近63年聊城市高温热浪事件统计分析

衣 霞，李又君，贾 斌，冯彩金，时 蕾，杨秋利

聊城市气象局，山东聊城 252000

在IPCC第五次评估报告中，近百年全球气候变暖的结论进一步被联合国政府间气候变化专门委员会证实，通过与1986—2005年的地表温度进行比对，预估2015—2035年这段时间内全球地表温度升高幅度可能在0.3℃～0.7℃之间，在21世纪末，即2081—2100年这种升温幅度可能高达0.3℃～4.8℃[1-2]，全球变暖已是无需争辩的事实。根据中国气候变化评估报告，近50年全国高温日数也表现出了从减少到上升的趋势[3]。因全球气候变暖加剧，导致各种极端灾害性天气频繁出现，对国民经济、工农业生产与工作、人体健康造成了不同程度的影响。在这些极端灾害性天气出现时，发生高温热浪死事件概率最高，且属于世界范围内的极端灾害事件[4-5]。

以2003年的高温热浪为例，该极端事件几乎影响整个欧洲地区，因气温较高使得人员死亡事件极为严重。政府部门的统计数据表明，在高温热浪出现时，法国、意大利、葡萄牙地区共死亡20 277人，分别占总人数的73.0%、20.6%、6.4%。截 至2015年5月，高温热浪几乎横扫大半个印度地区，南印安德拉省、泰伦加纳省的死亡人数分别达551、199人，而澳大利亚多个地区也相继出现热浪灾害，甚至引发了严重的森林火灾。高温热浪引发的灾害性事件，严重威胁着人们的生命财产安全。

聊城市地处山东省西部，位于35°47′～37°03′N与115°16′～116°30′E之间，境内以黄河冲积平原为主，且地势极为平坦，自西南向东北倾斜，平均坡降约1/7 500，海拔高度27.5～49.0 m。由于聊城市位于温带季风气候区内，其季风气候特征较为显著，同时还有明显的四季变化。春季气温回升幅度较大，光照时数充足，有较强的太阳辐射，干旱和大风天气出现频率较高；夏季雨热同季特征明显，且温度偏高、降水日数偏多；秋季气温下降幅度较大，太阳辐射较弱，多年平均气温在13.5℃左右，极端最高气温为41.8℃，无霜期平均为212 d。干热风集中出现在5月，每年出现约7 d，多发年份出现7～15 d，造成小麦青枯逼热，一般减产10%～20%。连续高温天气会导致农业损失、多种疾病发生。然而，关于聊城市高温热浪的统计特征缺乏研究，为了加强对此类极端气候事件的客观认识，为科学防灾提供依据，对1957—2018年出现的高温热浪事件进行了统计分析。

1 数据资料、方法和高温热浪判别标准

1.1 数据资料

选用1957—2019年聊城国家气象观 测 站（区 站 号：54806，115°58′E，36°25′N，观测场海拔33.0 m，以下简称聊城站）日最高气温、日平均气温资料。

1.2 统计指标和标准

通常情况下，气温达33℃，人体会感觉微热；35℃以上，人体会感觉很热；37℃以上，人体会感到酷热。根据中国气象局规定，日最高气温≥35℃为一个高温日，连续3 d或以上高温日为一次热浪过程，其中，高温日持续3～4 d，定义为一次轻度热浪事件；高温日持续5～7 d，可以将其视为一次中度热浪事件；若是高温天气持续时间超过8 d，则将其视为一次重度热浪事件。高温热浪事件数是指出现高温热浪过程的次数，高温热浪事件的持续时间为高温日数维持天数。某次高温热浪过程持续期内，累积日最高气温超过35℃的温度之和称之为是热浪强度，其单位是℃·d，强度越大，其影响越大。

1.3 分析方法

通常情况下，可以选择一元线性回归方程来表示不同气象要素的趋势变化特征，其中，xi表示总样本量的某个气候变量，此处n是62，而xi对应的时间则可以用ti表示，随后构建代表x与t的一元线性回归方程：xi=a+bti，该公式中的常数为a，回归系数用b表示，借助于最小二乘法可以求取a和b的数值，气候变量的变化趋势可以选择b的符号表示，若是b为正数，则说明随着时间t的增加，气候要素x呈现出线性增加，反之亦然。

Mann-Kendall法在气象水文资料趋势分析中应用得最为广泛，该法属于非参数统计法，主要优点是无需样本按照一定的规律分布，即使极个别数据出现异常，也不会对其产生太大的干扰。可以结合样本构造过程中的时间序列，假设时间序列随机独立，可对统计量进行定义，之后则结合给定的显著性水平，判断其是否通过信度检验，最终则能获取序列的变化趋势和突变情况。选用Mann-Kendall法可以对聊城市高温热浪事件的突变年份进行检验。

2 结果与分析

2.1 高温及高温热浪事件

1957—2019年共计63年间，聊城站出现高温日704 d，年平均11.2 d。最高气温41.1℃（出现在1960年6月21日）。连续≥3 d高温日有335 d。发生高温热浪事件83次，平均每年出现11.17 d高温日和1.32次高温热浪事件。轻度热浪事件56次，中度热浪事件24次，重度热浪事件3次。最大热浪强度327.9℃·d。

2.2 高温及高温热浪的时间变化特征

2.2.1 月变化特征由图1看出，高温日出现在5—9月，6月最多，334 d，9月最少，3 d。6—7月份共出现591 d，占全部高温天数（704 d）的83.9%。

图1 1957—2019年各月高温出现天数

图2为1957—2019年高温热浪事件逐月变化，可以看出聊城站83次高温热浪发生在5—8月，6月最多，为42次；其次是7月，为34次， 6—7月出现次数占全年91.6%。连续≥3 d高温日数335 d，出现在5—8月，5、6、7、8月分别为9、152、127、32 d，其中6—7月出现294 d，占全年的87.8%。

图2 1957—2019年高温日数和高湿热浪事件的逐月变化

2.2.2 年变化特征由图3可以看出，年逐年呈波动变化，最多的年份在1959年，为32 d，最少的年份是1991、2008年，没有出现高温日。总体呈逐年减少趋势，减少速率为0.35 d/10年。

图3 1957—2019年高温日数的逐年变化

1957—2019年，聊城市高温热浪事件历年呈波动变化，最多每年出现5次，出现在1959年，最少0次，总体呈微弱减少趋势，减少速率为0.12次/10年，未通过α=0.1的显著检验，说明高温热浪次数随时间的减少趋势不显著。

2.3 高温热浪频次的突变分析

由图4可以看出，1968年前后UF线与UB线相交，且UF超出α=0.05信度水平上线，判断交点为高温频次由少到多的突变。

图4 1957—2019年高温频次的Mann-Kendall突变检验

1978年前后UF线与UB线相交，且UF超出α=0.05信度水平上线，判断交点为高温热浪频次由多到少的突变。2008年前后的交点，UF线、UB线均未超出α=0.05信度水平线，且交点在0线附近，判断该点不是突变点。

3 结论

（1） 1957—2019年共计63年间，聊城站出现高温日677 d，连续≥3 d高温日有320 d。发生高温热浪事件80次，平均每年出现10.7 d高温日和1.3次高温热浪事件。

（2）高温日出现在5—9月，6月最多，9月最少，6、7月出现天数占全部高温天数的83.9%。高温热浪事件发生在5—8月，6月最多，42次，其次是7月，34次， 6—7月出现次数占全年的91.6%。

（3）Mann-Kendall法检验高温1968年前后交点为高温频次由少到多的突变，高温热浪没有发现突变点。