吳萍萍，閆海龍，吳裴裴，賈 碩

（1.圍場縣氣象局，河北 承德068450；2.隆化縣氣象局；3.承德市氣象局）

極端溫度事件會極大的影響自然環(huán)境以及人們社會生產(chǎn)生活，甚至比氣候平均狀態(tài)引起的自然環(huán)境和人們生活變化更為明顯[1]。所以，需要研究極端溫度事件的變化趨勢。目前，諸多評估報告描述大尺度極端溫度事件的變化趨勢，但對小尺度小區(qū)域的變化趨勢仍沒有定性的評述[2]，因而需要對區(qū)域極端溫度事件的變化趨勢進(jìn)行詳細(xì)的研究。

圍場縣地處內(nèi)蒙古高原與冀北山地的過渡地帶，在西北部壩上及接壩地區(qū)海拔高，在東南部壩下地區(qū)海拔低，海拔高度差在500 m左右。全縣地形復(fù)雜，因而氣候呈現(xiàn)多樣性，北部壩上地區(qū)，晝夜溫差大，氣溫整體偏低，降水量偏少，夏季多小陣雨天氣，春、秋、冬季風(fēng)沙大，無霜期時間短。壩下地區(qū)，氣溫較壩上地區(qū)高，年平均降水量435.3 mm。人民生產(chǎn)生活以農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)為主，而暴雨、干旱、霜凍、冰雹等自然災(zāi)害較多，經(jīng)常給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來損害，影響人們生活。圍場縣生態(tài)環(huán)境脆弱，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化非常敏感。極端氣候事件對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)會產(chǎn)生明顯影響，高溫或低溫事件都會影響到作物的生長和產(chǎn)量[3]。所以，研究圍場縣極端溫度事件變化規(guī)律具有必要性，有助于解釋圍場縣區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)變化趨勢。

本研究使用高溫、低溫極值的日尺度變化、年極值、強度的變化趨勢以及日溫差指標(biāo)，分析圍場國家基本氣象站極端溫度事件的變化趨勢，研究本區(qū)域內(nèi)極端溫度事件的變化特征，便于預(yù)測極端溫度事件未來趨勢并提出應(yīng)對極端溫度事件的對策，為圍場縣的可持續(xù)發(fā)展以及服務(wù)材料的制作提供參考。

1 資料和方法

1.1 資料的選取

本文使用的資料為河北省氣象信息共享平臺提供的圍場國家基本氣象站1951—2015年65年逐日最高氣溫、逐日最低氣溫。

1.2 方法

1.2.1 百分位數(shù)法

基于百分位數(shù)定義極端溫度事件，利用圍場國家基本氣象站日最高溫度確定極端高溫的閾值，日最高溫度確定極端高溫的閾值。

方法為：求出1951—2015年同日65個最高氣溫值的第95百分位數(shù)，同日65個最低氣溫值的第5百分位數(shù)。計算步驟為：以遞增順序排列每組數(shù)據(jù)，計算出指數(shù)i，指數(shù)計算方法為：i=n×p%。

其中n為同日最高氣溫個數(shù)，為65，p為第p百分位數(shù)。如果i不是整數(shù)，將i向上取整，大于i的毗鄰整數(shù)就是第p百分位數(shù)的位置；如果i是整數(shù)，則第p百分位數(shù)是第i項與第 （i+1）項數(shù)據(jù)的平均值。得出的第95個累計百分位的數(shù)值作為該站該日極端高溫的閾值，第5個累計百分位的數(shù)值作為該站該日極端低溫的閾值。使用這個方法，可以分別得出366個極端高溫閾值和極端低溫閾值，若某日的最高溫度高于于該日極端高溫的閾值，那么稱該日出現(xiàn)了極端高溫事件；同理，若某日的最低溫度低于該日極端低溫的閾值，那么稱該日出現(xiàn)了極端低溫事件[4]。

圖1 日尺度變化

圖2 最高溫度年極值變化

1.2.2 M-K法

使用Mann-Kendall方法（M-K法）[5]檢驗高溫、低溫極值的日尺度變化、年極值、強度的變化趨勢以及日溫差指標(biāo)的單調(diào)變化趨勢以及年均變化幅度。并使用反距離加權(quán)插值法對以上指標(biāo)的趨勢進(jìn)行內(nèi)插，進(jìn)而分析出它們的分布規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

使用百分位數(shù)定義極端事件，得出圖1高低溫閾值日尺度變化規(guī)律。從圖1可知，低閾值的取值范圍為-25.6～13.7℃，高閾值的取值范圍為-0.5～34.5℃。如果按照目前一些分析研究對極端溫度數(shù)值的界限定義，將35.0℃作為極端高溫事件的閾值，-10.0℃作為極端低溫事件的閾值，圍場縣將出現(xiàn)6個月的極端低溫事件，而不存在極端高溫事件。

利用M-K法檢驗得出圍場縣極端高溫的頻率呈升高趨勢，極端低溫的頻率呈降低的趨勢（圖略），這與全球變化趨勢一致。

從圖2、圖3最高溫度、最低溫度極值濾波后顯示的線性趨勢線可知，最高溫度、最低溫度均有單調(diào)升高趨勢。最高氣溫年極值平均為33.1℃，介于29.2～39.4℃，年均增幅為0.16℃。 最低溫度年極值平均為-25.1℃，介于-32.3～-20.0℃，年均增幅為0.19℃。

圖3 最低溫度年極值變化

日最高氣溫和日最低氣溫的綜合變化才能決定日溫差的變化，圍場縣極端高溫和極端低溫強度都呈現(xiàn)升高趨勢，但極端低溫的年均增幅（0.19℃）大于極端高溫的年均增幅（0.16℃）。據(jù)相關(guān)資料介紹，1950—2004年世界上大部分區(qū)域的日溫差有所降低[5]，圍場縣的日溫差變化和此結(jié)論一致。

3 小結(jié)

本文利用1951—2015年65年圍場國家基本氣象站的日最高溫度和日最低溫度資料，采用百分位數(shù)法和M-K法，分析了圍場縣極端溫度事件的變化趨勢及變化特征，進(jìn)而討論極端溫度事件對圍場縣生產(chǎn)生活的影響，結(jié)果表明：（1）極端溫度事件有單調(diào)趨勢，更為顯著的是極端低溫事件，1年中極端低溫閾值有6個月小于-10.0℃；（2）極端高溫和極端低溫年極值均有升高的趨勢，日溫差呈現(xiàn)升高的趨勢，表明極端溫度事件對全球增暖的響應(yīng)存在共性，如頻率增加、強度增大等；（3）農(nóng)民生產(chǎn)生活中應(yīng)該關(guān)注強降溫造成的霜凍、冰凍對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活出行的影響，尤其注意防范春播、秋收之時造成的霜凍對出苗和收獲的影響，相關(guān)部門應(yīng)及時做好預(yù)報信息傳遞工作。

[1]Katz R W，Brown B G.Extreme events in a changing climate：Variability is more important than averages[J].Climatic Change，1992，21（3）：289-302.

[2]Kunkel K E.North American trends in extreme precipitation[J].Natural Hazards，2003，29（2）：291-305.

[3]丁一匯，任國玉，石廣玉，等.中國氣候變化的歷史和未來趨勢[J].氣候變化研究進(jìn)展，2006，2（1）：3-8.

[4]翟盤茂，潘曉華.中國北方近50年溫度和降水極端事件變化[J].地理學(xué)報，2003（S1）：1-10.

[5]李志，鄭粉莉，劉文兆.黃土高原極端溫度事件的時空變化[J].自然災(zāi)害學(xué)報，2011（6）：6-12.