刘恋1，张清超2，吴英杰1
1 花垣县气象局，湖南花垣 416400；
2 湘西州气象局，湖南吉首 416000；
摘要：本文着眼于近年来人们普遍关心的高温热浪极端天气气候事件问题，基于湘西自治州8个地面气象观测站点1968~2017年的近50年逐日气温观测资料，借助ArcGIS等统计分析了湘西自治州8县市年最高气温、高温日数年际变化、高温强度空间分布、高温危险性评价与区划以及计算6个典型重现期（100年一遇、50年一遇、20年一遇、10年一遇、5一遇年以及2年一遇）条件下的致灾因子概率值，结果表明：除龙山，其余各站年极端最高气温均值都≥37℃，2013年呈现夏季异常高温天气，共有2站超过41℃，4站超过40℃；永顺、泸溪、古丈的年均高温日数较多，年际增加率分布在1d/10a~3d/10a；100年一遇情景下，湘西自治州八县市高温灾害强度主要分布40~80d/a；高危险性等级主要分布在吉首、永顺、泸溪。
关键词：ArcGIS，湘西自治州，高温灾害，危险性分析引言
在全球气候变暖的背景下，高温灾害对人们的生产、生活、社会经济、生态等方面产生的影响越来越大。多数研究表明，中国的气候变暖与全球变暖这个大背景基本同步，并且表现更加明显[1-3]。近年来，全球气候变暖愈发严重，城市化进程也愈发加快，城市热岛效应更是越发显著，日益频繁的高温炎热天气使得高温灾害已经慢慢发展成一种严重的气象灾害[4]。
1 数据资料与方法
本文使用的气温观测数据资料来自湘西自治州气象台，共有8个地面气象观测站点近50年的气温观测资料，包括吉首站、凤凰站、泸溪站、古丈站、花垣站、保靖站、永顺站、龙山站的1968~2017年年极端最高气温、年高温日数（≥35℃）资料以及该8个站点逐日最高气温资料。
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本文使用Excel进行基础数据的数理统计与分析，借助ArcGIS地理统计分析和栅格重分类工具对湘西自治州八县市的高温规律分析并进行高温致灾危险性区划，结合Pearson-Ⅲ型概率函数与ArcGIS空间插值方法分析六种典型重现期条件极端高温危险性。
2 湘西自治州地区高温天气特征分析
2.1 年极端最高气温变化特征
在气象上，年极端最高气温的定义为，一年的逐日观测资料中出现的气温最高值，它是可以反映出相应年份研究区域内高温灾害程度的指标。本文统计了1968~2017年湘西自治州8个站点的年极端最高气温变化，总体来看各站的年极端最高气温均呈现较大幅度波动。
从以上湘西自治州8个站点近50年年极端高温的年际变化可以看出，各站点的年极端高温年际变化幅度较大，总体呈上升变暖趋势。从年际变化来看，湘西自治州平均年极端高温前十位由大到小依次为2013年40.46℃，2017年39.67℃，1972年39.53℃，1971年39.45℃，1981年39.23℃，1988年39.02℃，2010年38.95℃，2016年38.88℃，2002年38.8℃，2005年38.73℃。各站年极端高温最大值分别为凤凰县2013年40.8℃，泸溪县2013年41.1℃，吉首市2013年40.6℃，保靖县2017年39.8℃，古丈县2013年40.8℃，花垣县2013年40.5℃，龙山县1971年39.5℃，永顺县2013年41.1℃，显示出2013年夏季的异常高温天气。
2.2 年高温日数变化特征
一个地区夏季的高温灾害强度可以在一定程度上通过该地区的年高温日数反映出来，本文统计了1968年至2017年湘西自治州8个站点的年高温日数统计情况，分析其分布规律，总体来说各站的年高温日数均呈现明显的周期性波动，湘西自治州八县市的高温一般出现在7~8月份（占85 %以上），4、5、6、9、10月也时有高温天气出现。
由资料可看出，1968年至2017年湘西自治州八县市的高温日数均呈现不同程度地增长趋势，通过统计计算得出平均年高温日数前十位由大到小依次为：2013年42.6天，1981年31.8天，1972年29.3天，2009年22.2天，1978年22.0天，2011年21.9天，2005年21.8天，2017年21.2天，2016年20.2天，2006年20.0天；高温最多持续天数分别为：龙山2013年12天，永顺2013年31天，保靖2013年15天，花垣2017年17天，古丈1992年16天，吉首2017年19天，泸溪2017年19天，凤凰2017年20天，且高温最多持续天数均出现在7~8月。各站高温日数增加率分别为：永顺5d/10a，花垣3d/10a，凤凰3d/10a，古丈2d/10a，龙山2d/10a，保靖1d/10a，吉首1d/10a，泸溪1d/10a。
2.3 重现期
在某种程度上，灾害风险状况可通过现有数据计算得出发生概率和气象灾害在不同强度等级条件下发生的重现期来反映。本文根据湘西自治州八个站点近50年年极端最高气温与高温日数资料，通过P-Ⅲ概率函数计算得出六种典型重现期下的极端最高气温与高温日数。
从高温日数重现期来看，吉首在各个概率下的高温日数明显高于其余各站，保靖、龙山较低。吉首在2年一遇概率下已经出现50天以上的高温日数，永顺在5年一遇概率下出现50天以上高温日数，泸溪、古丈在10年一遇概率下出现50天以上高温日数，凤凰在50年一遇概率下出现50天以上高温日数。在10年一遇概率下，吉首出现73天高温日数，永顺在60天以上。50年一遇概率下，吉首高温日数达到82天，永顺76天，泸溪、古丈也在60天以上。
3 湘西自治州地区高温灾害危险性分布
3.1高温频率-强度分析
本文使用P-Ⅲ概率函数得出湘西自治州地区8个站点在6种典型重现期条件下（2年、5年、10年、20年、50年、100年一遇）的强度值（≥35℃的年极端高温天数），再通过“水文频率分布曲线适线”软件绘制出8个站点的高温天数-频率适线图。
从8个站点高温频率-强度数据来看，百年一遇高温灾害强度超过70d/a的有2个，占总数的25%，分别为吉首、永顺，且高达86d/a、80d/a；高温强度介于60d/a~70d/a的有2个，占总数的25%；高温强度介于30d/a~60d/a的有4个，占总数的50%。50年一遇水平的年高温日数在70d以上的有2个，占总数的25%；高温强度介于60d/a~70d/a的有2个，分别为吉首82 d/a，永顺76 d/a，占总数的25%；其余四个站点均介于30d/a~60d/a。20年一遇高温强度超过70d的有2个，分别为吉首77 d/a，永顺70 d/a，占总数的25%，其余站点均介于30 d/a ~60 d/a。
在10年、5年一遇的情况下，多数站点高温强度不超过60 d/a。2年一遇情况下，保靖、花垣、龙山的高温强度值平均分布在17 d/a左右。
3.2 高温危险性空间分布
在前面8个监测站点高温频率-强度分析的基础上，利用ArcGIS统计分析模块，计算得到6种典型重现期条件下（分别为2年一遇、5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇）日最高气温≥35℃的高温天数（d/a）空间分布图（高温天数空间分布）、极端最高气温空间分布图(图3-3)。
由高温天数空间分布可以看出，高温灾害强度总体呈现出北部“东高西低”分布模式，南部则为“中心-外围扩散”分布模式，即北部以永顺为高温中心，以此向西部递减，南部以吉首为高温中心，以此向外围递减。
由年极端最高气温空间分布图可以看出，在2年一遇情况下各站的年极端最高气温分布在36.9℃~38.2℃；5年一遇情况下各站的年极端最高气温分布在38.0℃~39.3℃；10年一遇情况下各站的年极端最高气温分布在38.6℃~39.9℃；20年一遇情况下各站的年极端最高气温分布在39.1℃~40.4℃；50年一遇情况下各站的年极端最高气温分布在39.7℃~40.9℃；100年一遇情况下40.1℃~41.3℃；各站的年极端最高气温分布在36.9℃~41.3℃，均呈现以永顺、泸溪为极端最高气温的高值中心。
结合高温天数空间分布图来看，在6种典型重现期情况下，永顺站点的年极端最高气温、年高温日数均处于高强度水平，且明显高于其他站点；泸溪站点的年极端最高气温处于高强度水平，但高温日数处于中间水平；吉首站点的高温日数处于高强度水平，但年极端最高气温处于中间水平。
4 主要结论
（1）湘西自治州地区平均年极端最高气温为35.1℃~40.46℃（2013年），各站年极端高温最大值分别为凤凰县2013年40.8℃，泸溪县2013年41.1℃，吉首市2013年40.6℃，保靖县2017年39.8℃，古丈县2013年40.8℃，花垣县2013年40.5℃，龙山县1971年39.5℃，永顺县2013年41.1℃，显示出2013年夏季的异常高温天气。
（2）湘西自治州地区平均年高温日数为1.4天~42.6天（2013年），除吉首、泸溪，其余6个站点年高温日数最大值均出现在2013年；高温最多持续天数分别为：龙山2013年12天，永顺2013年31天，保靖2013年15天，花垣2017年17天，古丈1992年16天，吉首2017年19天，泸溪2017年19天，凤凰2017年20天。
（3）从极端最高气温重现期来看，古丈、泸溪、永顺在各概率下的年极端最高气温均较高，龙山、保靖较低。从高温日数重现期来看，吉首在各个概率下的高温日数明显高于其余各站，保靖、龙山较低。
参考文献
[1]丁一汇，戴晓苏.中国近百年来的温度变化[J].气象，1994,20(12):19-26.
[2]王绍武，赵宗慈，唐国利.中国的气候变暖[J].国际政治研究(季刊),2009,(4).
[3]李克让，林贤超.近四十年来我国气温的长期变化趋势[J].地理研究,1990,9(4):26-37.
[4]李庆祥，李伟，鞠晓慧.1998年以来中国气温持续性极端偏暖的事实[J].科技导报,2006,24(4):37-40.