识别连续高温热浪事件的研究

何 杰，何月顺

（东华理工大学信息工程学院，江西 抚州 344000）

1 现状

近年来，随着全国气候变暖和城市化进程的加快，引起更加显著的热浪效应，使得全国范围内的酷热日益频繁，高温热浪事件越来越突出，正逐渐成为一种严重气象灾害。这种灾害将直接影响到人的身体健康，严重威胁到人类的生活以及生活质量。高温热浪的标准主要依据高温对人体产生影响或危害的程度而制定的，因为高温热浪受地理、社会和经济等多方面的影响，因此世界各国和地区研究高温热浪所采取的方法不同，其标准也有很大差异。

我国一般把日最高气温达到或超过35℃时称为高温，连续数天（3天以上）的高温天气过程称为高温热浪，由于近年来高温热浪天气的频繁出现，高温带来的灾害日益严重。为此，高温预警的制定以及更加有效的识别连续高温热浪事件将显得非常重要。识别连续高温热浪事件即是对高温事件连续性过程的一个识别，本文主要是陈述如何识别连续高温热浪事件。

2 识别连续高温热浪事件

识别连续高温热浪事件，主要是识别一段时间内全国出现连续高温的区域、连续高温时长、连续高温的起始时间和结束时间，下图1为该算法的主要思路流程图:

图1 连续高温热浪事件算法的思路流程图

2.1 确立初次临时可能事件

（1）确立初次临时可能事件的前提。从全国696个气象台站中获取一段时间的气象数据，识别出这段时间内的日最高气温以及台站的相关数据，并计算出需要识别的日数N，通过自然高温带分离方法分离出K(i)（i为时间，单位是日，i≤N）个独立的高温带，独立高温带内台站信息sta(I,kk)（sta为站号信息表，i为时间日i

（2）确立初次临时可能事件。若第一日的高温带数K(1)＞0,则记录初次临时可能事件数为 K(1),若 k(1)=0，则 k(2)是否大于0，如果是则k(2)为初次临时可能事件，以此类推。判断初次临时可能事件后，依次记录初次临时可能事件的事件起始事件day(inum)=第i天得日期，以及事件持续时间nday(inum)=1（inum为事件的序号）。

2.2 识别过程描述

（1）比较第i日各个高温带与临时可能事件相互之间的重合关系。比较两者之间的重合关系，只要两者含有相同的台站号或格点号即判断重合，若第i日的高温带数大于0，则比较第i日各个高温带与临时可能事件的重合关系；若第i日的高温带数等于0，则第i+1日进行相应的判断。

例：（图 2）假设第一日初次临时可能时间为 1、2、3、4（圆圈所示）第二日的K(2)=5即第i=2日的高温带对应1、2、3、4、5（菱形所示）。实线表示某一高温带与各个临时可能事件之间的重合关系，可见5个高温带与临时事件间的重合个数cover1分别为2，1，1，1，0。虚线表示某一临时可能事件与各个高温带的重合关系，可见4个临时事件与高温带间的重合个数cover2分别为1，1，2，1。接下来，根据这些重合信息将第i日的高温带信息传递、合并给临时事件。

图2 临时可能事件与高温带之间的关系

（2）根据高温带与各个临时时间的重合关系进行合并、信息传递处理。若cover1＞1，即某个高温带与2个及以上的临时事件重合，则执行下述步骤1；若 cover1=1，则执行步骤2；若cover1=0，则执行步骤3。

步骤 1：如例（图 1），高温带 1与临时事件 1、2均有重合，则将临时事件2的站点序号信息合并给事件1，同时将与事件2重合的高温带序号也合并给1，临时事件2的重合信息归0；再执行步骤2，如例临时事件1与高温带1有重合，将高温带1的信息合并给临时事件1，则临时事件1持续时间加1。

步骤2：若cover2＞0，即某一临时可能事件与高温带有重合，则将高温带信息并入临时事件，临时事件持续日数加1，结束日加1。

如例（图 1），临时事件3与高温带2、3有重合，则将高温带2、3的信息并入临时事件3，第二日的临时事件3包含了两个高温带（1和2）；同样，第二临时事件4含一个高温带4，持续时间加1，且合并入高温带4的信息。

步骤3：若cover1=0，即某一高温带与任一临时可能事件均不重合，则产生新的临时事件。如图 1高温带5，则产生新的临时事件5，其开始日为第i=2日，持续时间为1天，该临时事件信息即为高温带5的原始信息。

最后，第二日的全部临时可能事件产生，包含5个临时可能事件（1、2、3、4、5）。 其中，由于事件 2 的历史信息全部传递给了事件1（起始日、结束日，站点序号集等），事件2的持续时间归0，高温带1与临时事件重合的个数为1。

（3）判断临时事件能否确定为正式事件。若第i日的某临时事件持续日数大于0、且（i>结束日+1天），即该临时事件存在且连续1日没有出现，即可判断该临时事件为一次正式事件。这个正式事件的持续日数、起止日、每日包含的高温带数、台站序号等即为该临时事件的持续时间、起止日、每日包含的高温带数、台站序号等。将变为正式事件的临时事件个例的历史信息清零。

（4）将临时事件重新整理。在上述所有步骤的基础上，根据临时事件的持续时间来重新整理，即若持续时间为0，则将后一个临时事件的信息传递给信息为0的临时事件。如本例所述（图3），临时事件2的信息全部合并给了事件1，自身信息归零，则将临时事件3、4、5的信息逐个向前传递。

最后一步循环以上1至4步，直至i=N时，即当循环到最后一日时，存在临时可能事件，且该事件持续时间大于0，则将临时事件转为正式事件，循环结束。

图3 临时可能事件之间关系

3 结语

高温热浪是一种较短时间尺度的气象灾害，其基本天气特征是高温低湿，除高寒地带外，每年6~8月在我国各地均有发生。高温热浪的影响是多方面的，如对生态环境的影响、工农业生产的影响以及人的身体健康的影响，所以高温热浪事件的识别对以后高温热浪事件的预测以及预防是非常主要的。

通过上述高温热浪的识别过程可以更加准确、快速的确定高温热浪发生的区域，并且可以确定近几十年来我国高温热浪事件的空间尺度、强度以及其发生频率，这样便可依据这些特点的变化特征进行分析，提供历史和实时高温热浪事件不同特征的时空变化规律信息和图形产品。然而此算法不足之处在于确定连续高温热浪区域的精确度受全国气象台站的距离以及分布的影响。

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