近63年聊城市高溫熱浪事件統(tǒng)計分析

衣 霞，李又君，賈 斌，馮彩金，時 蕾，楊秋利

聊城市氣象局，山東聊城 252000

在IPCC第五次評估報告中，近百年全球氣候變暖的結(jié)論進一步被聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會證實，通過與1986—2005年的地表溫度進行比對，預估2015—2035年這段時間內(nèi)全球地表溫度升高幅度可能在0.3℃～0.7℃之間，在21世紀末，即2081—2100年這種升溫幅度可能高達0.3℃～4.8℃[1-2]，全球變暖已是無需爭辯的事實。根據(jù)中國氣候變化評估報告，近50年全國高溫日數(shù)也表現(xiàn)出了從減少到上升的趨勢[3]。因全球氣候變暖加劇，導致各種極端災害性天氣頻繁出現(xiàn)，對國民經(jīng)濟、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與工作、人體健康造成了不同程度的影響。在這些極端災害性天氣出現(xiàn)時，發(fā)生高溫熱浪死事件概率最高，且屬于世界范圍內(nèi)的極端災害事件[4-5]。

以2003年的高溫熱浪為例，該極端事件幾乎影響整個歐洲地區(qū)，因氣溫較高使得人員死亡事件極為嚴重。政府部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在高溫熱浪出現(xiàn)時，法國、意大利、葡萄牙地區(qū)共死亡20 277人，分別占總?cè)藬?shù)的73.0%、20.6%、6.4%。截 至2015年5月，高溫熱浪幾乎橫掃大半個印度地區(qū)，南印安德拉省、泰倫加納省的死亡人數(shù)分別達551、199人，而澳大利亞多個地區(qū)也相繼出現(xiàn)熱浪災害，甚至引發(fā)了嚴重的森林火災。高溫熱浪引發(fā)的災害性事件，嚴重威脅著人們的生命財產(chǎn)安全。

聊城市地處山東省西部，位于35°47′～37°03′N與115°16′～116°30′E之間，境內(nèi)以黃河沖積平原為主，且地勢極為平坦，自西南向東北傾斜，平均坡降約1/7 500，海拔高度27.5～49.0 m。由于聊城市位于溫帶季風氣候區(qū)內(nèi)，其季風氣候特征較為顯著，同時還有明顯的四季變化。春季氣溫回升幅度較大，光照時數(shù)充足，有較強的太陽輻射，干旱和大風天氣出現(xiàn)頻率較高；夏季雨熱同季特征明顯，且溫度偏高、降水日數(shù)偏多；秋季氣溫下降幅度較大，太陽輻射較弱，多年平均氣溫在13.5℃左右，極端最高氣溫為41.8℃，無霜期平均為212 d。干熱風集中出現(xiàn)在5月，每年出現(xiàn)約7 d，多發(fā)年份出現(xiàn)7～15 d，造成小麥青枯逼熱，一般減產(chǎn)10%～20%。連續(xù)高溫天氣會導致農(nóng)業(yè)損失、多種疾病發(fā)生。然而，關于聊城市高溫熱浪的統(tǒng)計特征缺乏研究，為了加強對此類極端氣候事件的客觀認識，為科學防災提供依據(jù)，對1957—2018年出現(xiàn)的高溫熱浪事件進行了統(tǒng)計分析。

1 數(shù)據(jù)資料、方法和高溫熱浪判別標準

1.1 數(shù)據(jù)資料

選用1957—2019年聊城國家氣象觀 測 站（區(qū) 站 號：54806，115°58′E，36°25′N，觀測場海拔33.0 m，以下簡稱聊城站）日最高氣溫、日平均氣溫資料。

1.2 統(tǒng)計指標和標準

通常情況下，氣溫達33℃，人體會感覺微熱；35℃以上，人體會感覺很熱；37℃以上，人體會感到酷熱。根據(jù)中國氣象局規(guī)定，日最高氣溫≥35℃為一個高溫日，連續(xù)3 d或以上高溫日為一次熱浪過程，其中，高溫日持續(xù)3～4 d，定義為一次輕度熱浪事件；高溫日持續(xù)5～7 d，可以將其視為一次中度熱浪事件；若是高溫天氣持續(xù)時間超過8 d，則將其視為一次重度熱浪事件。高溫熱浪事件數(shù)是指出現(xiàn)高溫熱浪過程的次數(shù)，高溫熱浪事件的持續(xù)時間為高溫日數(shù)維持天數(shù)。某次高溫熱浪過程持續(xù)期內(nèi)，累積日最高氣溫超過35℃的溫度之和稱之為是熱浪強度，其單位是℃·d，強度越大，其影響越大。

1.3 分析方法

通常情況下，可以選擇一元線性回歸方程來表示不同氣象要素的趨勢變化特征，其中，xi表示總樣本量的某個氣候變量，此處n是62，而xi對應的時間則可以用ti表示，隨后構(gòu)建代表x與t的一元線性回歸方程：xi=a+bti，該公式中的常數(shù)為a，回歸系數(shù)用b表示，借助于最小二乘法可以求取a和b的數(shù)值，氣候變量的變化趨勢可以選擇b的符號表示，若是b為正數(shù)，則說明隨著時間t的增加，氣候要素x呈現(xiàn)出線性增加，反之亦然。

Mann-Kendall法在氣象水文資料趨勢分析中應用得最為廣泛，該法屬于非參數(shù)統(tǒng)計法，主要優(yōu)點是無需樣本按照一定的規(guī)律分布，即使極個別數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，也不會對其產(chǎn)生太大的干擾?？梢越Y(jié)合樣本構(gòu)造過程中的時間序列，假設時間序列隨機獨立，可對統(tǒng)計量進行定義，之后則結(jié)合給定的顯著性水平，判斷其是否通過信度檢驗，最終則能獲取序列的變化趨勢和突變情況。選用Mann-Kendall法可以對聊城市高溫熱浪事件的突變年份進行檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫及高溫熱浪事件

1957—2019年共計63年間，聊城站出現(xiàn)高溫日704 d，年平均11.2 d。最高氣溫41.1℃（出現(xiàn)在1960年6月21日）。連續(xù)≥3 d高溫日有335 d。發(fā)生高溫熱浪事件83次，平均每年出現(xiàn)11.17 d高溫日和1.32次高溫熱浪事件。輕度熱浪事件56次，中度熱浪事件24次，重度熱浪事件3次。最大熱浪強度327.9℃·d。

2.2 高溫及高溫熱浪的時間變化特征

2.2.1 月變化特征由圖1看出，高溫日出現(xiàn)在5—9月，6月最多，334 d，9月最少，3 d。6—7月份共出現(xiàn)591 d，占全部高溫天數(shù)（704 d）的83.9%。

圖1 1957—2019年各月高溫出現(xiàn)天數(shù)

圖2為1957—2019年高溫熱浪事件逐月變化，可以看出聊城站83次高溫熱浪發(fā)生在5—8月，6月最多，為42次；其次是7月，為34次， 6—7月出現(xiàn)次數(shù)占全年91.6%。連續(xù)≥3 d高溫日數(shù)335 d，出現(xiàn)在5—8月，5、6、7、8月分別為9、152、127、32 d，其中6—7月出現(xiàn)294 d，占全年的87.8%。

圖2 1957—2019年高溫日數(shù)和高濕熱浪事件的逐月變化

2.2.2 年變化特征由圖3可以看出，年逐年呈波動變化，最多的年份在1959年，為32 d，最少的年份是1991、2008年，沒有出現(xiàn)高溫日?？傮w呈逐年減少趨勢，減少速率為0.35 d/10年。

圖3 1957—2019年高溫日數(shù)的逐年變化

1957—2019年，聊城市高溫熱浪事件歷年呈波動變化，最多每年出現(xiàn)5次，出現(xiàn)在1959年，最少0次，總體呈微弱減少趨勢，減少速率為0.12次/10年，未通過α=0.1的顯著檢驗，說明高溫熱浪次數(shù)隨時間的減少趨勢不顯著。

2.3 高溫熱浪頻次的突變分析

由圖4可以看出，1968年前后UF線與UB線相交，且UF超出α=0.05信度水平上線，判斷交點為高溫頻次由少到多的突變。

圖4 1957—2019年高溫頻次的Mann-Kendall突變檢驗

1978年前后UF線與UB線相交，且UF超出α=0.05信度水平上線，判斷交點為高溫熱浪頻次由多到少的突變。2008年前后的交點，UF線、UB線均未超出α=0.05信度水平線，且交點在0線附近，判斷該點不是突變點。

3 結(jié)論

（1） 1957—2019年共計63年間，聊城站出現(xiàn)高溫日677 d，連續(xù)≥3 d高溫日有320 d。發(fā)生高溫熱浪事件80次，平均每年出現(xiàn)10.7 d高溫日和1.3次高溫熱浪事件。

（2）高溫日出現(xiàn)在5—9月，6月最多，9月最少，6、7月出現(xiàn)天數(shù)占全部高溫天數(shù)的83.9%。高溫熱浪事件發(fā)生在5—8月，6月最多，42次，其次是7月，34次， 6—7月出現(xiàn)次數(shù)占全年的91.6%。

（3）Mann-Kendall法檢驗高溫1968年前后交點為高溫頻次由少到多的突變，高溫熱浪沒有發(fā)現(xiàn)突變點。