珠海市高温天气变化趋势及其与台风的关系

黄照亮，王世强，谢霞，李韵婕

（1.珠海市公共气象服务中心，广东珠海 519000；2.珠海市气象局，广东珠海 519000）

《中国极端天气气候事件和灾害风险管理与适应国家评估报告》［1］指出，21世纪中国的高温事件将呈增多趋势。高温天气不仅对农业、电力供应、重大体育赛事活动等造成巨大影响，还能引发中暑等疾病影响人体健康［2-6］。而关于高温天气的变化趋势、产生的天气形势等方面［7-10］一直是研究的重点。高荣等［11］分析了全国自动站的最高气温资料，认为高温天气日数呈现“增加-减少-增加”的趋势，同时中国东部区域的高温天气日数存在3～6年的周期；劳汉琼［12］分析了湛江市夏季高温天气年变化特征，结果显示多高温年台风活动较少、西南季风偏弱；杜小松等［13］分析了惠州市高温天气的天气形势，表明台风影响下更容易出现极端异常的高温天气；李海鹰等［14］研究表明在离珠江三角洲500～2 000 km东北偏东方至东南方有台风活动时，珠江三角洲高温天气出现的机率较大。

珠海市濒临海洋，气温适宜，但近年气温也呈现不断上升的趋势［15］，2019年平均气温达到24.1℃，创历史新高。本研究用M-K趋势检验和小波分析方法对珠海市高温天气的变化特征进行分析，并探讨了高温天气与台风位置和强度的关系，为高温天气的预报预警提供参考。

1 资料和方法

1.1 站点资料和高温定义

本研究采用珠海国家基本气象站1962—2018年逐日最高气温观测数据，依照高温预警信号的标准，定义日最高气温≥35℃为高温日。台风位置和强度资料来自中国气象局（CMA）热带气旋最佳路径数据集［16］，其资料在台风强度等级方面，除了《热带气旋等级》国家标准（GB/T 19201—2006）的6个级别外，还包含了弱于热带低压（BTD）或等级未知和变性的台风这两个特殊强度等级。

1.2 研究方法

1）Mann—Kendall检验法。

Mann—Kendall是一种非参数统计检验法［17］，其不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，可以明确突变开始的时间和突变区域，计算也简便，广泛应用在气候突变检验中。

2）小波分析。

本研究所采用的小波分析方法是Morlet小波分析法［18］，它是由正弦和余弦波的振幅经高斯函数平滑得到的连续单频复小波，能够把信号在时间和频率域上同时展开，分析出短波分量，得到各个频率随时间的变化及不同频率之间的关系。

2 高温日数月变化和年变化特征

1962—2018年珠海市出现高温天气共246 d（图1a），年平均高温日仅有4.3 d。高温天气日数最多的年份出现在2014年，达到15 d，而在部分年如1976、1978和2002年并未出现高温天气，可见高温天气日数年差异很大。从图1a中还可看出高温天气日数呈增多趋势，尤其是近年来增多趋势显著。

从逐月分布（图1b）来看，高温天气在5—9月均会出现，但主要集中在7和8月。其中5月份极少出现，仅有4 d；6和9月份分别出现33和27 d，共占 23.4%；7月份最多，出现 111 d，占43.3%；8月份出现 71 d，占27.7%。

珠海市高温天气较少与濒临海洋、海陆风显著有着密切关系：白天当珠海市气温较高时，海陆风作用明显，从海洋来的海风加强，使气温上升的速率变慢，最高气温不会太高。在月分布方面，7—8月份副高平均脊线位于25°N—30°N，同时也是西太平洋台风活跃的季节，珠海市容易受到下沉气流影响，从而出现高温天气。

图1 珠海市高温天气日数年变化（a）和月变化（b）

3 高温日数年际变化趋势

对高温天气日数进行M-K检验（图2a），从UF值的正负可判断高温天气的增多或减少趋势。从图2a中可见，1962—1985年UF值在0附近徘徊，高温天气日数呈波动趋势；1986年开始UF值大于0且不断升高，高温天气日数呈增多的趋势，这种增多趋势在1994年达到了显著性水平0.05临界线（μ0.05=1.96），并且非常迅速地增大，说明高温天气日数增多的趋势非常显著。根据UF和UB曲线交点的位置，可以确定高温天气日数增多趋势是从1989年出现的突变现象，在1962—1988年年平均高温天气日数为2.2 d，而在1989—2018年为6.3 d，增加近2倍。

从高温天气日数的周期变化（图2b）来看，在1985年之前存在8～12年的周期，但并不显著；1985—1998年7～10年的周期较为显著，但未通过显著性水平检验；1998年之后显著周期变短为3～7年，且大多数年份通过红噪音0.05显著性水平检验。由此可见，高温天气日数的变化周期也存在变短的趋势。

图2 珠海市高温天气日数M-K统计量曲线（a）和小波分析功率谱（b）

4 伴随台风的高温天气变化趋势

为研究珠海市高温天气与台风活动的关系，定义有台风在珠海市1 000 km范围内活动出现的高温天气为：伴随台风的高温天气。在1962—2018年间出现的246 d高温天气中，伴随台风的高温天气日数有106 d（占43.1%），而在日最高气温≥37℃的17 d中，有台风活动的天数为15 d（占88.2%）。可见，台风活动与珠海市的高温天气尤其是极端高温天气有着密切的关系。

从伴随台风的高温天气日数年变化（图3）来看，在1990年之前大部分都为1 d，最多的年份出现5 d，平均值为1.4 d；在1990年之后（含1990年）大部分为2 d，最多的年份也是5 d，但出现的年份明显增多，平均值为2.3 d。

图3 珠海市伴随台风的高温天气日数年变化

对比珠海市高温天气日数变化可以发现，在1990年之后伴随台风的高温天气日数平均值所占比例由63.6%下降至36.5%。说明尽管伴随台风的高温天气的日数在增加，但是其所占比例却在显著减少，这也与李海鹰等［14］的研究结论“从20世纪90年代前期开始与珠三角一定距离有热带气旋同时出现的高温天气在所有高温天气中所占的比例有逐渐减少的趋势”这一结论相符合。

5 台风位置和强度与高温天气关系

由于日最高气温一般出现在下午，选取伴随台风的高温天气出现日期14 h的台风强度和位置作为样本，以此来研究台风位置和强度与珠海市高温天气的关系。从其分布（图4）可以看到，珠海市出现高温天气期间，台风与珠海市的距离几乎都在300 km以上，主要位于珠海市的东北方福建省至东南方巴士海峡一带。从区域和强度来看，区域分布最多的是福建省占19.1%，强度几乎都在强热带风暴级别以下；其次为台湾海峡和东沙海域，均占16.5%，其中东沙海域的分布主要集中在其东北区域，台湾海峡台风的强度主要在热带风暴至台风级别，东沙海域台风的强度在热带风暴至强台风级别；再次为巴士海峡，占11.3%，强度主要在强热带风暴至超强台风级别；之后是台湾省、中沙海域和广东东部海域，占6%～7%，台湾省台风的强度主要在台风级别，中沙海域台风的强度在热带低压至强热带风暴级别，且多为与其他区域台风共同影响；广东东部海域台风的强度主要在强热带风暴至台风级别；最少是江西省，占4.3%，强度在热带风暴以下，其中一部分也是与其他区域台风共同影响。

图4 珠海市出现高温天气期间台风位置分布

通过1962—2018年6—9月在珠海市300～1 000 km范围内所有台风14 h的位置和强度数量，与发生高温天气的台风数目比较，就可得出不同强度台风在各个区域活动时珠海出现高温天气的概率（表略）。从其区域分布来看，概率最高的是福建省，总体达到33.8%，各级别概率都在25%以上；其次是台湾省和台湾海峡，总体概率分别为26.7%和23.5%，其中台湾省在台风级别时概率较高（50%），台湾海峡在强热带风暴至强台风级别时概率较高（40%以上）；再次为广东东部海域和巴士海峡，概率分别为13.2%和12.3%，其中广东东部海域在强热带风暴至强台风级别时概率较高（20%～25%），巴士海峡在台风至超强台风时概率较高（20%～40%）；之后是江西省和东沙海域，分别为8.1%和6.8%，其中江西省在热带风暴级别时概率较高（33.3%），东沙海域在强台风至超强台风时概率较高（30% ～50%）；最低为中沙海域，概率为2.8%，仅在强台风级别时概率较高（25%）。

台风对珠海市高温天气的影响与台风的环流结构和位置有着密切的关系：当台风位于福建省至台湾省一带时，珠海低层吹偏北风，空气干燥，风速较小，有利白天气温升高；当台风位于广东东部海面时，较弱的台风下沉气流较弱，较强的台风其直接环流范围较大会造成珠海风力较大，这两种情况都不利于气温升高；当台风位于东沙、巴士海峡时，珠海低层吹东北风或偏东风，升温条件较吹偏北风时偏差，同时距离较远，只有较强的台风其下沉气流才会显著影响珠海；当台风位于中沙海域时，距离较远，需要强台风或与其他区域台风共同影响才能造成珠海的高温天气。

另外，通过对比20世纪90年代前后各个区域不同级别的台风活动数量发现，在20世纪90年代后台风活动总数量在减少，尤其是在强热带风暴和台风级别，但是福建省和江西省热带低压至热带风暴级别的台风数量显著增多，台湾海峡至台湾省一带台风级别的台风数量也显著增多。结合不同强度台风在各个区域活动时珠海出现高温天气的概率分布，可以看出这些区域有相应级别台风活动时珠海市出现高温天气概率较高，这可能是导致珠海在20世纪90年代之后伴随台风的高温天气数量增多的原因。

6 结论

1）珠海市高温天气主要集中在7和8月，并且高温日数呈现逐渐增加的趋势。

2）珠海市高温天气日数增多的突变现象是从1989年之后开始的，周期变短至3～7年。

3）珠海市高温天气与台风活动有着密切的关系，其中伴随台风的高温天气占43.1%，而在日最高气温≥37℃的高温天气中占比更是达到88.2%。

4）伴随台风高温天气的日数在增加，但是其所占比例却在显著减少。

5）当台风在偏东方的福建省至台湾省一带活动时，珠海市出现高温天气概率较高，部分级别的台风如福建省台风级别以下、台湾海峡强热带风暴至强台风级别、台湾省台风至强台风级别产生高温天气的概率都在25%以上。

6）20世纪90年代之后伴随台风的高温天气数量增多主要是由于福建省和江西省热带低压至热带风暴级别的台风数量、台湾海峡至台湾省一带台风级别的台风数量增多造成的。

本研究的结论表明珠海市的高温天气在显著增多，但伴随台风的高温天气增多并不是其主要因素。李扬等［19］的研究结论表明，副热带高压存在面积增强、强度增强、西伸脊点西伸的演变特征，但是与去除全球变暖影响后变化趋势相反。可见全球变暖和城市热岛效应可能是造成珠海市高温天气显著增多的主要因素，但这还需要在下一步的研究工作中深入研究。