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《復(fù)旦學(xué)報(bào)》2015年第五期

現(xiàn)在全球氣候變暖已是毋庸置疑的事實(shí)，全球變暖的持續(xù)發(fā)展，增加了夏季高溫發(fā)生的概率，尤其近20年明顯的升溫，引起了科學(xué)界、國(guó)際社會(huì)、各國(guó)政府及全球公眾的廣泛關(guān)注．世界氣象組織（WMO）將氣象高于32℃為高溫日，在我國(guó)則由中國(guó)氣象局規(guī)定氣象高于35℃為高溫日，我國(guó)較多學(xué)者與專家利用氣象站逐日溫度資料，采用最大熵譜、墨西哥帽小波、九點(diǎn)二項(xiàng)式平滑濾波法、Mann－Kendall檢測(cè)法、年際變化斜率分析等方法分析全國(guó)不同地區(qū)高溫日及其持續(xù)時(shí)空分布，取得了大量成果．溫室氣體排放的快速增長(zhǎng)，導(dǎo)致全球的平均溫度與最高溫度均在上升．研究表明自20世紀(jì)90年代以來(lái)全球平均地表溫度上升明顯，最暖的年份基本都出現(xiàn)在近期，過去50年升溫率幾乎是過去100年的2倍．由于氣候變暖導(dǎo)致氣溫上升，氣溫的上升直接影響人體舒適度感受．IPCC第五次評(píng)估報(bào)告指出，人類活動(dòng)對(duì)氣候系統(tǒng)的影響是明確的，而且這種影響還在不斷增強(qiáng)，各大洲都能觀測(cè)到因氣候變暖造成的種種影響，比如地表已連續(xù)偏暖、海洋上層已經(jīng)變暖、全球范圍內(nèi)的冰川都在退縮、海平面的上升速度快、溫室氣體的濃度增加、極端災(zāi)害天氣的頻發(fā)造成各國(guó)不可估量的損失與人員傷亡．氣候變暖導(dǎo)致的首發(fā)風(fēng)險(xiǎn)與次生風(fēng)險(xiǎn)都上升，直接影響人類的可持續(xù)發(fā)展，引起了各國(guó)政府的高度重視與思考．我國(guó)是全球氣候變暖特征最顯著的國(guó)家之一，在全球變暖背景下，近百年來(lái)中國(guó)年平均氣溫升高了0．5～0．8℃，近50年，我國(guó)年平均地表氣溫線性增溫速率明顯高于全球同期線性增溫速率．福州位于我國(guó)東南沿海，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，全球變暖對(duì)區(qū)域極端氣溫出現(xiàn)的概率產(chǎn)生了影響，自20世紀(jì)90年代以來(lái)，福建省氣候環(huán)境正加速變暖，特別是省會(huì)城市福州，近年來(lái)夏季極端高溫頻發(fā)，已成為中國(guó)名副其實(shí)的“火爐”城市之一［11］．為了提升對(duì)高溫天氣過程的監(jiān)測(cè)與預(yù)警能力，目前福建省氣候中心針對(duì)福州夏季高溫過程強(qiáng)度判定以及高溫天氣的客觀定量化評(píng)估方法正在進(jìn)行認(rèn)真研究，該研究將有利于高溫防災(zāi)部署與趨利避害．本文在前人研究的基礎(chǔ)上，利用福州近52年來(lái)氣溫變化資料，根據(jù)氣候?qū)W方法統(tǒng)計(jì)夏季日數(shù)變化，分析夏季氣溫變化，統(tǒng)計(jì)福州最熱30，15，7d高溫指數(shù)變化年際變化，研究近52年來(lái)夏季氣溫變化特征及其對(duì)人體舒適度的影響．

1資料來(lái)源

本文資料選取福州烏山氣象觀測(cè)測(cè)站1961月1日1日—2012年12月12日的逐日平均氣溫、最高氣溫、極端高溫等氣象觀測(cè)資料，該觀測(cè)站海拔高度81m為福州市區(qū)的最高點(diǎn)，自建站60余年來(lái)從未移動(dòng)或遷移過，該站資料也參加全球數(shù)據(jù)交換．利用該站資料來(lái)研究近52年來(lái)福州地區(qū)的夏季氣溫變化特征及影響，資料準(zhǔn)確可靠．

2夏季日數(shù)、高溫日數(shù)年際變化

2．1夏季日數(shù)變化氣候?qū)W家張寶坤先生提出了用當(dāng)?shù)睾钇骄鶜鉁貋?lái)劃分“四季”的方法，當(dāng)侯平均氣溫穩(wěn)定＞22℃時(shí)當(dāng)?shù)剡M(jìn)入夏季，侯平均氣溫≤22℃時(shí)為夏季結(jié)束［12］．本文在張寶坤先生方法的基礎(chǔ)上，采用打破年月界限的5日滑動(dòng)平均氣溫代替原來(lái)的侯平均氣溫，即5日滑動(dòng)平均氣溫穩(wěn)定＞22℃時(shí)當(dāng)?shù)剡M(jìn)入夏季，5日滑動(dòng)平均氣溫≤22℃時(shí)為夏季結(jié)束．線性分析表明，近52年福州夏季日數(shù)呈增加趨勢(shì)，其線性增長(zhǎng)速率為6．6d／10a．此外，夏季日數(shù)5年滑動(dòng)平均值也表明，夏季日數(shù)呈現(xiàn)一定的周期性變化，但整體為增加趨勢(shì)，除20世紀(jì)80年代末到90年代初夏季日數(shù)有所減少外，其余年份夏季日數(shù)均呈現(xiàn)明顯增加趨勢(shì)（圖1）．

2．2夏季高溫日數(shù)變化為更好的研究福州夏季高溫日數(shù)年際變化特點(diǎn)，本文統(tǒng)計(jì)的高溫日數(shù)有兩種：日最高氣溫≥35℃的高溫日數(shù)、日最高氣溫≥37℃的高溫日數(shù)．圖2（見第656頁(yè)）表明，福州近52年≥35℃的高溫日數(shù)增加趨勢(shì)明顯，由20世紀(jì)60年代的年均17．5d增加為21世紀(jì)初的年均37．8d，線性增長(zhǎng)率為4．5d／10a；福州近52年≥37℃的高溫日數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，由60年代的年均2．6d增加為21世紀(jì)初的年均13．1d，線性增長(zhǎng)率為2．6d／10a，增加幅度小于≥35℃的高溫日數(shù)．

3夏季氣溫變化

7、8月是福州夏季最熱的2個(gè)月份，為研究福州夏季氣溫升高的年際變化特點(diǎn)，對(duì)1961—2012年福州7、8月日最高氣溫、夏季最熱時(shí)段平均氣溫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析．

3．1夏季7、8月份日最高氣溫變化1961—2012年福州7、8月日最高氣溫統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明（圖3，見第656頁(yè)），福州近52年7～8月日最高氣溫呈現(xiàn)明顯增加趨勢(shì)．7月日最高氣溫均值由60年代的年均33．7℃增加為21世紀(jì)初的年均35．0℃，線性分析表明，呈現(xiàn)0．28℃／10a的線性增加趨勢(shì)；8月日最高氣溫均值由60年代的年均33．2℃增加為21世紀(jì)初的年均34．1℃，線性分析表明，呈現(xiàn)0．21℃／10a的線性增加趨勢(shì)，增加幅度小于7月．

3．2夏季最熱時(shí)段氣溫變化為更好的對(duì)福州夏季氣溫酷暑的變化特點(diǎn)進(jìn)行研究，分析統(tǒng)計(jì)福州近52年夏季最熱30，15，7d分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析．近52年福州最熱30，15，7d的氣溫均值為30℃左右，最熱時(shí)段越短氣溫越高，最熱7d氣溫均值達(dá)30．6℃（表1）．由表1、圖4可以看出，福州近52年最熱30，15，7d氣溫呈現(xiàn)明顯增加趨勢(shì)，最熱30d由60年代的29．3℃增加到21世紀(jì)初的30．0℃，呈現(xiàn)0．17℃／10a的線性增加趨勢(shì)；最熱15d由60年代的29．9℃增加到21世紀(jì)初的30．6℃，呈現(xiàn)0．19℃／10a的線性增加趨勢(shì)；最熱7d由60年代的30．3℃增加到21世紀(jì)初的31．1℃，呈現(xiàn)0．22℃／10a的線性增加趨勢(shì)；時(shí)間越短平均氣溫線性增長(zhǎng)速率越大．由福州近52年7、8月份日最高氣溫和最熱時(shí)段氣溫變化可以看出，21世紀(jì)初期是高溫炎熱暴發(fā)最為明顯的一個(gè)時(shí)段，其中2003年是高溫炎熱最嚴(yán)重的一年，7、8月日最高氣溫極值分別達(dá)38．2℃、35．4℃．

4夏季日數(shù)及氣溫變化成因分析

近52年以來(lái)福州夏季的特點(diǎn)是高溫與熱浪頻現(xiàn)，且熱期來(lái)的更早，后半期高溫概率大于前半期．分析計(jì)算2年福州7—8月平均氣溫與降水量、日照時(shí)數(shù)的關(guān)系，結(jié)果表明福州7、8月平均氣溫與日照時(shí)數(shù)呈正相相關(guān)、與降水量呈負(fù)相相關(guān)．福州夏季日數(shù)增加、氣溫升高與全球氣候變化背景密切相關(guān)，是氣候變暖的一種局地響應(yīng)．其主要原因夏季風(fēng)的實(shí)力比以往要強(qiáng)，活動(dòng)季節(jié)也在提早，最直接的背景是1970年代以來(lái)西太平洋副熱帶高壓盛行偏強(qiáng)．根據(jù)IPCC第五次報(bào)告中指出，從1983年到2012年的這三十年比之前幾十年都熱，報(bào)告中估算出全球地表平均溫度的上升幅度，亞洲南部地區(qū)及南亞地區(qū)成為氣溫上升最快的區(qū)域，最高升溫部門分布在尼泊爾、不丹、印度北部、巴基斯坦、中國(guó)南部地區(qū)．在此大環(huán)境下，福州的溫度也在這幾年內(nèi)大幅升高，高溫?zé)崂颂鞌?shù)也變得更加頻繁，而且持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)［6］．

5夏季氣溫變化對(duì)人體的影響

5．1福州夏季酷暑年際分布太平洋副熱帶高壓直接控制著福州地區(qū)，極易出現(xiàn)高溫少雨的天氣，如出現(xiàn)頻率較高則易形成酷暑．反之，若夏季降水較多，則易造成盛夏日氣溫偏低、高溫日數(shù)偏少的情況，出現(xiàn)涼夏．根據(jù)文獻(xiàn)］，本文采用的確定酷暑和涼夏的標(biāo)準(zhǔn)為：7、8月平均溫度＞29℃，≥35℃的高溫日數(shù)＞20d為酷暑；7、8月平均溫度＜27，≤35℃的高溫日數(shù)＜10d為涼夏．結(jié)果表明，福州1951～2012年7、8月平均氣溫28．8℃、平均高溫日數(shù)23d；近52年無(wú)涼夏，共17個(gè)酷暑年份．圖4表明，近52年福州夏季酷暑主要分布于兩個(gè)時(shí)期，20世紀(jì)70年代末至80年代末為第一個(gè)酷暑頻發(fā)期，13年中共有5個(gè)酷暑年份；21世紀(jì)初期至今為第二個(gè)酷暑頻發(fā)期，也是第一個(gè)高度集中頻發(fā)期，12年中共有11個(gè)酷暑年份，占近52年所有酷暑年份的65％，這與前文中提到21世紀(jì)初期是高溫炎熱暴發(fā)最為明顯的一個(gè)時(shí)段相符合．正是21世紀(jì)初的高溫酷暑天氣把福州推向了中國(guó)的“火爐”城市．

5．2福州夏季人體舒適度指數(shù)年際分布嚴(yán)明良、余庚康等采用人體舒適度指數(shù)（ComfortIndexofHumanBody，CIHB）研究氣象環(huán)境對(duì)人體的影響［13］，該方法準(zhǔn)確度高、應(yīng)用廣泛，計(jì)算模型如公式。1961—2012年福州市夏季人體舒適度指數(shù)變化（圖5、表2）表明，1961—2011年福州最熱30，15，7d人體舒適度指數(shù)變化范圍是73～78，但2012年人體舒適度指數(shù)突破炎熱上限閾值，高達(dá)82．9；就年際變化來(lái)看，近52年人體舒適度指數(shù)呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，人體舒適感區(qū)域下降．由圖3、表3可知，1961—2011年福州夏季最熱30，15，7d人體感覺處于偏熱～悶熱狀態(tài)；時(shí)段越短人體的悶熱感越強(qiáng)；2012年人體舒適度指數(shù)突破炎熱上限閾值，人體感覺處于炎熱狀態(tài)；近12年最熱7d人體舒適度指數(shù)平均為77．7，人體感覺處于非常悶熱狀態(tài)．（1）1961—2012年福州福州夏季日數(shù)線性增長(zhǎng)速率為6．6d／10a，≥35℃的高溫日數(shù)呈4．5d／10a的線性增加趨勢(shì)，≥37℃的高溫日數(shù)呈2．6d／10a的線性增加趨勢(shì)；（2）福州近52年7，8月日最高氣溫呈現(xiàn)明顯增加趨勢(shì)，7月日最高氣溫均值線性增長(zhǎng)速率為0．28℃／10a，8月日最高氣溫均值線性增長(zhǎng)速率為0．21℃／10a；（3）福州近52年最熱30d，15d，7d氣溫呈現(xiàn)明顯增加趨勢(shì)，線性增長(zhǎng)速率分別是0．17℃／10a、0．19℃／10a、0．22℃／10a，時(shí)間越短平均氣溫線性增長(zhǎng)速率越大；（4）21世紀(jì)初期的12年份中共有11個(gè)酷暑年份，占近52年所有酷暑年份的65％，正是21世紀(jì)初的高溫酷暑天氣把福州推向了中國(guó)的“火爐”城市；（5）福州近52年最熱30d，15d，7d人體舒適度呈下降趨勢(shì)，近12年最熱7d人體舒適度指數(shù)平均為77．7，人體感覺處于非常悶熱狀態(tài)，2012年人體舒適度指數(shù)突破炎熱上限閾值，人體感覺處于炎熱狀態(tài)．

作者：袁翔 姚素香 文明章 施宗強(qiáng) 單位：南京信息工程大學(xué) 福建省氣象信息中心  福建省漳州市南靖縣氣象局