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user: 3. 统计结果分析 3.1. 霸州高温的气候特征 3.1.1. 高温日数年际变化特征 统计结果表明：1957~2018年霸州市出现≥35℃，≥37℃，≥38℃，≥40℃的高温日数分别为：753 d、216 d、97 d、16 d，平均每年出现的日数分别为12.14 d、3.48 d、1.56 d、0.26 d；从高温年分布变化看(图1)，高温日数呈弱增加趋势，趋势值为0.5 d/10a，年际间分布不均匀，总体呈增加–减少–增加趋势，其中1962~1972年、1997~2002年、2017~2018年是各级高温天气高发时段，1973~1996年较少，霸州高温的变化与张尚印等 [ 9 ] 在华北主要城市夏季高温气候特征及评估方法研究中有一致的结论。除≥40℃的高温天气在1972年前出现较多外，其余各级高温日数均以1997~2018年出现的比例最高，分别占高温总日数的45.8%、46.3%、48.5%。 图1. 1957~2018年霸州市4种等级高温日数年际变化趋势 3.1.2. 极端最高气温变化趋势 从霸州年极端最高气温的逐年变化趋势可以看出(图2)，年极端最高气温出现在1972年(6月10日，41.3℃)，其次是1963年(6月26日)、2000年(7月1日)、2014年(5月29日)，均为41.1℃。最低值出现在1995年(7月10日，35.3℃)。共有11个年份出现了≥40.0℃的极端最高气温，其中1972年以前有5年，1999年以后有6年，与高温日数年变化的趋势基本保持一致。 图2. 1957~2018年霸州市极端最高气温年际变化趋势 3.1.3. 高温日数的月变化特征 数据统计结果表明(图3)，霸州市高温天气5~9月均可出现，主要集中在6~7月。各级高温天气均以6月份为最多，年平均出现日数分别为5.55 d、1.69 d、0.82 d、0.16 d，占比分别为45.7%、48.6%、52.6%、62.5%；7月次之，年平均出现日数分别为4.66 d、1.53 d、0.68 d、0.08 d，占比分别为38.4%、44.0%、43.3%、31.3%；第三是5月，年平均出现日数分别为1.10 d、0.21 d、0.06 d、0.02 d，占比分别为9.0%、6.0%、4.1%、6.3%；8月份仅出现≥35℃和≥37℃两个等级的高温天气，年平均日数分别为0.82 d和0.05 d，占比分别为6.8%和1.4%；9月出现高温天气最少，仅2002年出现一次。经统计，历年高温天气出现最早的日期为5月7日，年份为1984年和1986年；最晚出现日期为2002年9月1日。≥40℃的高温天气6月出现10次，7月出现5次，5月出现1次，8月、9月均未出现。 图3. 1957~2018年霸州市4种等级高温平均日数月分布 3.1.4. 高温天气的连续性特征 高温具有连续出现的特征，图4为连续高温过程的年际变化情况，可以看出，1957~2018年霸州连续高温天气过程出现的次数呈弱增加趋势，线性值为0.05次/10a，年际分布不均匀，总体呈增加–减少–增加的趋势。62年共出现高温过程108次，其中一般高温过程出现80次，中等高温过程24次，强高温过程4次。以连续3天的高温过程为最多，达53次，占总次数的49.1%；连续4天次之，为25次；连续时间最长达11天，出现在1999年6月24日至7月4日。出现高温过程次数最多的年份为1972年，共出现8次，其中4次一般高温过程，3次中等高温过程，1次强高温过程；1968年、2000年、2017年和2018年出现高温过程均为6次。进一步对1997~2018年的高温过程分析发现，期间一般高温过程32次，占比为40%；中等高温过程13次，占比为54.2%；强高温过程3次，占比为75%。这表明1997年以来，高温天气过程出现的次数和强度有上升趋势。 图4. 1957~2018年霸州市连续高温天气过程年际变化趋势 3.2. 高温的气象要素分布特征 3.2.1. 日平均气温分布特征 对753 d高温天气前一日平均气温进行统计发现，图5(a)所示，其值主要集中在32℃~30℃、30℃~28℃、28℃~26℃、26℃~24℃，占高温总日数的89.2%，其中以30℃~28℃所占比例最大，为30.9%；32℃以上占比3.6%，24℃以下占比7.1%。结果表明当日平均气温≥24℃，特别是≥28℃时，有利于次日出现高温天气。 图5(b)为高温日当天平均气温分布情况，可以看出，与前一日相比，28℃~26℃、26℃~24℃的高温日所占比例下降约8.0%~10.5%，而32℃~30℃，30℃~28℃所占比例上升约11.7%~12.9%，其中30℃~28℃所占比例最大，为43.8%，表明高温当天日平均气温在持续上升，经统计计算，平均上升1.3℃，且日平均气温可达28℃以上。 图5. 1957~2018年霸州市高温日及前一日平均气温分布比例 3.2.2. 前一日最高气温分布特征 对753 d高温天气前一日最高气温进行统计发现(图6)，其值主要集中在38℃~36℃、36℃~34℃、34℃~32℃，占高温总日数的86.7%，其中36℃~34℃所占比例最大为29.9%，其次为34℃~32℃占比26.4%，38℃~36℃占比20.6%；32℃~30℃、30℃~28℃分别占比为9.7%和2.7%。表明当日最高气温≥32℃，特别是≥34℃时，有利于次日高温天气的发生。 图6. 1957~2018年霸州市高温前一日最高气温分布比例 3.2.3. 日平均相对湿度的分布特征 对753 d高温天气前一日湿度资料进行统计发现(图7(a))，相对湿度主要集中在30%~40%、40%~50%、50%~60%、60%~70%、70%~80%，占比为89.0%，30%以下占比为3.2%，80%以上占比7.8%；其中40%~70%相对集中，占比63.4%，40%~50%占比最多，为22.6%；表明当相对湿度在40%~70%，特别是40%~50%时，有利于次日高温天气的发生。 图7. 1957~2018年霸州市高温日及前一日平均相对湿度分布比例 同样分析高温当日湿度资料发现(图7(b))，相对湿度为40%~50%所占比例最大，为27.4%；30%~40%、40%~50%、50%~60%所占比例较前一日略增加2%~5%，而60%~70%、70%~80%以上较前一日下降2%~5%，表明高温当天相对湿度有所下降，经统计计算，平均下降4%。 进一步分析发现，相对湿度为30%~60%时，5、6月份的高温日数明显多于7、8月份，当相对湿度为30%~40%时，92.3%的高温日数集中在5、6月份；相对湿度为60%~80%，则为7、8月份的高温日数多于5、6月份，当湿度为70%~80%时，7、8月份的高温日数占比为83.2%。可见，5、6月份高温形成在较低的相对湿度(30%~40%)条件下，表现为干热特点，而7、8月份则生成在较高的相对湿度(70%~80%)条件下，呈现闷热的特征。 3.2.4. 日平均风速及风向频率的分布特征 按《地面气象观测规范》风力等级表 [ 10 ] 中的风速范围值，对高温天气前一日平均风速进行统计分析发现(图8(a))，高温前一日2级风出现次数最多为474 d，占比62.9%；其次是1级风174 d，占比23.1%；3级风96 d，占比12.8%；4级风只有9 d。由此可见，当日平均风速为≤3级风，特别是≤2级风时，有利于次日出现高温天气。 图8. 1957~2018年霸州市高温日及前一日平均风速分布比例 同样分析高温当日平均风速分布特征发现(图8(b))，仍为2级风出现最多482 d，占比64.1%；其次是3级风139 d，占比18.5%；1级风112 d，占比14.9%；4级风19 d，5级风1 d。与前一日相比，2~5级风所占比例增加0.1%~5.7%，1级风所占比例减少8.2%，表明高温日当天日平均风速有增大趋势，经统计计算，增加幅度不大，平均0.2 m/s。 选取1971~2018年高温天气当日及前一日02、08、14、20时的风向，按16方位统计分析，如图9(a)，高温前一日的风向频率分布范围集中在SW、SSW、S三个方位，SSW风向所占比例最大为14.4%，SW风向次之13.0%，S风第三，占比为10.1%，表明当风向为SSW、SW、S风向时有利于次日出现高温天气。 图9(b)为高温当日风向频率分布特征，可以看出，风向仍为SW~S风最多，且较前一日相比，3个风向频率的比例均略有增加，SSW风向频率增加最多为2.8%，S风增加2.0%，SW增加1.7%。 图9. 1971~2018年霸州市高温日及前一日风向玫瑰图 3.2.5. 日平均气压分布特征 对753 d高温天气前一日的气压资料进行统计发现(图10(a))，日平均气压主要集中在995~1000 hpa、1000~1005 hpa、1005~1010 hpa，共占高温总日数的95%，其中以1000~1005 hpa占比最大，为49%，其次是995~1000 hpa，占比25%；990~995 hpa占比3%，1010~1015 hpa占比2%。表明当日平均气压在995~1010 hpa，特别是1000~1005 hpa时，有利于次日出现高温天气。 同样分析高温当日气压资料发现(图10(b))，日平均气压同样集中在上述三个等级范围，其中1000~1005 hpa、995~1000 hpa比例最大，分别为50.3%和31.7%；较前一日相比，1005 hpa以下所占比例呈上升趋势，1005 hpa以上呈下降趋势，特别是995~1000 hpa上升6.5%，而1005~1010 hpa下降7.0%。这表明高温当天日平均气压逐步下降，经统计计算，平均降低0.8 hpa。 图10. 1957~2018年霸州市高温日及前一日平均气压分布比例 3.2.6. 降水分布特征 按照GB/T 28592-2012《降水量等级》 [ 11 ] 中降水等级的规定，对753 d高温前一日和当日的降水分布情况进行分析(图11)，高温前一日为无降水、小雨、中雨、大雨、暴雨的日数分别为660 d、86 d、4 d、2 d、1 d，分别占高温总日数的87.7%、11.4%、0.5%、0.3%、0.1%。高温当日按上述雨量级别的日数分布顺序依次为：700 d、48 d、3 d、1 d、1 d，分别占比为93.0%、6.4%、0.4%、0.1%、0.1%。说明降水天气不利于高温的发生。 图11. 1957~2018年霸州市高温日及前一日不同等级降水日数分布比例 对降水量≥0.1 mm的53个高温日资料进行分析发现，高温日出现降水有以下三个特点：1) 多出现在连续高温天气过程中，其中40次降水出现在连续2 d以上的高温天气中，占比75%，连续3 d以上的高温天气出现30次降水，占比57%。2) 降水主要集中在午后(14~20时)和夜间(20~08时)两个时间段，占比分别为59.6%和38.5%；只有1次出现在上午(08~14时)，降水量为微量，持续时间短，伴有雷暴，降水结束后风速增大，风向由SE变为SW，相对湿度从60%减小为39%，天空云状由高积云转为密卷云，云量减少，午后气温随之上升至36.4℃。3) 高温日出现的降水多伴有雷暴，统计1957~2015年期间高温日出现的降水共47次，其中42次出现了雷暴，占比89%。这说明当能量积累到一定程度时，要警惕高温日午后局地性雷雨天气的发生。