1974-2018年河北省夏季高温热浪的时空变化特征

2020-08-13胡会芳魏铁鑫

贵州农业科学 2020年7期

胡会芳，景华，魏铁鑫，魏军

(1.河北省气象灾害防御中心，河北石家庄 050021； 2.河北省气象与生态环境重点实验室，河北石家庄 050021)

受气候变暖的影响，我国江苏、浙江、山东西南部、四川盆地、上海以及湖南等省(市)高温热浪呈愈演愈烈趋势[1-7]。持续的高温天气加剧农业干旱，致使农作物产量和品质降低，建筑能耗增加[8-11]，给社会经济和人民生活造成严重影响。目前，针对京津冀地区高温变化规律已有较多研究。施洪波[12]认为，京津冀高温日数呈南多北少的空间分布，有2个突变点，1972年由多变少，1966年由少变多。刘学锋等[13]研究发现，河北省及不同气候区域平均最高气温均呈升高态势。张可慧等[14]研究表明，南宫为河北中南部地区高温热浪的中心。史印山等[15]认为，京津冀地区高温天气一般出现在 6-7月。李双双等[16]研究表明，高温热浪呈先减后增趋势，热浪与西太平洋副热带高压和青藏高原反气旋环流关系显著。杜吴鹏等[17]从致灾因子、孕灾环境、承灾体和抗灾能力4个方面研究认为，京津冀城市群高温灾害综合风险呈南高北低特征。近10年河北省几乎每年均会出现持续性高温天气，2017年7月7-14日持续高温导致多人中暑，前人对河北省高温热浪研究时段较早，缺乏对其近10年的高温热浪研究报道。为此，利用1974-2018年河北省142个地面气象站逐日最高气温资料，研究其高温热浪时空变化特征，以期为河北夏季高温热浪天气预防措施的制定提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 数据来源

1974-2018年河北省142个地面气象站逐日最高气温资料。

1.2 方法

结合中国气象局的规定及相关研究方法[18]，依据高温持续日数将高温热浪分为轻度热浪(3～4 d)、中度热浪(5～7 d)和重度热浪(>8 d)3个等级。

高温热浪强度(Q)定义为热浪过程中日最高温超过高温阈值(35℃)的累积数[19]。计算公式：

采用非参数统计检验法(Mann-Kendall检验，简称MK突变)进行高温热浪突变分析。

2 结果与分析

2.1 高温热浪日数的分布特征

2.1.1 空间分布 1974-2018年河北省年平均高温热浪日数空间分布呈南多北少趋势，平均为4.7 d，保定北部及冀北的承德、张家口、唐山和秦皇岛地区年高温热浪日数较少，均<2.5 d，承德和张家口北部坝上地区未出现过高温热浪，石家庄中南部、保定南部、廊坊南部及以南地区年高温热浪日数普遍>5.0 d，邢台中部任县为极大值中心，年高温热浪日数最高为9.5 d/a(P126彩版图1)。

2.1.2 年际分布 1974-2018年河北省高温热浪日数总体呈波动性增加趋势，平均增加1.1 d/10a。1997年前基本为减少阶段，1997年后热浪日数普遍增多，平均为4.7 d/a；整个时期内，高温热浪日数以1977年最少，为0.1 d；1997年最多，达16.3 d(图2a)。从UF和UB两条曲线的交点位置可知，20世纪末的高温日数增加产生1个突变点，发生时间为1997年(图2b)。

2.2 高温热浪频次的分布特征

2.2.1 空间分布 1974-2018年河北省不同等级高温热浪频次空间分布与高温热浪日数空间分布特征相似，均呈南多北少的空间分布，年平均热浪频次11.5次/10a。其中，邢台市柏乡县、任县和石家庄平山县年热浪频次最多，平均为22.7次/10a；张家口和承德坝上地区未出现过高温热浪(P126彩版图3a)，轻度热浪(P126彩版图3b)、中度热浪(P126彩版图3c)和重度热浪(P126彩版图3d)平均频次分别为8.6次/10a、2.5次/10a和0.5次/10a，以轻度热浪为主；不同等级热浪频次中南部地区均较多，邢台的柏乡、平乡和邯郸的丘县轻度热浪频次最高，平均每10年16.6次，邢台中部的任县、隆尧县和衡水中部的枣强县、武强县的中度热浪频次最高，平均2年出现1次，邢台中部的重度热浪频次最高，平均5年出现1次，冀北的承德、张家口、唐山和秦皇岛4个市均未出现重度高温热浪。

2.2.2 年际分布 1974-2018年河北省高温热浪频次年际间整体呈波动性增加趋势，平均1.2次/a；1997年前基本处于减少阶段，1997年后为增加，21世纪高温热浪日数普遍较多，2018年频次最高，为2.9次，1977年频次最少，为0.02次(图4 a～b)。随着时间的推移，不同等级热浪频次年际间均呈增加趋势，中度热浪频次增加达显著性水平，高温热浪以3～4 d的轻度热浪为主，1997-2002年为轻度热浪频发时段，1997年、2002年、2017年和2018年中度热浪频次较高，1997年和2017年重度热浪频次较高(图4 c～e)。

2.3 高温热浪强度的分布特征

2.3.1 空间分布 1974-2018年河北省高温热浪强度的空间分布不均，全省平均为8.9℃。其中，石家庄中南部、保定南部、雄安新区南部、廊坊南部及以南地区为高温热浪强度的高值区，以邢台中部为极大值中心，以柏乡县强度最大，为20.6℃，保定北部和冀北的承德、张家口、唐山和秦皇岛处于低值区(P126彩版图5)。

2.3.2 年际分布 1974-2018年河北省高温热浪强度年际间呈现波动性变化，1997年前基本处于减少阶段，1997年后增加，1997年发生突变由少变多，21世纪高温热浪强度均较强；热浪强度整体呈增加趋势，但增加趋势不明显，未达0.05显著性水平，平均增加0.2℃/a，1995年前热浪强度较小，1995年后普遍较高，1997-2002年处于高峰期，1997年最高，达32.9℃/a，1977年最小，为0.1℃/a(图6 a～b)。

2.4 高温热浪的周期特征

1974-2018年河北省高温热浪的周期性变化中，高温热浪日数存在2 a、3～5 a、7～10 a、15～24 a和30～34 a的周期性变化规律，16 a对应的小波方差最大，16 a周期为高温热浪日数第1周期(图7 a～b)；高温热浪频次存在2～3 a、4～6 a、7～8 a、10～12 a和14～24 a的周期性变化规律，16 a对应的小波方差最大，16 a周期为高温热浪频次的主周期(图7 c～d)；高温热浪强度存在2 a、4～8 a、10～12 a、15～24 a和28～36 a的周期性变化规律，4 a和32 a对应的小波方差明显最大，高温热浪强度的主周期为4 a 和32 a(图7 e～f)。