1971—2021年邢臺市極端氣溫變化特征

摘 要：采用ECMWF-ERA5數(shù)據(jù)集，選取河北中南部平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫，根據(jù)氣候變化指標(biāo)中溫度相關(guān)的核心的10個(gè)極端氣溫指標(biāo)，對邢臺市極端氣溫變化特征進(jìn)行研究，分析了邢臺市氣候變暖與河北中南部的同步性與非同步性，研究邢臺極端氣溫指數(shù)變化特征。結(jié)果表明：（1）1971—2021年邢臺市平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫均呈上升趨勢，且河北中南部增長速率高于邢臺市，極端氣溫變化趨勢為0.256 ℃/10年（最低氣溫——邢臺）＜0.261 ℃/10年（平均氣溫——邢臺）＜0.265 ℃/10年（平均氣溫——河北中南部）＜0.267 ℃/10年（最低氣溫——河北中南部）＜0.318 ℃/10年（最高氣溫——邢臺）＜0.321 ℃/10年（最高氣溫——河北中南部）；（2）邢臺極端氣溫指數(shù)時(shí)間變化特征，冷晝、冷夜、冰凍、霜凍、冷持續(xù)日數(shù)呈減少趨勢，暖晝、暖夜、夏季、熱夜、暖持續(xù)日數(shù)呈增加趨勢，且冬季變暖幅度明顯。

關(guān)鍵詞：氣溫變化；極端氣溫；時(shí)空變化；氣候變暖；邢臺市

中圖分類號：P468.021 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）09–0-03

IPCC第六次評估報(bào)告指出，近百年來氣候系統(tǒng)變化廣泛而迅速，人類活動(dòng)使得全球氣候變暖形勢加劇，報(bào)告還凸顯了應(yīng)對氣候變化的緊迫性及對于全球1.5 ℃和2 ℃溫升控制前景的嚴(yán)峻性[1-2]。2011—2020年全球地表平均氣溫上升1.1 ℃，自1970年以來，全球地表溫度的增長速率為近2000年以來最快的50年?！吨袊鴼夂蜃兓{(lán)皮書（2022）》指出，1951—2021年，我國地表年平均氣溫上升速率為0.26 ℃/10年；2021年，我國地表平均氣溫較常年偏高0.97 ℃，為1901年以來最高[3]。

人類活動(dòng)全球氣候變暖，極端天氣氣候事件發(fā)生的頻率和強(qiáng)度增加，對自然環(huán)境和人類生活環(huán)境有極大的不利影響，加劇了氣候風(fēng)險(xiǎn)帶來的損失與損害。近年來，河北中南部地區(qū)極端天氣發(fā)生的頻率與強(qiáng)度呈加劇趨勢，對農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、人民財(cái)產(chǎn)安全等方面帶來巨大影響，在全球變暖的大趨勢背景下，影響可能繼續(xù)加劇或持續(xù)，尤其是邢臺市地勢西高東低，包含山區(qū)、丘陵、平原，極端天氣帶來的影響還可能引發(fā)次生災(zāi)害。氣候變化是不同的時(shí)空尺度相互疊加的結(jié)果，不同區(qū)域氣候變化與大空間尺度氣候變化存在同步與非同步性，因此區(qū)分不同的時(shí)空尺度在氣候變化的研究中至關(guān)重要。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

選取1971—2021年河北省中南部平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫，數(shù)據(jù)來源于ECMWF-ERA5數(shù)據(jù)集2 m高度上逐小時(shí)氣溫?cái)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)具有較好的連續(xù)性。數(shù)據(jù)研究時(shí)段為1971—2021年，網(wǎng)格數(shù)據(jù)分辨率為0.25°×0.25°。

1.2 研究方法

極端氣溫指標(biāo)定義是根據(jù)氣候委員會(huì)（CCI）、全球氣候研究計(jì)劃（WCRP）、海洋學(xué)和海洋氣象學(xué)聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)（JCOMM）聯(lián)合氣候變化檢測和指數(shù)專家組確定的“氣候變化指標(biāo)”（ETCCDI/CRD），該氣候指標(biāo)被廣泛運(yùn)用于國內(nèi)外學(xué)者在極端氣溫方面的研究。

從27個(gè)氣候變化指標(biāo)中選取溫度相關(guān)的10個(gè)極端氣溫指標(biāo)，包括相對指數(shù)、絕對指數(shù)和持續(xù)指數(shù)（表1）。

2 結(jié)果與分析

2.1 極端氣溫變化特征

1971—2021年河北中南部和邢臺多年年均氣溫分別為13.19 ℃和13.84 ℃，年均最高氣溫分別為18.47 ℃和19.23 ℃，年均最低氣溫分別為7.53 ℃和8.19 ℃，邢臺均偏高。在近50年氣溫變化趨勢中，均呈上升趨勢且河北中南部增長速率高于邢臺，極端氣溫變化趨勢分別為：0.256 ℃/10年（最低氣溫——邢臺）＜0.261 ℃/10年（平均氣溫——邢臺）＜0.265 ℃/10年（平均氣溫——河北中南部）＜0.267 ℃/10年（最低氣溫——河北中南部）＜0.318 ℃/10年（最高氣溫——邢臺）＜0.321 ℃/10年（最高氣溫—河北中南部）。邢臺最低氣溫增長速率最低，最高氣溫增長速率最高但仍小于河北中南部增長趨勢。

2.2 極端氣溫相對指數(shù)變化特征

極端氣溫相對指數(shù)為冷晝?nèi)諗?shù)、冷夜日數(shù)、暖晝?nèi)諗?shù)和暖夜日數(shù)，是年內(nèi)氣溫大于或小于研究時(shí)段相對閾值的日數(shù)，可以反映最高溫、最低溫的晝夜冷暖變化。1971—2021年河北中南部和邢臺極端氣溫相對指數(shù)變化趨勢圖（圖2）中可見，冷晝?nèi)諗?shù)和冷夜日數(shù)呈下降趨勢，下降速率為3.57 d/10年（冷晝——邢臺）＜3.80 d/10年（冷晝——河北中南部）、4.79 d/10年（冷夜——邢臺）＞4.66 d/10年（冷夜——河北中南部），暖晝?nèi)諗?shù)和暖夜日數(shù)呈上升趨勢，上升速率為3.28 d/10年（暖晝——邢臺）＜3.30 d/10年（暖晝——河北中南部）、2.46 d/10年（暖夜——邢臺）＜2.92 d/10年（暖夜—河北中南部）。邢臺與河北中南部相比，冷晝下降速率偏小但冷夜下降速率偏大，暖晝和暖夜上升速率均偏小。

2.3 極端氣溫絕對指數(shù)變化特征

極端氣溫絕對指數(shù)為冰凍日數(shù)、霜凍日數(shù)、夏季日數(shù)和熱夜日數(shù)，是年內(nèi)氣溫大于或小于絕對閾值的日數(shù)，可以反映極端氣溫的季節(jié)的冷暖變化。1971—2021年河北中南部和邢臺極端氣溫絕對指數(shù)變化趨勢圖（圖3）中可見，冰凍日數(shù)和霜凍日數(shù)均呈下降趨勢，下降速率為2.30 d/10年（冰凍——邢臺）＜2.57 d/10年（冰凍——河北中南部）和2.79 d/10年（霜凍——邢臺）＞2.45 d/10年（霜凍——河北中南部）；夏季日數(shù)和熱夜日數(shù)均呈上升趨勢，2.99 d/10年（夏季——邢臺）＜3.22 d/10年（夏季——河北中南部）和2.41 d/10年（熱夜——邢臺）＜2.47 d/10年（熱夜——河北中南部）。邢臺極端氣溫絕對指數(shù)與河北中南部相比，冰凍下降趨勢較小但霜凍下降趨勢較大，夏季和熱夜上升趨勢均較小。

2.4 極端氣溫持續(xù)指數(shù)變化特征

極端氣溫持續(xù)指數(shù)為暖持續(xù)日數(shù)和冷持續(xù)日數(shù)，反映極端氣溫的持續(xù)性變化。1971—2021年河北中南部和邢臺極端氣溫持續(xù)指數(shù)變化趨勢圖（圖4）中可見，暖持續(xù)日數(shù)呈上升趨勢，上升速率分別為3.36 d/10年（邢臺）＞2.97 d/10年（河北中南部），冷持續(xù)日數(shù)呈下降趨勢，下降速率為4.32 d/10年（邢臺）＞4.18 d/10年（河北中南部）。暖持續(xù)日數(shù)呈明顯上升趨勢，且邢臺上升趨勢均大于河北中南部；冷持續(xù)日數(shù)呈下降趨勢明顯，邢臺下降趨勢大于河北中南部。因此，邢臺氣候變暖程度高于河北中南部平均水平。

3 結(jié)論與討論

分析1971—2021年邢臺市極端氣溫時(shí)空變化趨勢，結(jié)論如下：

（1）1971—2021年邢臺市近50年氣溫變化趨勢來看，平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫均呈上升趨勢，且河北中南部增長速率高于邢臺，極端氣溫變化趨勢為：0.256 ℃/10年（最低氣溫——邢臺）＜0.261 ℃/10年（平均氣溫——邢臺）＜0.265 ℃/10年（平均氣溫——河北中南部）＜0.267 ℃/10年（最低氣溫——河北中南部）＜0.318 ℃/10年（最高氣溫——邢臺）＜0.321 ℃/10年（最高氣溫——河北中南部）。

（2）在邢臺極端氣溫指數(shù)時(shí)間變化中，冷夜下降趨勢大于冷晝、暖晝上升趨勢大于暖夜；冰凍下降趨勢小于霜凍，夏季上升趨勢大于熱夜；暖持續(xù)日數(shù)呈上升趨勢，冷持續(xù)日數(shù)呈明顯下降趨勢。邢臺氣候變暖程度高于河北中南部平均水平，冬季變暖程度大于夏季，主要因素是冬季大幅度的持續(xù)增溫。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫穎.人類活動(dòng)對氣候系統(tǒng)的影響：解讀IPCC第六次評估報(bào)告第一工作組報(bào)告第三章[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào)，2021，44 （5）：654-657.

[2] 樊星，秦圓圓，高翔.IPCC第六次評估報(bào)告第一工作組報(bào)告主要結(jié)論解讀及建議[J].環(huán)境保護(hù)，2021，49（Z2）：44-48.

[3] 巢清塵.中國氣候變化藍(lán)皮書（2022）[M].北京：科學(xué)出版社，2022.

收稿日期：2024-06-14

作者簡介：孫晶（1992—），女，河北邢臺人，工程師，研究方向?yàn)闅庀蠓罏?zāi)減災(zāi)。