1981～2010年榮成國家一般氣象站極端溫度指數(shù)特征分析

摘要利用榮成國家一般氣象站1981～2010年逐日最高、最低溫度資料計算極端高溫指數(shù)，并分析其變化特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，暖日（夜）有增加趨勢，冷日（夜）有減少趨勢，但冷日變化趨勢較小；極端最高溫度、極端最低溫度和最低氣溫極大值均呈上升趨勢，而最高氣溫極小值呈下降趨勢；結(jié)冰日數(shù)和霜凍日數(shù)均有減少，全年霜凍日數(shù)多于結(jié)冰日數(shù)。

關(guān)鍵詞極端溫度指數(shù)；變化特征；榮成

中圖分類號S163+.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2015）26-237-03

Abstract Based on 1981-2010 daily maximum and minimum temperature from Rongcheng station， the extreme temperature indexes and their characters are studied in this paper. The results showed that the number of the warm days （nights） is increasing and that of cold days （nights）is decreasing while the decreasing trend of cold days is not obvious； the extreme maximum temperature， the extreme minimum temperature and the maximum of the extreme minimum temperature rise， the minimum of the the extreme maximum temperature declines； the number of frozen days and frost days is decreasing. The number of frost days is more than that of frozen days for all year.

Key words Extreme temperature indexes； Variation characteristics； Rongcheng

極端天氣事件是指某一地點或地區(qū)在統(tǒng)計分布上不常見或極少發(fā)生的天氣事件[1]。在全球變暖的背景下，極端天氣事件開始增多，包括強(qiáng)降雨、熱浪、洪水、干旱等，對人類生命、社會經(jīng)濟(jì)和自然生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重威脅，相關(guān)研究已受到各國政府和學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注[2-4]。我國學(xué)者對我國極端溫度指數(shù)也進(jìn)行了大量研究，研究指出20世紀(jì)下半葉我國平均最高氣溫和極端高溫在北方增加明顯，特別在北方；大部分冷日、冷夜日數(shù)均有所減少[5-7]。盡管就全國而言，極端溫度的研究目前得到一些確定的結(jié)論，但最高氣溫和最低氣溫變化在不同區(qū)域之間存在一定的差異[8-10]。榮成市位于山東半島最東端，三面環(huán)海，海岸線長500 km。陸地面積1 526 km2，總?cè)丝诩s70萬，主要以農(nóng)業(yè)和漁業(yè)為主，其中海帶產(chǎn)量全國第一。目前尚沒有對其極端溫度變化進(jìn)行專門的分析，但極端天氣事件對農(nóng)漁業(yè)生產(chǎn)有嚴(yán)重影響，短時間內(nèi)的高溫和低溫會影響作物生產(chǎn)和最終產(chǎn)量，如低溫嚴(yán)重影響榮成茶葉和無花果的產(chǎn)量和品質(zhì)，而高溫很可能使得海帶絕產(chǎn)。因此，研究極端氣溫變化特征不僅有利于深入了解過去極端天氣氣候事件發(fā)展變化，為未來預(yù)報提供理論基礎(chǔ)；也可以為該市相關(guān)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供決策信息指導(dǎo)，提高人民生活質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)水平。筆者在此計算了相關(guān)極端溫度指數(shù)，并分析榮成國家一般氣象站1981～2010年極端溫度指數(shù)的頻率和強(qiáng)度變化，探討其變化規(guī)律。

1資料與方法

資料來源于山東省氣象局整編的榮成國家一般氣象站1981～2010年逐日最高、最低氣溫。

目前國際上對極端事件研究所選的指數(shù)不盡相同，最常見的是采用某個百分位數(shù)值或固定臨界值作為極端值的閾值。在此選用的10個極端指數(shù)參考?xì)夂蜃兓瘷z測和指標(biāo)專家組（ETCCDI）給出的27個氣候指數(shù)定義[4]來研究榮成國家一般氣象站的極端溫度變化。將極端指數(shù)分為三類：第一類是基于相對閾值指數(shù)，簡稱相對指數(shù)，包括暖日（TX90p）、暖夜（TN90p）、冷日（TX10p）、冷夜（TN10p）；第二類為年內(nèi)最高（低）氣溫的極值，簡稱極值指數(shù)，包括年內(nèi)極端最高溫度（TXx）、最低溫度極大值（TNx）、最高溫度極小值（TXn）、極端最低溫度（TNn）；第三類指數(shù)是基于原始和固定閾值的指數(shù)，簡稱絕對指數(shù)，包括結(jié)冰日數(shù)和霜凍日數(shù)[11]。具體定義如表1所示。在計算閾值過程中使用5 d滑動取樣方法對氣溫資料進(jìn)行處理，基底年選取1986～2001年。

2 結(jié)果與分析

2.1相對指數(shù)的趨勢變化分析1981～2010年極端氣溫日數(shù)變化趨勢可知，暖晝（夜）日數(shù)明顯增多，增加趨勢為6.1 d/10a（14.7 d/10a）；冷晝（夜）日數(shù)明顯減少，減少趨勢為-0.2 d/10a（-12.2 d/10a）。從時間序列（圖1）來看，暖晝?nèi)諗?shù)由前10年的24.2 d增加到后10年的37.2 d；暖夜日數(shù)由19.8 d增加為49.9 d；冷晝?nèi)諗?shù)由44.0 d減少至42.8 d；冷夜日數(shù)由49.1 d減少至27.0 d；暖晝?nèi)諗?shù)和暖夜日數(shù)時間演變大致相似，其中暖夜日數(shù)增加趨勢更為明顯，在1986年之前稍有減少，1986～1996年平穩(wěn)增加，之后迅速增加。暖晝（夜）日數(shù)增加趨勢較周雅清等[11]研究的全國暖晝（夜）日數(shù)增加趨勢4.1 d/10a（7.0 d/10a）更加明顯。冷晝?nèi)諗?shù)減少趨勢很小，逐年波動較大，且在2000年以后有增加趨勢；冷夜日數(shù)20世紀(jì)80年代后期迅速減少，之后平穩(wěn)減少。冷晝?nèi)諗?shù)減少趨勢比周雅清等[11]研究的全國冷晝?nèi)諗?shù)減少趨勢（2.8 d/10a）較平緩，而冷夜減少趨勢較其研究的結(jié)果（7.9 d/10a）更加明顯。相對冷事件減少頻率，暖事件的增加更顯著。

從相對指數(shù)的四季變化（表2）來看，暖晝和暖夜日數(shù)增

2.2極值指數(shù)的趨勢變化經(jīng)分析，除最高氣溫極小值外，其他3個極值指數(shù)（極端最高氣溫、最低氣溫極大值、極端最低氣溫）均呈上升趨勢，趨勢與周清雅等[11]研究的全國極端指數(shù)增加趨勢基本一致。其中，極端最低溫度上升趨勢尤其顯著，達(dá)0.65 ℃/10a。從4個極值指數(shù)的時間演變（圖2）可以看出，極端最高溫度由前10年的平均值32.97 ℃增加至后10年的33.53 ℃，最低溫度極大值由25.00 ℃增加至25.45 ℃，最高溫度極小值由-5.48 ℃減少至-5.70 ℃，極端最低溫度由-12.53 ℃增加至-11.38 ℃，且各指數(shù)的年際波動較大，有比較明顯的2～3年震蕩周期。

2.3絕對指數(shù)的趨勢變化經(jīng)分析，結(jié)冰日數(shù)和霜凍日數(shù)均有減少趨勢，分別為-2.4和-9.4 d/10a。從時間演變（圖3）可以看出，總體來看，全年結(jié)冰日數(shù)少于霜凍日數(shù)。結(jié)冰日數(shù)由前10年的均值19.7 d減少至后10年均值14.1 d，霜凍日數(shù)由103.2 d減少至85.2 d。結(jié)冰日數(shù)在20世紀(jì)90年代之前迅速減少，之后平穩(wěn)減少，在21世紀(jì)初稍有增加趨勢；霜凍日數(shù)在90年代末之前減少速率較快，之后平穩(wěn)減少。

3結(jié)論

利用榮成國家一般氣象站1981～2010年逐日最高、最低溫度資料計算極端高溫指數(shù)，并分析其變化特征，得到以下結(jié)論：

（1）從相對指數(shù)變化序列來看，暖日（夜）有增加趨勢，冷日（夜）有減少趨勢，但冷日變化趨勢較小。前后10年的平均值變化分別為暖日日數(shù)由24.2 d增加至37.2 d，暖夜日數(shù)由19.8 d增加至49.9 d，冷日日數(shù)由44.0 d減少至42.8 d，冷夜日數(shù)由49.1 d減少至27.0 d。相對指數(shù)變化表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性，暖日（夜）和冷夜日數(shù)變化主要發(fā)生在冬、春季，冷晝?nèi)諗?shù)冬春季減少、夏秋季增加。

（2）從極值指數(shù)的變化序列來看，極端最高溫度、極端最低溫度和最低氣溫極大值均呈上升趨勢，而最高氣溫極小值呈下降趨勢。前后10年的平均值變化分別為極端最高溫度由32.97 ℃增加至33.53 ℃，最低溫度極大值由25.00 ℃增加至25.45 ℃，最高溫度極小值由-5.48 ℃減少至-5.70 ℃，極端最低溫度由-12.53 ℃增加至-11.38 ℃，有比較明顯的2～3年震蕩周期。

（4）在全球變暖的背景下，榮成國家一般氣象站的極端暖事件增多，極端冷事件減少，但不同極端指數(shù)變化趨勢強(qiáng)度有所不同。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢維宏，符嬌蘭，張瑋瑋，等.近40年中國氣候與極值氣候變化的概述[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2007，22（7）：673-684.

[2] KARL T R，EASTERLING D R.Climate extremes： Selected review and future research directions[J].Climatic change，1999，42（1）：309-325.

[3] ALEXANDER L V，ZHANG X，PETERSON T C，et al.Global observed changes in daily climate extremes of temperature and precipitation[J].J Geophys Res，2006，111（3）：5109.

[4] 任國玉，封國林，嚴(yán)中偉.中國極端氣候變化觀測研究回顧與展望[J].氣候與環(huán)境研究，2010，15（4）：337-353.

[5] 翟盤茂，任福民.中國近四十年最高最低溫度變化[J].氣象學(xué)報，1997，55（4）：418-429.

[6] QIAN W，LIN X.Regional trends in recent temperature and indices in China[J].Clim Res，2004，27（2）：119-134.

[7] 楊萍，侯威，王啟光，等.近40年我國極端溫度的變化趨勢和季節(jié)特征[J].氣象學(xué)報，2010，67（5）：689-696.

[8] 馬曉波.中國西北地區(qū)最高、最低氣溫的非對稱變化[J].氣象學(xué)報，1999，57（5）：613-621.

[9] 任國玉，初子瑩，周雅清，等.中國氣溫變化研究最新研究進(jìn)展[J].氣候與環(huán)境研究，2005，10（4）：701-716.

[10] 張寧，孫照渤，曾剛.1955-2005年中國極端氣溫的變化[J].南京氣象學(xué)報，2008，31（1）：123-128.

[11] 周雅清，任國玉.中國大陸1956～2008年極端氣溫事件變化特征分析[J].氣候與環(huán)境研究，2010，15（4）：405-417.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，Journal of Anhui Agri. Sci.2015，43（26）：240-242