1974-2018年河北省夏季高溫?zé)崂说臅r(shí)空變化特征

胡會(huì)芳， 景 華， 魏鐵鑫， 魏 軍

(1.河北省氣象災(zāi)害防御中心，河北 石家莊 050021； 2.河北省氣象與生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050021)

受氣候變暖的影響，我國江蘇、浙江、山東西南部、四川盆地、上海以及湖南等省(市)高溫?zé)崂顺视萦亿厔輀1-7]。持續(xù)的高溫天氣加劇農(nóng)業(yè)干旱，致使農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)降低，建筑能耗增加[8-11]，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生活造成嚴(yán)重影響。目前，針對京津冀地區(qū)高溫變化規(guī)律已有較多研究。施洪波[12]認(rèn)為，京津冀高溫日數(shù)呈南多北少的空間分布，有2個(gè)突變點(diǎn)，1972年由多變少，1966年由少變多。劉學(xué)鋒等[13]研究發(fā)現(xiàn)，河北省及不同氣候區(qū)域平均最高氣溫均呈升高態(tài)勢。張可慧等[14]研究表明，南宮為河北中南部地區(qū)高溫?zé)崂说闹行摹Ｊ酚∩降萚15]認(rèn)為，京津冀地區(qū)高溫天氣一般出現(xiàn)在 6-7月。李雙雙等[16]研究表明，高溫?zé)崂顺氏葴p后增趨勢，熱浪與西太平洋副熱帶高壓和青藏高原反氣旋環(huán)流關(guān)系顯著。杜吳鵬等[17]從致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體和抗災(zāi)能力4個(gè)方面研究認(rèn)為，京津冀城市群高溫災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)呈南高北低特征。近10年河北省幾乎每年均會(huì)出現(xiàn)持續(xù)性高溫天氣，2017年7月7-14日持續(xù)高溫導(dǎo)致多人中暑，前人對河北省高溫?zé)崂搜芯繒r(shí)段較早，缺乏對其近10年的高溫?zé)崂搜芯繄?bào)道。為此，利用1974-2018年河北省142個(gè)地面氣象站逐日最高氣溫資料，研究其高溫?zé)崂藭r(shí)空變化特征，以期為河北夏季高溫?zé)崂颂鞖忸A(yù)防措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

1974-2018年河北省142個(gè)地面氣象站逐日最高氣溫資料。

1.2 方法

結(jié)合中國氣象局的規(guī)定及相關(guān)研究方法[18]，依據(jù)高溫持續(xù)日數(shù)將高溫?zé)崂朔譃檩p度熱浪(3～4 d)、中度熱浪(5～7 d)和重度熱浪(>8 d)3個(gè)等級。

高溫?zé)崂藦?qiáng)度(Q)定義為熱浪過程中日最高溫超過高溫閾值(35℃)的累積數(shù)[19]。計(jì)算公式：

采用非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法(Mann-Kendall檢驗(yàn)，簡稱MK突變)進(jìn)行高溫?zé)崂送蛔兎治觥?/p>

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫?zé)崂巳諗?shù)的分布特征

2.1.1 空間分布 1974-2018年河北省年平均高溫?zé)崂巳諗?shù)空間分布呈南多北少趨勢，平均為4.7 d，保定北部及冀北的承德、張家口、唐山和秦皇島地區(qū)年高溫?zé)崂巳諗?shù)較少，均<2.5 d，承德和張家口北部壩上地區(qū)未出現(xiàn)過高溫?zé)崂耍仪f中南部、保定南部、廊坊南部及以南地區(qū)年高溫?zé)崂巳諗?shù)普遍>5.0 d，邢臺(tái)中部任縣為極大值中心，年高溫?zé)崂巳諗?shù)最高為9.5 d/a(P126彩版圖1)。

2.1.2 年際分布 1974-2018年河北省高溫?zé)崂巳諗?shù)總體呈波動(dòng)性增加趨勢，平均增加1.1 d/10a。1997年前基本為減少階段，1997年后熱浪日數(shù)普遍增多，平均為4.7 d/a；整個(gè)時(shí)期內(nèi)，高溫?zé)崂巳諗?shù)以1977年最少，為0.1 d；1997年最多，達(dá)16.3 d(圖2a)。從UF和UB兩條曲線的交點(diǎn)位置可知，20世紀(jì)末的高溫日數(shù)增加產(chǎn)生1個(gè)突變點(diǎn)，發(fā)生時(shí)間為1997年(圖2b)。

2.2 高溫?zé)崂祟l次的分布特征

2.2.1 空間分布 1974-2018年河北省不同等級高溫?zé)崂祟l次空間分布與高溫?zé)崂巳諗?shù)空間分布特征相似，均呈南多北少的空間分布，年平均熱浪頻次11.5次/10a。其中，邢臺(tái)市柏鄉(xiāng)縣、任縣和石家莊平山縣年熱浪頻次最多，平均為22.7次/10a；張家口和承德壩上地區(qū)未出現(xiàn)過高溫?zé)崂?P126彩版圖3a)，輕度熱浪(P126彩版圖3b)、中度熱浪(P126彩版圖3c)和重度熱浪(P126彩版圖3d)平均頻次分別為8.6次/10a、2.5次/10a和0.5次/10a，以輕度熱浪為主；不同等級熱浪頻次中南部地區(qū)均較多，邢臺(tái)的柏鄉(xiāng)、平鄉(xiāng)和邯鄲的丘縣輕度熱浪頻次最高，平均每10年16.6次，邢臺(tái)中部的任縣、隆堯縣和衡水中部的棗強(qiáng)縣、武強(qiáng)縣的中度熱浪頻次最高，平均2年出現(xiàn)1次，邢臺(tái)中部的重度熱浪頻次最高，平均5年出現(xiàn)1次，冀北的承德、張家口、唐山和秦皇島4個(gè)市均未出現(xiàn)重度高溫?zé)崂恕?/p>

2.2.2 年際分布 1974-2018年河北省高溫?zé)崂祟l次年際間整體呈波動(dòng)性增加趨勢，平均1.2次/a；1997年前基本處于減少階段，1997年后為增加，21世紀(jì)高溫?zé)崂巳諗?shù)普遍較多，2018年頻次最高，為2.9次，1977年頻次最少，為0.02次(圖4 a～b)。隨著時(shí)間的推移，不同等級熱浪頻次年際間均呈增加趨勢，中度熱浪頻次增加達(dá)顯著性水平，高溫?zé)崂艘?～4 d的輕度熱浪為主，1997-2002年為輕度熱浪頻發(fā)時(shí)段，1997年、2002年、2017年和2018年中度熱浪頻次較高，1997年和2017年重度熱浪頻次較高(圖4 c～e)。

2.3 高溫?zé)崂藦?qiáng)度的分布特征

2.3.1 空間分布 1974-2018年河北省高溫?zé)崂藦?qiáng)度的空間分布不均，全省平均為8.9℃。其中，石家莊中南部、保定南部、雄安新區(qū)南部、廊坊南部及以南地區(qū)為高溫?zé)崂藦?qiáng)度的高值區(qū)，以邢臺(tái)中部為極大值中心，以柏鄉(xiāng)縣強(qiáng)度最大，為20.6℃，保定北部和冀北的承德、張家口、唐山和秦皇島處于低值區(qū)(P126彩版圖5)。

2.3.2 年際分布 1974-2018年河北省高溫?zé)崂藦?qiáng)度年際間呈現(xiàn)波動(dòng)性變化，1997年前基本處于減少階段，1997年后增加，1997年發(fā)生突變由少變多，21世紀(jì)高溫?zé)崂藦?qiáng)度均較強(qiáng)；熱浪強(qiáng)度整體呈增加趨勢，但增加趨勢不明顯，未達(dá)0.05顯著性水平，平均增加0.2℃/a，1995年前熱浪強(qiáng)度較小，1995年后普遍較高，1997-2002年處于高峰期，1997年最高，達(dá)32.9℃/a，1977年最小，為0.1℃/a(圖6 a～b)。

2.4 高溫?zé)崂说闹芷谔卣?/h3>

1974-2018年河北省高溫?zé)崂说闹芷谛宰兓校邷責(zé)崂巳諗?shù)存在2 a、3～5 a、7～10 a、15～24 a和30～34 a的周期性變化規(guī)律，16 a對應(yīng)的小波方差最大，16 a周期為高溫?zé)崂巳諗?shù)第1周期(圖7 a～b)；高溫?zé)崂祟l次存在2～3 a、4～6 a、7～8 a、10～12 a和14～24 a的周期性變化規(guī)律，16 a對應(yīng)的小波方差最大，16 a周期為高溫?zé)崂祟l次的主周期(圖7 c～d)；高溫?zé)崂藦?qiáng)度存在2 a、4～8 a、10～12 a、15～24 a和28～36 a的周期性變化規(guī)律，4 a和32 a對應(yīng)的小波方差明顯最大，高溫?zé)崂藦?qiáng)度的主周期為4 a 和32 a(圖7 e～f)。

3 結(jié)論

河北省高溫?zé)崂巳諗?shù)、頻次和強(qiáng)度呈南多北少的空間分布，邢臺(tái)中部任縣處于極值中心，北部壩上地區(qū)未出現(xiàn)高溫?zé)崂耍桓邷責(zé)崂巳諗?shù)、頻次和強(qiáng)度年際變化均呈先減少后增加的波動(dòng)性變化，整體呈增加趨勢，1997年為突變年；高溫?zé)崂巳諗?shù)和頻次的主周期為16 a，熱浪強(qiáng)度的主周期為4 a和32 a。