近60年我國東部區(qū)域性持續(xù)高溫過程變化特征

林愛蘭 谷德軍 彭冬冬 鄭 彬 李春暉

(中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所/廣東省區(qū)域數(shù)值天氣預(yù)報重點實驗室，廣州 510640)

引 言

高溫，尤其持續(xù)高溫天氣給人類健康和社會經(jīng)濟等帶來嚴重影響。在氣候變暖背景下，全球大部分地區(qū)高溫?zé)崂税l(fā)生頻次呈上升趨勢[1-2]，我國高溫事件也逐漸多發(fā)[3-4],如2013年夏季中國南方出現(xiàn)持續(xù)異常高溫天氣[5-6]，2018年春末中國南方發(fā)生破紀錄的持續(xù)高溫天氣[7]。因此高溫天氣成因及影響受到越來越多關(guān)注[8-11]。

定義指標是極端天氣研究的前提。單站高溫閾值的選取包含百分位值(如溫度序列的第95百分位值)[9]和絕對閾值(如35℃)[12-13]。業(yè)務(wù)上通常規(guī)定日最高氣溫不低于35℃為高溫日。李慶祥等[14]證明，無論基于正態(tài)分布的傳統(tǒng)閾值計算方法，還是基于實際樣本頻數(shù)分布的閾值計算方法，35℃作為夏季高溫閾值是合理的。區(qū)域天氣過程是中期和延伸期天氣預(yù)報業(yè)務(wù)的主要預(yù)報對象，從區(qū)域性高溫過程角度進行分析的工作多數(shù)針對典型個例[15-19]。若對歷史多樣本開展研究，則需要用客觀定量的指標對歷史過程進行判別。Chen等[13]將某日區(qū)域內(nèi)三分之一站點超過35℃定義為區(qū)域高溫事件，該定義未要求高溫站點的區(qū)域相鄰性。唐恬等[20]將某日區(qū)域內(nèi)兩成以上的站點出現(xiàn)高溫天氣(不低于35℃)且成片出現(xiàn)定義為區(qū)域性高溫天氣,該定義雖然考慮高溫站點的區(qū)域相鄰性，但未給出成片出現(xiàn)的量化表征方法。目前國家氣候中心的業(yè)務(wù)指標[21]對高溫站點的區(qū)域相鄰性進行量化，且用50%重合度判定區(qū)域性高溫是否持續(xù)。連續(xù)2 d的高溫區(qū)域有一定重合度可較好反映空間和時間的持續(xù)性，但該指標無法保證過程的大尺度特征。受可預(yù)報性限制，目前對尚處于初步實踐階段的10～30 d延伸期預(yù)報，最關(guān)注的是大尺度區(qū)域持續(xù)性過程[22-23]。然而，現(xiàn)有文獻中區(qū)域性高溫指標有的未考慮區(qū)域連續(xù)性，有的無法保證過程的大尺度特征。鑒于延伸期預(yù)報業(yè)務(wù)和科研需求，本研究在汲取現(xiàn)有指標優(yōu)點的基礎(chǔ)上，聚焦區(qū)域性、持續(xù)性過程，建立可自動判別的區(qū)域性持續(xù)高溫過程判別指標。

關(guān)于區(qū)域性高溫或區(qū)域性持續(xù)高溫的氣候特征已有一些報道[24-26]，但這些研究幾乎都從區(qū)域平均值角度衡量高溫強弱程度，其中多數(shù)研究采用夏季站點高溫累積日數(shù)的區(qū)域平均[12，24-27]，有的文獻則直接采用夏季區(qū)域平均氣溫或平均最高氣溫[20]。分析表明1961—2004年中國南方區(qū)域平均最高氣溫與區(qū)域平均極端高溫日數(shù)的變化趨勢不同[28]。雖然區(qū)域平均值是表征區(qū)域高溫強度的重要參數(shù)且計算簡單方便統(tǒng)計，但即使區(qū)域平均值相同，高溫站點是否成片、高溫時間是否前后重合所導(dǎo)致的高溫事件致災(zāi)程度不同。目前有關(guān)高溫年際和年代際變化的研究極少基于綜合考慮高溫站點空間相鄰性和高溫時間前后重合度的區(qū)域性持續(xù)高溫過程判斷。因此，本文利用近60年資料，在建立區(qū)域性持續(xù)高溫過程定義指標、判斷歷史過程的基礎(chǔ)上，形成年平均量化指數(shù)，并比較華南、長江、黃淮和華北4個區(qū)域的區(qū)域性持續(xù)高溫過程氣候變化特征。

1 資料和方法

文中使用的1961—2019年全國2407個氣象站的日最高氣溫資料來自中國氣象局，該資料經(jīng)過嚴格的質(zhì)量控制和均一化訂正[29-30]，本文選取其中缺測率小于0.05%(即缺測日數(shù)累計少于10 d)的1690個站資料。分析采用平均值、標準差、點面相關(guān)分析以及顯著性t檢驗等統(tǒng)計方法。參考文獻[23]的方法，先對時間序列進行3 d滑動平均，再用3 d滑動平均序列計算相關(guān)系數(shù)，確定關(guān)鍵區(qū)。經(jīng)過滑動平均處理后時間序列的持續(xù)性增強，因此相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗的自由度采用有效自由度[31-32]。

2 區(qū)域性持續(xù)高溫過程定義指標

2.1 區(qū)域劃分

已有研究表明[24]：中國極端高溫(日最高氣溫不低于35℃)日數(shù)的氣候分布有兩個大值中心，分別為新疆和中國東南部,若對持續(xù)3 d及以上的高溫日數(shù)進行氣候統(tǒng)計,大值中心位置分布類似(圖略)。孫建奇等[24]指出，中國西北地區(qū)的氣溫主要受地形、日照和地表反照率等因素影響，由于這些影響因素較穩(wěn)定，因此氣溫變率較小。而我國東部為典型的季風(fēng)氣候，氣候變率很大，因此本工作重點分析中國東部。

受不同環(huán)流系統(tǒng)影響，不同區(qū)域的氣溫變化機理也不盡相同，因此需要分區(qū)進行監(jiān)測、預(yù)報和研究?；谝陨峡紤]，本文持續(xù)高溫過程指標建立的總體思路是在確定關(guān)鍵區(qū)的基礎(chǔ)上查找判斷高溫過程。為了合理劃分區(qū)域，本文參照文獻[23]的方法，計算夏季日最高氣溫平均值和標準差，選取標準差和平均值均較大的站點作為基準點；對基準點計算空間相關(guān)，將相關(guān)系數(shù)達到0.05顯著性水平且正相關(guān)系數(shù)較高的連續(xù)區(qū)域劃為一個區(qū)域。如江西弋陽站是長江區(qū)域夏季日最高氣溫平均值和標準差的大值中心，以該站為基準點進行空間相關(guān)分析(圖1a)得到相關(guān)系數(shù)較高區(qū)域(26°～32°N，105°～122°E)作為同一高溫區(qū)。類似地可以將中國東部劃分為4個區(qū)域：華南區(qū)域、長江中下游及江南區(qū)域(簡稱長江區(qū)域)、黃河和淮河區(qū)域(簡稱黃淮區(qū)域)和華北區(qū)域，各區(qū)域基準點及經(jīng)緯度范圍見圖1b和表1。

圖1 夏季以江西弋陽站為基準點(紅色圓點)得到的空間相關(guān)(等值線)

表1 中國東部4個高溫區(qū)的基準點、范圍以及區(qū)域平均最高氣溫的第80百分位值

目前業(yè)務(wù)服務(wù)通常以行政單元為基礎(chǔ)，如省級業(yè)務(wù)單位按省界劃區(qū)，但以上分區(qū)與行政區(qū)域不一致。本文依據(jù)氣溫空間相關(guān)性進行區(qū)域劃分，主要基于如下考慮：首先同一行政單元各站點的氣溫次季節(jié)尺度變化趨勢未必一致，將不同變化趨勢的站點劃分為同一研究區(qū)域，可預(yù)報性較低；其次，目前延伸期預(yù)報只能針對較大范圍區(qū)域的過程，因此將次季節(jié)尺度變化趨勢一致的站點劃入同一個區(qū)域，以期提高過程的可預(yù)報性，而且本文劃分的4個區(qū)域可為國家級業(yè)務(wù)預(yù)報單位的指導(dǎo)性預(yù)報提供參考。

2.2 區(qū)域性持續(xù)高溫過程定義指標

在2.1節(jié)確定的關(guān)鍵區(qū)內(nèi)查找區(qū)域性持續(xù)高溫過程。經(jīng)多次試驗，形成如下區(qū)域性持續(xù)高溫過程定義指標：

①區(qū)域內(nèi)某日最高氣溫不低于35℃的相鄰站點(距離不超過250 km)數(shù)占當(dāng)日全區(qū)域有效監(jiān)測站點數(shù)的比例不小于某一百分比P0(P0=20%)，同時區(qū)域平均最高氣溫不小于某閾值(閾值采用本區(qū)域第80百分位值)，則判定為區(qū)域高溫日。

②區(qū)域內(nèi)某日滿足條件①，同時最高氣溫不低于35℃的站點與前一日日最高氣溫大于35℃的站點的重合度不少于50%，且前一日滿足條件①，則把當(dāng)日判定為區(qū)域高溫持續(xù)日。

若區(qū)域內(nèi)高溫日之后發(fā)生持續(xù)2 d或2 d以上高溫日，高溫日和高溫持續(xù)日總數(shù)不小于3 d，則定義為1次區(qū)域性持續(xù)高溫過程。

以上指標中條件①的閾值，根據(jù)歷史資料統(tǒng)計獲取，華南、長江、黃淮、華北4個區(qū)域夏季日最高氣溫第80百分位值見表1，條件②重合度(coincidence degree，Dc)的計算公式[33]為

Dc=N12/min(N1,N2)。

(1)

式(1)中，N12為相鄰兩日氣溫均不低于35℃的站點數(shù)，N1和N2分別為相鄰兩日中第1日和第2日氣溫不低于35℃的站點數(shù)。

本文提出的指標既參考了目前國家氣候中心的業(yè)務(wù)指標[21]，也根據(jù)延伸期預(yù)報的特點和區(qū)域氣候特色進行了改進。首先，在目前業(yè)務(wù)上使用的國家級和省級區(qū)域性高溫過程監(jiān)測指標中，P0分別為3%和30%?？紤]到本文選定的區(qū)域基本包含多個省份，多次試驗表明P0采用20%較合適。其次，本指標增加區(qū)域平均最高氣溫大于等于某閾值這一條件，目的是體現(xiàn)較高氣溫的空間范圍較大，即過程的大尺度特征。如果未考慮區(qū)域平均值，那么很可能將局部高溫也選擇進來，無法體現(xiàn)大尺度特征。本文指標同時考慮高溫站點百分比和區(qū)域最高氣溫平均值，兼顧高溫強度和空間范圍。另外，區(qū)域平均最高氣溫閾值采用本區(qū)域第80百分位值,可見本文指標既有普適性也兼顧區(qū)域氣候特色，適合不同區(qū)域的持續(xù)高溫過程的判定，一定程度上可避免因統(tǒng)一絕對閾值導(dǎo)致某些區(qū)域過程出現(xiàn)頻次稀少的現(xiàn)象，有利于日常業(yè)務(wù)監(jiān)測服務(wù)。

3 過程統(tǒng)計及2020年監(jiān)測

在以上區(qū)域性持續(xù)高溫過程指標以及相關(guān)閾值參數(shù)基礎(chǔ)上，對1961—2019年各區(qū)域的高溫過程進行判斷。表2是中國東部各區(qū)域的持續(xù)高溫過程次數(shù)及過程持續(xù)日數(shù)等統(tǒng)計，華南區(qū)域、長江區(qū)域、黃淮區(qū)域和華北區(qū)域持續(xù)高溫過程次數(shù)分別為193，163，131和45，平均每年持續(xù)高溫過程次數(shù)分別為3.3，2.8，2.2和0.8。4個區(qū)域59年期間共有532次區(qū)域性持續(xù)高溫過程，平均每年9.0次。從過程次數(shù)看，呈現(xiàn)由南向北遞減趨勢，華南比長江略多，但長江的過程持續(xù)性更強，每次過程平均為6.4 d，因此長江平均年累積日數(shù)最多，達到17.8 d，比華南(16.8 d)多1 d?？梢娢覈鴸|部高溫總體以長江區(qū)域最為嚴重。

表2 中國東部4個區(qū)域1961—2019年的持續(xù)高溫過程次數(shù)及過程持續(xù)日數(shù)

各區(qū)域持續(xù)高溫過程最長持續(xù)日數(shù)不同，華南達到32 d，發(fā)生于2007年7月8日—8月8日；長江為27 d，發(fā)生于2013年7月23日—8月18日；黃淮為15 d，發(fā)生于1961年7月15—29日；華北為8 d，出現(xiàn)2次，分別發(fā)生于1997年7月8—15日和1999年7月23—30日。以上統(tǒng)計表明：除了黃淮之外，各區(qū)域最長的極端持續(xù)高溫過程均發(fā)生在20世紀90年代后期至21世紀初。

將本指標應(yīng)用于2020年中國東部4個區(qū)域的高溫過程監(jiān)測。監(jiān)測應(yīng)用結(jié)果表明：2020年華北區(qū)域未出現(xiàn)持續(xù)高溫過程，其他3個區(qū)域均有持續(xù)高溫過程出現(xiàn)。圖2是2020年6—8月華南區(qū)域、長江區(qū)域和黃淮區(qū)域的平均日最高氣溫演變和持續(xù)高溫過程。由圖2可以看到，華北區(qū)域、黃淮區(qū)域和長江區(qū)域2020年持續(xù)高溫較輕，其中華北區(qū)域沒有持續(xù)高溫過程；長江區(qū)域出現(xiàn)2次持續(xù)高溫過程，發(fā)生于8月，持續(xù)高溫過程累積日數(shù)為13 d，比氣候平均偏少4 d；黃淮區(qū)域有1次持續(xù)5 d的過程，與氣候平均相比，累積日數(shù)偏少6 d。華南區(qū)域有7次持續(xù)高溫過程，持續(xù)高溫過程累積日數(shù)達到 35 d，比夏季氣候平均偏多1.2倍，其中7月中下旬的持續(xù)高溫過程最嚴重。國家氣候中心《2020年8月全國氣候影響評價》(http:∥cmdp.ncc-cma.net/influ/moni_china.php)指出：華南持續(xù)高溫導(dǎo)致部分早稻結(jié)實率和千粒重降低，晚稻、蔬菜、水果及旱地作物等生長發(fā)育也受到一定影響。2020年持續(xù)高溫的異常與持續(xù)性強降水的異常密切相關(guān)，長江、淮河梅雨異常偏強，而華南強降水過程明顯偏少。

圖2 2020年6—8月華南區(qū)域、長江區(qū)域和黃淮區(qū)域的平均日最高氣溫

4 區(qū)域性持續(xù)高溫過程多年變化特征

圖3是各區(qū)域持續(xù)高溫過程次數(shù)隨持續(xù)日數(shù)的變化?？紤]到持續(xù)18～32 d的高溫過程稀少，僅有6次(華南區(qū)域1次，長江區(qū)域5次)，圖內(nèi)僅顯示18 d 以下的統(tǒng)計結(jié)果。由圖3可以看到，各區(qū)域的持續(xù)高溫過程次數(shù)總體隨持續(xù)日數(shù)的增加而減少。4個區(qū)域中6 d及6 d以下的持續(xù)高溫過程次數(shù)，華南區(qū)域最多，超過6 d的過程，長江區(qū)域最多。雖然華南區(qū)域發(fā)生1次長達32 d的過程，但沒有持續(xù)時間為17～31 d的過程，持續(xù)時間超過6 d的過程華南區(qū)域為35次，長江區(qū)域最多，為51次，黃淮區(qū)域為22次，華北區(qū)域最少，僅為4次?？梢姡瑹o論從持續(xù)高溫過程累積日數(shù)，還是從持續(xù)時間超過6 d的長過程次數(shù)，都體現(xiàn)為長江區(qū)域最嚴重、華南區(qū)域次之、華北區(qū)域較輕。

圖3 華南區(qū)域、長江區(qū)域、黃淮區(qū)域和華北區(qū)域持續(xù)高溫過程次數(shù)與持續(xù)日數(shù)

從1961—2019年各區(qū)域持續(xù)高溫過程的發(fā)生時間(圖4)看，華南區(qū)域從5月中旬至10月初均可能出現(xiàn)，長江區(qū)域出現(xiàn)于6月中旬至9月中旬，黃淮區(qū)域出現(xiàn)于5月下旬至9月上旬，華北區(qū)域出現(xiàn)于5月下旬至8月中旬。從開始時間看，長江區(qū)域最遲，6月中下旬才可能出現(xiàn)，其他3個區(qū)域開始時間接近，均為5月下旬甚至中旬。從結(jié)束時間看，華南區(qū)域最遲，為10月初，華北區(qū)域最早，為8月中旬，華北僅出現(xiàn)1次結(jié)束時間為8月中旬(2009年8月12—14日)的持續(xù)高溫過程。因此，長江區(qū)域和華北區(qū)域的高溫過程發(fā)生時間較集中，主要出現(xiàn)在兩個月內(nèi)，長江區(qū)域為7月、8月，華北區(qū)域為6月、7月。作為中國東部氣候平均高溫過程最嚴重的區(qū)域，長江區(qū)域氣候平均持續(xù)高溫過程持續(xù)時間長，累積日數(shù)多，月份集中，但持續(xù)高溫過程出現(xiàn)最遲。

由圖4還可以看到，華南區(qū)域在20世紀90年代至21世紀前20年，持續(xù)高溫過程開始偏早、結(jié)束偏遲，出現(xiàn)在5月和6月上旬的6次過程都發(fā)生于該時期，同時9月發(fā)生持續(xù)高溫過程的頻次也明顯升高(圖4a)，2018年出現(xiàn)歷史最早的持續(xù)高溫過程(5月18—22日)，2019年出現(xiàn)了歷史最遲的持續(xù)高溫過程(9月30日—10月2日)。黃淮區(qū)域高溫過程基本出現(xiàn)在6—8月(占97%)，僅有2次過程出現(xiàn)于5月和2次過程出現(xiàn)于9月，這4次過程均發(fā)生在20世紀90年代至21世紀前20年。對華北區(qū)域，僅有1次過程出現(xiàn)于8月中旬，發(fā)生在2009年8月12—14日，且20世紀90年代后期至21世紀前20年，持續(xù)高溫過程的出現(xiàn)頻次明顯升高，1961—1996年發(fā)生13次持續(xù)性高溫過程，年平均為0.36次，1997—2019年發(fā)生32次持續(xù)高溫過程，年平均為1.39次。因此，從持續(xù)高溫過程的最早和最遲發(fā)生月份或高溫過程出現(xiàn)頻次看，20世紀90年代至21世紀，華南、黃淮和華北3個區(qū)域的持續(xù)高溫過程都存在明顯變化。

圖4 1961—2019年華南區(qū)域、長江區(qū)域、黃淮區(qū)域和華北區(qū)域的持續(xù)高溫過程發(fā)生時間

為量化區(qū)域持續(xù)高溫過程，本文定義持續(xù)高溫過程年累積日數(shù)為區(qū)域性持續(xù)高溫指數(shù)(簡稱高溫指數(shù))。圖5是各區(qū)域持續(xù)高溫指數(shù)的變化曲線，由圖5可見，高溫指數(shù)年際變化明顯，華南區(qū)域、長江區(qū)域、黃淮區(qū)域和華北區(qū)域的年際標準差分別為9.6 d，10.6 d，8.6 d和4.2 d。各區(qū)高溫指數(shù)變化曲線的線性趨勢均為升高，顯著性檢驗表明：除黃淮外，其他3個區(qū)域均達到0.05顯著性水平，華南、長江和華北3個區(qū)域的線性增長趨勢相關(guān)系數(shù)分別為0.5738，0.2581和0.3488，華南增長趨勢最顯著，線性增長率最高，達到3.3 d·(10 a)-1。

圖5 1961—2019年華南區(qū)域、長江區(qū)域、黃淮區(qū)域和華北區(qū)域的持續(xù)高溫指數(shù)

盡管由于區(qū)域性高溫的量化表征方法不同使高溫事件的年際變化存在差異，但本文揭示的變化趨勢與文獻[4,26,34]較一致，如葉殿秀等[4]基于高溫對人體產(chǎn)生危害程度制定的高溫?zé)崂藰藴?，顯示中國東部的高溫?zé)崂顺试龆?、增強趨勢顯著。本文采用更長的資料序列，從區(qū)域性持續(xù)過程的角度，證明中國東部大部分地區(qū)(包括華南、長江和華北)高溫過程存在增長趨勢，由于黃淮部分站點存在減弱趨勢[4]，因此線性趨勢不顯著。張嘉儀等[26]揭示了大華南區(qū)域(包含本文的華南區(qū)域和長江區(qū)域)的高溫日數(shù)和熱浪次數(shù)顯著增多。當(dāng)然，線性趨勢與區(qū)域范圍以及序列長度密切有關(guān)，如文獻[26]的華北區(qū)域包含部分黃淮區(qū)域，則趨勢不明顯。早期工作[12,24,28]因受序列長度限制未能揭示華南、長江或華北區(qū)域的顯著增長趨勢，只顯示區(qū)域高溫的年際和年代際變化，這是因為區(qū)域高溫的明顯加劇主要出現(xiàn)在近10 a或20 a。

第3章分析得到氣候平均上華南區(qū)域持續(xù)高溫過程年平均累積日數(shù)比長江區(qū)域略少，即華南持續(xù)高溫指數(shù)比長江弱，但由圖5變化趨勢看，華南線性增長趨勢最顯著，增長率最高。為了解兩區(qū)域的持續(xù)高溫指數(shù)的對比變化，圖6給出長江區(qū)域與華南區(qū)域持續(xù)高溫指數(shù)差值的年際變化曲線。由圖6可見，兩者差值在20世紀70年代末前后(1978/1979年)發(fā)生明顯變化，70年代末之前，絕大多數(shù)年份為正值，70年代末之后，大多數(shù)年份為負值，1961—1978年與1979—2019年兩個時段的平均值分別為7.4 d和-1.9 d，二者差異為9.3 d，達到0.01顯著性水平。從線性趨勢看，1961—2019年的線性減弱趨勢達到0.05顯著性水平(相關(guān)系數(shù)為-0.2645)。說明前一階段(1961—1978年)長江區(qū)域明顯強于華南區(qū)域，后一階段(1979—2019年)華南區(qū)域略強于長江區(qū)域。

長江區(qū)域的持續(xù)高溫過程平均持續(xù)日數(shù)為6.4 d，達到和超過7 d過程的累積日數(shù)占持續(xù)高溫過程總累積日數(shù)的56.4%，本文將持續(xù)時間達到和超過7 d(3～6 d)的持續(xù)高溫過程稱為長持續(xù)高溫過程(普通持續(xù)高溫過程)。分別對長持續(xù)高溫過程和普通持續(xù)高溫過程進行統(tǒng)計(圖7和圖8)。由圖7可以看到，華南區(qū)域和長江區(qū)域的長持續(xù)高溫過程在20世紀90年代末至21世紀初均存在年代際增長，華南(長江)區(qū)域在1961—1997年與1998—2019年兩個階段長持續(xù)高溫過程年累積日數(shù)的平均值相差6.1 d(8.3 d)，達到0.01顯著性水平。兩個區(qū)域歷史上長持續(xù)高溫過程累積日數(shù)排名前3位的年份都發(fā)生在后一階段，華南區(qū)域出現(xiàn)在1998，2007年和2010年，長江區(qū)域出現(xiàn)于2003，2013年和2018年。另外，1961—2019年長江區(qū)域線性增長趨勢也達到0.01顯著性水平(相關(guān)系數(shù)為0.3455)。圖8是普通持續(xù)高溫過程年累積日數(shù)變化，華南區(qū)域的線性增長趨勢顯著(相關(guān)系數(shù)為0.5789，達到0.001顯著性水平)，長江區(qū)域的線性減弱趨勢不顯著。以上說明，華南區(qū)域無論長持續(xù)高溫過程還是普通持續(xù)高溫過程，年累積日數(shù)近20年明顯增多(圖7和圖8)，導(dǎo)致持續(xù)高溫過程總累積日數(shù)也明顯增多(圖5a)；長江區(qū)域的長持續(xù)高溫過程增多，普通持續(xù)高溫過程減少(圖7b和圖8b)，使得持續(xù)高溫過程總累積日數(shù)較華南區(qū)域低。因此，兩個區(qū)域持續(xù)高溫指數(shù)相對強弱發(fā)生年代際變化，前一階段(1961—1978年)的長江區(qū)域明顯比華南區(qū)域強，后一階段(1979—2019年)華南區(qū)域比長江區(qū)域略強(圖6)。

圖6 1961—2019年長江區(qū)域與華南區(qū)域的持續(xù)高溫指數(shù)差值

圖7 1961—2019年華南區(qū)域和長江區(qū)域的長持續(xù)高溫過程年累積日數(shù)

圖8 1961—2019年華南區(qū)域和長江區(qū)域的普通持續(xù)高溫過程年累積日數(shù)

5 結(jié)論與討論

本文基于體現(xiàn)大尺度特征的區(qū)域性持續(xù)高溫過程定義指標，對比1961—2019年中國東部4個區(qū)域(華南、長江、黃淮和華北)的持續(xù)高溫過程，主要結(jié)論如下：

1)在劃分區(qū)域的基礎(chǔ)上，綜合考慮高溫站點相鄰性、空間范圍、前后兩日重合度、區(qū)域氣候特點以及方法的普適性等，建立區(qū)域性持續(xù)高溫過程定義指標。統(tǒng)計表明：華南區(qū)域、長江區(qū)域、黃淮區(qū)域和華北區(qū)域的持續(xù)高溫過程次數(shù)平均每年為3.3，2.8，2.2和0.8，過程平均持續(xù)日數(shù)為5.1，6.4，5.0 d 和3.9 d，平均年累積日數(shù)為16.8，17.8，11.0 d和3.1 d。

2)華南區(qū)域性持續(xù)高溫過程跨越季節(jié)最長；長江區(qū)域性持續(xù)高溫過程持續(xù)性最強,氣候平均年累積日數(shù)最多；華北區(qū)域性持續(xù)高溫過程氣候平均年累積日數(shù)最少，末次過程的結(jié)束日期最早，基本上結(jié)束于7月底或之前。

3)華南、長江、華北3個區(qū)域持續(xù)高溫指數(shù)都存在顯著的線性增長趨勢，其中華南區(qū)域線性增長相關(guān)系數(shù)最高，增長率也最高，達到3.3 d·(10 a)-1；華北區(qū)域線性增長相關(guān)系數(shù)僅次于華南。黃淮區(qū)域歷史上僅有的4次非夏季持續(xù)過程，均發(fā)生于20世紀90年代末至21世紀前20年。

4)長江和華南兩區(qū)域的持續(xù)高溫指數(shù)的差值存在顯著年代際變化，1961—1978年長江區(qū)域的持續(xù)高溫指數(shù)明顯比華南區(qū)域強，1979—2019年轉(zhuǎn)為華南區(qū)域比長江區(qū)域略強，長江和華南兩區(qū)域的指數(shù)差值在兩個階段相差近10 d。

本文研究表明：在全球變暖背景下，我國東部大部分區(qū)域的持續(xù)高溫過程線性增長趨勢明顯，但各區(qū)域之間存在一定差異。一般情況下，高溫事件較少發(fā)生在雨日，降水與極端高溫事件有很強關(guān)聯(lián)[35]。文獻[34]線性趨勢分析表明：夏季華北地區(qū)降水日數(shù)和降水量均存在顯著減少趨勢，華南地區(qū)則降水日數(shù)明顯減少，但降水量減少不顯著，而長江和淮河流域降水量明顯增多。這說明華北的高溫加劇與干旱有關(guān)，長江和淮河流域由于降水量明顯增多，部分抵消高溫，使黃淮區(qū)域持續(xù)高溫過程線性增長趨勢不明顯，長江區(qū)域持續(xù)高溫過程顯著增強主要出現(xiàn)在近10年，線性增長趨勢比華南區(qū)域弱。華南區(qū)域的降水日數(shù)明顯減少與全球變暖背景相疊加，導(dǎo)致區(qū)域性持續(xù)高溫過程線性增長最顯著、增長幅度最大。由此可見，在全球變暖背景下，由于各區(qū)域的環(huán)流和降水等氣象要素的異常表現(xiàn)不同，導(dǎo)致區(qū)域性持續(xù)高溫變化趨勢的顯著性或變化幅度存在差異，這也是長江和華南兩區(qū)域的持續(xù)高溫指數(shù)差值存在顯著年代際變化的原因。

區(qū)域性持續(xù)高溫變化趨勢的影響因素復(fù)雜，既有大氣環(huán)流、海溫異常變化[12,24]和土壤濕度[36]的影響，也與溫室氣體、城市化和熱島效應(yīng)、氣溶膠的濃度、云量覆蓋[37-38]甚至城市景觀[39]等有關(guān)。本文基于對區(qū)域性持續(xù)高溫過程判斷，揭示中國東部4個區(qū)域持續(xù)高溫過程變化特征，但各區(qū)域持續(xù)高溫過程的年際、年代際變化以及不同趨勢的機理仍需要深入研究。