張 波,谷曉平,易俊蓮
(1.貴州省山地環(huán)境氣候研究所,貴州 貴陽550002;2.貴州省山地氣候與資源重點實驗室,貴州 貴陽550002)
近年來,在全球氣候變暖的大背景下,極端天氣氣候事件頻繁發(fā)生。IPCC第五次評估報告指出,人類活動極有可能是20世紀(jì)中期以來全球氣候變暖的主要原因,可能性在95%以上,冰川減少、海平面上升,極端天氣的增加。據(jù)報告統(tǒng)計,從20世紀(jì)50年代開始,地球上的極端天氣開始增多,包括強降雨、熱浪、洪水和干旱等,最高、最低氣溫,特別是高溫這種災(zāi)害性天氣已嚴(yán)重影響了人們的正常生產(chǎn)和生活(IPCC5)。
高溫氣象災(zāi)害問題已成為學(xué)術(shù)界研究的熱點,國內(nèi)外已有不少學(xué)者對高溫日數(shù)的時間和空間分布進行了相關(guān)研究。苗愛梅等[1]利用1958-2008年山西109站的最高氣溫資料,研究了山西省高溫日數(shù)的時空分布及變化趨勢。常軍等[2]利用經(jīng)驗正交函數(shù)分析了河南省夏季≥35℃高溫日數(shù)的時空特征。龐文保等[3]提出了通過氣候資料統(tǒng)計逐日高溫及出現(xiàn)累計日數(shù)建立風(fēng)險區(qū)劃指標(biāo)體系,對陜西高溫氣象災(zāi)害風(fēng)險進行了劃區(qū)。張書娟等[4]利用ArcGIS對華東地區(qū)高溫災(zāi)害危險性評估與分區(qū)進行了研究。伍紅雨等[5]分析了近49年廣東高溫的氣候特征及其變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)49年來廣東年平均高溫日數(shù)呈明顯的增加趨勢,以2.9d/10a的速率增加,特別是2000年以后更加明顯。陳見等[6]從氣象角度綜合評估了高溫災(zāi)害影響度。胡峰等[7]利用山東省50年的高溫氣象資料分析了山東省高溫氣象災(zāi)害的變化趨勢和風(fēng)險特征。韓世剛等[8]分析了近47年來重慶市高溫日數(shù)的時空分布特征,表明重慶市高溫日數(shù)呈現(xiàn)出增加-減少-增加的變化趨勢。劉學(xué)峰等[9]分析了河北省近50年最高氣溫及高溫日數(shù)變化特征。其他有關(guān)高溫的研究還有很多[10-20]。
貴州省地處云貴高原東部斜坡過渡帶,地貌以高原山地為主,氣候類型屬中國亞熱帶高原季風(fēng)濕潤氣候,山區(qū)地勢起伏較大,山地氣候的垂直分帶明顯,氣候環(huán)境復(fù)雜。目前,貴州省高溫時空分布特征方面的研究未見報道。對此,筆者以貴州省85個氣象臺站逐日最高氣溫資料為基礎(chǔ),研究近50年貴州省高溫日數(shù)的時空特征及變化趨勢,以期為貴州防災(zāi)減災(zāi)以及高溫氣象災(zāi)害風(fēng)險區(qū)域劃分提供科學(xué)依據(jù)。
選用貴州省1961-2010年81個氣象站逐日最高氣溫資料,貴州省有85個地面氣象觀測站,由于各站建站時間不一致,為了保證資料的完整性,剔除數(shù)據(jù)缺測較多的站點。
采用線性趨勢分析等方法進行。定義日最高氣溫≥35℃為一個高溫日。用一元線性回歸方程Xi=a+bti(i=1,2,……,n),式中,Xi為高溫日,a為回歸常數(shù),b為回歸系數(shù),a和b可以用最小二乘法計算,以b的10倍作為氣候要素的氣候傾向率[21]。
從表可知,1961-2010年的近50年中,貴州省≥35℃高溫日共出現(xiàn)365d,約占總天數(shù)的2%,高溫日平均達7.3d/a;高溫天氣主要出現(xiàn)在5-9月,其中7-8月出現(xiàn)頻率最大,分別達35.3%和40.3%。從圖1看出,近50年來,1972年≥35℃高溫天氣日數(shù)最多,為12.8d;2006年其次,12.9d;1974年最少,僅1.3d。從長期變化看,近50年≥35℃高溫日數(shù)呈較弱的線性增加趨勢,趨勢值為0.25d/10a,但未通過顯著性檢驗。從高溫日數(shù)的時間序列看,≥35℃高溫日數(shù)呈多-少-多的年代際變化特征。
表 1961-2010年貴州省高溫天氣不同月份的出現(xiàn)日數(shù)Table Number of high temperature days in different month in Guizhou during 1961-2010
圖1 1961-2010年貴州省高溫天氣日數(shù)的年變化Fig.1 Annual variation of high temperature days in Guizhou during 1961-2010
從圖2看出,近50年平均最高氣溫的變化趨勢呈遞增趨勢,趨勢值為0.12℃/10a。最高氣溫平均值1963年最高,達21.3℃;1984年最低,為18.9℃;1986年以后,平均最高氣溫開始緩慢回升,達21.1℃。分析發(fā)現(xiàn),以1985年作為分界,1961-1985年平均最高氣溫呈遞減趨勢,1986-2010年則呈顯著的遞增趨勢,趨勢系數(shù)為0.34℃/10a。從圖2還可知,近50年貴州省極端最高氣溫呈顯著的遞增趨勢,遞增速率為0.41℃/10a。分析發(fā)現(xiàn),以1985年作為分界,1961-1985年極端最高氣溫呈遞減趨勢,1986-2010年則呈顯著的遞增趨勢,遞增速率為0.26℃/10a;2001年以后極端高溫天氣的遞增速率達0.98℃/10a。
圖2 1961-2010年貴州省平均最高氣溫與極端最高氣溫的年際變化Fig.2 Interannual variation of high temperature days in Guizhou during 1961-2010
從圖3看出,1961-2010年貴州省極端最高氣溫有2個極值中心,一個位于黔南的都勻站點,極端最高氣溫達47.3℃;一個位于貴州北部赤水站點,極端最高氣溫達42.3℃。西部高海拔地區(qū)及貴陽地區(qū)的極端最高氣溫為33.6~35℃;其余站點的極端最高氣溫均高于35℃。其中,黔南的南部及黔東南地區(qū)極端最高溫接近40℃。
圖4 1961-2010年貴州省高溫天氣日數(shù)的空間變化趨勢Fig.4 Spatial and temporal variation trend of high temperature days in Guizhou during 1961-2010
受地形地貌的影響,貴州≥35℃高溫日數(shù)多年平均高溫日數(shù)以銅仁市、黔東南州、黔南州及遵義市北部分布較多,最高值達29.9d。貴州西部高海拔地區(qū)及貴陽等站點未出現(xiàn)≥35℃高溫天氣。多年平均高溫日數(shù)的高值中心位于沿河、赤水、羅甸、銅仁和都勻,最高值位于沿河站點,而銅仁、赤水和羅甸的多年平均≥35℃高溫日數(shù)均在20d以上。
從圖4可知,≥35℃高溫日數(shù)呈增加趨勢的臺站主要分布在黔西南、黔南、黔東南和黔西北的大部分地區(qū)。其中,冊享增加的趨勢最為顯著,為2.7d/10a,但未通過顯著性檢驗;呈減少趨勢的站點較少,主要有鎮(zhèn)遠、銅仁、劍河、興義、天柱和赤水等站點,但僅有銅仁和赤水站的減少趨勢較明顯,其趨勢值為0.8d/10a,其他站點減少趨勢不顯著。
1)1961-2010年,貴州省≥35℃高溫日數(shù)呈極小的線性增加趨勢,趨勢值為0.25d/10a;平均最高氣溫變化趨勢呈遞增趨勢,趨勢值為0.12℃/10a,1972年≥35℃高溫天氣日數(shù)最多(12.8d),2006年其次(12.9d),1974年最少(1.3d)。
2)近50年平均最高氣溫變化趨勢呈遞增趨勢,趨勢值為0.12℃/10a。1963年最高(21.3℃),1984年最低(18.9℃),1986年后,平均最高氣溫開始緩慢回升,達21.1℃左右。以1985年作為分界,1961-1985年平均最高氣溫呈遞減趨勢,1986-2010年則呈顯著的遞增趨勢,趨勢系數(shù)為0.34℃/10a。
3)近50年貴州省極端最高溫度的呈顯著遞增趨勢,遞增速率為0.41℃/10a,極端高溫天氣日數(shù)顯著。以1985年作為分界,1961-1985年極端最高氣溫呈遞增趨勢,1986-2010年則呈顯著的遞增趨勢,趨勢系數(shù)為0.26℃/10a;2001年以后極端高溫天氣的遞增速率達0.98℃/10a。
4)貴州省≥35℃高溫天氣主要出現(xiàn)在5-9月,其中7-8月出現(xiàn)頻率最大,分別達35.3%和40.3%;從空間分布看,≥35℃高溫日數(shù)多年平均高溫日數(shù)以銅仁市、黔東南州、黔南州及遵義市北部分布較多,最高值達29.9d?!?5℃高溫日數(shù)呈增加趨勢的臺站主要分布在黔西南、黔南、黔東南和黔西北的大部分地區(qū)。其中,冊享增加的趨勢最為顯著,為2.7d/10a,但未通過顯著性檢驗;呈減少趨勢的站點較少,主要有鎮(zhèn)遠、銅仁、劍河、興義、天柱和赤水等站點,但僅有銅仁和赤水站的減少趨勢較明顯,其趨勢值為0.8d/10a,其余站點減少趨勢不顯著。
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