近64年重慶地區夏季高溫分析

周雅琴　韓志剛

摘要利用重慶14個氣象觀測站1951—2014年夏季逐日氣溫觀測資料，運用二項式系數加權平均、EOF等方法，詳細探討了重慶夏季高溫日數和極端最高氣溫事件的時間、空間分布特征。結果表明，近64年來重慶地區的高溫日數具有顯著的年際變化和地域差異。重慶夏季高溫的異常空間分布有4個關鍵區，分別為重慶西部、重慶中部、重慶東北部以及重慶東南部。

關鍵詞夏季高溫；EOF分析；時空分布；重慶地區

中圖分類號S161.2文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）33-0189-03

Analysis of Summer High Temperature in Chongqing in Resent 64 Years

ZHOU Yaqin1，HAN Zhigang2

（1.College of Meteorology and Oceanography， PLA Univ. of Sci. & Tech National University of Defense Technology，Nanjing，Jiangsu 210000；2. Beijing Institute of Applied Meteorology，Beijing 100020）

AbstractAccording to the daily temperature observation data of 14 meteorological stations in Chongqing from 1951 to 2014， the temporal and spatial distribution characteristics of summer high temperature days and extreme maximum temperature events in Chongqing were discussed in detail by using binomial coefficient weighted average and EOF method.The results showed that the high temperature days in Chongqing had significant interannual and regional differences in the past 64 years.There were four key areas for the anomalous spatial distribution of summer high temperature in Chongqing， which were western， central， northeastern and southeastern of Chongqing.

Key wordsSummer high temperature；EOF analyses；Temporal and spatial distribution；Chongqing area

氣候變化是現階段全球都密切關注的問題，IPCC對全球的溫度變化非常關注，而且有相當多的研究是針對極端溫度的變化。高溫是指日最高氣溫≥35 ℃，可以此作為夏季炎熱程度的指標[1]。大范圍的極端高溫天氣影響人們正常的工作和生活，此外長時間的高溫可能帶來了嚴重的干旱災害，這種災害性天氣會對社會、經濟造成巨大損失[2-3]。

重慶地區是兩大地形的過渡地帶，是青藏高原和長江中下游平原的結合區，地幅遼闊。重慶是典型的山多、河流多，崇山峻嶺、高低交錯，川流交貫、縱橫相交。夏季，青藏高原是一個巨大的熱源，隨著偏西風不斷向下游輸送熱量。由于特殊的地形和天氣形勢，重慶地區高溫及其衍生災害損失愈發嚴重，高溫導致的干旱災害也隨之而來，特別是20世紀以來，高溫所導致的濕度低，干旱災害頻發，2006、2008和2013年的夏天，重慶大部分地區因為高溫熱浪襲擊而導致特大伏旱，極端最高氣溫多次刷新，給重慶地區的農業、生活、工作等帶來不便，損失更是不可估量[4]。以2013年為例，6—8月重慶西部、中部等地持續高溫、干旱天氣，使得重慶大部分地區發生了極端高溫天氣事件；據不完全統計，高溫干旱造成的直接經濟損失高達97.4億元，其中農業經濟損失最大，達62.1億元。筆者利用持續更新的、更詳細的、時間跨度更大的氣象觀測資料，對重慶地區夏季高溫的時間和空間特征進行分析，研究其時空演變特征，為進一步預測該區域夏季高溫氣候預測提供參考，同時能夠為該地區的農業提供氣象參考依據。

1資料與方法

1.1資料選取

采用重慶地區34個氣象站的日平均、最低和最高氣溫資料，根據氣溫變化的連續性、觀測資料的完整性以及對應的地區特征，選取奉節、梁平、萬州、大足、合川、沙坪壩、江津、長壽、涪陵、豐都、黔江、彭水、綦江、酉陽等14個氣象站1951—2014年6—8月逐日氣溫資料進行分析。

1.2分析方法

首先對14個站點夏季逐日最高氣溫的缺測、錯測資料進行處理。對于缺測和錯測的數據，采取該站點前后2 d的的實測資料平均值訂正，對于連續幾天缺測的臺站采取插值法進行訂正[5]，經過訂正處理后的數據與當日平均氣溫進行對比，存在差距較大者，進行二次修正，從而使得數據具有較好的連續性，并對數據進行顯著性檢驗，確保數據的可靠性[6]。該研究以夏季日最高氣溫≥35 ℃作為高溫指標，定義為極端高溫事件，以超過標準的天數累加為高溫天數，以此標準建立各站的高溫天數系列的資料。對于一個地區不同測站的氣溫變量，一般使用所有測站點平均值來代表該地區的平均狀態。運用EOF等方法對該時間序列的時空特征進行分析[7]。運用二項式系數加權平均[8-9]研究夏季高溫天數的年代變化，通過時間系數序列選取異常年份，為后期研究異常年份環流形勢提供基礎，并利用各站點的數據來研究年際變化以及空間分布特征。

1.3數據檢驗

利用處理后的資料進行突變特征檢驗，確定該數據在時間和空間上具有較好的連續性，同時局部特征明顯[10]，確認該數據更具有代表性和可研究性。對數據進行顯著性水平檢驗[9]，得到1951—2014年重慶地區14個站點夏季高溫日數和夏季平均高溫日數之間的相關系數（圖1）[9]。

利用t-檢驗法[6]檢驗相關系數的顯著性程度，對于給定的，通過查詢系數檢驗表，可得到臨界相關系數。由圖1可看出，所有站點的相關系數均明顯大于0.70。其中，8個臺站的相關系數超過0.80，占所研究站點數的57.1%，充分說明重慶地區的高溫日數變化趨勢一致，且這些站點能夠較好地反映重慶地區夏季高溫的時間變化規律。

2重慶夏季最高氣溫的EOF分析

2.1夏季最高氣溫特征值的方差貢獻

通過對標準資料的EOF分解得到重慶夏季最高氣溫EOF方差貢獻（表1），前2個累計方差貢獻率達87.718%，表明夏季6—8月的最高氣溫通過EOF分解的收斂速度比較快。North等[11]所得到的經驗判據，可以截取前2個空間分量，大致能代表重慶近64年來夏季最高溫度的整體空間結構，第二項以后的分量方差貢獻均較小，暫時不予考慮。

2.2夏季最高氣溫的時間變化

從圖2可以看出，64年中只有1971、2013年時間系數絕對值超過30，且為正值，將其定義為特殊高溫年份，是高溫干旱年，可作為個例單獨分析，尤其通過環流形勢分析，對該地區夏季高溫氣候預報有重要參考意義。時間系數絕對值超過20的年份中1959、1964、1972、2001、2006、2008年表現為重慶夏季最高氣溫一致偏高的典型年份，1976、1982、1983、1987、1993、2007年為重慶夏季最高氣溫一致偏低的典型年份。20世紀50年代偏少，1959年為突變年，由少變多；60年代基本較為平緩，基本沒有絕對值超過20的突變年份；70年代偏多，1979年為突變年，由多變少；80—90年代相對偏少，也沒有絕對值特別高出正常值的突變年份；2000年至今異常高溫年份較多，其中2007年異常低溫年，2001、2006、2008、2013年是絕對值均超過20的異常高溫年，相對于20世紀80、90年代而言，極端高溫事件頻發。2000年前，最高溫度發生的頻率相對較低，且沒有明顯的變化趨勢，但從圖2 可以看出，從2000年開始，最高氣溫一致偏高的年份明顯增多，且年際之間存在較大的突變。

以時間系數絕對值最大的2013年而言，該年是典型的最高氣溫一致偏高的年份，2013年夏季重慶出現歷史極值的異常高溫天氣，出現極端高溫的累積天數也為歷史同期中最多。8月6—22日出現了罕見的持續16 d高溫酷暑天氣。據查詢，2013年夏季局部地區超過40 ℃的站點有萬川、沙坪壩、江津、涪陵、豐都、綦江，其中豐都有11 d、江津有12 d、沙坪壩有10 d最高氣溫超過40 ℃，而江津8月7日最高氣溫達到當地日最高氣溫歷史極值，為43.5 ℃，豐都7月15日最高氣溫達42.2 ℃。重慶地區夏季高溫天氣使得重慶的農業、旅游業深受影響，以豐都而言，仙女湖鎮的“致富果”——番茄因為2013年夏季高溫導致產量明顯下降，造成農民收入大有損益，而同樣的情況發生在豐都興義鎮的龍眼種植業，高溫使得該鎮因龍眼采摘而帶動的旅游以及龍眼交易市場人煙稀少，產量相較2012年減少20%。初夏是雙季稻育苗、栽植和田間管理的重要時期，而江津中山鎮的有機富硒稻因為高溫干旱妨礙出苗，導致禾苗的成活率大幅降低，2013年中山鎮的糧食產量相比較2012年降低22.5%左右，使得該地區的有機稻幾乎遭受毀滅性打擊，農民也因此受益受損。

2.3夏季最高氣溫的空間分布

EOF分解中前2個分量所代表的空間分布類型是溫度場的典型分布結構。若某一特征向量中各分量均為正（或同為負），那么這一特征向量表明的是在重慶地區這個變量變化趨勢基本保持一致。若呈正負相間分布，那么有2種分布類型[12]。在空間分布上來看，載荷值是說明此點的高溫日數的距平值與其對應的主成分序列兩者的相關性。如果這個點的絕對值越大，則該點高溫日數越多（或越少）[13]。

從第1個模態分布（圖3a）可以看出，重慶市全部為正值，且這一類型的方差貢獻率達76%，顯而易見是遠大于第2模態，說明序列1是重慶地區夏季極端最高氣溫空間變化的主要分布類型。重慶地形多變，相對較復雜，自西向東地勢逐漸增加，與第1模態對應較好，說明第1模態能較好地反映重慶地區夏季最高氣溫的分布特征，基本呈一致性。從圖3a的等值線的凸起處可以看出，重慶東南部、長江流域的載荷值相對大，該區域站點為酉陽、豐都；在重慶東北部明顯偏大，該區域站點為奉節，說明在這些區域容易發生高溫天氣。

第2模態（圖3b）可以較好地反映出重慶最高氣溫變化東北、西南相反的異常空間分布，此項方差貢獻率11.706%，表明夏季最高氣溫可能以0線為界，存在相反的變化特征。負值大值區出現在東北部，對應站點有奉節；相對正值大值區在重慶西部，對應站點為江津、大足。

3夏季高溫日數的空間分布特征

從圖4可以看出，近64年重慶地區存在4個高溫日數明顯偏多的高值區，第1個高值區位于重慶西部，包括永川、璧山、沙坪壩、江津、綦江；第2個高值區位于重慶中部，是平均高溫日數最多的區域，以豐都為高值中心（平均高溫日數超過40 d），包括涪陵、石柱、忠縣；第3個高值區位于重慶東北部，包括奉節、巫山、巫溪；第4個高值區位于重慶東南部，包括酉陽和秀山，4個高值區平均高溫天數均超過36 d。此外，大足、銅梁、合川、長壽、墊江、梁平、萬州一帶的重慶北部沿線高溫日數相對偏少，彭水、武陵、黔江一帶存在低值區。從高溫日數的空間分布來看，與地形呈對應關系，第1、第2、第4高值區位于長江流域，沿南北方向遞減，其中重慶西部江津高溫日數達40.2 d，綦江高溫日數達43.6 d。第3高溫區域與武陵山脈相對應，山脈兩側溫度有明顯區別，山脈南側酉陽高溫日數達375 d，而山脈北側黔江17.8 d、彭水24.2 d。

4結論

（1）近64年來重慶地區高溫日數具有顯著的年代變化

和區域性差異，20世紀50年代偏少，1959年為由少變多的突變年；60年代基本較為平緩，較少有突變；70年代偏多，1979年為突變年，由多變少；80—90年代相對偏少；2000年至今，最高溫度頻發，且年際突變大，氣候極其不穩定。重慶地區的高溫天氣尤其是夏季持續極端高溫對重慶的農業、旅游業有重大影響。

（2）1951—2014年重慶地區夏季極端最高氣溫大致呈現一致型、東北-西南差異型2種主要模態。夏季極端高溫天氣主要有4個分布區域，分別為重慶西部、重慶中部、重慶東南部、重慶東北部。高值區與局地地形和下墊面有關，其中3個沿長江流域，一個位于武陵山脈南側。

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