湖北省高溫災害特征及其影響分析

■ 鄭治斌 任永建 王凱

受全球氣候變暖和城市化、工業化造成的城市熱島效應的雙重影響，長江流域及其以南地區幾乎每年都會出現持續10 d以上的強度大、范圍廣的極端高溫災害天氣。據世界氣象組織最新發布信息顯示，2018年全球平均溫度比1981—2010年平均值偏高0.38 ℃，比工業化前平均溫度高出約1 ℃，2014—2018年是有完整氣象觀測記錄以來最暖的5年。有不少學者對湖北省高溫進行過研究，如任永建等研究表明湖北省極端高溫事件的發生頻率與年平均氣溫呈正響應；田士如等研究表明湖北省年極端最高氣溫呈弱增溫趨勢，年極端最低氣溫呈顯著的上升趨勢；陳正洪等研究表明湖北省1961—2000年氣溫傾向率多為正，即呈增溫趨勢，但時空分布不均，熱島效應影響存在著顯著的隨時間增大的趨勢。

湖北省地處長江中游，夏季高溫是常見的災害性天氣之一，對人體健康及工農業生產帶來危害和不利影響，還引發城市水電嚴重的供需矛盾。本文在借鑒有關研究的基礎上，對湖北省高溫災害的特征及其影響進行研究，為防御高溫災害和應對氣候變化提供一定的依據。

1 資料與方法

1.1 資料

選用1961—2018年湖北省國家氣象站（共76站）的日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫等資料，資料來源于湖北省氣象信息與技術保障中心。

1.2 有關定義與劃分標準

高溫是夏季常見的災害性天氣。高溫天氣的強度達到一定程度時就有可能產生災害。高溫災害主要是氣溫太高而引起人員、動植物不能適應的現象。中國氣象局的業務規范規定，日最高氣溫達到或超過35 ℃以上為高溫天氣，達到或超過37 ℃以上時稱為酷暑，連續3 d以上的高溫天氣稱為高溫熱浪。連續7 d以上的日最高氣溫達到或超過35 ℃以上、連續5 d以上的日最高氣溫達到或超過38 ℃以上稱為連晴高溫。由于我國幅員遼闊，氣候差異很大，不同地區高溫日存在著明顯的差異性。因此，中國氣象局同時還規定，各省（市、區）可以根據本地天氣氣候特征規定界限溫度值。湖北省采用以上界限溫度值界定年平均高溫日數、連續高溫、極端高溫和極端連續高溫事件等。本文極端高溫站次比是指按照湖北省達到極端高溫事件標準的站次數與湖北省76個站點的比例。

2 湖北省高溫天氣的氣候特征

2.1 年平均高溫日數

1961—2018年，湖北省年平均高溫（最高氣溫≥35 ℃）日數呈上升趨勢（圖1），上升速率為0.8 d/10 a。2000年以來，除2008、2014、2015年外，其余年份平均高溫日數均較常年值偏多。2018年湖北省平均高溫日數達34.6 d，較常年偏多18.2 d，為第三高。

圖1 1961—2018年湖北省年平均高溫日數逐年變化圖

從空間分布看，湖北省年平均高溫日數鄂東大部、三峽河谷及鄂西北局部20～34 d，鄂西南西部、江漢平原局部及鄂西北局部10 d以下，其他地區10～20 d。

2.2 極端高溫

湖北省極端高溫山區河谷地區高于平原，江漢平原一般在40 ℃以下，其中公安只有38.3 ℃，是全省除高海拔山區外的最低值；興山—鄂西北山區、大別山區為高值區，約41.5～43.4 ℃；鄂東南幕阜山區在40.3～41.7 ℃；鄂西南的恩施自治州大部在37.6～41.2 ℃。

1961—2018年，湖北省極端高溫站次比存在較明顯的年代際變化特征（圖2）。20世紀90年代以前，極端高溫站次比變化較大，60、70年代高溫事件相對較多，80年代較少，90年代以后趨于穩定，2000年以后極端高溫事件又有所增加，尤其2013年為歷史最高，極端高溫站次比達2.2。2018年湖北省極端高溫事件較常年偏多，高溫持續時間長，盛夏期出現2段持續高溫天氣過程（7月14日—8月3日、8月7—15日）。期間谷城等8站共出現21站次極端高溫事件。

圖2 1961—2018年湖北省極端高溫事件站次比逐年變化

2.3 極端連續高溫

1961—2018年，湖北省極端連續高溫事件站次比變化不明顯（圖3），20世紀60、70年代相對為多發期，80年代較少發生，90年代趨于多發，2000年后又趨于減少，2012年后又多發，特別是2016—2018年極端連續高溫事件站次比較高。

3 湖北省高溫致災機制分析

3.1 氣象條件

湖北省高溫天氣一般與西太平洋副熱帶高壓活動密切相關。夏季當天氣形勢比較穩定，副熱帶高壓偏西偏強長期控制湖北省時，大氣熱量持續累積，導致早晨基礎溫度高，氣溫也日益增高，往往出現持續高溫，時間越長對湖北省的危害越重。

圖3 1961—2018年湖北省極端連續高溫事件站次比逐年變化

3.2 城市熱島效應

城市下墊面，如道路、廣場、建筑物等，都是由沙石、瀝青、鋼筋混凝土、巖礦等各種石料，人為燒制的磚瓦和金屬構件等組成，具有導熱率高、吸熱能力強、熱容量大等特點。下墊面可能是通過所獲得的感熱和釋放的潛熱的不同來影響近地面層溫度的，同一時間城區溫度普遍高于周圍的郊區，高溫的城區處于低溫的郊區包圍之中。

3.3 地理環境

湖北省西、北、東邊三面環山，中間環抱著低平的江漢平原，構成了南部向洞庭湖敞開的不完整盆地。境內河流縱橫，湖泊眾多，地貌類型復雜多樣，因而對高溫災害有很大影響。

山地對湖北省氣溫的影響主要是通過“焚風效應”來實現的。當環境風場為偏西風時，氣流在迎風坡上升到一定高度后，由于水汽凝結使空氣變得干燥，然后在背風坡一側順坡下沉，并以接近于干絕熱率增溫，使背風坡平原地區氣溫上升，加劇了背風坡高溫的強度。夏季在穩定的高壓控制時，下沉增溫的“焚風效應”常常形成湖北省山區、河谷地區嚴重的晴熱天氣和高溫災害。

4 高溫災害對湖北省經濟社會發展影響

4.1 危害人體健康

研究指出，當氣溫達到30～34 ℃時，人體生理活動開始受到影響，當氣溫達到35 ℃以上時，人體的調節功能大減，容易出現疲勞、煩躁等，易發生“高溫病”。湖北省高溫災害對人體健康的影響主要是發生高溫中暑，如1978、1988、2003、2013、2016年等，其中1988年7月14日—8月15日，武漢市一直在熱浪籠罩下，持續高溫使中暑病人不斷出現。在7月上、中、下旬中暑人數分別為335、803、127人。到9月底，武漢全市共有1436人中暑，其中非生產性中暑1381人，占96.17%；生產性中暑55人，占3.83%，因中暑死亡34人。7月下旬，孝感市因高溫無雨，使得乙型肝炎在部分地區流行，據調查，發病223人、死亡21人。

4.2 影響城市供電供水

近年來，湖北省高溫災害造成城市供電供水負荷連創新高或刷新歷史記錄的典型事件年份主要有2013、2016、2018年，其中2018年7月14日—8月3日、8月7日—8月15日，湖北省大部地區出現兩段持續高溫天氣過程，其中7月14日—8月3日持續時間最長。受持續高溫影響，7月24日武漢市水務集團的日供水量刷新歷史記錄，達到330.1萬噸。繼7月19日湖北電網全口徑最高負荷達3649萬千瓦刷新歷史最高紀錄后，7月20日又創新高，達3702.98萬千瓦，7月25日達到過程最大值3732.3萬千瓦。25日21時10分，武漢電網最大負荷達到1151.79萬千瓦，刷新了2017年的歷史最高紀錄。

4.3 對農作物的影響

平均溫度上升會導致部分農作物生育期縮短與早熟，從而造成有效分蘗減少，穗重下降、產量降低。高溫災害是高溫對植物（生物）生長發育和產量形成所造成的損害，一般是由于高溫超過植物（生物）生長發育上限溫度造成的，主要包括高溫熱害和果樹林木日灼及畜、禽、水產漁類熱害等。

5 結論與討論

1）高溫是湖北省夏季常見的災害性天氣。江漢平原及東北部地區高溫災害容易出現，而西南部地區不易出現高溫災害。高溫災害主要發生在湖北省中、東部地區。

2）湖北省年平均高溫（最高氣溫≥35 ℃）日數呈上升趨勢，上升速率為0.8 d/10 a，鄂東大部、三峽河谷及鄂西北局部高溫日數較多；極端高溫站次比存在較明顯的年代際變化特征，山區、河谷地區高于平原；極端連續高溫事件站次比變化不明顯。

3）湖北省高溫天氣一般與西太平洋副熱帶高壓活動密切相關，城市熱島效應造成高溫強度增強、頻率增加，成為高溫災害發生不可忽視的原因。湖北省地理環境對高溫災害的出現頻次和程度有一定的貢獻。

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