1961～2014年魯西南高溫日數(shù)及高溫?zé)崂藭r(shí)空變化特征

竇坤，程德海，孫翠鳳，董東

（菏澤市氣象局，山東菏澤 274000）

1961～2014年魯西南高溫日數(shù)及高溫?zé)崂藭r(shí)空變化特征

竇坤，程德海，孫翠鳳，董東

（菏澤市氣象局，山東菏澤 274000）

選取1961～2014年魯西南9個(gè)地面氣象觀測(cè)站最高氣溫資料，統(tǒng)計(jì)分析了魯西南地區(qū)高溫日數(shù)、高溫?zé)崂祟l次分布特征及變化規(guī)律。結(jié)果表明：1961～2014年魯西南地區(qū)年平均高溫日數(shù)在10.3～14.1d之間，呈現(xiàn)出自西南向東北逐漸減少的空間分布特征。近54a魯西南高溫日數(shù)呈先減后增總體微弱減少的趨勢(shì)，1960年代和2001～2014年是魯西南地區(qū)平均高溫日數(shù)最多的兩個(gè)時(shí)段。魯西南單站高溫?zé)崂祟l次在62～93次之間，也呈現(xiàn)自西南向東北減少的空間分布特征，輕度、中度和重度熱浪空間分布特征不盡相同。魯西南地區(qū)以輕度熱浪為主，占總次數(shù)的73.91%，中度熱浪占21.60%，重度熱浪僅占4.49%。重度熱浪發(fā)生次數(shù)最多的為曹縣。1990年代以來(lái)特別是21世紀(jì)以來(lái)，高溫日數(shù)和高溫?zé)崂司试黾于厔?shì)，高溫事件的防范仍應(yīng)是魯西南地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)工作的一項(xiàng)重要任務(wù)。

高溫日數(shù)；熱浪頻次；變化特征

引言

在全球氣候變暖的背景下，各種極端天氣事件頻發(fā)，氣象災(zāi)害對(duì)人類(lèi)生活的影響越來(lái)越大，其中高溫常常與干旱相伴發(fā)生，往往導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果［1］，對(duì)人類(lèi)生存、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水資源和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅［2］。由于高溫?zé)崂藝?yán)重威脅人民的身體健康和生命安全，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活構(gòu)成極大危害，高溫?zé)崂艘岩鸶鲊?guó)政府有關(guān)部門(mén)和科學(xué)界的普遍關(guān)注［3］。目前，國(guó)內(nèi)已開(kāi)展了一些高溫?zé)崂说难芯?，張尚印等?-7］研究了華北、華東地區(qū)高溫氣候特征及變化規(guī)律，并對(duì)災(zāi)害進(jìn)行評(píng)估；還有針對(duì)各地區(qū)氣溫特征、高溫氣候特征以及異常高溫天氣的氣候背景研究［8-19］。魯西南地處黃河下游平原地區(qū)，是重要的糧棉油生產(chǎn)基地。孫翠鳳等［20］研究分析了魯西南降水量和雨日雨強(qiáng)變化趨勢(shì)，對(duì)防汛抗旱工作有一定的參考意義，但魯西南高溫日數(shù)及高溫?zé)崂朔植继卣魃形匆?jiàn)到相關(guān)報(bào)道。本文通過(guò)分析1961～2014年魯西南地區(qū)高溫日數(shù)及高溫?zé)崂说臅r(shí)空變化特征，揭示魯西南高溫日數(shù)及熱浪發(fā)生、發(fā)展和演變規(guī)律，為當(dāng)?shù)馗邷厥录姆婪兑约稗r(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)工作提供參考。

1　資料與方法

1.1資料

選取1961～2014年魯西南9個(gè)地面氣象觀測(cè)站（鄄城、鄆城、菏澤、東明、定陶、巨野、曹縣、成武、單縣）逐日最高氣溫資料，由于定陶建站時(shí)間為1963年，故該站資料時(shí)段選取1963～2014年。多年平均值為1961～2014年54a平均值。

1.2方法

定義日最高氣溫≥35℃為1個(gè)高溫日，定義連續(xù)3d或以上高溫日為一次熱浪過(guò)程。根據(jù)山東省氣象局高溫預(yù)警信號(hào)業(yè)務(wù)發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)，參照文獻(xiàn)［8］，將魯西南高溫?zé)崂耸录譃槿?jí)：若日最高氣溫≥35℃樣本日持續(xù)3～4 d，判定為一次輕度熱浪事件；若日最高氣溫≥35℃樣本日持續(xù)5～7 d，判定為一次中度熱浪事件；若日最高氣溫≥35℃樣本日持續(xù)8 d或以上，判定為一次重度熱浪事件。

用線性?xún)A向估計(jì)法計(jì)算氣象要素隨時(shí)間變化趨勢(shì)及大小［21］。當(dāng)氣候傾向率為正時(shí)，表示序列隨時(shí)間呈上升趨勢(shì)，反之則為下降趨勢(shì)。

2　結(jié)果與分析

2.1高溫日數(shù)變化特征

2.1.1高溫日數(shù)的空間分布特征

圖1（見(jiàn)彩圖）為魯西南單站1961～2014年累計(jì)高溫日數(shù)的多年平均分布?？梢钥闯?，魯西南地區(qū)的高溫日數(shù)年均在10.3～14.1 d之間，呈自西南向東北逐漸減少的趨勢(shì)。西部地區(qū)高溫日數(shù)較多，東明最多，年均為14.1d；東部地區(qū)高溫日數(shù)相對(duì)偏少，巨野最少，年均為10.3d。由于魯西南地區(qū)為平原地帶，9個(gè)站之間緯度跨度和海拔高度差距均不大；地表植被覆蓋率沒(méi)有明顯的差異，這應(yīng)該是各站之間高溫日數(shù)差異不大的主要原因。

高溫過(guò)程持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短也是反映高溫強(qiáng)度的指標(biāo)之一。魯西南單站1961～2014年高溫日數(shù)最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間在8～11 d之間。高溫日數(shù)最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間在9 d或以上的站均出現(xiàn)在魯西南的中南部，其中曹縣最長(zhǎng)為11 d，其次為成武10 d。

2.1.2高溫日數(shù)歷年變化特征

從魯西南地區(qū)1961～2014年平均高溫日數(shù)的歷年變化可以看出，魯西南高溫日數(shù)呈先減后增的變化趨勢(shì)，總體呈微弱的減少趨勢(shì)，減少速率為0.93 d/10 a，未通過(guò)α=0.1的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明高溫日數(shù)隨時(shí)間的減少趨勢(shì)不顯著。1960～1980年代高溫日數(shù)呈減少趨勢(shì)，減少速率為3.78 d/10 a，通過(guò)了α= 0.05的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明在此期間高溫日數(shù)隨時(shí)間的減少顯著；1990年代初期開(kāi)始呈增加趨勢(shì)，增加速率為2.02 d/10 a，未通過(guò)α=0.1的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明在此期間高溫日數(shù)隨時(shí)間的增加是不顯著。魯西南地區(qū)1961～2014年平均高溫日數(shù)排序前5位的年份分別出現(xiàn)在1967年（35.6 d）、1966年（34.2 d）、2002年（28.4 d）、1968年（25.1 d）、2013年（20.1 d），3個(gè)年份出現(xiàn)在1960年代，2個(gè)年份出現(xiàn)在2001～2014年期間。從年代際分析，平均高溫日數(shù)最多的年代為1960年代，其次是2001～2014年，最少的是1980年代。說(shuō)明在全球氣候變暖的趨勢(shì)下，魯西南地區(qū)21世紀(jì)以來(lái)出現(xiàn)了歷史上第二個(gè)高溫時(shí)段。

分析魯西南單站高溫日數(shù)線性變化趨勢(shì)（表1）發(fā)現(xiàn)，1961～2014年魯西南各站高溫日數(shù)歷年變化均呈現(xiàn)出不同程度的先減后增總體減少的趨勢(shì)。從減少速率上看，定陶和曹縣通過(guò)了α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，鄄城、鄆城和巨野通過(guò)了α=0.1的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明魯西南地區(qū)北部和西南部高溫日數(shù)減少趨勢(shì)是顯著的。1961～1990年魯西南各站高溫日數(shù)均呈顯著的減少趨勢(shì)，減少速率在2.76 d/10 a～4.64 d/ 10 a之間。1991～2014年魯西南各站高溫日數(shù)均呈增加趨勢(shì)，增加速率變化幅度比較大，在0.23/10 a～5.55 d/10 a之間。其中增幅最大的為菏澤，通過(guò)了α=0.01的顯著性檢驗(yàn)。由于菏澤是魯西南的政治和經(jīng)濟(jì)中心，可能與1990年以來(lái)菏澤社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快有關(guān)，具體原因還需進(jìn)一步研究；其余各站均未通過(guò)α=0.1的顯著性檢驗(yàn)。說(shuō)明1991～2014年的增加趨勢(shì)要明顯弱于1961～1990年的減少趨勢(shì)。

2.2高溫?zé)崂俗兓卣?/p>

2.2.1高溫?zé)崂说目臻g分布特征著。魯西南地區(qū)1961～2014年熱浪頻次排序前3位的年份分別出現(xiàn)在1966年（5.22次）、1967年（5.22次）、2002年（4.67次）。熱浪頻次的年代際分布與高溫日數(shù)基本一致，所不同的是熱浪頻次在1990年代出現(xiàn)最少。

表1　魯西南地區(qū)單站高溫日數(shù)線性變化趨勢(shì)

分析魯西南單站熱浪頻次線性變化趨勢(shì)（表2）發(fā)現(xiàn)，1961～2014 年魯西南除巨野外，其余各站熱浪頻次歷年變化均呈現(xiàn)出不同程度的先減后增總體減少的趨勢(shì)。從減少速率上看，定陶和巨野通過(guò)了α= 0.05 的顯著性檢驗(yàn)， 其余各站均未通過(guò)α=0.1 的顯著性檢驗(yàn)， 說(shuō)明魯西南地區(qū)中東部熱浪頻次的減少趨勢(shì)是顯著的。1961～1990 年魯西南除東明外其余站熱浪頻次均呈增加趨勢(shì)，增速變化幅度比較大，在-0.09/10a～0.89d/10a之間。其中增幅最大的為菏澤，其次為成武，均通過(guò)了α=0.05的顯著性檢驗(yàn)；單縣通過(guò)了α=0.1的顯著性檢驗(yàn)。說(shuō)明在1990年代以來(lái)，除菏澤外，魯西南的東南部地區(qū)熱浪頻次增加趨勢(shì)明顯。

從圖2（見(jiàn)彩圖）可以看出，魯西南單站1961～2014年高溫?zé)崂嗽?2～93次之間，高溫?zé)崂瞬⒎悄昴臧l(fā)生，部分年份無(wú)熱浪事件出現(xiàn)。高溫?zé)崂朔植家?guī)律與高溫日數(shù)分布特征相似，自西南向東北減少，但與高溫日數(shù)分布略有不同，除了魯西南的西部和西南部高溫?zé)崂顺霈F(xiàn)最多之外，魯西南的南部高溫?zé)崂艘裁黠@較多。位于西部的東明和西南部的曹縣，高溫?zé)崂顺霈F(xiàn)最多，均為1.7次/a，其次是位于南部的單縣和成武，在1.5次/a左右；位于東部的巨野熱浪出現(xiàn)最少，為1.1次/a。

圖3為魯西南單站1961～2014年不同強(qiáng)度熱浪的空間分布。可以看出，輕度、中度和重度熱浪分布特征不盡相同，輕度熱浪自西南向東北減少，東明和曹縣是多發(fā)區(qū)；中度熱浪呈西北和東南多中部地區(qū)少的分布格局，東明、鄆城和單縣是多發(fā)區(qū)；重度熱浪出現(xiàn)比較少，西南為多發(fā)區(qū)，東北最少。

2.2.2高溫?zé)崂祟l次歷年變化特征

高溫?zé)崂祟l次是指某站每年出現(xiàn)熱浪過(guò)程的次數(shù)。魯西南地區(qū)1961～2014年熱浪頻次也呈先減后增的變化趨勢(shì)，總體呈微弱的減少趨勢(shì)。減少速率為0.13次/10a，未通過(guò)α=0.1的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明熱浪頻次隨時(shí)間的減少趨勢(shì)不顯著。1960～1980年代熱浪頻次呈減少趨勢(shì)，減少速率為0.66次/10a，通過(guò)了α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明在此期間熱浪頻次隨時(shí)間的減少顯著；1990年代初期開(kāi)始呈增加趨勢(shì)，增加速率為0.39次/10a，未通過(guò)α=0.1的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明在此期間熱浪頻次隨時(shí)間的增加不顯

表2　魯西南地區(qū)單站熱浪頻次線性變化趨勢(shì)

2.2.3熱浪強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)特征

通過(guò)統(tǒng)計(jì)魯西南單站1961～2014年高溫和熱浪強(qiáng)度發(fā)生情況（表3），可以看出，魯西南地區(qū)累計(jì)高溫日數(shù)最多的為東明站759 d，其次是曹縣736 d；以持續(xù)3～4 d的輕度熱浪為主，占總次數(shù)的73.91%，5～7 d的中度熱浪占21.60%，8 d或以上的僅占4.49%。輕度熱浪發(fā)生次數(shù)最多的為曹縣72次，中度熱浪發(fā)生次數(shù)最多的為東明23次，重度熱浪發(fā)生次數(shù)最多的為曹縣6次。近54 a，高溫日數(shù)和熱浪均發(fā)生最多的東明僅發(fā)生1次重度熱浪事件，而熱浪最多、高溫日數(shù)次多的曹縣卻發(fā)生6次重度熱浪事件，高溫日數(shù)和熱浪均發(fā)生最少的巨野，重度熱浪發(fā)生為次多區(qū)，達(dá)5次。說(shuō)明高溫日數(shù)和熱浪次數(shù)與熱浪強(qiáng)度并不完全成正比分布。

3　結(jié)論

（1）近54 a魯西南地區(qū)年平均高溫日數(shù)在10.3～14.1 d之間，呈自西南向東北逐漸減少的趨勢(shì)。魯西南單站高溫日最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間在8～11 d之間，高溫日最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間在9 d或以上的站均出現(xiàn)在魯西南中南部。

（2）近54a魯西南高溫日數(shù)呈先減后增總體微弱減少的趨勢(shì)。1960～1980年代魯西南高溫日數(shù)呈顯著減少趨勢(shì)，單站分析均為顯著減少；1990年代初期開(kāi)始呈增加趨勢(shì)但不顯著，單站分析只有菏澤增加趨勢(shì)顯著其余8站均不顯著。1960年代和2001～2014年是魯西南地區(qū)平均高溫日數(shù)最多的兩個(gè)時(shí)段，21世紀(jì)以來(lái)魯西南地區(qū)出現(xiàn)了歷史上第二個(gè)高溫時(shí)段。

表3　1961～2014年魯西南高溫日數(shù)和高溫?zé)崂私y(tǒng)計(jì)

（3）近54a魯西南單站高溫?zé)崂嗽?2～93次之間，呈現(xiàn)出自西南向東北減少的特征，輕度、中度和重度熱浪分布特征不盡相同。魯西南地區(qū)輕度熱浪占總次數(shù)的73.91%，中度熱浪占21.60%，重度熱浪僅占4.49%。重度熱浪發(fā)生次數(shù)最多的為曹縣，在分布特征上，高溫日和熱浪次數(shù)與熱浪強(qiáng)度并不完全成正比分布。

（4）近54a魯西南地區(qū)高溫日數(shù)和高溫?zé)崂穗m然總體上呈微弱減少趨勢(shì)，但1990年代以來(lái)特別是21世紀(jì)以來(lái)，高溫日數(shù)和高溫?zé)崂司试黾于厔?shì)。所以，高溫?zé)崂耸录姆婪度詰?yīng)是魯西南地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)工作的一項(xiàng)重要任務(wù)。

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Spatial and temporal variation characteristics of the number of high temperature days and heat wave from 1961 to 2014 in southwest of Shandong province

DOU Kun，SUN Cui-feng，Cheng De-hai，Dong Dong

（Heze Municipal Meteorological Service，Heze 274000，China）

Based on the data daily maximum temperature of nine ground meteorological observatories in southwest of Shandong province from 1961 to 2014，the inter-decadal spatial changes of hightemperature were analyzed in detail.The results showed that the number of annual mean high temperature days were between 10.3～14.1d per year with decreasing from southwest to northeast.After the decreasing，the high temperature days turned into increasing，and it showed lightly reducing trend in overall.The average high temperature days in 1960 s and 2001～2014 were most.high temperature heat wave frequency of single station was between 62～93 times decreasing from southwest to northeast，by contrast，the spatial distribution of mild，moderate and severe heat wave were different from each other.Mild High temperature heat was dominated，accounting for 73.91%in the total number，moderate（21.60%）and severe（4.49%）.Since the 1990 s，especially the 21st century，the high temperature days and high temperature heat waves were show the tendency of increasing.So the high temperature event prevention should still be an important task for disaster prevention and mitigation in southwest of Shandong province.

high temperature days；heat wave frequency；variation characteristics

P468.0+21

A

1673-8411（2015）02-0026-05

2015-02-15

山東省氣象局青年科研基金項(xiàng)目“魯西南地區(qū)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)與區(qū)劃研究”（2014SDQN20）資助

竇坤（1980-），男，山東菏澤人，學(xué)士，工程師，主要從事氣象服務(wù)管理和氣候變化研究。