近63年聊城市高溫熱浪事件統計分析

衣 霞，李又君，賈 斌，馮彩金，時 蕾，楊秋利

聊城市氣象局，山東聊城 252000

在IPCC第五次評估報告中，近百年全球氣候變暖的結論進一步被聯合國政府間氣候變化專門委員會證實，通過與1986—2005年的地表溫度進行比對，預估2015—2035年這段時間內全球地表溫度升高幅度可能在0.3℃～0.7℃之間，在21世紀末，即2081—2100年這種升溫幅度可能高達0.3℃～4.8℃[1-2]，全球變暖已是無需爭辯的事實。根據中國氣候變化評估報告，近50年全國高溫日數也表現出了從減少到上升的趨勢[3]。因全球氣候變暖加劇，導致各種極端災害性天氣頻繁出現，對國民經濟、工農業生產與工作、人體健康造成了不同程度的影響。在這些極端災害性天氣出現時，發生高溫熱浪死事件概率最高，且屬于世界范圍內的極端災害事件[4-5]。

以2003年的高溫熱浪為例，該極端事件幾乎影響整個歐洲地區，因氣溫較高使得人員死亡事件極為嚴重。政府部門的統計數據表明，在高溫熱浪出現時，法國、意大利、葡萄牙地區共死亡20 277人，分別占總人數的73.0%、20.6%、6.4%。截 至2015年5月，高溫熱浪幾乎橫掃大半個印度地區，南印安德拉省、泰倫加納省的死亡人數分別達551、199人，而澳大利亞多個地區也相繼出現熱浪災害，甚至引發了嚴重的森林火災。高溫熱浪引發的災害性事件，嚴重威脅著人們的生命財產安全。

聊城市地處山東省西部，位于35°47′～37°03′N與115°16′～116°30′E之間，境內以黃河沖積平原為主，且地勢極為平坦，自西南向東北傾斜，平均坡降約1/7 500，海拔高度27.5～49.0 m。由于聊城市位于溫帶季風氣候區內，其季風氣候特征較為顯著，同時還有明顯的四季變化。春季氣溫回升幅度較大，光照時數充足，有較強的太陽輻射，干旱和大風天氣出現頻率較高；夏季雨熱同季特征明顯，且溫度偏高、降水日數偏多；秋季氣溫下降幅度較大，太陽輻射較弱，多年平均氣溫在13.5℃左右，極端最高氣溫為41.8℃，無霜期平均為212 d。干熱風集中出現在5月，每年出現約7 d，多發年份出現7～15 d，造成小麥青枯逼熱，一般減產10%～20%。連續高溫天氣會導致農業損失、多種疾病發生。然而，關于聊城市高溫熱浪的統計特征缺乏研究，為了加強對此類極端氣候事件的客觀認識，為科學防災提供依據，對1957—2018年出現的高溫熱浪事件進行了統計分析。

1 數據資料、方法和高溫熱浪判別標準

1.1 數據資料

選用1957—2019年聊城國家氣象觀 測 站（區 站 號：54806，115°58′E，36°25′N，觀測場海拔33.0 m，以下簡稱聊城站）日最高氣溫、日平均氣溫資料。

1.2 統計指標和標準

通常情況下，氣溫達33℃，人體會感覺微熱；35℃以上，人體會感覺很熱；37℃以上，人體會感到酷熱。根據中國氣象局規定，日最高氣溫≥35℃為一個高溫日，連續3 d或以上高溫日為一次熱浪過程，其中，高溫日持續3～4 d，定義為一次輕度熱浪事件；高溫日持續5～7 d，可以將其視為一次中度熱浪事件；若是高溫天氣持續時間超過8 d，則將其視為一次重度熱浪事件。高溫熱浪事件數是指出現高溫熱浪過程的次數，高溫熱浪事件的持續時間為高溫日數維持天數。某次高溫熱浪過程持續期內，累積日最高氣溫超過35℃的溫度之和稱之為是熱浪強度，其單位是℃·d，強度越大，其影響越大。

1.3 分析方法

通常情況下，可以選擇一元線性回歸方程來表示不同氣象要素的趨勢變化特征，其中，xi表示總樣本量的某個氣候變量，此處n是62，而xi對應的時間則可以用ti表示，隨后構建代表x與t的一元線性回歸方程：xi=a+bti，該公式中的常數為a，回歸系數用b表示，借助于最小二乘法可以求取a和b的數值，氣候變量的變化趨勢可以選擇b的符號表示，若是b為正數，則說明隨著時間t的增加，氣候要素x呈現出線性增加，反之亦然。

Mann-Kendall法在氣象水文資料趨勢分析中應用得最為廣泛，該法屬于非參數統計法，主要優點是無需樣本按照一定的規律分布，即使極個別數據出現異常，也不會對其產生太大的干擾。可以結合樣本構造過程中的時間序列，假設時間序列隨機獨立，可對統計量進行定義，之后則結合給定的顯著性水平，判斷其是否通過信度檢驗，最終則能獲取序列的變化趨勢和突變情況。選用Mann-Kendall法可以對聊城市高溫熱浪事件的突變年份進行檢驗。

2 結果與分析

2.1 高溫及高溫熱浪事件

1957—2019年共計63年間，聊城站出現高溫日704 d，年平均11.2 d。最高氣溫41.1℃（出現在1960年6月21日）。連續≥3 d高溫日有335 d。發生高溫熱浪事件83次，平均每年出現11.17 d高溫日和1.32次高溫熱浪事件。輕度熱浪事件56次，中度熱浪事件24次，重度熱浪事件3次。最大熱浪強度327.9℃·d。

2.2 高溫及高溫熱浪的時間變化特征

2.2.1 月變化特征由圖1看出，高溫日出現在5—9月，6月最多，334 d，9月最少，3 d。6—7月份共出現591 d，占全部高溫天數（704 d）的83.9%。

圖1 1957—2019年各月高溫出現天數

圖2為1957—2019年高溫熱浪事件逐月變化，可以看出聊城站83次高溫熱浪發生在5—8月，6月最多，為42次；其次是7月，為34次， 6—7月出現次數占全年91.6%。連續≥3 d高溫日數335 d，出現在5—8月，5、6、7、8月分別為9、152、127、32 d，其中6—7月出現294 d，占全年的87.8%。

圖2 1957—2019年高溫日數和高濕熱浪事件的逐月變化

2.2.2 年變化特征由圖3可以看出，年逐年呈波動變化，最多的年份在1959年，為32 d，最少的年份是1991、2008年，沒有出現高溫日。總體呈逐年減少趨勢，減少速率為0.35 d/10年。

圖3 1957—2019年高溫日數的逐年變化

1957—2019年，聊城市高溫熱浪事件歷年呈波動變化，最多每年出現5次，出現在1959年，最少0次，總體呈微弱減少趨勢，減少速率為0.12次/10年，未通過α=0.1的顯著檢驗，說明高溫熱浪次數隨時間的減少趨勢不顯著。

2.3 高溫熱浪頻次的突變分析

由圖4可以看出，1968年前后UF線與UB線相交，且UF超出α=0.05信度水平上線，判斷交點為高溫頻次由少到多的突變。

圖4 1957—2019年高溫頻次的Mann-Kendall突變檢驗

1978年前后UF線與UB線相交，且UF超出α=0.05信度水平上線，判斷交點為高溫熱浪頻次由多到少的突變。2008年前后的交點，UF線、UB線均未超出α=0.05信度水平線，且交點在0線附近，判斷該點不是突變點。

3 結論

（1） 1957—2019年共計63年間，聊城站出現高溫日677 d，連續≥3 d高溫日有320 d。發生高溫熱浪事件80次，平均每年出現10.7 d高溫日和1.3次高溫熱浪事件。

（2）高溫日出現在5—9月，6月最多，9月最少，6、7月出現天數占全部高溫天數的83.9%。高溫熱浪事件發生在5—8月，6月最多，42次，其次是7月，34次， 6—7月出現次數占全年的91.6%。

（3）Mann-Kendall法檢驗高溫1968年前后交點為高溫頻次由少到多的突變，高溫熱浪沒有發現突變點。