孝感近64年高溫日數(shù)的氣候特征及變化規(guī)律

吳君濤　羅金芳　周婷

摘 要：通過統(tǒng)計孝感市1957—2020年日最高氣溫，可以按不同時段序列分析高溫日分布及其變化特征、高溫的月分布特征、高溫初日和終日年際變化特征、高溫天氣的年代際分布特征以及持續(xù)高溫日特征。結(jié)果顯示：1957—2020年孝感年高溫日數(shù)年代際變化呈階梯上升趨勢;2000年以后上升明顯，極端最高氣溫為39.4 ℃，最早出現(xiàn)高溫的時間為1981年5月9日，最晚結(jié)束高溫的時間為2019年10月4日;高溫天氣持續(xù)時間最長為17 d，高溫天氣持續(xù)時間大于10 d的年份有6年。研究結(jié)果對孝感經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物種植調(diào)整和布局、氣候資源開發(fā)和利用具有參考價值。

關(guān)鍵詞：高溫;氣候特征;氣候變化

中圖分類號：P468 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）25-0130-03

Climatic Characteristics and Variation Law of High Temperature Days in Xiaogan in Recent 64 Years

WU Juntao LUO Jinfang ZHOU Ting

（Xiaogan Meteorological Bureau， Xiaogan Hubei 432000）

Abstract： Based on the statistics of the daily maximum temperature in Xiaogan City from 1957 to 2020， the daily distribution and variation characteristics of high temperature， the monthly distribution characteristics of high temperature， the interannual variation characteristics of the beginning and end of high temperature， the interdecadal distribution characteristics of high temperature weather and the characteristics of continuous high temperature days can be analyzed according to different time series. The results show that the interdecadal variation of high temperature days in Xiaogan in 1957—2020 shows a ladder upward trend， and it increases significantly after 2000. The extreme maximum temperature is 39.4 ℃， the earliest time of high temperature is May 9， 1981， and the latest time of ending high temperature is October 4， 2019; The longest duration of high temperature weather is 17 days， and there are 6 years when the duration of high temperature weather is more than 10 days. The results have reference value for the planting adjustment and layout of economic crops and the development and utilization of climate resources in Xiaogan.

Keywords： high temperature;climatic characteristics;climate change

眾所周知，持續(xù)高溫天氣不僅會對社會經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生較大影響，還會引發(fā)各種熱應(yīng)激性疾病[1]，影響人們身體健康，更會引起農(nóng)業(yè)高溫?zé)岷?、高溫干旱等情況的發(fā)生發(fā)展，進(jìn)而影響農(nóng)作物產(chǎn)量[2]。目前，我國在高溫天氣研究方面已取得了較大成果。高榮等[3]分析了1956—2016年中國高溫日數(shù)的變化特征，發(fā)現(xiàn)該階段中國區(qū)域高溫日數(shù)總體呈現(xiàn)“增加—減少—增加”的趨勢;徐金芳等[4]全面綜述了高溫?zé)崂藥淼臍庀鬄?zāi)害及其特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)和類型，指出大氣環(huán)流異常是造成高溫?zé)崂说母驹?也有學(xué)者從天氣環(huán)流特征、氣候特征等方面展開研究，如苗愛梅等[5]研究了影響山西高溫的500 hPa環(huán)流形勢主要有副高緯向型、副高經(jīng)向型以及大陸高壓（脊）控制型3類。本文將重點(diǎn)研究孝感市出現(xiàn)高溫的特征，而以上相關(guān)研究進(jìn)展均對本次研究具有重要的引導(dǎo)意義。

1 資料與方法

所用資料為孝感市國家基準(zhǔn)氣候站1957—2020年逐日最高氣溫資料。將日最高氣溫≥35 ℃規(guī)定為一個高溫日，進(jìn)一步劃分為35～37 ℃為一般高溫日、37～39 ℃為強(qiáng)高溫日、超過39 ℃為極端高溫日3個等級。某年首次出現(xiàn)高溫日的當(dāng)日定義為該年的高溫初日，最后一次出現(xiàn)當(dāng)日定義為該年的高溫終日。

另外，以連續(xù)高溫3 d為一個高溫期。根據(jù)高溫持續(xù)時間，將高溫期劃分為4個級別，其中一級為“3 d≤高溫日數(shù)<5 d”，二級為“5 d≤高溫日數(shù)<7 d”，三級為“7 d≤高溫日數(shù)<10 d”，四級為“高溫日數(shù)≥10 d”。

2 高溫日分布及其變化特征

2.1 高溫天氣過程概況

持續(xù)性高溫對人們的日常生活、人體健康[6]、建筑能耗[7]和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[8-9]等有直接影響。為更好地了解孝感極端高溫天氣過程，研究者統(tǒng)計了1957—2020年高溫天氣過程和持續(xù)時間情況，結(jié)果見表1。

由表1可知：①孝感市極端最高氣溫為39.4 ℃（2009年7月18日），其中大于39 ℃的年份有2年，均出現(xiàn)在7月中旬和下旬;②最早出現(xiàn)高溫的時間為1981年5月9日，5月出現(xiàn)高溫天氣的年份有8年，最晚結(jié)束高溫的時間為2019年10月4日，10月出現(xiàn)高溫天氣的年份為1年，9月出現(xiàn)高溫的年份有18年;③高溫持續(xù)時間最長為17 d，出現(xiàn)在2019年7月25日—2019年8月10日;④高溫持續(xù)時間15～20 d的年份有1年（次）;⑤持續(xù)時間10～14 d 的年份有5年共計6次，其中2016年持續(xù)時間超過10 d的情況出現(xiàn)2次。

2.2 高溫的年際變化特征

1957—2020年，孝感市共出現(xiàn)高溫日853 d，平均每年約13 d。其中：一般高溫日738 d，約占總高溫日數(shù)的86.5%，平均每年約11.5 d;強(qiáng)高溫日數(shù)為115 d，平均每年1.8 d，最多年出現(xiàn)在2016年，為12 d;極端高溫日數(shù)3 d，分別出現(xiàn)在2009年和2017年。2000年以前，平均4年出現(xiàn)一次大范圍的高溫天氣。2000年后，平均3年出現(xiàn)兩次大范圍的高溫天氣。1965年和1993年無高溫日數(shù)[13]。

2.3 高溫的月分布特征

孝感市高溫在每年的5—9月都有發(fā)生（2019年首次在10月出現(xiàn)了高溫），集中出現(xiàn)在7—8月。這一時期的高溫日數(shù)為763 d，占總高溫日數(shù)的89.4%;在7—8月強(qiáng)高溫日出現(xiàn)109 d，占強(qiáng)高溫總?cè)諗?shù)的97.3%;另外，7月還出現(xiàn)了3次極端高溫日。由此可見，高溫天氣高發(fā)期在7—8月，一般高溫日集中在7月下旬和8月上旬，高溫日是其他月份的2倍以上，而強(qiáng)高溫日相對集中期在7月下旬和8月的上旬、中旬。強(qiáng)高溫日數(shù)在8月出現(xiàn)65 d，占8月總高溫日數(shù)的16.5%，略高于7月的11.9%，具體如圖1和圖2所示。

2.4 高溫初、終日年際變化特征

分析孝感市高溫初、終日逐年變化可以看出，高溫初日的平均日為7月4日，1957—2020年總體呈向前推移的趨勢。從年代變化特征來看：20世紀(jì)80年代前，高溫初日多出現(xiàn)在7月中下旬至8月上旬;20世紀(jì)90年代，高溫初日大部分出現(xiàn)在7月中旬前后;進(jìn)入21世紀(jì)后，高溫初日繼續(xù)往前推移到了6月中旬。1957—2020年，高溫最早初日出現(xiàn)在1981年5月9日，比平常年份提前了55 d;最晚初日出現(xiàn)在1986年8月10日，比平常年份延遲了37 d。孝感市高溫終日平均日為8月22日，總體呈推遲趨勢，推遲幅度較初日的提前幅度平緩。從年代變化特征來看：20世紀(jì)60年代至80年代，高溫終日出現(xiàn)在9月上中旬;20世紀(jì)90年代初期，高溫終日提前至8月底9月初;從21世紀(jì)開始，高溫終日基本出現(xiàn)在9月中旬。此外，2010年以后，高溫終日有所提前，高溫多結(jié)束在8月，直至2019年。1957—2020年，高溫最早終日出現(xiàn)在1987年5月24日，比常年提前了90 d，該年度高溫日數(shù)僅僅出現(xiàn)了1 d;最晚終日出現(xiàn)在2019年10月4日，比常年推后了13 d。

3 持續(xù)高溫日特征分析

統(tǒng)計1957—2020年持續(xù)高溫（≥3 d）可以得出：一級（3～4 d）69次，二級（5～6 d）24次，三級（7～9 d）19次，四級（≥10 d）7次。孝感市出現(xiàn)四級高溫次數(shù)占持續(xù)高溫總次數(shù)的5.9%，其中超過10 d的持續(xù)高溫帶來的影響不容小覷。21世紀(jì)后連續(xù)強(qiáng)高溫日數(shù)逐漸增多，帶來了更加嚴(yán)重的影響。

4 極端高溫的主要天氣形勢特征分型

持續(xù)性高溫天氣都是在特定的大氣環(huán)流形勢背景下出現(xiàn)的。天氣形勢特征形成高溫天氣與高空槽脊數(shù)有一定的關(guān)系。通過對比分析持續(xù)高溫日數(shù)≥7 d且極端高溫（≥37 ℃）的23次天氣過程，可以得出3類環(huán)流分型。

4.1 兩槽一脊型

此類天氣過程影響系統(tǒng)多為西太平洋副熱帶高壓，小比例為新疆高壓脊和西太平洋副熱帶高壓的疊加控制。以2016年7月23日—2016年8月2日天氣為例，該時段高溫日數(shù)有11 d，連續(xù)出現(xiàn)4 d極端高溫（≥37 ℃），且最高達(dá)到38.9 ℃。新疆以東至貝加爾湖北側(cè)（7月31日移至貝加爾湖以東）為高壓脊控制，東歐至里海、黑龍江以北為低槽區(qū)。副高與伊朗高壓基本連通沿30°呈帶狀分布，中心強(qiáng)度保持在592 hPa。孝感全程在副高控制下，同時湖北大部分地區(qū)出現(xiàn)高溫天氣。統(tǒng)計此類天氣共出現(xiàn)13次，占總次數(shù)的60.9%。

4.2 兩脊一槽型

此類天氣過程影響系統(tǒng)多為西太平洋副熱帶高壓。以2013年8月6日—18日為例，該時段高溫日數(shù)有13 d，有兩段分別為5 d和3 d的持續(xù)極端高溫日（≥37 ℃），且最高達(dá)到38.3 ℃。新疆西北側(cè)至黑龍江北部為寬廣的大槽區(qū)，其中有若干低值中心，東歐地區(qū)和鄂霍次海以北地區(qū)為脊區(qū)，同中低緯地區(qū)有發(fā)展強(qiáng)盛的伊朗高壓和西太平洋副熱帶高壓。伊朗高壓東伸至95°E，西太平洋副熱帶高壓西伸至110°E（中心強(qiáng)度保持在592 hPa并影響到孝感）。統(tǒng)計此類天氣出現(xiàn)8次，占總次數(shù)的34.8%。

4.3 兩脊一槽轉(zhuǎn)為兩槽一脊型

此類天氣過程影響系統(tǒng)多為西太平洋副熱帶高壓，小比例為貝加爾湖附近的高壓脊和西太平洋副熱帶高壓的疊加控制。以2019年7月25日—2019年8月10日為例，該時段高溫日數(shù)有17 d，最高達(dá)到37.1 ℃，連續(xù)高溫日數(shù)是1957—2020年中最長。歐洲至里海出現(xiàn)阻塞高壓，內(nèi)蒙古東北部形成切斷低壓，黑龍江東部為弱脊。前期副熱帶地區(qū)兩個高壓基本相通，伊朗高壓東伸至100°E，西太平洋副熱帶高壓西伸至110°E，西太平洋副熱帶高壓北至40°N（中心強(qiáng)度保持在592 hPa且影響到孝感）。2019年8月2日后西太平洋副熱帶高壓東退至125°E，不再影響孝感，中高緯地區(qū)轉(zhuǎn)為兩槽一脊，東歐至咸海轉(zhuǎn)為大槽區(qū)，西西伯利亞至鄂霍次克海出現(xiàn)切變低壓，中西伯利亞至華北一帶為脊區(qū)（同時有高值中心），孝感位于其底部以南地區(qū)受其控制。統(tǒng)計此類超長時間的高溫天氣僅出現(xiàn)1次，占總次數(shù)的4.5%。

分析孝感近1957—2020年的持續(xù)性高溫天氣發(fā)現(xiàn)，1978年以前孝感持續(xù)高溫主要受到新疆脊底部環(huán)流影響，西太平洋副熱帶高壓對中國大陸整體影響較小，此后10年（1979—1988年）孝感無持續(xù)性高溫天氣。自1989年起，西太平洋副熱帶高壓對中國大陸的影響越來越大，孝感的持續(xù)性高溫始終直接或間接受其影響。

5 結(jié)論

①孝感市年高溫日數(shù)隨時間變化逐漸增多，21世紀(jì)后明顯增多。高溫日數(shù)最多年出現(xiàn)在2019年，是1957—2020年平均高溫日數(shù)的3倍多。

②高溫天氣在每年的5—9月都有發(fā)生，但集中出現(xiàn)在7—8月，2019年10月首次出現(xiàn)高溫天氣。一般高溫日的集中期在7月下旬和8月上旬;強(qiáng)高溫日相對集中期在7月下旬和8月上、中旬;極端高溫天氣僅有3次，出現(xiàn)在7月中旬和下旬。

③1978年以前，孝感持續(xù)高溫主要受到新疆脊底部環(huán)流影響，西太平洋副熱帶高壓對中國大陸整體影響較小。從1989年起，西太平洋副熱帶高壓對中國大陸的影響越來越大，孝感的持續(xù)性高溫始終直接或間接受其影響。

④月高溫日數(shù)和高溫強(qiáng)度均集中在7—8月，對孝感用電用水、工業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等高溫工作影響很大。未來氣候變化趨勢屬于上升態(tài)勢，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注人們生活、高溫安全生產(chǎn)作業(yè)和農(nóng)作物等領(lǐng)域，采取應(yīng)對高溫天氣的有效措施。

本文對孝感高溫日數(shù)、等級及環(huán)流形式等方面進(jìn)行統(tǒng)計和分析，高溫天氣對該市農(nóng)業(yè)、工業(yè)和人民生活的具體用水、用電造成影響的程度等方面尚有待深入研究。下一步工作中，將對孝感高溫天氣的預(yù)報預(yù)測、災(zāi)害預(yù)警等氣象防災(zāi)減災(zāi)方面進(jìn)行深入研究。

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