[摘要] 本文利用臨安市1966～2010年逐日最高地面氣溫、位勢高度月平均資料、夏季西太平洋副高環(huán)流指數(shù)和赤道太平洋海溫等資料， 分析了臨安極端高溫日數(shù)的氣候變化特征及高溫成因。研究結(jié)果如下：（1）在過去45 年間，臨安極端高溫日數(shù)呈增加趨勢，臨安高溫日數(shù)具有多-少-多的年代際變化規(guī)律。臨安極端高溫頻數(shù)存在突變特征，1994年是臨安高溫日數(shù)顯著增加的明顯突變點(diǎn)。（2）臨安極端高溫日數(shù)與西太平洋副熱帶高壓密切相關(guān)。臨安高溫日數(shù)較多時(shí)， 副高面積指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)較高， 脊點(diǎn)西伸，反之亦然。（3）臨安極端高溫日數(shù)與上年4-12月Nino4區(qū)海溫顯著正相關(guān)。當(dāng)Nino4區(qū)海溫異常偏高時(shí)，第二年臨安容易出現(xiàn)高溫天氣，而當(dāng)Nino4區(qū)海溫異常偏低時(shí)，第二年臨安不易出現(xiàn)高溫天氣。

[關(guān)鍵詞]極端高溫日數(shù)年代際變化西太平洋副高 Nino4區(qū)海溫

[中圖分類號(hào)]P461[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1003-1650 (2014)06-0294-02引言

IPCC第五次評估報(bào)告指出氣候變暖是非常明確的，從1983到2012年這三十年可能是北半球自1400年以來最熱的三十年。1880-2012年，全球海陸表面平均溫度呈線性上升趨勢，升高了0.85℃；2003-2012年平均溫度比1850-1900年平均溫度上升了0.78℃。溫度的升高不僅直接影響溫度極端值的變化，且導(dǎo)致高溫干旱和暴雨洪澇等極端氣候事件的發(fā)生頻率與強(qiáng)度出現(xiàn)加劇的趨勢（楊萍，2009)。而在全球氣候變暖和區(qū)域快速城市化、工業(yè)化造成的城市熱島效應(yīng)的雙重影響下， 我國華東地區(qū)近50 年氣溫增暖更為顯著(徐家良等， 2005) ， 在長江流域及其以南地區(qū)， 近年來幾乎每年都會(huì)出現(xiàn)持續(xù)10天以上的強(qiáng)度大、范圍廣的極端高溫天氣。

臨安市地處浙江省西北部，處在以上海為核心的長江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)，北緯29°56′-30°23′，東經(jīng)118°51′-119°52′，東臨杭州，西接黃山。地形與華夏式構(gòu)造有深刻聯(lián)系，西北山嶺起伏連綿，向東南漸趨低緩，形成低山丘陵和寬谷盆地相向排列，交錯(cuò)分布。地勢自西北向東南傾斜，三面環(huán)山，向杭州灣開口，形成一個(gè)東南向的馬蹄形屏障。近年來，在全球變暖和城市化發(fā)展的影響下，臨安市極端高溫事件頻發(fā)，因此，本文將診斷分析臨安極端高溫事件變化特征及其影響因素，從而為臨安的高溫預(yù)報(bào)提供一定的參考依據(jù)。

一、資料和方法

1.資料來源

研究所用的資料有臨安市1966年-2010年逐日最高地面氣溫資料，美國國家環(huán)境預(yù)測中心/國家大氣環(huán)境中心(NCEP/NCAR)發(fā)布的水平分布率為2．5°×2．5°的月平均全球再分析資料，國家氣候中心提供的1966-2010年西太平洋副熱帶高壓環(huán)流指數(shù)、美國氣候預(yù)測中心提供的1965-2010年Nino1+2、Nino3、Nino4和Nino3.4區(qū)月平均海表面溫度資料。

2.方法

本研究對臨安極端高溫(日最高氣溫≥35 ℃)日數(shù)的變化特征進(jìn)行了分析， 并定性或定量分析了各影響因素與臨安高溫的關(guān)系。文中首先對臨安高溫日數(shù)的年際變化進(jìn)行分析， 采用小波分析法獲得了高溫日數(shù)的變化周期， 并利用M-K檢驗(yàn)方法分析了臨安極端高溫日數(shù)的躍變特征; 利用挑選出的1966-2010 年期間臨安高溫日數(shù)9個(gè)較多年和7個(gè)較少年作為典型高溫和低溫期，對比分析了典型高溫和低溫期的環(huán)流差異， 在此基礎(chǔ)上又分析了臨安極端高溫日數(shù)與西太平洋副熱帶高壓環(huán)流指數(shù)、海溫等因子的相關(guān)關(guān)系。

二、研究結(jié)果與分析

1.臨安極端高溫日數(shù)的長期變化特征

在1966～2010年期間， 臨安年平均極端高溫日數(shù)為26d。表1是1966-2010年4-10月臨安極端高溫日數(shù)月分布情況?！?5 ℃高溫最早出現(xiàn)在4月，最晚出現(xiàn)在10月，但都是極個(gè)別年份；極端高溫主要集中在7月和8月，占總次數(shù)的84.5%。

表1 臨安極端高溫日數(shù)的月分布

將1966-2010年的臨安極端高溫日數(shù)做標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到它的標(biāo)準(zhǔn)化序列和線性趨勢(圖1)，從圖中可見1966-2010年臨安極端高溫日數(shù)呈增加趨勢，線性趨勢系數(shù)達(dá)0.216次／10 年。由9年滑動(dòng)平均可以看出，臨安極端高溫日數(shù)在近45年存在明顯的年代際變化。20世紀(jì)70年代以前，臨安極端高溫日數(shù)為正距平為主，極端高溫日數(shù)較多，70年代至90年代初期以負(fù)距平為主，極端高溫現(xiàn)象較少，而90年代中期以后臨安極端高溫日數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)距平，極端高溫事件發(fā)生頻繁，這和近年來整個(gè)中國以及全球氣溫普遍升高而導(dǎo)致極端高溫事件較多相一致。

圖1臨安極端高溫日數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化序列和線性趨勢

（直線為線性趨勢，曲線為9年滑動(dòng)平均）

臨安地區(qū)45年來極端高溫日數(shù)變化是否呈現(xiàn)出周期性振蕩？接下來對臨安極端高溫日數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化序列進(jìn)行Morlet小波分析，結(jié)果如下：由圖2(a)可知：臨安極端高溫日數(shù)在1966-1975年和1990-2005年呈現(xiàn)出顯著的2-5年周期，1976-1985年期間為2-3年的周期，，但由于資料長度以及小波功率譜頭部效應(yīng)的影響，還需要進(jìn)一步的證明。時(shí)域平均小波功率譜分析表明主中心強(qiáng)度存在準(zhǔn)2.5年周期振蕩(圖3.2b)。

圖2臨安極端高溫日數(shù)時(shí)間序列Morlet小波功率譜分析（a）(陰影區(qū)為通過95%紅噪音信度檢驗(yàn)區(qū)；弧線以下區(qū)域?yàn)樾〔^部影響區(qū))和時(shí)域平均小波功率譜分析（b）

從以上的分析來看，臨安極端高溫日數(shù)有明顯的年際變化特征，且某些年代具有突變性質(zhì)。為了進(jìn)一步了解臨安45年來極端高溫日數(shù)的突變性質(zhì)，我們對其做了Mann-Kendall檢驗(yàn)（圖3）。由UF曲線可見，1966至1975年，UF值由正變負(fù)，且一直減小，表明此期間臨安年高溫日數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，而1976-1994年變化比較平緩，突變點(diǎn)發(fā)生在1994年，之后出現(xiàn)明顯上升趨勢，1999年有小幅下降，但之后上升趨勢進(jìn)一步加強(qiáng)。

圖3 臨安極端高溫日數(shù)的Mann-Kendall統(tǒng)計(jì)量曲線

2. 臨安極端高溫變化的影響因素分析

本文定義臨安極端高溫日數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化距平（圖1）大于1.0為臨安極端高溫多年，小于-1.0為極端高溫少年。以這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)得到了9個(gè)極端高溫多年和7個(gè)極端高溫少年（表2）。由表2可知，臨安高溫年份主要集中在90年代以后，這進(jìn)一步表明在全球變暖背景下，臨安的高溫事件增加的現(xiàn)象愈發(fā)顯著。

表2 臨安極端高溫多年和少年出現(xiàn)年份

2.1臨安極端高溫多年和少年的同期500hPa環(huán)流特征

由于臨安市地處北亞熱帶南緣，夏秋以西南風(fēng)為主，冬春東北風(fēng)為主。而一個(gè)地區(qū)氣溫異常及其程度主要取決于南下的冷空氣和北上暖空氣在該地區(qū)勢力的相對強(qiáng)弱及停留時(shí)間的長短。因此，研究臨安氣溫的異常，就有必要對環(huán)流特征進(jìn)行分析。由臨安極端高溫多、少年夏季500hPa高度距平及差值分布(圖4)可以看出，臨安極端高溫多年(圖4a)，除了鄂霍次克海上空為負(fù)距平外，其他都為正距平區(qū)，這說明東北冷渦強(qiáng)度偏強(qiáng)，位置偏北，副熱帶高壓異常強(qiáng)盛、副高北界明顯偏北，我市在副熱帶高壓控制下，天氣炎熱。而在極端高溫少年（圖4b）日本海上空為正距平，其他地方都為負(fù)距平，說明此時(shí)東北冷渦活動(dòng)位置偏南，副熱帶高壓減弱，這使得北方的冷空氣能在較低緯度活動(dòng)，容易南下。

圖4 臨安極端低溫多年(a)，少年(b)夏季500hPa高度距平及其差值分布(多年-少年)(c) (陰影區(qū)為通過95%顯著性T檢驗(yàn)區(qū)域，單位：hPa)

由臨安極端高溫多年和少年500hPa高度場差值場(圖4c)可以看出，極端高溫多年和少年，500hPa高度場確實(shí)存在顯著差異。從圖中可以看到，東海上空為正差值顯著區(qū)，這說明臨安極端高溫與夏季副熱帶高壓的強(qiáng)弱存在相關(guān)。許多研究指出（項(xiàng)素清等，2003；鄒燕等，2001）夏季西太平洋副熱帶高壓的活動(dòng)與我國東部天氣有十分密切的關(guān)系， 是影響華東夏季高溫的一個(gè)重要因素。為此，將臨安極端高溫頻數(shù)與夏季西太平洋副熱帶高壓指數(shù)(包括副高面積指數(shù)、強(qiáng)度指數(shù)、脊線、北界和西伸脊點(diǎn))做相關(guān)（表3），結(jié)果顯示高溫日數(shù)與夏季西太平洋副高面積指數(shù)、強(qiáng)度指數(shù)在0.05 水平上顯著正相關(guān)，與副高西伸脊點(diǎn)在0.05 水平上顯著負(fù)相關(guān)， 而高溫日數(shù)與脊線位置和北界位置相關(guān)性較差。這表明當(dāng)臨安高溫日數(shù)較多時(shí)， 副高面積指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)較高， 脊點(diǎn)西伸，反之亦然。

表3 夏季西太平洋副熱帶高壓指數(shù)

與臨安極端高溫頻數(shù)的相關(guān)系數(shù)

*通過95%顯著性檢驗(yàn)

2.2 海溫影響

海表溫度是影響大氣環(huán)流的重要因子之一。海溫通過影響副高活動(dòng)而影響高溫天氣， 高溫相對于海溫異常則有數(shù)月之久的滯后性( 陳興芳等，2000)。丁華君等(2007)對2003年夏季江南異常高溫天氣分析表明， 赤道東太平洋關(guān)鍵區(qū)(即Nino3區(qū))海溫與江南高溫呈6個(gè)月的正相關(guān)。為此我們將臨安夏季極端高溫頻數(shù)與Nino區(qū)各月海溫做相關(guān)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，臨安極端高溫頻數(shù)與Nino4區(qū)海溫關(guān)系最密切，而與其他海區(qū)則沒有明顯的相關(guān)性。從表4中可以看到，臨安極端高溫頻數(shù)與上年4-12月的Nino4區(qū)海溫在0.05 水平上顯著正相關(guān)，尤其與上年6-9月海溫在0.01水平上顯著正相關(guān)， 這表明，當(dāng)Nino4區(qū)海溫異常偏高時(shí)，第二年臨安容易出現(xiàn)高溫天氣，而當(dāng)Nino4區(qū)海溫異常偏低時(shí)，第二年臨安不易出現(xiàn)高溫天氣。史軍等（2009）研究發(fā)現(xiàn)浙江的高溫日數(shù)與上年下半年Nino4區(qū)海溫都在0.05 水平上顯著正相關(guān)， 這與本文的研究結(jié)果具有很好的一致性。

表4 上一年Nino4區(qū)各月海溫與臨安極端高溫頻數(shù)的相關(guān)系數(shù)

*通過95%顯著性檢驗(yàn)，**通過99%顯著性檢驗(yàn)

三、結(jié)論

在全球變暖的影響下，臨安極端高溫日數(shù)變化明顯。本文通過對臨安過去45年間極端高溫氣候及影響因素進(jìn)行分析，得到以下一些主要結(jié)論:

1.過去45年間， 臨安年平均極端高溫日數(shù)為26d。極端高溫主要發(fā)生在7月和8月。近45年來臨安極端高溫日數(shù)呈增加趨勢，臨安高溫日數(shù)具有多-少-多的年代際變化規(guī)律。20世紀(jì)60-70年代和20世紀(jì)90年代中期-21世紀(jì)初，極端高溫日數(shù)較多，而在70年代至90年代初期，極端高溫現(xiàn)象較少，而90年代中期以后極端高溫事件發(fā)生頻繁。對臨安極端高溫頻數(shù)進(jìn)行突變檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)1994年是臨安高溫日數(shù)顯著增加的明顯突變點(diǎn)。

2.臨安地區(qū)45年來極端高溫日數(shù)變化呈現(xiàn)出周期性振蕩，臨安高溫日數(shù)以2-3年左右的周期為主。

3.臨安極端高溫日數(shù)與西太平洋副熱帶高壓密切相關(guān)。臨安高溫日數(shù)較多時(shí)，副高面積指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)較高，脊點(diǎn)西伸，反之亦然。

4.臨安極端高溫日數(shù)與上年4-12月Nino4區(qū)海溫顯著正相關(guān)。當(dāng)Nino4區(qū)海溫異常偏高時(shí)，第二年臨安容易出現(xiàn)高溫天氣，而當(dāng)Nino4區(qū)海溫異常偏低時(shí)，第二年臨安不易出現(xiàn)高溫天氣。

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