近64年重庆地区夏季高温分析

周雅琴　韩志刚

摘要利用重庆14个气象观测站1951—2014年夏季逐日气温观测资料，运用二项式系数加权平均、EOF等方法，详细探讨了重庆夏季高温日数和极端最高气温事件的时间、空间分布特征。结果表明，近64年来重庆地区的高温日数具有显著的年际变化和地域差异。重庆夏季高温的异常空间分布有4个关键区，分别为重庆西部、重庆中部、重庆东北部以及重庆东南部。

关键词夏季高温；EOF分析；时空分布；重庆地区

中图分类号S161.2文献标识码A文章编号0517-6611（2017）33-0189-03

Analysis of Summer High Temperature in Chongqing in Resent 64 Years

ZHOU Yaqin1，HAN Zhigang2

（1.College of Meteorology and Oceanography， PLA Univ. of Sci. & Tech National University of Defense Technology，Nanjing，Jiangsu 210000；2. Beijing Institute of Applied Meteorology，Beijing 100020）

AbstractAccording to the daily temperature observation data of 14 meteorological stations in Chongqing from 1951 to 2014， the temporal and spatial distribution characteristics of summer high temperature days and extreme maximum temperature events in Chongqing were discussed in detail by using binomial coefficient weighted average and EOF method.The results showed that the high temperature days in Chongqing had significant interannual and regional differences in the past 64 years.There were four key areas for the anomalous spatial distribution of summer high temperature in Chongqing， which were western， central， northeastern and southeastern of Chongqing.

Key wordsSummer high temperature；EOF analyses；Temporal and spatial distribution；Chongqing area

气候变化是现阶段全球都密切关注的问题，IPCC对全球的温度变化非常关注，而且有相当多的研究是针对极端温度的变化。高温是指日最高气温≥35 ℃，可以此作为夏季炎热程度的指标[1]。大范围的极端高温天气影响人们正常的工作和生活，此外长时间的高温可能带来了严重的干旱灾害，这种灾害性天气会对社会、经济造成巨大损失[2-3]。

重庆地区是两大地形的过渡地带，是青藏高原和长江中下游平原的结合区，地幅辽阔。重庆是典型的山多、河流多，崇山峻岭、高低交错，川流交贯、纵横相交。夏季，青藏高原是一个巨大的热源，随着偏西风不断向下游输送热量。由于特殊的地形和天气形势，重庆地区高温及其衍生灾害损失愈发严重，高温导致的干旱灾害也随之而来，特别是20世纪以来，高温所导致的湿度低，干旱灾害频发，2006、2008和2013年的夏天，重庆大部分地区因为高温热浪袭击而导致特大伏旱，极端最高气温多次刷新，给重庆地区的农业、生活、工作等带来不便，损失更是不可估量[4]。以2013年为例，6—8月重庆西部、中部等地持续高温、干旱天气，使得重庆大部分地区发生了极端高温天气事件；据不完全统计，高温干旱造成的直接经济损失高达97.4亿元，其中农业经济损失最大，达62.1亿元。笔者利用持续更新的、更详细的、时间跨度更大的气象观测资料，对重庆地区夏季高温的时间和空间特征进行分析，研究其时空演变特征，为进一步预测该区域夏季高温气候预测提供参考，同时能够为该地区的农业提供气象参考依据。

1资料与方法

1.1资料选取

采用重庆地区34个气象站的日平均、最低和最高气温资料，根据气温变化的连续性、观测资料的完整性以及对应的地区特征，选取奉节、梁平、万州、大足、合川、沙坪坝、江津、长寿、涪陵、丰都、黔江、彭水、綦江、酉阳等14个气象站1951—2014年6—8月逐日气温资料进行分析。

1.2分析方法

首先对14个站点夏季逐日最高气温的缺测、错测资料进行处理。对于缺测和错测的数据，采取该站点前后2 d的的實测资料平均值订正，对于连续几天缺测的台站采取插值法进行订正[5]，经过订正处理后的数据与当日平均气温进行对比，存在差距较大者，进行二次修正，从而使得数据具有较好的连续性，并对数据进行显著性检验，确保数据的可靠性[6]。该研究以夏季日最高气温≥35 ℃作为高温指标，定义为极端高温事件，以超过标准的天数累加为高温天数，以此标准建立各站的高温天数系列的资料。对于一个地区不同测站的气温变量，一般使用所有测站点平均值来代表该地区的平均状态。运用EOF等方法对该时间序列的时空特征进行分析[7]。运用二项式系数加权平均[8-9]研究夏季高温天数的年代变化，通过时间系数序列选取异常年份，为后期研究异常年份环流形势提供基础，并利用各站点的数据来研究年际变化以及空间分布特征。

1.3数据检验

利用处理后的资料进行突变特征检验，确定该数据在时间和空间上具有较好的连续性，同时局部特征明显[10]，确认该数据更具有代表性和可研究性。对数据进行显著性水平检验[9]，得到1951—2014年重庆地区14个站点夏季高温日数和夏季平均高温日数之间的相关系数（图1）[9]。

利用t-检验法[6]检验相关系数的显著性程度，对于给定的，通过查询系数检验表，可得到临界相关系数。由图1可看出，所有站点的相关系数均明显大于0.70。其中，8个台站的相关系数超过0.80，占所研究站点数的57.1%，充分说明重庆地区的高温日数变化趋势一致，且这些站点能够较好地反映重庆地区夏季高温的时间变化规律。

2重庆夏季最高气温的EOF分析

2.1夏季最高气温特征值的方差贡献

通过对标准资料的EOF分解得到重庆夏季最高气温EOF方差贡献（表1），前2个累计方差贡献率达87.718%，表明夏季6—8月的最高气温通过EOF分解的收敛速度比较快。North等[11]所得到的经验判据，可以截取前2个空间分量，大致能代表重庆近64年来夏季最高温度的整体空间结构，第二项以后的分量方差贡献均较小，暂时不予考虑。

2.2夏季最高气温的时间变化

从图2可以看出，64年中只有1971、2013年時间系数绝对值超过30，且为正值，将其定义为特殊高温年份，是高温干旱年，可作为个例单独分析，尤其通过环流形势分析，对该地区夏季高温气候预报有重要参考意义。时间系数绝对值超过20的年份中1959、1964、1972、2001、2006、2008年表现为重庆夏季最高气温一致偏高的典型年份，1976、1982、1983、1987、1993、2007年为重庆夏季最高气温一致偏低的典型年份。20世纪50年代偏少，1959年为突变年，由少变多；60年代基本较为平缓，基本没有绝对值超过20的突变年份；70年代偏多，1979年为突变年，由多变少；80—90年代相对偏少，也没有绝对值特别高出正常值的突变年份；2000年至今异常高温年份较多，其中2007年异常低温年，2001、2006、2008、2013年是绝对值均超过20的异常高温年，相对于20世纪80、90年代而言，极端高温事件频发。2000年前，最高温度发生的频率相对较低，且没有明显的变化趋势，但从图2 可以看出，从2000年开始，最高气温一致偏高的年份明显增多，且年际之间存在较大的突变。

以时间系数绝对值最大的2013年而言，该年是典型的最高气温一致偏高的年份，2013年夏季重庆出现历史极值的异常高温天气，出现极端高温的累积天数也为历史同期中最多。8月6—22日出现了罕见的持续16 d高温酷暑天气。据查询，2013年夏季局部地区超过40 ℃的站点有万川、沙坪坝、江津、涪陵、丰都、綦江，其中丰都有11 d、江津有12 d、沙坪坝有10 d最高气温超过40 ℃，而江津8月7日最高气温达到当地日最高气温历史极值，为43.5 ℃，丰都7月15日最高气温达42.2 ℃。重庆地区夏季高温天气使得重庆的农业、旅游业深受影响，以丰都而言，仙女湖镇的“致富果”——番茄因为2013年夏季高温导致产量明显下降，造成农民收入大有损益，而同样的情况发生在丰都兴义镇的龙眼种植业，高温使得该镇因龙眼采摘而带动的旅游以及龙眼交易市场人烟稀少，产量相较2012年减少20%。初夏是双季稻育苗、栽植和田间管理的重要时期，而江津中山镇的有机富硒稻因为高温干旱妨碍出苗，导致禾苗的成活率大幅降低，2013年中山镇的粮食产量相比较2012年降低22.5%左右，使得该地区的有机稻几乎遭受毁灭性打击，农民也因此受益受损。

2.3夏季最高气温的空间分布

EOF分解中前2个分量所代表的空间分布类型是温度场的典型分布结构。若某一特征向量中各分量均为正（或同为负），那么这一特征向量表明的是在重庆地区这个变量变化趋势基本保持一致。若呈正负相间分布，那么有2种分布类型[12]。在空间分布上来看，载荷值是说明此点的高温日数的距平值与其对应的主成分序列两者的相关性。如果这个点的绝对值越大，则该点高温日数越多（或越少）[13]。

从第1个模态分布（图3a）可以看出，重庆市全部为正值，且这一类型的方差贡献率达76%，显而易见是远大于第2模态，说明序列1是重庆地区夏季极端最高气温空间变化的主要分布类型。重庆地形多变，相对较复杂，自西向东地势逐渐增加，与第1模态对应较好，说明第1模态能较好地反映重庆地区夏季最高气温的分布特征，基本呈一致性。从图3a的等值线的凸起处可以看出，重庆东南部、长江流域的载荷值相对大，该区域站点为酉阳、丰都；在重庆东北部明显偏大，该区域站点为奉节，说明在这些区域容易发生高温天气。

第2模态（图3b）可以较好地反映出重庆最高气温变化东北、西南相反的异常空间分布，此项方差贡献率11.706%，表明夏季最高气温可能以0线为界，存在相反的变化特征。负值大值区出现在东北部，对应站点有奉节；相对正值大值区在重庆西部，对应站点为江津、大足。

3夏季高温日数的空间分布特征

从图4可以看出，近64年重庆地区存在4个高温日数明显偏多的高值区，第1个高值区位于重庆西部，包括永川、璧山、沙坪坝、江津、綦江；第2个高值区位于重庆中部，是平均高温日数最多的区域，以丰都为高值中心（平均高温日数超过40 d），包括涪陵、石柱、忠县；第3个高值区位于重庆东北部，包括奉节、巫山、巫溪；第4个高值区位于重庆东南部，包括酉阳和秀山，4个高值区平均高温天数均超过36 d。此外，大足、铜梁、合川、长寿、垫江、梁平、万州一带的重庆北部沿线高温日数相对偏少，彭水、武陵、黔江一带存在低值区。从高温日数的空间分布来看，与地形呈对应关系，第1、第2、第4高值区位于长江流域，沿南北方向递减，其中重庆西部江津高温日数达40.2 d，綦江高温日数达43.6 d。第3高温区域与武陵山脉相对应，山脉两侧温度有明显区别，山脉南侧酉阳高温日数达375 d，而山脉北侧黔江17.8 d、彭水24.2 d。

4结论

（1）近64年来重庆地区高温日数具有显著的年代变化

和区域性差异，20世纪50年代偏少，1959年为由少变多的突变年；60年代基本较为平缓，较少有突变；70年代偏多，1979年为突变年，由多变少；80—90年代相对偏少；2000年至今，最高温度频发，且年际突变大，气候极其不稳定。重庆地区的高温天气尤其是夏季持续极端高温对重庆的农业、旅游业有重大影响。

（2）1951—2014年重庆地区夏季极端最高气温大致呈现一致型、东北-西南差异型2种主要模态。夏季极端高温天气主要有4个分布区域，分别为重庆西部、重庆中部、重庆东南部、重庆东北部。高值区与局地地形和下墊面有关，其中3个沿长江流域，一个位于武陵山脉南侧。

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