識別連續高溫熱浪事件的研究

何 杰，何月順

（東華理工大學信息工程學院，江西 撫州 344000）

1 現狀

近年來，隨著全國氣候變暖和城市化進程的加快，引起更加顯著的熱浪效應，使得全國范圍內的酷熱日益頻繁，高溫熱浪事件越來越突出，正逐漸成為一種嚴重氣象災害。這種災害將直接影響到人的身體健康，嚴重威脅到人類的生活以及生活質量。高溫熱浪的標準主要依據高溫對人體產生影響或危害的程度而制定的，因為高溫熱浪受地理、社會和經濟等多方面的影響，因此世界各國和地區研究高溫熱浪所采取的方法不同，其標準也有很大差異。

我國一般把日最高氣溫達到或超過35℃時稱為高溫，連續數天（3天以上）的高溫天氣過程稱為高溫熱浪，由于近年來高溫熱浪天氣的頻繁出現，高溫帶來的災害日益嚴重。為此，高溫預警的制定以及更加有效的識別連續高溫熱浪事件將顯得非常重要。識別連續高溫熱浪事件即是對高溫事件連續性過程的一個識別，本文主要是陳述如何識別連續高溫熱浪事件。

2 識別連續高溫熱浪事件

識別連續高溫熱浪事件，主要是識別一段時間內全國出現連續高溫的區域、連續高溫時長、連續高溫的起始時間和結束時間，下圖1為該算法的主要思路流程圖:

圖1 連續高溫熱浪事件算法的思路流程圖

2.1 確立初次臨時可能事件

（1）確立初次臨時可能事件的前提。從全國696個氣象臺站中獲取一段時間的氣象數據，識別出這段時間內的日最高氣溫以及臺站的相關數據，并計算出需要識別的日數N，通過自然高溫帶分離方法分離出K(i)（i為時間，單位是日，i≤N）個獨立的高溫帶，獨立高溫帶內臺站信息sta(I,kk)（sta為站號信息表，i為時間日i

（2）確立初次臨時可能事件。若第一日的高溫帶數K(1)＞0,則記錄初次臨時可能事件數為 K(1),若 k(1)=0，則 k(2)是否大于0，如果是則k(2)為初次臨時可能事件，以此類推。判斷初次臨時可能事件后，依次記錄初次臨時可能事件的事件起始事件day(inum)=第i天得日期，以及事件持續時間nday(inum)=1（inum為事件的序號）。

2.2 識別過程描述

（1）比較第i日各個高溫帶與臨時可能事件相互之間的重合關系。比較兩者之間的重合關系，只要兩者含有相同的臺站號或格點號即判斷重合，若第i日的高溫帶數大于0，則比較第i日各個高溫帶與臨時可能事件的重合關系；若第i日的高溫帶數等于0，則第i+1日進行相應的判斷。

例：（圖 2）假設第一日初次臨時可能時間為 1、2、3、4（圓圈所示）第二日的K(2)=5即第i=2日的高溫帶對應1、2、3、4、5（菱形所示）。實線表示某一高溫帶與各個臨時可能事件之間的重合關系，可見5個高溫帶與臨時事件間的重合個數cover1分別為2，1，1，1，0。虛線表示某一臨時可能事件與各個高溫帶的重合關系，可見4個臨時事件與高溫帶間的重合個數cover2分別為1，1，2，1。接下來，根據這些重合信息將第i日的高溫帶信息傳遞、合并給臨時事件。

圖2 臨時可能事件與高溫帶之間的關系

（2）根據高溫帶與各個臨時時間的重合關系進行合并、信息傳遞處理。若cover1＞1，即某個高溫帶與2個及以上的臨時事件重合，則執行下述步驟1；若 cover1=1，則執行步驟2；若cover1=0，則執行步驟3。

步驟 1：如例（圖 1），高溫帶 1與臨時事件 1、2均有重合，則將臨時事件2的站點序號信息合并給事件1，同時將與事件2重合的高溫帶序號也合并給1，臨時事件2的重合信息歸0；再執行步驟2，如例臨時事件1與高溫帶1有重合，將高溫帶1的信息合并給臨時事件1，則臨時事件1持續時間加1。

步驟2：若cover2＞0，即某一臨時可能事件與高溫帶有重合，則將高溫帶信息并入臨時事件，臨時事件持續日數加1，結束日加1。

如例（圖 1），臨時事件3與高溫帶2、3有重合，則將高溫帶2、3的信息并入臨時事件3，第二日的臨時事件3包含了兩個高溫帶（1和2）；同樣，第二臨時事件4含一個高溫帶4，持續時間加1，且合并入高溫帶4的信息。

步驟3：若cover1=0，即某一高溫帶與任一臨時可能事件均不重合，則產生新的臨時事件。如圖 1高溫帶5，則產生新的臨時事件5，其開始日為第i=2日，持續時間為1天，該臨時事件信息即為高溫帶5的原始信息。

最后，第二日的全部臨時可能事件產生，包含5個臨時可能事件（1、2、3、4、5）。 其中，由于事件 2 的歷史信息全部傳遞給了事件1（起始日、結束日，站點序號集等），事件2的持續時間歸0，高溫帶1與臨時事件重合的個數為1。

（3）判斷臨時事件能否確定為正式事件。若第i日的某臨時事件持續日數大于0、且（i>結束日+1天），即該臨時事件存在且連續1日沒有出現，即可判斷該臨時事件為一次正式事件。這個正式事件的持續日數、起止日、每日包含的高溫帶數、臺站序號等即為該臨時事件的持續時間、起止日、每日包含的高溫帶數、臺站序號等。將變為正式事件的臨時事件個例的歷史信息清零。

（4）將臨時事件重新整理。在上述所有步驟的基礎上，根據臨時事件的持續時間來重新整理，即若持續時間為0，則將后一個臨時事件的信息傳遞給信息為0的臨時事件。如本例所述（圖3），臨時事件2的信息全部合并給了事件1，自身信息歸零，則將臨時事件3、4、5的信息逐個向前傳遞。

最后一步循環以上1至4步，直至i=N時，即當循環到最后一日時，存在臨時可能事件，且該事件持續時間大于0，則將臨時事件轉為正式事件，循環結束。

圖3 臨時可能事件之間關系

3 結語

高溫熱浪是一種較短時間尺度的氣象災害，其基本天氣特征是高溫低濕，除高寒地帶外，每年6~8月在我國各地均有發生。高溫熱浪的影響是多方面的，如對生態環境的影響、工農業生產的影響以及人的身體健康的影響，所以高溫熱浪事件的識別對以后高溫熱浪事件的預測以及預防是非常主要的。

通過上述高溫熱浪的識別過程可以更加準確、快速的確定高溫熱浪發生的區域，并且可以確定近幾十年來我國高溫熱浪事件的空間尺度、強度以及其發生頻率，這樣便可依據這些特點的變化特征進行分析，提供歷史和實時高溫熱浪事件不同特征的時空變化規律信息和圖形產品。然而此算法不足之處在于確定連續高溫熱浪區域的精確度受全國氣象臺站的距離以及分布的影響。

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