石河子地區(qū)極端氣候事件特征分析

李萍

摘要 選取石河子市、烏蘭烏蘇、炮臺(tái)和莫索灣氣象站豐富的地面氣象觀測資料，研究石河子地區(qū)氣候異常趨勢(shì)，以及氣溫、降水、日照等極端氣候事件發(fā)生狀況，為開展極端氣候事件預(yù)報(bào)及氣象觀測提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 石河子地區(qū);極端氣候;特征;分析

中圖分類號(hào)：P46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）06–0057–02

在全球變暖的大背景下，世界范圍內(nèi)高溫、干旱、洪水等極端氣候事件頻發(fā)，影響范圍擴(kuò)大，已嚴(yán)重威脅到人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，給社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和人們的生活帶來了嚴(yán)重的影響[1]。繼2018年全球出現(xiàn)前所未有的熱浪、風(fēng)暴和洪水之后，“極端天氣事件”是發(fā)生概率最高的全球性風(fēng)險(xiǎn)，其影響力僅次于“大規(guī)模殺傷性武器”。近年來，石河子地區(qū)極端氣候事件也呈現(xiàn)頻發(fā)、多發(fā)的態(tài)勢(shì)，如2018年1月中旬石河子市日照時(shí)數(shù)偏少，位居歷史同期第二;3月墾區(qū)各地平均氣溫偏高，打破歷史記錄，位居歷史同期第一，3月上旬平均氣溫除石河子市位居歷史第四，其他地方位居歷史第三;3月中旬平均氣溫位居歷史第一;3月下旬平均氣溫位居歷史第二;6月莫索灣平均氣溫偏高，位居歷史同期第二[2]。

1 資料與方法

針對(duì)石河子市、烏蘭烏蘇、炮臺(tái)和莫索灣等氣象站有資料以來年、月、旬日的氣溫、降水、日照、關(guān)鍵日和初終雪日等氣象要素，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行計(jì)算和分析，將1981—2010年30年平均值作為基礎(chǔ)值，得出石河子地區(qū)極端氣候事件年代際發(fā)生特征[3]。

2 石河子地區(qū)極端氣候特征分析

2.1 極端氣溫

石河子市近30年極端最高氣溫變化趨勢(shì)傾向值為-0.027℃/10 a，呈現(xiàn)略微下降趨勢(shì)，其中1983年最高溫?cái)?shù)值為歷年最高值40.6℃，2008年最高氣溫達(dá)歷年最低值為36.2℃，兩者相差4.4℃（圖1）。因此，石河子市夏季極端高溫事件氣溫值在36.2℃～40.6℃之間，各站夏季極端高溫事件極大值的分布呈現(xiàn)東南少、西北多的特征，這與東南高、西北低的地勢(shì)有關(guān)。20世紀(jì)90年代末，極端高溫值波動(dòng)較大，進(jìn)入21世紀(jì)以后，極端高溫值呈現(xiàn)比較穩(wěn)定的狀態(tài)，這與全球變暖趨勢(shì)有關(guān)。此外，21世紀(jì)00年代以后各站統(tǒng)計(jì)的極端高溫值均有所上升，相較于20世紀(jì)80～90年代中的高溫極值有2.2℃～3.6℃的上升幅度。1981—2010年間夏季極端高溫事件發(fā)生頻次多年平均值為4.48 d/a，從年代際變化角度來看，1981—1990年間極端高溫事件發(fā)生頻次大幅下降，1991—2000年呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì)，2001—2010年呈現(xiàn)略微上升趨勢(shì)。由此可知，1991—2010年20年間為石河子市極端高溫事件多發(fā)期，其中平原區(qū)表現(xiàn)得最為顯著。具體到各站而言，夏季極端高溫事件頻次變差系數(shù)較大，說明頻次變化不穩(wěn)定，且各站年極端高溫事件發(fā)生頻次傾向率和趨勢(shì)系數(shù)呈現(xiàn)一致增長，大約為每10年增加0.12～0.17 d。

石河子市1981—2010極端最低氣溫線性變化趨勢(shì)公式為y=-0.038x+ 42.099，R2為0.0121，說明近30年來極端最低溫值趨于下降，平均每10年下降0.38℃。極端最低溫事件極值在-39.2℃～-25.8℃之間，1988年出現(xiàn)歷年最低極值-39.2℃，1992年出現(xiàn)歷年最高極值-25.8℃，兩者之間相差13.4℃。1981—1991年間極端最低值變化幅度大，進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，極端最低值波動(dòng)幅度小。多年極端低溫事件發(fā)生頻次的變化傾向率為-2.21 d/10 a，即本市極端低溫事件發(fā)生頻次趨于下降，其中西北部為極端最低溫事件發(fā)生頻次低值區(qū)，東南部則為高值區(qū)。總體而言，20世紀(jì)80年代極端低溫事件發(fā)生頻次呈下降趨勢(shì)，90年代最少，進(jìn)入21世紀(jì)以后頻次大幅上升（圖2）。

根據(jù)年平均氣溫和極端高、低溫Morlet小波實(shí)部分析資料顯示，石河子具有顯著的周期性特征。就極端最低氣溫而言，1981—1987年為暖期，1988—2001年為冷期，2002—2010年為暖期，年際6年的周期貫穿30年。就極端最高溫而言，1981—1992年為暖期，1993—2004年為冷期，2005—2010年為暖期，7年左右尺度的年際周期貫穿始終。石河子市極端最高溫一般出現(xiàn)在7月，極端最低溫出現(xiàn)在12月—翌年2月。

2.2 極端降水量

石河子市近30年平均降水量為213.7 mm，年降水日數(shù)為82 d，年降水量以6.8 mm/10 a的速度增加，自2001年開始降水轉(zhuǎn)為偏多，年最大降水量為2010年的366.9 mm，但該年降水日數(shù)卻比最多降水日數(shù)少30 d，同時(shí)進(jìn)入21世紀(jì)以來，300 mm的降水級(jí)別的次數(shù)增加，由此可知，降水變多與降水日數(shù)無關(guān)，而與降水強(qiáng)度有關(guān)。以5—9月為石河子市暖季，12 mm≤降水量≤24 mm為大雨標(biāo)準(zhǔn)，則石河子市暖季降水量增率為0.79 mm/10 a，遠(yuǎn)小于總降水量增長速度，說明降水量的增加主要源于冷季，雪期的減少表明，出現(xiàn)大到暴雪的概率增加。石河子市暖季平均降水日數(shù)為34.5 d，其中大雨日數(shù)1.7 d，大雨降水日數(shù)以0.15 d/10 a的速度增加，30年間未出現(xiàn)大雨的日數(shù)僅有2年，同時(shí)小雨和中雨的日數(shù)呈下降趨勢(shì)。石河子市暖季平均雨強(qiáng)為3.04 mm/d，最大雨強(qiáng)出現(xiàn)于2010年為6.8 mm/d。大雨平均雨強(qiáng)為12.4 mm/d，最大雨強(qiáng)出現(xiàn)于2002年為21.9 mm/d，大雨對(duì)暖季總降水的平均貢獻(xiàn)率為20.51%，進(jìn)入21世紀(jì)后貢獻(xiàn)率高達(dá)63%，在總降水量上升的條件下，小雨和中雨的日數(shù)、貢獻(xiàn)率呈下降趨勢(shì)，大雨的日數(shù)、貢獻(xiàn)率、強(qiáng)度卻在增長，特別是2000年以后此特征變得更為明顯。

近30年間，石河子市最早初雪日為1984年9月30日，最晚初雪日為2001年11月28日，最早終雪日為2006年2月28日，最晚終雪日為2000年4月28日，雪期最長為1993年，初雪日在10月25日，終雪日在4月2日。自2000年以來，終雪日明顯提前，終雪日則推遲，說明雪期減少。

2.3 極端日照時(shí)數(shù)

近30年來，石河子市日照時(shí)數(shù)年均值為2 715.7 h，各年份日平均日照最高值以每10年增加0.14 h的速度上升（圖3）。1981—1994年為年日照時(shí)數(shù)較少期，年日照時(shí)數(shù)極低值出現(xiàn)于1987年為2 349.8 h，各年份日平均日照最低值為14 h，出現(xiàn)于1982年、1989年、1992年，此階段平均時(shí)數(shù)低于多年平均值14.1℃。1995—2010年日照時(shí)數(shù)值逐步上升，1995年達(dá)3 000.1 h，各年份日平均日照最高值為2005年的15.1 h。石河子年日照時(shí)數(shù)呈明顯增加的趨勢(shì)，20世紀(jì)90年代比80年代增加了119.2 h，21世紀(jì)00年代比20世紀(jì)90年代增加了78.2 h。各年份日平均日照最高值出現(xiàn)在6月中旬—7月下旬，日平均日照時(shí)數(shù)0 h多出現(xiàn)在12月—次年1月。進(jìn)入21世紀(jì)以后，日平均日照最高值的波動(dòng)性增強(qiáng)。

3 結(jié)束語

石河子地區(qū)極端最低溫事件發(fā)生頻次下降，極端最高溫事件發(fā)生頻次上升，高溫極值呈現(xiàn)出每10年下降-0.027℃的微弱趨勢(shì)，低溫極值趨于下降，平均每10年下降0.38℃。降水量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，但在降水日數(shù)減少和中小雨量貢獻(xiàn)率下降的情況下，大雨日數(shù)增加，降雨強(qiáng)度增強(qiáng)。2000年以后極端日照時(shí)數(shù)波動(dòng)性增強(qiáng)，且極值上升，說明石河子地區(qū)受全球變暖影響，氣候極端性增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王秀琴.石河子墾區(qū)近51年降水統(tǒng)計(jì)特征分析[J].新疆農(nóng)墾科技，2018，41（9）：39-41.

[2] 郭金強(qiáng)，劉輝，雷薇，等.1961—2017年石河子市日照時(shí)數(shù)變化特征[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2018（24）：213，217.

[3] 韓春光，蒲云錦，朱蓉慧.新疆石河子58年氣溫特征分析[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2014，30（8）：250-255.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Countermeasures of Lig-htning Protection and Disaster Reduction Service in Densely Populated Places

LI Ping （Shihezi Meteorological Bureau， Shihezi，Xinjiang 832000）

Abstract The abundant ground meteoro-logical observation data of Shihezi City， Ulan Wusu， battery and Mosowan meteorological stations are selected to study the climate anomaly trend and the occurrence of extreme climate events such as temperature， precipitation and sunshine in Shihezi area， so as to provide data basis for extreme climate event prediction and meteorological observation.

Key words Shihezi area; Extreme clim-ate; Feature analysis