黑龍江省極端氣溫變化特征分析

蔣慧亮,鄭 紅＊，孫桂玉，魏 磊，劉春生，徐永清，劉赫男

（1.黑龍江省氣候中心，黑龍江 哈爾濱 150030；2.佳木斯市氣象局服務中心，黑龍江 佳木斯 154000）

1 引言

國內外學者對全球變暖背景下的極端氣溫進行了一系列的研究。Karl等研究揭示，美國和前蘇聯極端最低氣溫在過去幾十年有明顯上升趨勢，而極端最高氣候的變化則表現出較強的區域性；如付冬雪采用EOF方法分析了中國冬半年極端低溫頻數的時空演變特征；張寧等通過趨勢系數研究了中國年、季極端氣溫變化趨勢的時空特征。

黑龍江省位于中國最北部，地處中緯度亞洲大陸東岸，地域遼闊，地勢復雜，屬大陸性季風氣候區，氣候變率大。但由于該區域特殊的地理條件，其區域內的工程項目建設對氣候變化、特別是對極端溫度事件影響的承受力具有一定的敏感性和脆弱性。

傳統的極端氣溫分析,由于氣象觀測臺站相對比較少,并且沒有考慮海拔高度的因素，不能真實的反應一定區域氣溫的分布特征。本研究對黑龍江省最高、低氣溫和極端氣溫的分布規律進行進一步分析，以期為黑龍江省極端氣溫下的大型工程項目的可行性論證提供依據。

2 資料與方法

資料：選取黑龍江省79個氣象站1991-2020年的逐日最高氣溫、最低氣溫，使用黑龍江省高程1：25萬DEM數據。

方法：使用ArcGIS空間分析技術對氣溫要素進行插值分析，將氣溫插值到小網格上,加入黑龍江省高程DEM數據，推算出不同海拔高度影響下的實際氣溫，結合地理環境特征來確定極端氣溫的分布特征。

3 最高氣溫分析

統計各氣象站逐日最高氣溫(圖1)，黑龍江省最北部漠河縣年平均最高氣溫最低，為6.9℃，由北向南最高氣溫逐漸升高，東寧縣年平均最高氣溫最高，達到12.7℃。根據各氣象站統計的最高氣溫，結合黑龍江省高程DEM數據，得到全省各個地形下的年平均最高氣溫分布圖。年平均最高氣溫分布圖變化趨勢同樣為北部地區氣溫低，南部地區氣溫高。但由于地形影響，在黑龍江省中部的小興安嶺山脈附近，氣溫要低于同緯度地區，溫差可達2.2℃，南部的大青山和張廣才嶺等高海拔地區氣溫同樣低于同緯度的周邊地區，溫差最大可達4.4℃。

圖1 黑龍江省各站年平均最高氣溫

4 最低氣溫分析

統計各氣象站逐日最低氣溫(圖2)，黑龍江省最北部漠河縣年平均最低氣溫最低，為-9.1℃，由北向南最低氣溫逐漸升高，東寧縣年平均最低氣溫最高，達到0.8℃。根據各個氣象站統計的最低氣溫，結合黑龍江省高程DEM數據，得到全省各個地形下的年平均最低氣溫分布圖。年平均最低氣溫分布圖變化趨勢同樣為北部地區氣溫低，南部地區氣溫高。但由于地形影響，在黑龍江省中部的小興安嶺山脈附近，氣溫要低于同緯度地區，南部的大青山和張廣才嶺等高海拔地區氣溫同樣低于同緯度的周邊地區，溫差最大可達4.5℃。

圖2 黑龍江省年平均最低氣溫分布

5 極端最高氣溫分析

極端最高氣溫統計的是各氣象站歷史上出現的逐日溫度最高值，極端最高氣溫的分布除了受緯度影響之外，下墊面和海拔高度對其影響也很大。

根據各氣象站統計的極端最高氣溫，結合黑龍江省高程DEM數據，得到全省各個地形下的極端最高氣溫分布圖(圖3)。黑龍江省極端最高氣溫的分布為西部最高，齊齊哈爾、龍江、泰來、甘南均在40℃以上，龍江最高為41.1℃，其次甘南40.9℃。黑龍江中南部張廣才嶺最低30℃，同緯度低海拔地區均在36℃以上。黑龍江省中部的小興安嶺以及青黑山等高海拔地區，極端高溫在32℃左右，同緯度低海拔地區均在37℃以上。

圖3 黑龍江省極端最高氣溫分布

6 極端最低氣溫分析

極端最低氣溫統計的是各氣象站歷史上出現的逐日溫度最低值，極端最低氣溫的分布除了受緯度影響之外，下墊面和海拔高度對其影響也很大。

根據各氣象站統計的極端最低氣溫，結合黑龍江省高程DEM數據，得到全省各個地形下的極端最低氣溫分布圖(圖4)。黑龍江省極端最低氣溫的分布為北部最低。最低在漠河以及呼中之間高海拔地區，此地區處于大興安嶺余脈，最低可達-55.1℃。黑龍江中南部張廣才嶺等高海拔地區的極端低溫要高于周圍低海拔地區，-45℃左右，同緯度低海拔地區均在-41℃以上。黑龍江省中部的小興安嶺以及青黑山等高海拔地區，極端低溫在-48℃左右，同緯度低海拔地區均在-43℃以上,東寧最高為-33.9℃。

圖4 黑龍江省極端最低氣溫分布

7 極端氣溫長年代變化分析

統計黑龍江省極端氣溫長年代極值(圖5)，此極值僅統計觀測站數據，不含插值所得的數據。

極端高溫呈不明顯增加的趨勢，增加趨勢極小，平均每10 a增加0.1℃左右。極端高溫長年代變化幅度不大，最高為41.4℃，出現在2004年；最低為35℃，出現在2012年。極端低溫呈不明顯增加的趨勢，增加趨勢極小，平均每10 a增加0.1℃左右。極端低溫長年代變化幅度不大，最高為-39.7℃，出現在1995年；最低為-48.1℃，出現在1997年。

分析黑龍江省極端氣溫的溫差變化情況(圖6)，全省極端溫差在76.7℃-88.9℃之間，長年代溫差雖有波動，但整體增減變化不明顯。極端氣溫溫差最大可達88.9℃，出現在2004年。

圖5 黑龍江省極端氣溫長年代變化

圖6 黑龍江省極端溫差長年代變化

8 結論

黑龍江省極端氣溫空間變化趨勢明顯，北部明顯高于南部，低海拔地區明顯高于高海拔地區。黑龍江省極端最低氣溫變化范圍為-33.9-（-55.1）℃，極端最低氣溫為-55.1℃，出現在漠河以及呼中之間高海拔地區，此地區處于大興安嶺余脈。由漠河往南，極端最低氣溫數值逐漸升高。黑龍江省極端最高氣溫變化范圍為30-41.1℃，極端最高氣溫為41.1℃，出現在龍江,黑龍江中南部張廣才嶺最低為30℃。黑龍江省極端最高氣溫出現在甘南、龍江、泰來等地，中南部海拔高的地區極端最高氣溫數值較低。極端高、低溫的長年代變化均呈不明顯增加的趨勢，增加趨勢極小，平均每10 a增加0.1℃左右。全省極端溫度溫差長年代變化雖有波動，但整體增減變化不明顯，極端氣溫溫差最大可達88.9℃。