茂名市1972—2017年高温日数的气候变化特征

2021-11-20李晓枫莫梁狄黄冬至钟雄蔼

Advances in Meteorological Science and Technology 2021年5期

李晓枫莫梁狄黄冬至钟雄蔼

（茂名市气象局，茂名 525000）

0 引言

《第三次气候变化国家评估报告》指出，近百年来（1909—2011年）中国陆地区域平均增温0.9～1.5 ℃，增幅速度高于全球水平，20世纪90年代中期以来高温热浪频繁发生，在未来全球增暖背景下，中国区域气温将继续上升，高温热浪天数将显著增加。在全球变暖的背景下，高温作为一种高影响天气，日益受到公众的关注。谈建国指出中国大部分城市高温热浪呈增加的趋势，华南是中国高温灾害高风险区域之一。许薇等指出，广东省近50年各地区的高温日数基本为上升趋势，在20世纪90年代末期进入高温日数偏多期。市县研究中如云浮、肇庆、湛江等均出现高温日数增加趋势，高温天气主要集中出现在6—8月，但变化特征表现出区域差异性。

茂名市位于广东省西南部，赖天文基于茂名各县区1971—2004年的气候资料研究指出，茂名地区年气温每年上升0.03 ℃,本研究以茂名市国家气象观测站1972—2017年的逐日最高气温资料对高温天气特征进行全面分析，以期找到茂名市高温的气候变化特征。

1 数据来源与研究方法

茂名国家气象观测站1972年正式开始气象观测记录，受城市建设快速发展的影响，2002年气象观测站由茂名市区迁移到茂南区山阁镇禄村狮子岭，对新、旧站2002年1—8月的对比观测资料分析发现新站的平均气温比旧站偏低；对迁站前后气温资料采用t检验法做均一性检验，为了减少气候变化，取迁站前后的样本数不超过15 a，结果表明迁站前后年平均最高气温、年极端最高气温差异不显著（未通过0.05信度水平的显著性检验）。此外，茂名市区域内信宜、高州、化州、电白气温均明显上升，高温日数显著增加，倾向率分别为3.99 d/10 a、4.30 d/10 a、3.15 d/10 a、1.07 d/10 a，据此可知，迁站对最高气温的影响不大，高温日数的增加是气候变化导致的结果，高温日数序列是均一性的，可以合并使用，不做均一化处理。本研究选用茂名市国家气象观测站1972—2017年逐日最高气温资料以及NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析资料作为基础研究资料。将日最高气温≥35 ℃日数定义为高温日数。通过趋势分析、相关系数法、Mann-Kendall（M-K）突变检验法、Morlet小波变换分析高温日数的时间变化、突变检验及周期性，而后利用合成分析高温日数较多（少）年份5—9月500 hPa平均高度场的特征。

2 高温日数的变化特征

1）高温日数的年际变化

1972—2017年茂名市共出现395次高温日，年平均高温日数约为8.59 d。逐年分布情况如图1所示，可以看出，茂名市高温日数具有明显的年际和年代际变化特征，46年间出现高温日数最多的是2016年，为24 d，1973年无高温日。高温日数整体呈上升的趋势，倾向率为3.52 d/10 a（通过了0.05信度水平的显著性检验）。由突变分析可知，1987年高温日数发生了增加突变，但未能达到统计意义上的显著标准，说明突变不明显。1981年后高温日数有明显增加的趋势。

图1 茂名市1972—2017年高温日的年际分布Fig.1 Interannual distribution of high temperature days inMaoming from 1972 to 2017

2）高温日数的月际变化

茂名高温日均出现在5—9月，其中7月最多，为155次，占高温天气发生总次数的39%，其次是8月，为140次，占总次数的36%；5月最少，为9次，占总次数的2%。

3）高温日数的周期性特征

茂名市高温日数的小波变换系数实部时频分布（图2）显示了茂名市近46年高温日数在不同时间尺度上的周期振荡。茂名市高温日数存在着时间尺度上的演变特征，20世纪80年代至今存在5 a的年际周期，且周期振荡基本稳定地贯穿了整个时段，同时具有准13 a和23 a左右2个显著年代际振荡周期，年代际变化信号最强的是23 a左右。在5 a和准13 a的周期振荡的基础上，可推测下一个高温日数明显增多的时期大概出现在2020年左右。

图2 小波变换系数实部时频分布Fig.2 Time-frequency distribution of the real part of thewavelet transform coeきcients

4）高温强度特征

茂名市1972—2017年，除了1973年以外，其余年份极端最高气温均在35.0 ℃以上，极端高温≥37.0 ℃的年份仅有7 a，46年间茂名出现极端最高值为37.9 ℃（出现在2003年7月22日），周边相邻城市中湛江高温极端最高值38.4 ℃，阳江高温极端最高值38.3 ℃，相较而言，茂名高温极端最高值较低。

3 副热带高压对高温的影响

邹燕等通过对1961—1999年7—9月各高温过程环流背景的统计分析研究表明，西太平洋副热带高压是影响华南高温过程的主要天气系统。张志薇等分析表明，西太平洋副热带高压脊线北抬，华中地区为高压控制，下沉气流利于高温天气的发生、发展。史军等研究表明，当西太平洋副热带高压异常强盛稳定且位置偏西时，我国南方高温日数就是明显偏多。本地研究中，李英等通过分析化州20次连续3天以上高温天气形势，认为化州高温热浪天气的主要影响系统与副热带高压密切相关。茂名市46年高温日数主要发生在5—9月，通过对年高温日数排序，选取5年高温日数大值年定义为高温日数较多年（简称为较多年），反之为高温日数较少年（简称为较少年），得到高温日数较少年为1973、1975、1977、1984、1995年和高温日数较多年为2007、2014、2015、2016、2017年。考虑到再分析资料的高度场系统性地偏低，本文以587 dagpm值线作为度量西太平洋副热带高压强度和位置的标准，通过对较多（少）年5—9月500 hPa平均高度场合成分析发现，与较少年相比，较多年副热带高压强度明显偏大、偏强，且呈带状分布，较多年西伸脊点明显偏西，茂名在高温日数较多年份的夏季，是完全处在副热带高压控制之下的。从较多（少）年5—9月副热带高压平均强度、面积指数（表1）来看，与较少年相比，较多年副热带高压强度、面积指数明显更大。1972—2017年茂名高温日数与当年西太平洋副热带高压脊线指数相关系数为-0.132，呈弱负相关（未能通过0.05信度水平的显著性检验），表明当西太平洋副热带高压脊线位置偏北时，高温日数有所偏多；1972—2017年高温日数与西太平洋副热带高压西伸脊点指数相关系数为-0.489，呈显著负相关（通过了0.05信度水平的显著性检验），进一步表明，当西伸脊点偏西，高温日数明显偏多。综上所述，茂名高温天气与副热带高压密切相关，当副热带高压西伸脊点偏西时，茂名高温日数将明显偏多，高温日数与当年副热带高压强度、面积指数均呈显著正相关，与当年西太平洋副热带高压西伸脊点指数呈显著负相关，与当年西太平洋副热带高压脊线指数呈弱负相关，从相关性来看，副热带高压面积指数对高温影响更为显著。