸录臅r間變化特征。利用高溫過程有效積溫法，對烏蘭浩特市高溫?zé)崂耸录奈：Τ潭冗M(jìn)行評估。結(jié)合中國氣象局的規(guī)定和本地對于高溫天氣的研究，文中規(guī)定：日最高氣溫≥35 ℃為一個高溫日，日最高氣溫≥37 ℃為一個危害性高溫日，日最高氣溫≥40 ℃為一個強危害性高溫日，連續(xù)3 d以上日最高氣溫≥35 ℃為一次高溫?zé)崂耸录?/p>

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫年際及年代際變化

1961年—2020年烏蘭浩特共出現(xiàn)高溫天氣185 d，其中危害性高溫日61 d，強危害性高溫日5 d，60 a間有11 a沒有出現(xiàn)高溫。年平均高溫日數(shù)3.1 d，年高溫日數(shù)在0～12 d之間變化，見圖1(a)，出現(xiàn)10 d以上高溫天氣的年份有5 a，依次是：2000年(12 d)、1997年(11 d)、2001年(11 d)、2016年(11 d)、2017年(11 d)。線性趨勢顯示高溫日數(shù)以0.6 d/10 a的速率增加，并通過了0.05顯著性檢驗。5 a滑動平均顯示20世紀(jì)60年代末到20世紀(jì)90年代中期，高溫日數(shù)呈減少趨勢，20世紀(jì)90年代后期到21世紀(jì)初期呈增加趨勢。年代際高溫日數(shù)顯示，見圖1(b)，20世紀(jì)80年代高溫天氣出現(xiàn)次數(shù)最少，10年間僅出現(xiàn)13 d，近10 a高溫天氣最多，10 a間共出現(xiàn)50 d。20世紀(jì)90年代以后，高溫日數(shù)、危害性高溫日數(shù)明顯增多，幾乎所有的強危害性高溫天氣都出現(xiàn)在21世紀(jì)。

統(tǒng)計60 a烏蘭浩特極端高溫，結(jié)果顯示(見圖2)，極端高溫極大值出現(xiàn)在2017年(42.5 ℃)，極小值出現(xiàn)在1990年(32.3 ℃)，年平均極端高溫36.9 ℃。極端高溫超過40 ℃的年份依次為：2017年(42.5 ℃)，2016年(41.5 ℃)、1997年(40.3 ℃)、2011年(40.3 ℃)、2007年(40.2 ℃)。線性趨勢顯示極端高溫以0.3℃/10 a的速率增加，增加趨勢沒有通過0.05顯著性檢驗，表明近60 a極端高溫的增加趨勢不明顯。5 a滑動平均趨勢、年代際變化趨勢與高溫日數(shù)變化趨勢基本一致，20世紀(jì)60年代末到90年代中期，極端高溫呈下降趨勢，20世紀(jì)90年代后期到21世紀(jì)初期呈上升趨勢，平均極端高溫最低(35.4 ℃)，21世紀(jì)最高(38.5 ℃)。20世紀(jì)90年代中后期開始，高溫日數(shù)和極端高溫均呈增加的趨勢，尤其在近10 a，增加趨勢顯著，表明近10 a烏蘭浩特市高溫天氣的強度明顯增強。

2.2 高溫月變化

圖3給出了1961年—2020年間不同月份高溫日數(shù)的變化，結(jié)果顯示，烏蘭浩特市的高溫天氣最早出現(xiàn)在5月(1972年5月5日)，最晚出現(xiàn)在9月(2010年9月13日)，6月和7月是高溫天氣的多發(fā)期，占總高溫日數(shù)的78%，5月和8月高溫日數(shù)相當(dāng)，分別占總高溫日數(shù)的12.1%和10.9%，9月高溫日數(shù)最少，60 a間只出現(xiàn)1次高溫天氣。不同年代月高溫日數(shù)差異較大，5月高溫日數(shù)出現(xiàn)較多的年代是21世紀(jì)10年代和20世紀(jì)70年代，高溫日數(shù)分別為7 d和5 d；6月高溫日數(shù)出現(xiàn)較多的年代是21世紀(jì)初、21世紀(jì)10年代和20世紀(jì)90年代，高溫日數(shù)分別是18 d、16 d和15 d；7月高溫日數(shù)出現(xiàn)較多的年代是21世紀(jì)10年代、21世紀(jì)初和20世紀(jì)90年代，高溫日數(shù)分別是21 d、17 d和16 d；8月高溫日數(shù)出現(xiàn)較多的年代是21世紀(jì)10年代和20世紀(jì)60年代，高溫日數(shù)分別是6 d和5 d。通過不同年代不同月份高溫日數(shù)的對比，不難發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)90年代以后烏蘭浩特高溫日數(shù)的增多主要是由盛夏6月和7月高溫天氣的增多引起的，近10 a盛夏高溫日數(shù)與1961年—1990年30 a間盛夏高溫日數(shù)相當(dāng)。

不同月份極端高溫的統(tǒng)計結(jié)果顯示(見表1),極端高溫的最大值出現(xiàn)在5月，5月極端高溫值在2000年以后出現(xiàn)了躍增，極端高溫增加了5.6 ℃；6月極端高溫在20世紀(jì)80年代最低，其余各年代間差異不顯著，在39 ℃～41 ℃之間波動；7月極端高溫的變化最小，各年代間在37 ℃～40 ℃之間波動；8月極端高溫在21世紀(jì)10年代出現(xiàn)躍增，其余各年代間在35 ℃～37 ℃之間波動；9月只出現(xiàn)一次高溫天氣，剔除該高溫個例后，9月極端高溫在不同年代間的變化同樣不顯著。

表1 1961年—2020年烏蘭浩特不同年代月極端高溫

為了更好地研究高溫天氣的月變化規(guī)律，對1961年—2020年高溫日平均開始時間和結(jié)束時間進(jìn)行統(tǒng)計，同樣劃分不同年代作對比，表2中為高溫平均起止時間的統(tǒng)計結(jié)果。60 a來，高溫平均開始時間在6月13日，結(jié)束時間在7月12日。高溫平均開始時間最早在5月31日，最晚在6月27日。高溫平均結(jié)束時間最早在6月28日，最晚在7月24日。在高溫天氣較多的年代，高溫的開始時間提早，結(jié)束時間推遲，在高溫天氣較少的年代，高溫開始時間推遲，結(jié)束時間提前。

表2 1961年—2020年烏蘭浩特不同年代高溫平均起止時間

進(jìn)一步計算不同時段高溫起止時間頻率(見圖4)，在有高溫出現(xiàn)的49 a間，高溫開始日期在5月25日—6月4日之間出現(xiàn)頻率最高，頻率為22.4%，高溫結(jié)束日期在7月14日—7月24日出現(xiàn)頻率最高，頻率為24.4%。由表2和圖4可知，烏蘭浩特高溫天氣主要開始時間在5月末到6月初，結(jié)束時間在7月中下旬。

3 高溫?zé)崂嗽u估

根據(jù)高溫?zé)崂耸录亩x標(biāo)準(zhǔn)，1961年—2020年185 d高溫天氣中共出現(xiàn)高溫?zé)崂耸录?3次。13次高溫?zé)崂耸录霈F(xiàn)在11 a中，有49 a沒有出現(xiàn)高溫?zé)崂耸录邷責(zé)崂耸录哪臧l(fā)生頻率為21.7%。從年代際變化看，20世紀(jì)60年代和80年代只出現(xiàn)1次高溫?zé)崂耸录?0世紀(jì)70年代沒有出現(xiàn)高溫?zé)崂耸录?1次高溫?zé)崂耸录霈F(xiàn)在1995年以后。高溫?zé)崂四臧l(fā)生頻次最多為2次，分別在1997年和2014年。高溫?zé)崂耸录钤玳_始于5月31日，最晚開始于在8月2日，主要發(fā)生在6月—7月。在統(tǒng)計月高溫?zé)崂耸录螖?shù)時，把5月31日開始的高溫?zé)崂耸录y(tǒng)計到6月中，結(jié)果為6月高溫?zé)崂耸录疃噙_(dá)7次，7月5次，8月僅1次。從持續(xù)時間來看，有84.6%的高溫?zé)崂诉^程持續(xù)3 d，最長持續(xù)時間6 d，出現(xiàn)在2000年，而2000年也是年高溫日數(shù)最多的年份。

氣象上對高溫災(zāi)害的評估主要考慮高溫強度、高溫持續(xù)時間等因素，為了定量分析烏蘭浩特高溫?zé)崂耸录奈：Τ潭?，筆者利用高溫過程有效積溫法對烏蘭浩特市高溫?zé)崂耸录M(jìn)行評估。

高溫過程有效積溫(EAHT)代表高溫?zé)崂诉^程的炎熱程度，EAHT[10]計算公式如下：

(1)

公式(1)中，T為高溫?zé)崂诉^程中日最高氣溫，n為高溫?zé)崂诉^程的持續(xù)時間，EAHT即高溫?zé)崂诉^程每日最高氣溫與35 ℃氣溫差值的累積和,EAHT越高，表明高溫?zé)崂诉^程越強。根據(jù)EAHT的排序(見表3)，13次高溫?zé)崂耸录校?997年6月13日—6月15日的高溫?zé)崂耸录顝?，高溫有效積溫達(dá)到12.4 ℃，2014年6月29日—7月1日的高溫?zé)崂耸录钊?，高溫有效積溫為1.3 ℃。

表3 1961年—2020年烏蘭浩特高溫?zé)崂耸录判?EAHT法)

4 結(jié)論

筆者基于1961年—2020年烏蘭浩特市日最高氣溫資料，對近60 a來烏蘭浩特市高溫日數(shù)、極端高溫和高溫?zé)崂耸录M(jìn)行了統(tǒng)計分析，主要結(jié)論如下：①烏蘭浩特年均高溫日數(shù)3.1 d，高溫日數(shù)以0.6 d/10 a的速率增加，20世紀(jì)90年代以后，高溫日數(shù)、危害性高溫日數(shù)明顯增多，幾乎所有的強危害性高溫均出現(xiàn)在21世紀(jì)。高溫最早出現(xiàn)在5月，最晚出現(xiàn)在9月，6月—7月是高溫天氣的高發(fā)期。高溫天氣最多開始在5月下旬至6月初，最多結(jié)束在7月中下旬。②烏蘭浩特極端高溫為42.5 ℃，年平均極端高溫36.9 ℃，近60 a呈現(xiàn)不明顯的增加趨勢,21世紀(jì)10年代以后，增加趨勢明顯。極端高溫的極大值出現(xiàn)在5月，6月—8月極端高溫的年際及年代際變化不顯著。③近60 a共出現(xiàn)高溫?zé)崂耸录?3次，年高溫?zé)崂耸录疃酁?次，84.6%的高溫?zé)崂耸录怀掷m(xù)3 d。利用高溫?zé)崂擞行Хe溫法對高溫?zé)崂耸录M(jìn)行評估，1997年6月13日—6月15日的高溫?zé)崂耸录顝?，高溫有效積溫達(dá)到12.4 ℃。