1974-2018年河北省夏季高溫熱浪的時空變化特征

胡會芳， 景 華， 魏鐵鑫， 魏 軍

(1.河北省氣象災害防御中心，河北 石家莊 050021； 2.河北省氣象與生態(tài)環(huán)境重點實驗室，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)高溫熱浪呈愈演愈烈趨勢[1-7]。持續(xù)的高溫天氣加劇農業(yè)干旱，致使農作物產量和品質降低，建筑能耗增加[8-11]，給社會經濟和人民生活造成嚴重影響。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]認為，京津冀高溫日數呈南多北少的空間分布，有2個突變點，1972年由多變少，1966年由少變多。劉學鋒等[13]研究發(fā)現，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)高溫熱浪的中心。史印山等[15]認為，京津冀地區(qū)高溫天氣一般出現在 6-7月。李雙雙等[16]研究表明，高溫熱浪呈先減后增趨勢，熱浪與西太平洋副熱帶高壓和青藏高原反氣旋環(huán)流關系顯著。杜吳鵬等[17]從致災因子、孕災環(huán)境、承災體和抗災能力4個方面研究認為，京津冀城市群高溫災害綜合風險呈南高北低特征。近10年河北省幾乎每年均會出現持續(xù)性高溫天氣，2017年7月7-14日持續(xù)高溫導致多人中暑，前人對河北省高溫熱浪研究時段較早，缺乏對其近10年的高溫熱浪研究報道。為此，利用1974-2018年河北省142個地面氣象站逐日最高氣溫資料，研究其高溫熱浪時空變化特征，以期為河北夏季高溫熱浪天氣預防措施的制定提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 數據來源

1974-2018年河北省142個地面氣象站逐日最高氣溫資料。

1.2 方法

結合中國氣象局的規(guī)定及相關研究方法[18]，依據高溫持續(xù)日數將高溫熱浪分為輕度熱浪(3～4 d)、中度熱浪(5～7 d)和重度熱浪(>8 d)3個等級。

高溫熱浪強度(Q)定義為熱浪過程中日最高溫超過高溫閾值(35℃)的累積數[19]。計算公式：

采用非參數統(tǒng)計檢驗法(Mann-Kendall檢驗，簡稱MK突變)進行高溫熱浪突變分析。

2 結果與分析

2.1 高溫熱浪日數的分布特征

2.1.1 空間分布 1974-2018年河北省年平均高溫熱浪日數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)年高溫熱浪日數較少，均<2.5 d，承德和張家口北部壩上地區(qū)未出現過高溫熱浪，石家莊中南部、保定南部、廊坊南部及以南地區(qū)年高溫熱浪日數普遍>5.0 d，邢臺中部任縣為極大值中心，年高溫熱浪日數最高為9.5 d/a(P126彩版圖1)。

2.1.2 年際分布 1974-2018年河北省高溫熱浪日數總體呈波動性增加趨勢，平均增加1.1 d/10a。1997年前基本為減少階段，1997年后熱浪日數普遍增多，平均為4.7 d/a；整個時期內，高溫熱浪日數以1977年最少，為0.1 d；1997年最多，達16.3 d(圖2a)。從UF和UB兩條曲線的交點位置可知，20世紀末的高溫日數增加產生1個突變點，發(fā)生時間為1997年(圖2b)。

2.2 高溫熱浪頻次的分布特征

2.2.1 空間分布 1974-2018年河北省不同等級高溫熱浪頻次空間分布與高溫熱浪日數空間分布特征相似，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)未出現過高溫熱浪(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，邢臺中部的任縣、隆堯縣和衡水中部的棗強縣、武強縣的中度熱浪頻次最高，平均2年出現1次，邢臺中部的重度熱浪頻次最高，平均5年出現1次，冀北的承德、張家口、唐山和秦皇島4個市均未出現重度高溫熱浪。

2.2.2 年際分布 1974-2018年河北省高溫熱浪頻次年際間整體呈波動性增加趨勢，平均1.2次/a；1997年前基本處于減少階段，1997年后為增加，21世紀高溫熱浪日數普遍較多，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顯著性水平，高溫熱浪以3～4 d的輕度熱浪為主，1997-2002年為輕度熱浪頻發(fā)時段，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 高溫熱浪強度的分布特征

2.3.1 空間分布 1974-2018年河北省高溫熱浪強度的空間分布不均，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)為高溫熱浪強度的高值區(qū)，以邢臺中部為極大值中心，以柏鄉(xiāng)縣強度最大，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年河北省高溫熱浪強度年際間呈現波動性變化，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世紀高溫熱浪強度均較強；熱浪強度整體呈增加趨勢，但增加趨勢不明顯，未達0.05顯著性水平，平均增加0.2℃/a，1995年前熱浪強度較小，1995年后普遍較高，1997-2002年處于高峰期，1997年最高，達32.9℃/a，1977年最小，為0.1℃/a(圖6 a～b)。

2.4 高溫熱浪的周期特征

1974-2018年河北省高溫熱浪的周期性變化中，高溫熱浪日數存在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對應的小波方差最大，16 a周期為高溫熱浪日數第1周期(圖7 a～b)；高溫熱浪頻次存在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對應的小波方差最大，16 a周期為高溫熱浪頻次的主周期(圖7 c～d)；高溫熱浪強度存在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對應的小波方差明顯最大，高溫熱浪強度的主周期為4 a 和32 a(圖7 e～f)。

3 結論

河北省高溫熱浪日數、頻次和強度呈南多北少的空間分布，邢臺中部任縣處于極值中心，北部壩上地區(qū)未出現高溫熱浪；高溫熱浪日數、頻次和強度年際變化均呈先減少后增加的波動性變化，整體呈增加趨勢，1997年為突變年；高溫熱浪日數和頻次的主周期為16 a，熱浪強度的主周期為4 a和32 a。