近60年乌兰浩特市高温天气统计特征

高 宇

(兴安盟气象局，内蒙古 乌兰浩特 137400)

由于全球气候变暖和城市热岛效应，高温出现的次数越来越多，高温热浪事件也逐渐增多增强，异常高温天气越加频繁，高温对生产生活的影响日益引起全社会的重视，因此对高温天气的研究和评估已经成为气象部门进行决策服务的重要内容。目前，国内对于高温天气的研究主要集中在高温气候特征，极端高温事件研究、高温评估等方面。李一平等[1-5]对2015年—2019年内蒙古地区高温天气的时空分布特征、预报指标、环流特点等进行了分析研究。梁梅等[6]通过分析1960年—2012年夏季极端高温日数、持续高温日数的时空变化特征，得出我国北方地区、华南地区和杭州湾周围地区高温指数呈现增加趋势,北方极端高温的显著增加与该地区降水日数与降水量明显减少密切相关。孙建奇等[7]分析了我国年平均极端高温事件的气候态和年代际时空特征，得出北方地区极端高温事件的多发期为20世纪90年代，影响北方地区极端高温事件的主要因子是其上空中高层的位势高度异常和低层冷暖平流的输送。在高温天气、高温热浪事件的评估方面不同地区也有不同的方法[8-11]。乌兰浩特市位于大兴安岭山脉南麓的兴安盟中部，是兴安盟政府所在地，对乌兰浩特极端天气的研究多以降水、强对流等天气为主，对气温尤其极端高温的变化规律研究较少，因此笔者对近60 a来乌兰浩特市的高温天气特征进行了分析，以期为本地科学制定高温天气应急预案，防御高温热浪和防灾减灾提供科学依据。

1 资料与方法

采用乌兰浩特站1961年—2020年逐日最高气温资料，分析了60 a来乌兰浩特市高温日、极端高温、高温热浪事件的时间变化特征。利用高温过程有效积温法，对乌兰浩特市高温热浪事件的危害程度进行评估。结合中国气象局的规定和本地对于高温天气的研究，文中规定：日最高气温≥35 ℃为一个高温日，日最高气温≥37 ℃为一个危害性高温日，日最高气温≥40 ℃为一个强危害性高温日，连续3 d以上日最高气温≥35 ℃为一次高温热浪事件。

2 结果与分析

2.1 高温年际及年代际变化

1961年—2020年乌兰浩特共出现高温天气185 d，其中危害性高温日61 d，强危害性高温日5 d，60 a间有11 a没有出现高温。年平均高温日数3.1 d，年高温日数在0～12 d之间变化，见图1(a)，出现10 d以上高温天气的年份有5 a，依次是：2000年(12 d)、1997年(11 d)、2001年(11 d)、2016年(11 d)、2017年(11 d)。线性趋势显示高温日数以0.6 d/10 a的速率增加，并通过了0.05显著性检验。5 a滑动平均显示20世纪60年代末到20世纪90年代中期，高温日数呈减少趋势，20世纪90年代后期到21世纪初期呈增加趋势。年代际高温日数显示，见图1(b)，20世纪80年代高温天气出现次数最少，10年间仅出现13 d，近10 a高温天气最多，10 a间共出现50 d。20世纪90年代以后，高温日数、危害性高温日数明显增多，几乎所有的强危害性高温天气都出现在21世纪。

统计60 a乌兰浩特极端高温，结果显示(见图2)，极端高温极大值出现在2017年(42.5 ℃)，极小值出现在1990年(32.3 ℃)，年平均极端高温36.9 ℃。极端高温超过40 ℃的年份依次为：2017年(42.5 ℃)，2016年(41.5 ℃)、1997年(40.3 ℃)、2011年(40.3 ℃)、2007年(40.2 ℃)。线性趋势显示极端高温以0.3℃/10 a的速率增加，增加趋势没有通过0.05显著性检验，表明近60 a极端高温的增加趋势不明显。5 a滑动平均趋势、年代际变化趋势与高温日数变化趋势基本一致，20世纪60年代末到90年代中期，极端高温呈下降趋势，20世纪90年代后期到21世纪初期呈上升趋势，平均极端高温最低(35.4 ℃)，21世纪最高(38.5 ℃)。20世纪90年代中后期开始，高温日数和极端高温均呈增加的趋势，尤其在近10 a，增加趋势显著，表明近10 a乌兰浩特市高温天气的强度明显增强。

2.2 高温月变化

图3给出了1961年—2020年间不同月份高温日数的变化，结果显示，乌兰浩特市的高温天气最早出现在5月(1972年5月5日)，最晚出现在9月(2010年9月13日)，6月和7月是高温天气的多发期，占总高温日数的78%，5月和8月高温日数相当，分别占总高温日数的12.1%和10.9%，9月高温日数最少，60 a间只出现1次高温天气。不同年代月高温日数差异较大，5月高温日数出现较多的年代是21世纪10年代和20世纪70年代，高温日数分别为7 d和5 d；6月高温日数出现较多的年代是21世纪初、21世纪10年代和20世纪90年代，高温日数分别是18 d、16 d和15 d；7月高温日数出现较多的年代是21世纪10年代、21世纪初和20世纪90年代，高温日数分别是21 d、17 d和16 d；8月高温日数出现较多的年代是21世纪10年代和20世纪60年代，高温日数分别是6 d和5 d。通过不同年代不同月份高温日数的对比，不难发现20世纪90年代以后乌兰浩特高温日数的增多主要是由盛夏6月和7月高温天气的增多引起的，近10 a盛夏高温日数与1961年—1990年30 a间盛夏高温日数相当。

不同月份极端高温的统计结果显示(见表1),极端高温的最大值出现在5月，5月极端高温值在2000年以后出现了跃增，极端高温增加了5.6 ℃；6月极端高温在20世纪80年代最低，其余各年代间差异不显著，在39 ℃～41 ℃之间波动；7月极端高温的变化最小，各年代间在37 ℃～40 ℃之间波动；8月极端高温在21世纪10年代出现跃增，其余各年代间在35 ℃～37 ℃之间波动；9月只出现一次高温天气，剔除该高温个例后，9月极端高温在不同年代间的变化同样不显著。

表1 1961年—2020年乌兰浩特不同年代月极端高温

为了更好地研究高温天气的月变化规律，对1961年—2020年高温日平均开始时间和结束时间进行统计，同样划分不同年代作对比，表2中为高温平均起止时间的统计结果。60 a来，高温平均开始时间在6月13日，结束时间在7月12日。高温平均开始时间最早在5月31日，最晚在6月27日。高温平均结束时间最早在6月28日，最晚在7月24日。在高温天气较多的年代，高温的开始时间提早，结束时间推迟，在高温天气较少的年代，高温开始时间推迟，结束时间提前。

表2 1961年—2020年乌兰浩特不同年代高温平均起止时间

进一步计算不同时段高温起止时间频率(见图4)，在有高温出现的49 a间，高温开始日期在5月25日—6月4日之间出现频率最高，频率为22.4%，高温结束日期在7月14日—7月24日出现频率最高，频率为24.4%。由表2和图4可知，乌兰浩特高温天气主要开始时间在5月末到6月初，结束时间在7月中下旬。

3 高温热浪评估

根据高温热浪事件的定义标准，1961年—2020年185 d高温天气中共出现高温热浪事件13次。13次高温热浪事件出现在11 a中，有49 a没有出现高温热浪事件，高温热浪事件的年发生频率为21.7%。从年代际变化看，20世纪60年代和80年代只出现1次高温热浪事件，20世纪70年代没有出现高温热浪事件，11次高温热浪事件出现在1995年以后。高温热浪年发生频次最多为2次，分别在1997年和2014年。高温热浪事件最早开始于5月31日，最晚开始于在8月2日，主要发生在6月—7月。在统计月高温热浪事件次数时，把5月31日开始的高温热浪事件统计到6月中，结果为6月高温热浪事件最多达7次，7月5次，8月仅1次。从持续时间来看，有84.6%的高温热浪过程持续3 d，最长持续时间6 d，出现在2000年，而2000年也是年高温日数最多的年份。

气象上对高温灾害的评估主要考虑高温强度、高温持续时间等因素，为了定量分析乌兰浩特高温热浪事件的危害程度，笔者利用高温过程有效积温法对乌兰浩特市高温热浪事件进行评估。

高温过程有效积温(EAHT)代表高温热浪过程的炎热程度，EAHT[10]计算公式如下：

(1)

公式(1)中，T为高温热浪过程中日最高气温，n为高温热浪过程的持续时间，EAHT即高温热浪过程每日最高气温与35 ℃气温差值的累积和,EAHT越高，表明高温热浪过程越强。根据EAHT的排序(见表3)，13次高温热浪事件中，1997年6月13日—6月15日的高温热浪事件最强，高温有效积温达到12.4 ℃，2014年6月29日—7月1日的高温热浪事件最弱，高温有效积温为1.3 ℃。

表3 1961年—2020年乌兰浩特高温热浪事件排序(EAHT法)

4 结论

笔者基于1961年—2020年乌兰浩特市日最高气温资料，对近60 a来乌兰浩特市高温日数、极端高温和高温热浪事件进行了统计分析，主要结论如下：①乌兰浩特年均高温日数3.1 d，高温日数以0.6 d/10 a的速率增加，20世纪90年代以后，高温日数、危害性高温日数明显增多，几乎所有的强危害性高温均出现在21世纪。高温最早出现在5月，最晚出现在9月，6月—7月是高温天气的高发期。高温天气最多开始在5月下旬至6月初，最多结束在7月中下旬。②乌兰浩特极端高温为42.5 ℃，年平均极端高温36.9 ℃，近60 a呈现不明显的增加趋势,21世纪10年代以后，增加趋势明显。极端高温的极大值出现在5月，6月—8月极端高温的年际及年代际变化不显著。③近60 a共出现高温热浪事件13次，年高温热浪事件最多为2次，84.6%的高温热浪事件只持续3 d。利用高温热浪有效积温法对高温热浪事件进行评估，1997年6月13日—6月15日的高温热浪事件最强，高温有效积温达到12.4 ℃。