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(lái)越多，高溫?zé)崂耸录仓饾u增多增強(qiáng)，異常高溫天氣越加頻繁，高溫對(duì)生產(chǎn)生活的影響日益引起全社會(huì)的重視，因此對(duì)高溫天氣的研究和評(píng)估已經(jīng)成為氣象部門(mén)進(jìn)行決策服務(wù)的重要內(nèi)容。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)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(píng)估等方面。李一平等[1-5]對(duì)2015年—2019年內(nèi)蒙古地區(qū)高溫天氣的時(shí)空分布特征、預(yù)報(bào)指標(biāo)、環(huán)流特點(diǎn)等進(jìn)行了分析研究。梁梅等[6]通過(guò)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(shí)空變化特征，得出我國(guó)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(shì),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(guó)年平均極端高溫事件的氣候態(tài)和年代際時(shí)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(shì)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(píng)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(duì)烏蘭浩特極端天氣的研究多以降水、強(qiáng)對(duì)流等天氣為主，對(duì)氣溫尤其極端高溫的變化規(guī)律研究較少，因此筆者對(duì)近60 a來(lái)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(lái)烏蘭浩特市高溫日、極端高溫、高溫?zé)崂耸录臅r(shí)間變化特征。利用高溫過(guò)程有效積溫法，對(duì)烏蘭浩特市高溫?zé)崂耸录奈：Τ潭冗M(jìn)行評(píng)估。結(jié)合中國(guó)氣象局的規(guī)定和本地對(duì)于高溫天氣的研究，文中規(guī)定：日最高氣溫≥35 ℃為一個(gè)高溫日，日最高氣溫≥37 ℃為一個(gè)危害性高溫日，日最高氣溫≥40 ℃為一個(gè)強(qiáng)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(qiáng)危害性高溫日5 d，60 a間有11 a沒(méi)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(jiàn)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(shì)顯示高溫日數(shù)以0.6 d/10 a的速率增加，并通過(guò)了0.05顯著性檢驗(yàn)。5 a滑動(dòng)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(shì)，20世紀(jì)90年代后期到21世紀(jì)初期呈增加趨勢(shì)。年代際高溫日數(shù)顯示，見(jiàn)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(qiáng)危害性高溫天氣都出現(xiàn)在21世紀(jì)。

統(tǒng)計(jì)60 a烏蘭浩特極端高溫，結(jié)果顯示(見(jiàn)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(guò)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(shì)顯示極端高溫以0.3℃/10 a的速率增加，增加趨勢(shì)沒(méi)有通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)，表明近60 a極端高溫的增加趨勢(shì)不明顯。5 a滑動(dòng)平均趨勢(shì)、年代際變化趨勢(shì)與高溫日數(shù)變化趨勢(shì)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(shì)，20世紀(jì)90年代后期到21世紀(jì)初期呈上升趨勢(shì)，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(kāi)始，高溫日數(shù)和極端高溫均呈增加的趨勢(shì)，尤其在近10 a，增加趨勢(shì)顯著，表明近10 a烏蘭浩特市高溫天氣的強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。

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(guò)不同年代不同月份高溫日數(shù)的對(duì)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(jì)結(jié)果顯示(見(jiàn)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(dòng)；7月極端高溫的變化最小，各年代間在37 ℃～40 ℃之間波動(dòng)；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(dòng)；9月只出現(xiàn)一次高溫天氣，剔除該高溫個(gè)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(duì)1961年—2020年高溫日平均開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同樣劃分不同年代作對(duì)比，表2中為高溫平均起止時(shí)間的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。60 a來(lái)，高溫平均開(kāi)始時(shí)間在6月13日，結(jié)束時(shí)間在7月12日。高溫平均開(kāi)始時(shí)間最早在5月31日，最晚在6月27日。高溫平均結(jié)束時(shí)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(kāi)始時(shí)間提早，結(jié)束時(shí)間推遲，在高溫天氣較少的年代，高溫開(kāi)始時(shí)間推遲，結(jié)束時(shí)間提前。

表2 1961年—2020年烏蘭浩特不同年代高溫平均起止時(shí)間

進(jìn)一步計(jì)算不同時(shí)段高溫起止時(shí)間頻率(見(jiàn)圖4)，在有高溫出現(xiàn)的49 a間，高溫開(kāi)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(kāi)始時(shí)間在5月末到6月初，結(jié)束時(shí)間在7月中下旬。

3 高溫?zé)崂嗽u(píng)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(méi)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(méi)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_(kāi)始于5月31日，最晚開(kāi)始于在8月2日，主要發(fā)生在6月—7月。在統(tǒng)計(jì)月高溫?zé)崂耸录螖?shù)時(shí)，把5月31日開(kāi)始的高溫?zé)崂耸录y(tǒng)計(jì)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(shí)間來(lái)看，有84.6%的高溫?zé)崂诉^(guò)程持續(xù)3 d，最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)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(duì)高溫災(zāi)害的評(píng)估主要考慮高溫強(qiáng)度、高溫持續(xù)時(shí)間等因素，為了定量分析烏蘭浩特高溫?zé)崂耸录奈：Τ潭龋P者利用高溫過(guò)程有效積溫法對(duì)烏蘭浩特市高溫?zé)崂耸录M(jìn)行評(píng)估。

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

(1)

公式(1)中，T為高溫?zé)崂诉^(guò)程中日最高氣溫，n為高溫?zé)崂诉^(guò)程的持續(xù)時(shí)間，EAHT即高溫?zé)崂诉^(guò)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^(guò)程越強(qiáng)。根據(jù)EAHT的排序(見(jiàn)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?qiáng)，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(duì)近60 a來(lái)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(jì)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(qiáng)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(kāi)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(shì),21世紀(jì)10年代以后，增加趨勢(shì)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(duì)高溫?zé)崂耸录M(jìn)行評(píng)估，1997年6月13日—6月15日的高溫?zé)崂耸录顝?qiáng)，高溫有效積溫達(dá)到12.4 ℃。