1960~2022年塔城地区升温过程频数及强度特征分析
Analysis of Frequency and Intensity Characteristics of Warming Process in Tacheng Area from1960 to 2022
DOI: 10.12677/ccrl.2024.135145, PDF, HTML, XML,    科研立项经费支持
作者: 井立红, 王云伟*, 罗斌全:新疆塔城地区气象局,新疆 塔城;杨 霰:新疆气象局科技服务中心,新疆 乌鲁木齐;井立军:沙湾市气象局,新疆 沙湾
关键词: 升温过程频数持续日数强度Warming Process Frequency Duration of Days Intensity
摘要: 利用塔城地区7个气象观测站1960~2022年逐日气温资料,以日最高气温及其升温幅度为指标,整理出塔城地区近63 a升温日及升温过程数据库,并依据相关标准将其划分为5个等级,分别分析了其频数和强度的变化特征。结果表明,1) 近63a塔城地区升温日以乌苏最多,和丰最少,1月、12月最多,4月最少,冬季最多,春季最少;年代际分布经历了“升高–降低–降低–升高–降低–降低”的交替演变,其中1960年代为最高值,21世纪初年为最低值;塔城地区及7站升温日频数均呈显著减少趋势。2) 塔城地区升温过程发生频数以托里最多,乌苏最少,5月最多,11月最少,春季最多,冬季最少;年代际分布经历了“降低–升高–升高–降低–降低–降低”的交替演变,其中1980年代为最高值,21世纪初年为最低值;塔城地区最大24 h、48 h、72 h升温幅度大值区主要分布在塔城盆地,塔城地区及7站升温过程频数均呈显著减少趋势。3) 塔城地区I级(弱)升温过程发生频数最多,V级(极强)最少;7站中I级(弱)和IV级(强)升温过程发生频数塔城最多,II级(中等强度)和III级(较强)托里最多,V级(极强)裕民最多;I级(弱)升温过程发生频数7月最多,2月最少,II级(中等强度)5月最多,2月和11月最少,III级(较强)1月最多,6、7、8月未出现,IV级(强)4月最多,1月最少,V级(极强)5月最多,1、2、11、12月均未出现;I级(弱)升温过程发生频数夏季最多,III级(较强)冬季最多,II级(中等强度)、IV级(强)、V级(极强)均以春季最多;I级(弱)升温过程发生频数以20世纪1990年代最多,II级(中等强度)、III级(较强)、IV级(强)均以20世纪1970年代最多,V级(极强)以2000年代最多。
Abstract: Based on daily temperature data from seven meteorological observation stations in the Tacheng area from 1960 to 2022, the database of warming days and warming processes in the past 63 years was sorted out with the daily maximum temperature and its warming range as the index. According to relevant standards, the database was divided into 5 levels, and the variation characteristics of their frequency and intensity were analyzed respectively. The results show that: 1) Over the past 63 years, the Tacheng region has experienced the most warming days in Wusu and the fewest in Hefa. January and December had the highest number of warming days, while April had the least. Winter recorded the most warming days, while spring had the fewest. The decadal distribution exhibited an alternating pattern of “increase-decrease-decrease-increase-decrease-decrease”, with the 1960s representing the highest value and the early 21st century the lowest. Additionally, the frequency of warming days in the Tacheng region and the seven observation stations has shown a significant decreasing trend. 2) In the Tacheng region, the frequency of warming processes is highest in Toli and lowest in Wusu. May sees the most occurrences, while November has the least. Spring experiences the most warming processes, whereas winter has the fewest. The decadal distribution shows an alternating pattern of “decrease-increase-increase-decrease-decrease-decrease”, with the 1980s representing the peak value and the early 21st century the lowest. The maximum warming amplitudes over 24 hours, 48 hours, and 72 hours are mainly concentrated in the Tacheng Basin, and there is a significant decreasing trend in the frequency of warming processes across the Tacheng region and the seven observation stations. 3) In the Tacheng region, the frequency of Level I (weak) warming processes is the highest, while Level V (extreme) processes are the least frequent. Among the seven observation stations, Level I (weak) and Level IV (strong) warming processes occur most frequently in Tacheng, whereas Level II (moderate) and Level III (relatively strong) processes are most common in Toli, and Level V (extreme) processes are most frequent in Yumin. Level I (weak) warming processes occur most frequently in July and least in February. For Level II (moderate), May has the highest frequency, with February and November having the least. Level III (relatively strong) processes are most common in January, while they do not occur in June, July, or August. Level IV (strong) processes are most frequent in April and least in January. Level V (extreme) processes are most common in May, with no occurrences in January, February, November, or December. In terms of seasonal distribution, Level I (weak) warming processes occur most frequently in summer, while Level III (relatively strong) processes are most frequent in winter. Levels II (moderate), IV (strong), and V (extreme) processes are all most common in spring. Regarding decadal distribution, Level I (weak) warming processes peaked in the 1990s, while Level II (moderate), III (relatively strong), and IV (strong) were most frequent in the 1970s. Level V (extreme) processes were most common in the 2000s.
文章引用:井立红, 王云伟, 罗斌全, 杨霰, 井立军. 1960~2022年塔城地区升温过程频数及强度特征分析[J]. 气候变化研究快报, 2024, 13(5): 1297-1310. https://doi.org/10.12677/ccrl.2024.135145

1. 引言

气温是表示大气冷热程度的物理量[1],是最基本的气象要素。理论上气温变化只有三种情形:上升、下降或保持不变,气温上升或下降是普遍现象,而保持不变是极个别情形。文献[2]-[5]研究了我国最高、最低气温、极端气温、春季气温、夏季高温热浪的时空变化特征,有关冷空气尤其是寒潮等强冷空气过程活动规律、变化特征等研究成果也较为丰富。21世纪以来,有研究分析了我国1950~2006年的寒潮活动特征[6],东北[7]、长江中下游[8]以及广东[9]等区域寒潮活动特征研究各具特色。有研究认为近半个世纪以来,我国西北地区呈显著变暖增湿趋势[10]-[12],在新疆,温度急剧上升(强升温过程)或升温维持数日,可直接引发严重灾害,夏季气温急剧上升可引起河流源区冰川消融加剧,甚至引发特殊河流出现冰川消融洪水、融冰降水混合型洪水及冰坝溃决型洪水[13] [14]。文献[15]-[18]给出乌鲁木齐市单站极端降温事件、升温过程、极端升温过程定义,分析了其气候特征,丰富了极端温度事件研究内容。

塔城地区位于新疆西北部,是新疆乃至全国天气的上游,远离海洋,属于中温带大陆性干旱和半干旱气候区,境内幅员辽阔,地形复杂多样,地势南高北低,四季分明,是生态环境脆弱带、气候变化脆弱区和敏感地带,文献[19]-[24]对该区域积雪、日照、雷暴、大风、季节性冻土、高温等进行了详细研究,但对该区域以日最高气温为指标的升温日及升温过程的研究仍处于空白阶段,开展相关研究,将为当地防御强升温过程的不利影响和危害提供技术支撑。

2. 资料与方法

2.1. 资料

使用新疆气象局信息中心提供的塔城地区7个气象观测站(包括:塔城、额敏、裕民、托里、和布克赛尔、乌苏、沙湾) 1960年1月1日~2022年12月31日逐日最高气温资料,以1月1日~12月31日为一年,以3~5月为春季,6~8月为夏季,9~11月为秋季,12月至次年2月为冬季,共计63个完整年度。

2.2. 升温日及升温过程定义

参照文献[17]对单站升温日、单站升温过程(初日、终日及持续日数)、过程升温幅度、不同时段升温幅度等进行定义,具体定义见表1

Table 1. Definition of temperature rise day and temperature rise process

1. 升温日及升温过程定义

概念

定义

升温日

测站日最高气温较前一日上升,即当日的∆T24 > 0.0℃,则定义为一个气温上升日,简称升温日。

升温过程、过程初日及终日

测站24 h变温∆T24由≤0.0℃转为>0.0℃的第一天定义为升温过程初日,持续到∆T24再次出现≤0.0℃的前一天,称为升温过程终日,从过程初日到终日称为一次升温过程。

持续日数

过程初终日之间(含初终日)的天数称为升温过程持续日数。

升温幅度

升温过程终日与过程初日的前一天之间的日最高气温差定义为过程升温幅度。

最大24 h升温幅度

过程中所有∆T24中的升温幅度最大者称为过程最大24 h升温幅度。

最大48 h升温幅度

过程中所有∆T48中的升温幅度最大者称为过程最大48 h升温幅度。如果升温过程持续不足2 d,则过程最大48 h升温不统计。

最大72 h升温幅度

过程中所有∆T72中的升温幅度最大者称为过程最大72 h升温幅度。如果升温过程持续不足3 d,则过程最大72 h升温不统计。

2.3. 升温过程强度(等级)划分标准

借鉴国标《冷空气等级》(GB/T 20482-2006) [25]中的5级冷空气活动强度(等级)划分标准,将升温过程也划分为Ⅰ级(弱)、Ⅱ级(中等强度)、Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)、Ⅴ级(极强),共五个等级。本文判识升温过程等级按照“就高的原则”对所有升温过程依次进行Ⅴ级到Ⅰ级的判识,同时对于升温时间仅1 d的过程,用过程最大24 h升温幅度等同于48 h升温指标来判断升温过程级别。具体标准见表2

Table 2. Standard for intensity division of heating process

2. 升温过程强度划分标准

升温过程

等级

过程最高气温

48 h升温幅度

Ⅰ级

-

持续时间达2 d或以上,∆T48 < 6.0℃;或持续时间1 d时,∆T24 < 6.0℃。

Ⅱ级

中等强度

-

持续时间达2 d或以上,6.0℃ ≤ ∆T48 < 8.0℃;或持续时间1 d时,6.0℃ ≤ ∆T48 < 8.0℃。

Ⅲ级

较强

最高气温TG < 0.0℃

持续时间达2d或以上,∆T48 ≥ 8.0℃;或持续时间1 d时,∆T24 ≥ 8.0℃。

Ⅳ级

最高气温TG ≥ 0.0℃

持续时间达2d或以上,T48 ≥ 8.0℃;或持续时间1 d时,T24 ≥ 8.0℃。

Ⅴ级

极强

最高气温TG ≥ 15.0℃

∆T24 ≥ 8.0℃,或∆T48 ≥ 10.0℃,或∆T72 ≥ 12.0℃。

2.4. 升温日及过程频数及强度的季节统计标准

春、夏、秋、冬四季升温日及过程频数统计标准为:过程的开始日期与结束日期在同一季节,则记为该季节1次过程;如果升温过程的开始日期和结束日期跨两个相邻季节,则两个季节各记录0.5次升温过程。各月的升温过程频数统计方法类似。

各季的升温过程强度要素统计标准为:过程的开始日期与结束日期在同一季节内,则该过程要素参与该季节统计;如果升温过程的开始日期和结束日期跨两个相邻季节,则计算两个季节的升温过程强度要素指标时均考虑该过程贡献。各月的升温过程强度统计方法类似。

3. 结果与分析

3.1. 升温日特征分析

3.1.1. 年际分布

图1可以看出,近63 a塔城地区升温日以乌苏最多,达2680次,其后依次为沙湾(2605次)、额敏(2536次)、托里(2497次)、裕民(2434次)、塔城(2398次),和丰最少(2395次),各地年均发生次数在38~43次。

3.1.2. 月际分布

图2可以看出,近63 a塔城地区升温日发生频数各站各月差异较大,1、6、12月沙湾升温日最多,2、10、11月乌苏升温日最多,3、8月额敏升温日最多,4、5、9月托里升温日最多,7月和丰升温日最多;1、12月托里升温日最少,3、4、10月和丰升温日最少,2、6、11月裕民升温日最少,5、92月沙湾升温日最少,7月乌苏升温日最少,8月塔城升温日最少;除和丰(12月)外,其他各站均以1月升温日最多,除塔城(8月)外,其他各站均以4月升温日最少。

3.1.3. 季节分布

图3可知,近63 a年塔城地区冬季升温日最多,达5783次,占总数的32.9%,其次为秋季4477次,占总数的25.5%,夏季3716次,占总数的21.1%,春季最少,仅3585次,占总数的20.4%。

各站均以冬季最多,塔城、和丰、乌苏、沙湾秋季次之,夏季居第三,春季最少,裕民、额敏、托里秋季次之,春季居第三,夏季最少。

Figure 1. Shows the spatial distribution of daily frequency of temperature rise in Tacheng area

1. 塔城地区升温日发生频数空间分布图

Figure 2. Intermonthly distribution of temperature rise frequency in Tacheng area

2. 塔城地区升温日发生频数月际分布

Figure 3. Seasonal distribution of daily frequency of temperature rise

3. 升温日频数季节分布

3.1.4. 年代际分布

Figure 4. Interdecadal distribution of daily frequency of temperature rise

4. 升温日频数年代际分布

图4可知,近63 a年塔城地区升温日频数年代际分布经历了“升高–降低–降低–升高–降低–降低”的交替演变,其中1960年代为最高值,其次为1970年代,其后依次为1980年代、1990年代、2000年代,21世纪初年为最低值;7站升温日频数年代际分布差异较大,依据其变化特点可将其分成五型,其中Ⅰ型托里、沙湾,升温日频数年代际分布经历了“降低–升高–降低–升高–升高–降低”的交替演变,均以1970年代为最高值,托里1980年代为最低值,沙湾21世纪初年为最低值;Ⅱ型裕民、和丰,升温日频数年代际分布经历了“升高–降低–升高–升高–降低–降低”的交替演变,裕民1990年代为最高值,21世纪初年为最低值,和丰1960年代为最高值,1970年代为最低值;Ⅲ型乌苏,升温日频数年代际分布经历了“升高–降低–降低–升高–降低–升高”的交替演变,21世纪初年为最高值,1980年代为最低值;Ⅳ型额敏,升温日频数年代际分布经历了“升高–降低–降低–降低–升高–降低”的交替演变,1960年代为最高值,21世纪初年为最低值;Ⅴ型塔城,升温日频数年代际分布经历了“降低–升高–降低–升高–升高–升高”的交替演变,21世纪初年为最高值,1980年代为最低值。

3.1.5. 最大24 h升温幅度

Table 3. Unit of maximum 24 h temperature rise in Tacheng area (Unit: ℃)

3. 塔城地区最大24 h升温幅度(单位:℃)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

全年

塔城

14.1

12.9

12.1

11.1

9.9

8.9

8.4

8.1

8.8

9.5

11.8

11.6

14.1

裕民

13.2

10.5

12.1

13.6

11.8

10.3

8.1

8.1

12.7

11.6

9.2

13.5

13.6

额敏

12.3

12.0

15.6

11.8

9.8

9.7

9.6

9.4

9.3

10.9

13.9

12.1

15.6

和丰

11.8

10.8

10.6

9.1

12.1

8.9

8.9

7.9

7.9

10.5

10.9

10.5

11.8

托里

13.0

9.5

14.7

12.7

12.3

9.0

14.7

9.1

10.1

16.1

12.9

12.8

16.1

乌苏

14.0

11.9

10.5

11.0

9.1

10.3

9.1

7.7

8.0

8.9

10.8

11.7

14.0

沙湾

15.2

12.1

11.8

12.0

9.7

10.7

8.8

7.8

7.1

7.2

11.6

12.5

15.2

表3可以看出,近63 a塔城地区最大24 h升温幅度为16.1℃ (托里),出现时间为1983年10月15~16日。各站各月最大24 h升温幅度各不相同,1、6月沙湾最大24 h升温幅度最大(升温幅度分别为15.2、10.7℃),2月塔城最大(12.9℃),3、8、11月额敏最大(升温幅度分别为15.6、9.4、13.9℃),4、9、12月裕民最大(升温幅度分别为13.6、12.7、13.5℃),5、7、10月托里最大(升温幅度分别为12.3、14.7、16.1℃);1、4、6月和丰,2月托里,3、8月乌苏,5月额敏,6、12月塔城,7、11月裕民,9、10月沙湾升温幅度最小。

3.1.6. 变化趋势

表4可知,塔城地区升温日频数呈显著减少趋势,倾向率为−0.39次/10 a,且通过了0.05的显著性水平检验,7站均通过了0.05的显著性水平检验,其中乌苏、沙湾分别以0.42、0.41次/10 a的速率显著减少,其后依次为额敏(0.39次/10 a)、裕民和托里(0.38次/10 a)、塔城(0.37次/10 a)、和丰(0.36次/10 a)。

Table 4. Unit of linear tendency rate of heating day in Tacheng area (Unit: times/10 a)

4. 塔城地区升温日线性倾向率(单位:次/10 a)

塔城

裕民

额敏

托里

和丰

乌苏

沙湾

塔城地区

升温日

−037*

−0.38*

−0.39*

−0.38*

−0.36*

−0.42*

−0.41*

−0.39*

注:*为通过0.05的显著性水平检验。

3.2. 升温过程特征

3.2.1. 年际分布

Figure 5. Interannual distribution of temperature rise frequency in Tacheng area

5. 塔城地区升温过程频数年际分布

图5可以看出,塔城地区升温过程共发生21,970次,远比升温日发生频数多,其中托里发生频数最多,达3221次,其后依次为塔城(3203次)、和丰(3200次)、裕民(3185次)、额敏(3156次)、沙湾(3039次),最少为乌苏仅2966次,各站升温过程年均发生47~51次。

3.2.2. 月际分布

Figure 6. Intermonthly distribution of temperature rise frequency in Tacheng area

6. 塔城地区升温过程频数月际分布

图6可以看出,塔城地区升温过程频数以5月最多,其后依次为3、8、10、6、7、4、9、1、2、12月,最少为11月。各月各站升温过程频数分布各不相同,塔城、裕民3月最多,额敏、和丰、乌苏、沙湾5月最多,托里5月、8月最多,塔城、额敏、和丰、乌苏11月最少,裕民、托里2月最少,沙湾12月最少。

根据各站距平值将7站月际分布划分为4种类型,其中Ⅰ型塔城、沙湾、托里3、5、6、7、8、10月为正距平,其余各月为负距平;Ⅱ型裕民3、4、5、7、8、10月为正距平,其余各月为负距平;Ⅲ型和丰1、3、4、5、6、10月为正距平,其余各月为负距平;Ⅳ型乌苏、沙湾仅11、12月为负距平,其余各月均为正距平。

3.2.3. 季节分布

Figure 7. Seasonal distribution of temperature rise frequency in Tacheng area

7. 塔城地区升温过程频数季节分布

图7可知,近63 a塔城地区春季升温过程频数最多,达5836次,占总数的26.59%,其次为夏季5695次,占总数的25.9%,秋季5341次,占总数的24.2%,冬季最少,仅5154次,占总数的23.4%。

站点而言,各站均以春季最多,塔城、裕民、额敏、托里、乌苏、沙湾夏季次之,秋季居第三,冬季最少,和丰夏季次之,冬季居第三,秋季最少。

3.2.4. 年代际分布

Figure 8. Interdecadal distribution of temperature rise frequency in Tacheng area

8. 塔城地区升温过程频数年代际分布

图8可知,近63 a年塔城地区升温过程频数年代际分布经历了“降低–升高–升高–降低–降低–降低”的交替演变,其中1980年代为最高值,其后依次为1970年代、1960年代和1990年代、2000年代,21世纪初年为最低值;7站升温过程频数年代际分布差异较大,其中塔城、托里升温过程频数年代际分布经历了“降低–升高–升高–降低–升高–降低”的交替演变,均以1980年代为最高值1960年代为最低值;裕民经历了“降低–升高–降低–升高–降低–降低”的交替演变,1970年代为最高值,21世纪初年为最低值;额敏经历了“升高–降低–升高–升高–降低–降低”的交替演变,1990年代为最高值,21世纪初年为最低值;和丰经历了“降低–升高–降低–降低–升高–升高”的交替演变,21世纪初年为最高值,1960年代为最低值;乌苏经历了“升高–降低–升高–降低–降低–降低”的交替演变,1960年代和1980年代为最高值,21世纪初年为最低值;沙湾经历了“升高–降低–升高–降低–升高–降低”的交替演变,1960年代为最高值,21世纪初年为最低值。

3.2.5. 变化趋势

Table 5. Unit of linear tendency rate of heating day in Tacheng area (Unit: times/10 a)

5. 塔城地区升温日线性倾向率(单位:次/10 a)

塔城

裕民

额敏

托里

和丰

乌苏

沙湾

塔城地区

升温过程

−0.55**

−0.54**

−0.52**

−0.56**

−0.55**

−0.50**

−0.54**

−0.54**

注:*为未通过显著性水平检验,**为通过0.001的显著性水平检验。

表5可知,塔城地区升温过程频数呈著减少趋势,倾向率为−0.54次/10 a,且通过了0.01的显著性水平检验,7站均呈显著减少趋势(通过了0.01的显著性水平检验),其中托里以0.56次/10 a的速率显著减少,其后依次为塔城和和丰(0.55次/10 a)、裕民和沙湾(0.54次/10 a)、额敏(0.52次/10 a)、乌苏(0.50次/10 a)。

3.2.6. 最大48 h、72 h升温幅度

Table 6. Maximum 48 h and 72 h temperature rise range in Tacheng area (Unit: ℃)

6. 塔城地区最大48 h、72 h升温幅度(单位:℃)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

全年

塔城

48 h

20.1

15.8

15.2

17.3

16.5

13.4

11.3

12.3

13.0

13.6

17.7

14.4

20.1

72 h

17.0

18.7

20.4

23.6

18.0

16

13.9

16.3

14.6

15.6

16.0

16.9

23.6

裕民

48 h

17.1

17.6

15.1

18.2

15.3

14.9

11.1

12.4

14.1

14.6

13.8

15.0

18.2

72 h

18.6

17.3

19.9

24.1

18.2

16.8

12.2

15.0

14.3

19

14.6

15.8

24.1

额敏

48 h

17.0

18.1

16.5

18.0

16.6

13.8

11.8

11.5

13.4

14.2

13.7

14.0

18.1

72 h

21.3

17.8

18.0

25.2

19.0

17.4

13.4

14.6

15.0

15.4

16.6

14.0

25.2

和丰

48 h

14.0

12.5

14.0

16.6

14.7

12.8

9.9

11.8

12.2

11.9

12.3

13.1

16.6

72 h

17.4

15.6

15.1

21.0

16.3

16.5

12.1

12.2

13.2

12.7

13.3

14.2

21.0

托里

48 h

15.7

14.0

17.8

16.6

15.7

15.7

13.3

11.4

13.2

15.6

14.4

13.4

17.8

72 h

21.1

17.6

20.7

25.1

17.7

15.3

15.7

14.1

15.6

14.1

13.6

16.4

25.1

乌苏

48 h

17.5

14.3

13.0

17.4

13.5

13.0

13.1

8.8

10.6

9.6

11.8

12.4

17.5

72 h

19.6

16.7

13.2

18.6

16.1

17.2

13.2

11.7

12.5

10.5

11.3

14.6

19.6

沙湾

48 h

16.4

13.1

12.8

18.0

13.0

12.1

11.2

9.0

8.8

10.0

11.3

11.5

16.4

72 h

21.0

15.0

14.1

18.1

15.6

14.4

12.8

12.7

14.0

11.4

11.1

15.5

21.4

表6可以看出,近63 a塔城地区最大48 h升温幅度为20.1℃ (塔城),出现时间为1978年1月18~20日,最大72 h升温幅度为25.2℃ (额敏),出现时间为1979年4月11~14日。各站各月最大48h、72h升温幅度各不相同,1、11月塔城最大48 h升温幅度最大(升温幅度分别为20.1、17.7℃),4、8、9月裕民最大(分别为18.2、12.4、14.1℃),2、5月额敏最大(升温幅度分别为18.1、16.6℃),3、6、7、10月托里最大(升温幅度分别为17.8、15.7、13.3、15.6℃);1、2、4、6、7月和丰,3、5、9、10、11、12月沙湾,8月乌苏升温幅度最小。

2、8、12月塔城最大72 h升温幅度最大(升温幅度分别为18.7、16.3、16.9℃),10月裕民最大(19.0℃),1、4、5、6、11月额敏最大(升温幅度分别为21.3、25.2、19.0、17.4、16.6℃),3、7、9月托里最大(升温幅度分别为20.7、15.7、15.6℃);1月塔城,12月额敏、7月和丰、2、4、5、6、11月沙湾,3、8、9、10月乌苏升温幅度最小。

综上所述,塔城地区最大48 h、72 h升温幅度具有明显的地域特点,其中大值区主要分布在塔城盆地,最大48 h升温幅度小值区主要分布在和丰及南部,最大72 h升温幅度小值区主要分布在塔城、额敏和丰及南部。

3.2.7. 升温过程持续日数

图9可知,随着升温过程持续日数增加,对应的升温过程频数迅速下降,其中持续2天的升温过程频数最多,其后依次为持续3、4、5、6、7、8、9天,持续10、11、12天升温过程分别出现21次、12次、3次,最长持续时间为13天,仅出现1次(和丰)。

Figure 9. Duration of temperature rise process of each station in Tacheng area

9. 塔城地区各站升温过程持续日数

各站各月持续日数分布差异较大,其中持续2天的升温过程以1、11、12月最多,4月最少;持续3天的升温过程以5、7、8月最多,10、11、12月最少;持续4天的升温过程以3、5、7、8月最多,1、11、12月最少;持续5天的升温过程以3、4、9、11月最多,1、10、11、12月最少;持续6天的升温过程以2、3、4月最多,1、2、5、10、11、12月最少;持续7天的升温过程以3、4、6月最多,1、2、5、10、11、12月最少;持续8天的升温过程以3、4、6月最多,其余月份很少,个别月份未出现;持续9天、10天、11、12天的升温过程仅个别站3、4或5月出现,且次数极少,一般为1~2天;持续13天的升温过程仅和丰出现1次。

4. 升温过程强度(等级)

4.1. 不同等级升温过程频数年际分布

Table 7. Frequency unit of temperature rise process of different levels (Unit: times)

7. 不同等级升温过程频数(单位:次)

强度

塔城

裕民

额敏

和丰

托里

乌苏

沙湾

Ⅰ级

3910

3779

3837

3117

3862

3261

3277

Ⅱ级

249

261

255

233

291

220

230

Ⅲ级

143

124

131

107

115

96

92

Ⅳ级

193

261

235

127

271

77

85

Ⅴ级

76

113

86

11

101

44

51

Ⅰ~Ⅴ级

4571

4538

4544

3595

4640

3698

3735

表7可以看出,塔城地区不同等级升温过程以Ⅰ级(弱)频数最多,其后依次为Ⅱ级(中等强度)、Ⅳ级(强)、Ⅲ级(较强),Ⅴ级(极强)最少。7站中Ⅰ级(弱)升温过程塔城最多,其后依次为托里、额敏、裕民、沙湾、乌苏,和丰最少仅3117次;Ⅱ级(中等强度)升温过程托里最多,其后依次为裕民、额敏、塔城、和丰、沙湾,乌苏最少仅220次;Ⅳ级(强)升温过程塔城最多,其后依次为额敏、裕民、托里、和丰、乌苏,沙湾最少仅92次;Ⅲ级(较强)升温过程托里最多,其后依次为裕民、额敏、塔城、和丰、沙湾,乌苏最少仅77次;Ⅴ级(极强)升温过程裕民最多,其后依次为托里、额敏、塔城、沙湾、乌苏,和丰最少仅11次。

4.2. 不同等级升温过程频数月际分布

Figure 10. Inter-month distribution of frequency of temperature rise processes of different levels

10. 不同等级升温过程频数月际分布

图10可以看出,塔城地区不同等级升温过程频数月际分布差异较大,其中Ⅰ级(弱)升温过程频数7月最多,其后依次为6、8、4、3、10、9、5、11、12、1月,2月最少,仅占总频次的6.8%;Ⅱ级(中等强度) 5月最多,其后依次为6、4、7、3、9、1月和10月、8、12月,2月和11月最少,仅占总频次的8.1%;Ⅲ级(较强) 1月最多,其后依次为2、12、3、11、10、4、9、5月,6、7、8月均未出现;Ⅳ级(强) 4月最多,其后依次为5、6、3、10、9、8、7、11、2、12月,1月最少,仅占总频数的0.8%;Ⅴ级(极强) 5月最多,其后依次为6、4、8、7、9、3、10月,1、2、11、12月均未出现。

4.3. 不同等级升温过程频数季节分布

Figure 11. Seasonal distribution of frequency of temperature rise processes of different levels

11. 不同等级升温过程频数季节分布

图11可以看出,塔城地区不同等级升温过程频数季节分布差异较大,其中Ⅰ级(弱)升温过程频数夏季最多,其后为春季、秋季,冬季最少;Ⅱ级(中等强度)春季最多,其后为夏季、秋季,冬季最少;Ⅲ级(较强)冬季最多,其后为秋季、春季,夏季未出现;Ⅳ级(强)春季最多,其后为夏季、秋季,冬季最少;Ⅴ级(极强)春季最多,其后为夏季、秋季,冬季未出现。

4.4. 不同等级升温过程频数年代际分布

Figure 12. Seasonal distribution of frequency of temperature rise processes of different levels

12. 不同等级升温过程频数季节分布

图12可以看出,塔城地区不同等级升温过程频数年代际分布差异较大,其中Ⅰ级(弱)升温过程频数20世纪1990年代最多,其后依次为1960年代、2000年代、1980年代、21世纪初年,1970年代最少;Ⅱ级(中等强度) 20世纪1970年代最多,其后依次为1960年代、1980年代、21世纪初年、1990年代,2000年代最少;Ⅲ级(较强) 20世纪1970年代最多,其后依次为1990年代、1960年代和21世纪初年、2000年代,1980年代最少;Ⅳ级(强) 20世纪1970年代最多,其后依次为1960年代和1980年代、2000年代、1990年代,21世纪初年最少;Ⅴ级(极强) 2000年代最多,其后依次为1980年代、1960年代、1970年代、1990年代,最少为21世纪初年。

5. 结论

1) 近63 a塔城地区升温日频数以乌苏最多,和丰最少,1月最多,9月~12月持续升高,冬季升温日最多,春季最少;年代际分布经历了“升高–降低–降低–升高–降低–降低”的交替演变,其中1960年代为最高值,21世纪初年为最低值;塔城地区及7站升温日频数均呈著减少趋势。

2) 近63a塔城地区升温过程频数托里最多,最少为乌苏,5月最多,11月最少,春季最多,冬季最少,年代际分布经历了“降低–升高–升高–降低–降低–降低”的交替演变,其中1980年代为最高值,21世纪初年为最低值;最大24 h、48 h、72 h升温幅度大值区主要分布在塔城盆地,塔城地区及7站升温过程频数均呈著减少趋势。

3) 塔城地区Ⅰ级(弱)升温过程频数最多,Ⅴ级(极强)最少;7站中Ⅰ级(弱)和Ⅳ级(强)升温过程频数塔城最多,Ⅱ级(中等强度)和Ⅲ级(较强)托里最多,Ⅴ级(极强)裕民最多;Ⅰ级(弱)升温过程频数7月最多,2月最少,Ⅱ级(中等强度)升温过程频数5月最多,2月和11月最少;Ⅲ级(较强)升温过程频数1月最多,6、7、8月均未出现;Ⅳ级(强)升温过程频数4月最多,1月最少,Ⅴ级(极强)升温过程频数5月最多,1、2、11、12月均未出现;Ⅰ级(弱)升温过程频数夏季最多,Ⅲ级(较强)升温过程频数冬季最多,Ⅱ级(中等强度)、Ⅳ级(强)、Ⅴ级(极强)升温过程频数均以春季最多;Ⅰ级(弱)升温过程发生频数20世纪1990年代最多,Ⅱ级(中等强度)、Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)均以20世纪1970年代最多,Ⅴ级(极强)2000年代最多。

基金项目

塔城地区气象局局管课题“1960~2022年塔城地区升温过程频数及强度特征分析”资助。

NOTES

*通讯作者。

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