1981～2010年榮成國家一般氣象站極端溫度指數特征分析

摘要利用榮成國家一般氣象站1981～2010年逐日最高、最低溫度資料計算極端高溫指數，并分析其變化特征。結果發現，暖日（夜）有增加趨勢，冷日（夜）有減少趨勢，但冷日變化趨勢較小；極端最高溫度、極端最低溫度和最低氣溫極大值均呈上升趨勢，而最高氣溫極小值呈下降趨勢；結冰日數和霜凍日數均有減少，全年霜凍日數多于結冰日數。

關鍵詞極端溫度指數；變化特征；榮成

中圖分類號S163+.7文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）26-237-03

Abstract Based on 1981-2010 daily maximum and minimum temperature from Rongcheng station， the extreme temperature indexes and their characters are studied in this paper. The results showed that the number of the warm days （nights） is increasing and that of cold days （nights）is decreasing while the decreasing trend of cold days is not obvious； the extreme maximum temperature， the extreme minimum temperature and the maximum of the extreme minimum temperature rise， the minimum of the the extreme maximum temperature declines； the number of frozen days and frost days is decreasing. The number of frost days is more than that of frozen days for all year.

Key words Extreme temperature indexes； Variation characteristics； Rongcheng

極端天氣事件是指某一地點或地區在統計分布上不常見或極少發生的天氣事件[1]。在全球變暖的背景下，極端天氣事件開始增多，包括強降雨、熱浪、洪水、干旱等，對人類生命、社會經濟和自然生態系統造成嚴重威脅，相關研究已受到各國政府和學術界的極大關注[2-4]。我國學者對我國極端溫度指數也進行了大量研究，研究指出20世紀下半葉我國平均最高氣溫和極端高溫在北方增加明顯，特別在北方；大部分冷日、冷夜日數均有所減少[5-7]。盡管就全國而言，極端溫度的研究目前得到一些確定的結論，但最高氣溫和最低氣溫變化在不同區域之間存在一定的差異[8-10]。榮成市位于山東半島最東端，三面環海，海岸線長500 km。陸地面積1 526 km2，總人口約70萬，主要以農業和漁業為主，其中海帶產量全國第一。目前尚沒有對其極端溫度變化進行專門的分析，但極端天氣事件對農漁業生產有嚴重影響，短時間內的高溫和低溫會影響作物生產和最終產量，如低溫嚴重影響榮成茶葉和無花果的產量和品質，而高溫很可能使得海帶絕產。因此，研究極端氣溫變化特征不僅有利于深入了解過去極端天氣氣候事件發展變化，為未來預報提供理論基礎；也可以為該市相關農業生產提供決策信息指導，提高人民生活質量和經濟水平。筆者在此計算了相關極端溫度指數，并分析榮成國家一般氣象站1981～2010年極端溫度指數的頻率和強度變化，探討其變化規律。

1資料與方法

資料來源于山東省氣象局整編的榮成國家一般氣象站1981～2010年逐日最高、最低氣溫。

目前國際上對極端事件研究所選的指數不盡相同，最常見的是采用某個百分位數值或固定臨界值作為極端值的閾值。在此選用的10個極端指數參考氣候變化檢測和指標專家組（ETCCDI）給出的27個氣候指數定義[4]來研究榮成國家一般氣象站的極端溫度變化。將極端指數分為三類：第一類是基于相對閾值指數，簡稱相對指數，包括暖日（TX90p）、暖夜（TN90p）、冷日（TX10p）、冷夜（TN10p）；第二類為年內最高（低）氣溫的極值，簡稱極值指數，包括年內極端最高溫度（TXx）、最低溫度極大值（TNx）、最高溫度極小值（TXn）、極端最低溫度（TNn）；第三類指數是基于原始和固定閾值的指數，簡稱絕對指數，包括結冰日數和霜凍日數[11]。具體定義如表1所示。在計算閾值過程中使用5 d滑動取樣方法對氣溫資料進行處理，基底年選取1986～2001年。

2 結果與分析

2.1相對指數的趨勢變化分析1981～2010年極端氣溫日數變化趨勢可知，暖晝（夜）日數明顯增多，增加趨勢為6.1 d/10a（14.7 d/10a）；冷晝（夜）日數明顯減少，減少趨勢為-0.2 d/10a（-12.2 d/10a）。從時間序列（圖1）來看，暖晝日數由前10年的24.2 d增加到后10年的37.2 d；暖夜日數由19.8 d增加為49.9 d；冷晝日數由44.0 d減少至42.8 d；冷夜日數由49.1 d減少至27.0 d；暖晝日數和暖夜日數時間演變大致相似，其中暖夜日數增加趨勢更為明顯，在1986年之前稍有減少，1986～1996年平穩增加，之后迅速增加。暖晝（夜）日數增加趨勢較周雅清等[11]研究的全國暖晝（夜）日數增加趨勢4.1 d/10a（7.0 d/10a）更加明顯。冷晝日數減少趨勢很小，逐年波動較大，且在2000年以后有增加趨勢；冷夜日數20世紀80年代后期迅速減少，之后平穩減少。冷晝日數減少趨勢比周雅清等[11]研究的全國冷晝日數減少趨勢（2.8 d/10a）較平緩，而冷夜減少趨勢較其研究的結果（7.9 d/10a）更加明顯。相對冷事件減少頻率，暖事件的增加更顯著。

從相對指數的四季變化（表2）來看，暖晝和暖夜日數增

2.2極值指數的趨勢變化經分析，除最高氣溫極小值外，其他3個極值指數（極端最高氣溫、最低氣溫極大值、極端最低氣溫）均呈上升趨勢，趨勢與周清雅等[11]研究的全國極端指數增加趨勢基本一致。其中，極端最低溫度上升趨勢尤其顯著，達0.65 ℃/10a。從4個極值指數的時間演變（圖2）可以看出，極端最高溫度由前10年的平均值32.97 ℃增加至后10年的33.53 ℃，最低溫度極大值由25.00 ℃增加至25.45 ℃，最高溫度極小值由-5.48 ℃減少至-5.70 ℃，極端最低溫度由-12.53 ℃增加至-11.38 ℃，且各指數的年際波動較大，有比較明顯的2～3年震蕩周期。

2.3絕對指數的趨勢變化經分析，結冰日數和霜凍日數均有減少趨勢，分別為-2.4和-9.4 d/10a。從時間演變（圖3）可以看出，總體來看，全年結冰日數少于霜凍日數。結冰日數由前10年的均值19.7 d減少至后10年均值14.1 d，霜凍日數由103.2 d減少至85.2 d。結冰日數在20世紀90年代之前迅速減少，之后平穩減少，在21世紀初稍有增加趨勢；霜凍日數在90年代末之前減少速率較快，之后平穩減少。

3結論

利用榮成國家一般氣象站1981～2010年逐日最高、最低溫度資料計算極端高溫指數，并分析其變化特征，得到以下結論：

（1）從相對指數變化序列來看，暖日（夜）有增加趨勢，冷日（夜）有減少趨勢，但冷日變化趨勢較小。前后10年的平均值變化分別為暖日日數由24.2 d增加至37.2 d，暖夜日數由19.8 d增加至49.9 d，冷日日數由44.0 d減少至42.8 d，冷夜日數由49.1 d減少至27.0 d。相對指數變化表現出明顯的季節性，暖日（夜）和冷夜日數變化主要發生在冬、春季，冷晝日數冬春季減少、夏秋季增加。

（2）從極值指數的變化序列來看，極端最高溫度、極端最低溫度和最低氣溫極大值均呈上升趨勢，而最高氣溫極小值呈下降趨勢。前后10年的平均值變化分別為極端最高溫度由32.97 ℃增加至33.53 ℃，最低溫度極大值由25.00 ℃增加至25.45 ℃，最高溫度極小值由-5.48 ℃減少至-5.70 ℃，極端最低溫度由-12.53 ℃增加至-11.38 ℃，有比較明顯的2～3年震蕩周期。

（4）在全球變暖的背景下，榮成國家一般氣象站的極端暖事件增多，極端冷事件減少，但不同極端指數變化趨勢強度有所不同。

參考文獻

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