冯良敏 , 周秋雪 , 范江琳
（1. 四川省气象台, 成都 610072；
2. 高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室, 成都 610072）
气温作为气候系统的重要表征指标，被广泛应用于自然地域系统界限划分、陆地环境过程模拟[1-2]、生态环境评价、自然灾害检测和气候变化等领域[3-5]。此外，气温也是对人们日常生活及农作物生产影响最大的气象因子之一，体感舒适度与气温的高低有密切关系[6]，气温在短时间内快速上升或下降时，人体可能因不适而引发疾病，对农业生产来说，气温高低能够影响植物的光合作用及生长发育[7]，持续高温或低温则可能造成严重的农作物灾害及国民经济损失。
随着气象信息化程度的日益提高，积累了大量气象数据，近年来，基于2 m 气温观测资料，不少研究者针对四川地区天气气候开展了多项研究。在气候领域，周长艳等[8]分析了1961～2010年四川高温变化特征及其影响，发现四川高温日数总体呈显著增加趋势；
周长春等[9]统计了1951～2009年四川盆地寒潮气候特征，发现时间分布上在2～4月出现的寒潮次数较多，空间分布上在盆地中部、南部出现寒潮频率相对较高；
肖红茹等[10]统计分析了1980～2017年四川盆地寒潮及其气温变化特征，指出近38年四川盆地区域寒潮频次呈不显著的增加趋势，而强度呈显著增强趋势，寒潮天气过程中24 h 内最高气温以下降为主，最低气温普遍下降不明显且近50%的站点趋于上升。在天气领域，仕仁睿等[11]对2016年8月11～26日四川省持续性高温天气过程的时空变化特征及其成因进行了分析；
肖红茹等[12]针对2018年四川盆地两次典型寒潮天气过程，从过程前期基础气温、环流背景、影响系统、冷平流强度、路径以及南支槽的影响等方面进行了对比分析。在模式检验及应用方面，不少学者对不同模式的2 m 气温预报性能进行了检验，并研发了一些客观订正方法[13-15]。
四川地区整体地势西高东低，地形地貌及气候复杂多样，有效提高2 m 气温预报准确率是一个难点问题，而准确预报出逐日的气温变化能更好地为精细化气温预报服务。目前针对变温预报，主要是对寒潮天气过程进行分析，其一般是以过程降温为标准进行统计，且有季节限制。而实际业务中，逐日气温变化幅度较大的情况并不少见。因此，了解2 m 气温的逐日变化特征及其季节性差异，有助于更好地认识和理解区域气候特征。本文选取1990～2019年四川地区气象观测站2 m 最高、最低气温逐日数据，对其日变化规律进行分析，以期为日常业务中精细化2 m 气温天气预报提供气候背景参考，并为气温转折性过程的挑选及其2 m 气温订正研究打好基础。
本文选取了四川地区156个气象观测站的2 m 最高、最低气温逐日数据，资料时段为1990年1月1日～2019年12月31日，共计30 a。运用常规统计方法分析了四川省气温逐日变化的空间分布特征及频次分布特征。
2.1 多年平均
图1 给出了1990～2019年平均的四川地区最高气温和最低气温逐日变化的空间分布特征。整体来看，四川最高气温逐日变化介于1.8～3.6℃，最低气温逐日变化介于1.2～3.1℃，最低气温逐日变化幅度小于最高气温逐日变化幅度。此外，两者在空间分布上也呈现较大差异。最高气温逐日变化自西向东呈先增后减的特征，最大值位于凉山州东北部，最小值主要位于甘孜州西南部和攀西地区西部。最低气温逐日变化自西北部向东南部呈缓慢递减的特征，最大值位于甘孜、阿坝两州北部，最小值主要位于盆地西南部、南部、中部及东北部。值得注意的是，凉山州东北部（美姑站）同时是最高气温逐日变化最大和最低气温逐日变化最小的区域，对于这种特征需要后面深入分析形成机理。
图1 多年平均的四川地区最高气温（a）和最低气温（b）逐日变化的空间分布特征（单位：℃）
2.2 季节平均
为了研究四川地区气温逐日变化的季节性差异，图2 给出了1990～2019年春、夏、秋、冬4个季节平均的最高气温和最低气温逐日变化的空间分布。
从季节平均的最高气温逐日变化空间分布来看，春季的逐日变温幅度明显大于夏、秋、冬季。如图2a所示，盆地北部、西南部山区以及阿坝、甘孜、凉山3州东部春季逐日变温介于3.0～4.0℃，其中凉山州东北部的昭觉站逐日变温达到了4.0～5.0℃，四川省其余地区介于2.0～3.0℃；
四川地区这种差异显著的分布特征主要是由于春季西伯利亚气团和热带海洋气团势力相当，互有进退，四川地区受其影响，锋面系统较为活跃，从而导致逐日变温较其它季节更为剧烈。如图2c和图2e 所示，夏、秋两季的逐日变温空间分布较为均匀，除夏季阿坝州南部和秋季凉山州东北部个别站点逐日变温为3.0～4.0℃外，四川省其余大部逐日变温均介于2.0～3.0℃。如图2g 所示，冬季逐日变温低于2℃的范围要大于其他季节，主要位于盆地东部、甘孜州西南部及攀西地区西部，逐日变温超过3℃的区域主要位于凉山州东北部、甘孜州康定站及盆地峨眉山站，其余地区均介于2.0～3.0℃。值得注意的是，凉山州东北部冬、春季节最高气温逐日变化均超过了4℃，这可能也是该地区冬春季各种主、客观高温预报产品误差较大的影响因素之一，预报员在实际制作高温预报的业务中，应高度关注该区域的温度订正。
从季节平均的最低气温逐日变化空间分布来看，各季最低气温逐日变温幅度均明显小于最高气温逐日变温幅度，冬春季逐日变温幅度大于夏秋季，季节差异显著。如图2b 所示，春季盆地和高原地区的逐日变温差异明显，四川盆地和攀枝花市介于1.0～2.0℃，甘孜、阿坝及凉山3 州的大部区域介于2.0～3.0℃；
如图2d 和图2f 所示，夏、秋季除甘孜、阿坝2 州北部部分站点逐日变温为2.0～3.0℃外，四川省其余地区逐日变温均介于1.0～2.0℃；
如图2h 所示，冬季逐日变温的空间分布特征最为复杂，甘孜、阿坝2 州北部介于3.0～5.0℃，甘孜州中部、凉山州中部及盆地西北部部分地方介于2.0～3.0℃，四川其余地区介于1.0～2.0℃，其中川西高原北部的较大逐日变温可能与高海拔地区冬季晴朗天气下辐射降温强度大有关，预报员在实际业务中应特别注意川西高原北部冬季在晴空辐射较为明显的天气形势下的低温预报。
图2 季节平均的最高气温（左）和最低气温（右）逐日变化的空间分布特征（a、b. 春季，c、d. 夏季，e、f. 秋季，g、h. 冬季，单位：℃）
2.3 气温逐日变化极值
在日常2 m 气温预报业务中，当天气形势调整明显或处于转折性天气过程中时，2 m 气温等要素预报准确率较低。因此，有必要了解四川省气温逐日变化极值的空间分布特征。图3 为1990～2019年四川地区春季最高气温日升温和日降温最大值的空间分布特征。如图3a 所示，四川省最高气温日升温最大值介于7～20℃；
其中升温幅度最小的区域位于盆地东部和甘孜州西北部，介于8～10℃；
超过12℃的区域位于盆周地区、攀西地区大部以及甘孜、阿坝2 州东部，一个大值中心位于凉山州东北部，升温幅度超过了18℃，另一个位于阿坝州东部，升温幅度超过了16℃。如图3b 所示，四川省春季最高气温日降温最大值介于-8～-22℃，降温幅度最小的区域（低于-12℃）主要位于盆地西北部和甘孜州西南部，与最大升温相比，最大降温的相对大值中心更为分散，其中盆地东部和南部的大值中心范围较小，而凉山州东北部和阿坝州北部的大值中心范围较大，降温幅度也更大，个别站点超过-20℃。值得注意的是，凉山州东北部一带同时是最高气温日升温和日降温最大值的区域，这可能与该地特殊而复杂的地形有关。
图3 1990～2019年四川地区春季最高气温日升温（a）和日降温（b）最大值空间分布特征（单位：℃）
如图4a 所示，四川省春季最低气温日升温最大值介于6～15℃，盆地升温幅度以6～10℃为主，最大升温区（高于12℃）位于川西高原北部和凉山州东部，个别站点升温幅度超过14℃。如图4b 所示，四川省春季最低气温日降温最大值介于-6～-16℃，略高于升温幅度，大部地区日降温幅度为-8～-12℃，大值区主要位于凉山州东部、盆地中部以及甘孜、阿坝2 州北部，达-12～-16℃。
图4 同图3，但为最低气温
对比分析夏、秋、冬季最高气温和最低气温日升温和日降温最大值的空间分布特征（图略）可知：不论是升温还是降温，夏、秋、冬季最高气温日变化最大值均较春季有所减小，冬季最低气温日升温最大值较春季大，而夏、秋季较春季小；
夏、秋、冬季最低气温日降温最大值较春季略偏大；
整体来看，各季逐日变温大值区主要位于川西高原、凉山州东部及盆地南部山区。
3.1 升温和降温过程频次分布
统计表明，1990～2019年四川地区最高气温和最低气温日变化有效样本数均为1682347 次。图5 给出了1990～2019年四川地区最高气温和最低气温日变化的频次分布特征。如图所示，最高气温日变化频次分布呈单峰型特征，以峰值为轴中心，日变温频次近似对称分布，峰值位于0～2℃（占比26.7%），-2～0℃出现频次略低（占比25.2%）；
随着降温幅度的增加，站次也逐渐减少，其中日变温≤-10℃出现3676 次（占比0.2%），日变温＞10℃出现2290 次（占比0.1%）。最低气温逐日变化频次分布同样呈单峰型特征，峰值位于-2～0℃和0～2℃，两者合计占比70.6%，日变温超过±2℃以后，频次迅速减少，其减少幅度明显比最高气温大，其中日变温≤-10℃出现1001 次（占比0.06%），日变温＞10℃出现623 次（占比0.037%）。对比分析发现，最高气温较最低气温波动更加剧烈，在-2～2℃的变温区间内，最低气温的频次明显高于最高气温的频次，当变温超过±2℃以后，最高气温频次迅速反超，特别是在日变温绝对值≥4℃时，最高气温频次为最低气温频次的两倍以上。
图5 1990～2019年四川地区最高气温和最低气温日变化的频次分布
3.2 强变温频次空间分布特征
分析1990～2019年平均的最高气温、最低气温日升温≥6℃和日降温≤-6℃频次可知，最高气温日升温达6℃及以上年平均出现8.9 次，日降温达-6℃及以下年平均出现9.8 次，最低气温日升温达6℃及以上年平均出现3.3 次，日降温达-6℃及以下年平均出现2.8 次，最高气温的频次明显高于最低气温的频次。如图6a 所示，最高气温日升温超过6℃的低频次区主要位于盆地大部、甘孜州西部及攀西地区西部，频次低于10 次，高频区位于阿坝州北部及凉山州东北部，频次超过20 次，其中最大值出现在凉山州东北部的美姑和昭觉，频次超过30 次，四川省其余地区频次均介于10～20次。如图6b 所示，最高气温日降温超过6℃的频次区域分布特征在攀西地区与升温分布特征类似，在盆地西南部和南部10 次以上站点数明显增多，这与周长春等[9]统计发现盆地南部出现寒潮频率较高的结论一致，另外川西高原大部分区域的降温频次低于升温频次，10 次以上区域主要位于川西高原东部。如图6c 和图6d 所示，最低气温日升温和日降温绝对值超过6℃的频次呈现类似的区域分布特征，高频区（超过10 次）主要位于甘孜、阿坝2 州北部。结合上节分析可知，最高气温和最低气温强变温高频区与变温幅度大值区有较好的对应关系。
图6 1990～2019年平均的四川地区最高气温（上）和最低气温（下）日变温绝对值≥6℃频次的空间分布特征（a、c.日升温，b、d.日降温，单位：次）
本文选取1990～2019年四川地区156个气象观测站的2 m 最高、最低气温逐日数据，分析了最高、最低气温的日变化特征，得到如下主要结论：
（1）2 m 最高气温逐日变化幅度大于最低气温的逐日变化幅度，两者的区域分布特征有较大差异，其中最高气温逐日变温最大的区域位于凉山州东北部，最低气温逐日变温最大的区域位于甘孜、阿坝2 州北部。
（2）春季最高气温逐日变温幅度明显大于夏、秋、冬季，冬、春季最低气温逐日变温幅度大于夏、秋季。
（3）最高气温和最低气温逐日变温频次分布均呈现单峰型特征，前者峰值位于0～2℃，后者峰值位于-2～2℃，最高气温较最低气温波动更加剧烈。
（4）最高气温逐日变化超过6℃的年均频次明显高于最低气温的年均频次，两者高频区的空间分布与变温幅度大值区较为一致。
猜你喜欢变温最低气温凉山州变温干燥工艺对稻谷干燥特性和品质的影响沈阳农业大学学报(2022年2期)2022-06-04凉山州创新生物科技开发有限责任公司军民两用技术与产品(2021年3期)2021-06-09凉山州果叶兼用桑间套作马铃薯技术四川蚕业(2021年2期)2021-03-09寒冷天气等级研究黑龙江气象(2020年2期)2020-07-22基于NSGA-II算法的变温热源内可逆简单MCBC的性能优化发电技术(2020年3期)2020-06-29北辰地区日最低气温特征及影响因素研究天津科技(2019年3期)2019-03-30论传统农业未来发展的趋势和方向——以凉山州为例消费导刊(2017年24期)2018-01-31凉山彝区贫困农村基层治理创新实践与探索中共乐山市委党校学报(2017年5期)2017-10-21牛尾菜种胚发育调控和育苗技术江苏农业科学(2016年1期)2017-05-17数学选择题练习初中生学习·高(2016年8期)2016-05-14