極端溫度事件對(duì)圍場(chǎng)縣生產(chǎn)生活的影響及對(duì)策

吳萍萍，閆海龍，吳裴裴，賈 碩

（1.圍場(chǎng)縣氣象局，河北 承德068450；2.隆化縣氣象局；3.承德市氣象局）

極端溫度事件會(huì)極大的影響自然環(huán)境以及人們社會(huì)生產(chǎn)生活，甚至比氣候平均狀態(tài)引起的自然環(huán)境和人們生活變化更為明顯[1]。所以，需要研究極端溫度事件的變化趨勢(shì)。目前，諸多評(píng)估報(bào)告描述大尺度極端溫度事件的變化趨勢(shì)，但對(duì)小尺度小區(qū)域的變化趨勢(shì)仍沒(méi)有定性的評(píng)述[2]，因而需要對(duì)區(qū)域極端溫度事件的變化趨勢(shì)進(jìn)行詳細(xì)的研究。

圍場(chǎng)縣地處內(nèi)蒙古高原與冀北山地的過(guò)渡地帶，在西北部壩上及接壩地區(qū)海拔高，在東南部壩下地區(qū)海拔低，海拔高度差在500 m左右。全縣地形復(fù)雜，因而氣候呈現(xiàn)多樣性，北部壩上地區(qū)，晝夜溫差大，氣溫整體偏低，降水量偏少，夏季多小陣雨天氣，春、秋、冬季風(fēng)沙大，無(wú)霜期時(shí)間短。壩下地區(qū)，氣溫較壩上地區(qū)高，年平均降水量435.3 mm。人民生產(chǎn)生活以農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)為主，而暴雨、干旱、霜凍、冰雹等自然災(zāi)害較多，經(jīng)常給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)?yè)p害，影響人們生活。圍場(chǎng)縣生態(tài)環(huán)境脆弱，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化非常敏感。極端氣候事件對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生明顯影響，高溫或低溫事件都會(huì)影響到作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量[3]。所以，研究圍場(chǎng)縣極端溫度事件變化規(guī)律具有必要性，有助于解釋圍場(chǎng)縣區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)變化趨勢(shì)。

本研究使用高溫、低溫極值的日尺度變化、年極值、強(qiáng)度的變化趨勢(shì)以及日溫差指標(biāo)，分析圍場(chǎng)國(guó)家基本氣象站極端溫度事件的變化趨勢(shì)，研究本區(qū)域內(nèi)極端溫度事件的變化特征，便于預(yù)測(cè)極端溫度事件未來(lái)趨勢(shì)并提出應(yīng)對(duì)極端溫度事件的對(duì)策，為圍場(chǎng)縣的可持續(xù)發(fā)展以及服務(wù)材料的制作提供參考。

1 資料和方法

1.1 資料的選取

本文使用的資料為河北省氣象信息共享平臺(tái)提供的圍場(chǎng)國(guó)家基本氣象站1951—2015年65年逐日最高氣溫、逐日最低氣溫。

1.2 方法

1.2.1 百分位數(shù)法

基于百分位數(shù)定義極端溫度事件，利用圍場(chǎng)國(guó)家基本氣象站日最高溫度確定極端高溫的閾值，日最高溫度確定極端高溫的閾值。

方法為：求出1951—2015年同日65個(gè)最高氣溫值的第95百分位數(shù)，同日65個(gè)最低氣溫值的第5百分位數(shù)。計(jì)算步驟為：以遞增順序排列每組數(shù)據(jù)，計(jì)算出指數(shù)i，指數(shù)計(jì)算方法為：i=n×p%。

其中n為同日最高氣溫個(gè)數(shù)，為65，p為第p百分位數(shù)。如果i不是整數(shù)，將i向上取整，大于i的毗鄰整數(shù)就是第p百分位數(shù)的位置；如果i是整數(shù)，則第p百分位數(shù)是第i項(xiàng)與第 （i+1）項(xiàng)數(shù)據(jù)的平均值。得出的第95個(gè)累計(jì)百分位的數(shù)值作為該站該日極端高溫的閾值，第5個(gè)累計(jì)百分位的數(shù)值作為該站該日極端低溫的閾值。使用這個(gè)方法，可以分別得出366個(gè)極端高溫閾值和極端低溫閾值，若某日的最高溫度高于于該日極端高溫的閾值，那么稱該日出現(xiàn)了極端高溫事件；同理，若某日的最低溫度低于該日極端低溫的閾值，那么稱該日出現(xiàn)了極端低溫事件[4]。

圖1 日尺度變化

圖2 最高溫度年極值變化

1.2.2 M-K法

使用Mann-Kendall方法（M-K法）[5]檢驗(yàn)高溫、低溫極值的日尺度變化、年極值、強(qiáng)度的變化趨勢(shì)以及日溫差指標(biāo)的單調(diào)變化趨勢(shì)以及年均變化幅度。并使用反距離加權(quán)插值法對(duì)以上指標(biāo)的趨勢(shì)進(jìn)行內(nèi)插，進(jìn)而分析出它們的分布規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

使用百分位數(shù)定義極端事件，得出圖1高低溫閾值日尺度變化規(guī)律。從圖1可知，低閾值的取值范圍為-25.6～13.7℃，高閾值的取值范圍為-0.5～34.5℃。如果按照目前一些分析研究對(duì)極端溫度數(shù)值的界限定義，將35.0℃作為極端高溫事件的閾值，-10.0℃作為極端低溫事件的閾值，圍場(chǎng)縣將出現(xiàn)6個(gè)月的極端低溫事件，而不存在極端高溫事件。

利用M-K法檢驗(yàn)得出圍場(chǎng)縣極端高溫的頻率呈升高趨勢(shì)，極端低溫的頻率呈降低的趨勢(shì)（圖略），這與全球變化趨勢(shì)一致。

從圖2、圖3最高溫度、最低溫度極值濾波后顯示的線性趨勢(shì)線可知，最高溫度、最低溫度均有單調(diào)升高趨勢(shì)。最高氣溫年極值平均為33.1℃，介于29.2～39.4℃，年均增幅為0.16℃。 最低溫度年極值平均為-25.1℃，介于-32.3～-20.0℃，年均增幅為0.19℃。

圖3 最低溫度年極值變化

日最高氣溫和日最低氣溫的綜合變化才能決定日溫差的變化，圍場(chǎng)縣極端高溫和極端低溫強(qiáng)度都呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，但極端低溫的年均增幅（0.19℃）大于極端高溫的年均增幅（0.16℃）。據(jù)相關(guān)資料介紹，1950—2004年世界上大部分區(qū)域的日溫差有所降低[5]，圍場(chǎng)縣的日溫差變化和此結(jié)論一致。

3 小結(jié)

本文利用1951—2015年65年圍場(chǎng)國(guó)家基本氣象站的日最高溫度和日最低溫度資料，采用百分位數(shù)法和M-K法，分析了圍場(chǎng)縣極端溫度事件的變化趨勢(shì)及變化特征，進(jìn)而討論極端溫度事件對(duì)圍場(chǎng)縣生產(chǎn)生活的影響，結(jié)果表明：（1）極端溫度事件有單調(diào)趨勢(shì)，更為顯著的是極端低溫事件，1年中極端低溫閾值有6個(gè)月小于-10.0℃；（2）極端高溫和極端低溫年極值均有升高的趨勢(shì)，日溫差呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，表明極端溫度事件對(duì)全球增暖的響應(yīng)存在共性，如頻率增加、強(qiáng)度增大等；（3）農(nóng)民生產(chǎn)生活中應(yīng)該關(guān)注強(qiáng)降溫造成的霜凍、冰凍對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活出行的影響，尤其注意防范春播、秋收之時(shí)造成的霜凍對(duì)出苗和收獲的影響，相關(guān)部門應(yīng)及時(shí)做好預(yù)報(bào)信息傳遞工作。

[1]Katz R W，Brown B G.Extreme events in a changing climate：Variability is more important than averages[J].Climatic Change，1992，21（3）：289-302.

[2]Kunkel K E.North American trends in extreme precipitation[J].Natural Hazards，2003，29（2）：291-305.

[3]丁一匯，任國(guó)玉，石廣玉，等.中國(guó)氣候變化的歷史和未來(lái)趨勢(shì)[J].氣候變化研究進(jìn)展，2006，2（1）：3-8.

[4]翟盤茂，潘曉華.中國(guó)北方近50年溫度和降水極端事件變化[J].地理學(xué)報(bào)，2003（S1）：1-10.

[5]李志，鄭粉莉，劉文兆.黃土高原極端溫度事件的時(shí)空變化[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2011（6）：6-12.