漳平市高温变化规律研究*

陈红菊,陈洋麟,王法健（.福建省漳平市气象局，福建 漳平364400；.福建省龙岩市气象局，福建 龙岩364000）

近年来高温天气越来越引起人们的重视，高温天气的出现对农业生产、生活带来很大的影响。随着全球气候变暖，漳平的高温天气也发生变化。邹燕等[1]通过对1961—1999年7～9月各高温过程环流背景的统计分析，探讨造成福建省高温天气的主要天气系统及形势特征。蔡晓禾等[2]利用1961—2010年福建省67个气象观测站的最高气温资料，研究了福建省酷热日和福州高温日的分布特征。本文对漳平1958—2014年≥35℃和≥37℃高温天气为研究对象，分析高温日数变化规律。

1 资料来源和研究方法

波分析方法具有多种模式，本文采用Morlet小波功率谱分析。小波变换可以应用在不同频率处包含非静态能量分布的时间序列分析。它具有多分辨率分析的特点，而且在时频两域都具有表征信号局部特征的能力，是一种窗口大小固定不变，但其形状可改变，时间窗和频率窗都可以改变的时频局部化分析方法，所以被誉为分析信号的显微镜。因为小波函数Ψ(G)通常为复数，所以其小波变换Wn(s)也是复数形式，也就是说，我们可以把它分解为实部R{Wn(s)}和虚部s{Wn(s)}，其幅度为|Wn(s)|，相位为tan-1[s(Wn(s))/R{Wn(s)}]，小波功率谱可以表示成|Wn(s)|2[6]。本文依据小波变换和小波功率谱的理论[3-5]对漳平市57a年高温日数在时间序列上进行多尺度特征分析。为减少误差，获得更加准确的结果，建立相应的影响锥去除边界效应对于温度周期特征的影响，并对得到的温度周期特性进行了0.05水平上的高斯白噪声检验[7-9]。

根据中国气象局规定，日极端最高气温≥35.0℃的天气成为高温天气，另外根据高温出现强度可将高温分为3个等级：≥35.0℃为高温，≥37.0℃为危害性高温，≥40.0℃为强危害性高温或酷热高温，连续≥1个高温日的天气过程，称为一个高温过程。

本文选取漳平观测站1958—2014年均一性较好的逐日温度观测资料，对漳平最高气温进行时间序列分析统计，分析高温时间分布规律和变化特征。

2 结果分析

1958—2014年极端最高温度平均为38.9℃，以1988年7月17日41.2℃为最高。从极端最高温度趋势线可以看出极端高温是呈微弱增长趋势。1958—2014年温度≥35℃过程天数以1974年7月17日—8月9日和1992年7月23日—8月15日持续性高温天数达24d为最多。1958—2014年温度≥35℃过程天数≥20d其余为1963年8月18日—9月7日、1978年6月28月—7月20日、2007年7月15日—8月3日。

2.1 时间上分布及变化规律

2.1.1 年际高温变化规律

为了反映漳平市高温日数年际变化规律，分别作出漳平市1958—2014年年高温≥35℃年高温日数时间序列图和1958—2014年年高温≥37℃年高温日数时间序列图，并用线性回归方程表示年高温日数时间序列的线性变化趋势，从图1和图2整体趋势看都是呈下降趋势，趋势变率为7/100a和4/100a。1958—2014年温度≥35℃年高温日数平均为46d，由高温日数均指≥35℃研究可以看出，以1997年年高温日数9d为最少，以1963年年高温日数74d为最多。1958—1991年年高温日数没有明显上升或下降趋势，1991—1997年年高温日数有明显下降趋势，1998—2014年高温日数有明显上升趋势。从5年平均也可以很好印证以上结论。1958—2014年温度≥37℃年高温日数平均为14d，由高温日数均指≥37℃可以看出，以1997年年高温日数1d为最少，以1971年年高温日数32d为最多。1958—1979年和2003—2011年年高温日数没有明显上升或下降趋势，1980—1985年和1990—1997年年高温日数有明显下降趋势，1985—1990年、1997—2003年和2001—2014年年高温日数有明显上升趋势。从5a滑动平均也可以很好得出以上结论。

为了了解漳平市年高温日数多尺度特征，本文通过Morlet小波变换之后的功率谱、时间平均功率谱2～8a尺度平均时间序列图来研究漳平市年高温日数是否存在周期变化，分别称为图（a）、图（b）与图（c）。其中，图（a）中实线所包围闭合部分表示通过了在0.05显著性水平上的高斯白噪声检验的尺度周期，半圆包围部分为去除边界效应之后的尺度周期。从中可以看出漳平市年高温日数时间序列存在显著的2-8年的年际尺度周期。从图4可以看出年高温（≥35℃）日数时间序列存在显著的准3a尺度周期（图a，图b），且这些周期的强度均随着时间变化（图a，图c）。准3a其谱值在2005年之前和2010年之后都较强，其他年份较弱。同时小波功率谱分析还检测出该站在年际尺度上存在准8 a周期，但0.05显著水平检验发现并不显著。从图5可以看出年高温（≥37℃）日数时间序列存在显著的准2～4a尺度周期（图a，图b），且这些周期的强度均随着时间变化（图a，图c）。准2～4a其谱值在1990年之前、1995—2005年和2010之后都较强，其他年份较弱。同时小波功率谱分析还检测出该站在年际尺度上存在准8 a周期，但0.05显著水平检验发现并不显著。

图1 1958—2014年年≥35℃日数小波功率谱分析

图2 1958—2014年年≥37℃日数小波功率谱分析

2.1.2 月高温日数分布规律

漳平市1958—2014年温度≥35℃高温出现在4—11月和温度≥37℃高温出现在4—9月，温度≥35℃和37℃高温主要都出现在7月和8月。从1958—2014年57年月累计高温日数可以看出，温度≥35℃以7月989d为最多，平均每年7月份有17d温度≥35℃；11月1d为最少；温度≥37℃以7月414d为最多，平均每年7月份有7d温度≥37℃，4月1d为最少。

3 结论

1958—2014年极端最高温度平均为38.9℃，以1988年7月17日41.2℃为最高。1958—2014年温度≥35℃过程天数以1974年7月17日—8月9日和1992年7月23日—8月15日持续性高温天数达24d为最多。1958—2014年温度≥35℃和37℃的年高温日数无显著变化趋势，温度≥35℃和37℃高温主要都出现在7月和8月。由Morlet小波功率谱分析方法得知：1958—2014年温度≥35℃年高温日数存在显著的准3a尺度周期；1958—2014年温度≥37℃年高温日数存在显著的准2～4a尺度周期。