1963—2022年阜康市高温变化特征分析

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1963—2022年阜康市高温变化特征分析

阿英古丽·阿汉,  ,辛和平,  ,马燕,  ,何梓牧,  ,买丽瓦提

阜康市气象局  新疆阜康 831500

摘  要:运用阜康国家气象观测站1963—2022年逐日日平均气温和日最高气温观测资料,采用线性回归、Mann-Kendall突变检验、相关性分析等统计方法,分析了阜康高温的年、月变化及高温热浪特征。结果表明:1963—2022年阜康年平均气温以0.32℃/10a的速率显著上升,并在1997年发生升温突变,1963—1996年为冷期,1997—2022年为暖期。高温日数21.1d,以2.7d/10a的速率显著上升,高温日数在2013年出现由“少-多”的突变,暖期年平均高温日数26.9d,冷期年平均高温日数16.6d。高温日数月变化呈单峰式分布,7月是高温发生频次最多月份,占高温总日数的42%,其次是8月、6月,高温天气开始日期提前和结束日期延后,是高温日数增加的重要原因。高温热浪年平均出现3.0次,以0.36次/10a的速率增多,其频次与高温日数呈显著正相关。

关键词:阜康;高温;变化特征;突变检验

在全球气候变暖的背景下,我国高温热浪的频率愈发频繁,且更为持久[1-2],高温事件不仅导致严重干旱,给生态植被及农业生产带来很大危害,也对水利、工矿企业等行业的生产活动以及人类健康造成很大影响[3],但不同区域的变暖趋势亦不尽相同,气温变化存在着明显的地区性与季节性[4-5]

近年来,国内学者对高温变化特征进行了大量研究,陈颖等[6]认为我国大部地区极端高温日数呈显著增加趋势,但突变点存在差异;韩雪云[7]等研究得出,在过去50年中,西北地区的极端天气事件特别是强降雨、高温热浪等极端事件呈现不断增多增强的趋势,预计今后这种极端事件的出现将更加频繁;王鹏祥等[8]研究了西北地区高温特征,结果表明西北地区的年极端高温事件发生频次表现为增加趋势,与区域性增暖呈显著的正相关;毛炜峄等[9]对新疆的极端高温进行了研究,表明新疆作为极端高温地区之一,高温事件具有影响范围广、持续时间长、爆发强度大和发生早、结束晚的特点,且最高气温突破历史极值频繁发生。

阜康市地处天山东段博格达峰北麓、准噶尔盆地南缘,属于温带大陆性干旱气候,常年少雨干旱,近年来阜康市高温事件频发,对当地经济发展和生态植被恢复造成不利影响,因此,本文研究了阜康市高温变化特征及其变化趋势,以期对当地的气候变化研究、发展农牧业生产和改善生态环境提供一定的科学依据。

1  资料选取及处理方法

1.1 资料来源

本文选取1963—2022年阜康国家气象观测站的日最高气温、日平均气温,经质控后作为基础研究资料。

1.2 处理方法

本研究采用线性趋势统计学方法和Mann-Kendall突变检验方法[10]对阜康市近60年的高温变化进行总体趋势和特征分析。

2  阜康平均气温特征

如图1所示,1963-2022年阜康年平均气温在7.3℃,以0.32℃/10a的速率上升,通过95%的显著性检验,表明上升趋势明显。由图2 M-K突变分析可知,阜康年平均气温在1997年发生升温的突变。突变前后年平均气温有明显的年代际变化,1997年以前年平均气温基本都低于多年平均值(7.3℃),而1997年以后基本高于多年平均值,因此可以将1963—1996年定义为冷期,1997—2022年定义为暖期,暖期平均气温高出冷期1.1℃。

图1   1963—2022年阜康市年平均气温变化特征

图2   1963—2022年阜康市年平均气温M-K突变检验

3  高温日数变化特征

3.1  年际变化

将日最高气温≥35℃定义为一个高温日[10]。对1963—2022年阜康站年高温日数用一元线性回归拟合分析其变化趋势。如图3所示,阜康年高温日数呈显著的上升趋势,其线性斜率为2.7d/10a,通过95%显著性检验。由图4高温日数突变分析可知,1998年开始UF>0表明该序列呈上升趋势,2014年至2022年这种增多趋势均大大超过显著性水平0.05临界线,表明阜康年高温日数的上升趋势十分显著;根据UF和UB曲线交点位置,确定阜康年高温日数的变化在2013年发生增多突变。1963—2022年阜康平均高温日数为21.1d,其中1974年为高温日数最多的年份,达45d,1993年为高温日数最少的年份,为3d。高温日数也有十分明显的年代际变化,其中暖期(1997—2022年)年平均高温日数为26.9d,而冷期(1963-1996年)年平均高温日数为16.6d。

图3  1963—2022年阜康年高温日数变化特征

图4  1963—2022年阜康年高温日数变化M-K突变检验

3.2  逐月变化

1963—2022年期间高温日数月变化呈单峰式分布,由图5可知,7月是高温发生频次最多月份,占高温总日数的41.98%,其次是8月、6月,分别占高温总日数的28.8%、23%;4月、5月和9月份较少,这3个月高温总日数仅占高温总日数的6.3%,而10月到次年3月份无高温事件发生。冷期(1963—1996年)7月高温日数最多,占总数的44.3%,8月为31.7%,而暖期(1997—2022年)高温日数最多仍为7月最多,占总数的40.1%,相较冷期有所下降,这是因为暖期的4月、8月高温日数有所增加导致;暖期各月高温日数都比冷期多,特别是6月显著偏多;另外,暖期的4月和9月的高温日数仍比冷期多,这表明高温天气开始日期提前和结束日期延后,是暖期高温日数增加的一个重要原因。

图5  1963—2022年阜康年高温日数月际分布

4  高温热浪特征

将日最高气温≥35℃且持续3d以上定义为一次高温热浪过程[11]。1963—2022年阜康高温热浪过程178次,年平均3.0次。高温热浪频次与高温日数呈显著正相关,相关系数为0.84。整体趋势为:高温热浪频次显著增加,增加趋势为0.36次/10a,通过95%显著性检验。冷期年平均高温热浪频次为2.3次/a,而暖期年平均高温热浪频次为3.8次/a。

5  结论

(1)1963—2022年阜康年平均气温7.3℃,以0.32℃/10a的速率显著上升。阜康年平均气温在1997年发生升温突变,突变前后年平均气温存在明显的年代际变化,1963—1996年为冷期,1997—2022年为暖期,暖期平均气温高出冷期1.1℃。

(2)1963—2022年阜康年高温日数21.1d,以2.70d/10a的速率显著上升。根据突变检验得出阜康在2013年出现高温日数的增加突变。1974年为高温日数最多的年份,高温日数为45d;1993年为高温日数最少的年份,高温日数为3d。高温日数变化也存在明显的年代际变化,其中1997—2022年为暖期,年平均高温日数为26.9d,1963—1996年为冷期,年平均高温日数为16.6d。

(3)1963—2022年阜康的高温日数月变化呈单峰式分布,7月是高温发生频次最多月份,占高温总日数的42%,其次是8月、6月,分别占高温总日数的28.8%、23%;4月、5月和9月份较少,这3个月高温总日数仅占高温总日数的6.3%,而10月到次年3月份无高温事件发生。冷期(1963—1996年)7月高温日数最多,占总数的44.3%,8月为31.7%,而暖期(1997—2022年)高温日数最多仍为7月最多,占总数的40.1%;暖期各月高温日数都比冷期多,特别是6月显著偏多;另外,暖期的4月和9月的高温日数仍比冷期多,这表明高温天气开始日期提前和结束日期延后,是暖期高温日数增加的一个重要原因。

(4)1963—2022年阜康高温热浪频次与高温日数呈显著正相关,出现高温热浪过程178次,年平均3.0次;高温热浪频次整体趋势显著增加,增加趋势为0.36次/10a。

参考文献

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[10] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京:气象出版社,2007.

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作者简介:阿英古丽•阿汉(1995—),女,助理工程师,主要从事综合观测与气象服务工作。