黑龙江省极端气温变化特征分析

蒋慧亮,郑 红＊，孙桂玉，魏 磊，刘春生，徐永清，刘赫男

（1.黑龙江省气候中心，黑龙江 哈尔滨 150030；2.佳木斯市气象局服务中心，黑龙江 佳木斯 154000）

1 引言

国内外学者对全球变暖背景下的极端气温进行了一系列的研究。Karl等研究揭示，美国和前苏联极端最低气温在过去几十年有明显上升趋势，而极端最高气候的变化则表现出较强的区域性；如付冬雪采用EOF方法分析了中国冬半年极端低温频数的时空演变特征；张宁等通过趋势系数研究了中国年、季极端气温变化趋势的时空特征。

黑龙江省位于中国最北部，地处中纬度亚洲大陆东岸，地域辽阔，地势复杂，属大陆性季风气候区，气候变率大。但由于该区域特殊的地理条件，其区域内的工程项目建设对气候变化、特别是对极端温度事件影响的承受力具有一定的敏感性和脆弱性。

传统的极端气温分析,由于气象观测台站相对比较少,并且没有考虑海拔高度的因素，不能真实的反应一定区域气温的分布特征。本研究对黑龙江省最高、低气温和极端气温的分布规律进行进一步分析，以期为黑龙江省极端气温下的大型工程项目的可行性论证提供依据。

2 资料与方法

资料：选取黑龙江省79个气象站1991-2020年的逐日最高气温、最低气温，使用黑龙江省高程1：25万DEM数据。

方法：使用ArcGIS空间分析技术对气温要素进行插值分析，将气温插值到小网格上,加入黑龙江省高程DEM数据，推算出不同海拔高度影响下的实际气温，结合地理环境特征来确定极端气温的分布特征。

3 最高气温分析

统计各气象站逐日最高气温(图1)，黑龙江省最北部漠河县年平均最高气温最低，为6.9℃，由北向南最高气温逐渐升高，东宁县年平均最高气温最高，达到12.7℃。根据各气象站统计的最高气温，结合黑龙江省高程DEM数据，得到全省各个地形下的年平均最高气温分布图。年平均最高气温分布图变化趋势同样为北部地区气温低，南部地区气温高。但由于地形影响，在黑龙江省中部的小兴安岭山脉附近，气温要低于同纬度地区，温差可达2.2℃，南部的大青山和张广才岭等高海拔地区气温同样低于同纬度的周边地区，温差最大可达4.4℃。

图1 黑龙江省各站年平均最高气温

4 最低气温分析

统计各气象站逐日最低气温(图2)，黑龙江省最北部漠河县年平均最低气温最低，为-9.1℃，由北向南最低气温逐渐升高，东宁县年平均最低气温最高，达到0.8℃。根据各个气象站统计的最低气温，结合黑龙江省高程DEM数据，得到全省各个地形下的年平均最低气温分布图。年平均最低气温分布图变化趋势同样为北部地区气温低，南部地区气温高。但由于地形影响，在黑龙江省中部的小兴安岭山脉附近，气温要低于同纬度地区，南部的大青山和张广才岭等高海拔地区气温同样低于同纬度的周边地区，温差最大可达4.5℃。

图2 黑龙江省年平均最低气温分布

5 极端最高气温分析

极端最高气温统计的是各气象站历史上出现的逐日温度最高值，极端最高气温的分布除了受纬度影响之外，下垫面和海拔高度对其影响也很大。

根据各气象站统计的极端最高气温，结合黑龙江省高程DEM数据，得到全省各个地形下的极端最高气温分布图(图3)。黑龙江省极端最高气温的分布为西部最高，齐齐哈尔、龙江、泰来、甘南均在40℃以上，龙江最高为41.1℃，其次甘南40.9℃。黑龙江中南部张广才岭最低30℃，同纬度低海拔地区均在36℃以上。黑龙江省中部的小兴安岭以及青黑山等高海拔地区，极端高温在32℃左右，同纬度低海拔地区均在37℃以上。

图3 黑龙江省极端最高气温分布

6 极端最低气温分析

极端最低气温统计的是各气象站历史上出现的逐日温度最低值，极端最低气温的分布除了受纬度影响之外，下垫面和海拔高度对其影响也很大。

根据各气象站统计的极端最低气温，结合黑龙江省高程DEM数据，得到全省各个地形下的极端最低气温分布图(图4)。黑龙江省极端最低气温的分布为北部最低。最低在漠河以及呼中之间高海拔地区，此地区处于大兴安岭余脉，最低可达-55.1℃。黑龙江中南部张广才岭等高海拔地区的极端低温要高于周围低海拔地区，-45℃左右，同纬度低海拔地区均在-41℃以上。黑龙江省中部的小兴安岭以及青黑山等高海拔地区，极端低温在-48℃左右，同纬度低海拔地区均在-43℃以上,东宁最高为-33.9℃。

图4 黑龙江省极端最低气温分布

7 极端气温长年代变化分析

统计黑龙江省极端气温长年代极值(图5)，此极值仅统计观测站数据，不含插值所得的数据。

极端高温呈不明显增加的趋势，增加趋势极小，平均每10 a增加0.1℃左右。极端高温长年代变化幅度不大，最高为41.4℃，出现在2004年；最低为35℃，出现在2012年。极端低温呈不明显增加的趋势，增加趋势极小，平均每10 a增加0.1℃左右。极端低温长年代变化幅度不大，最高为-39.7℃，出现在1995年；最低为-48.1℃，出现在1997年。

分析黑龙江省极端气温的温差变化情况(图6)，全省极端温差在76.7℃-88.9℃之间，长年代温差虽有波动，但整体增减变化不明显。极端气温温差最大可达88.9℃，出现在2004年。

图5 黑龙江省极端气温长年代变化

图6 黑龙江省极端温差长年代变化

8 结论

黑龙江省极端气温空间变化趋势明显，北部明显高于南部，低海拔地区明显高于高海拔地区。黑龙江省极端最低气温变化范围为-33.9-（-55.1）℃，极端最低气温为-55.1℃，出现在漠河以及呼中之间高海拔地区，此地区处于大兴安岭余脉。由漠河往南，极端最低气温数值逐渐升高。黑龙江省极端最高气温变化范围为30-41.1℃，极端最高气温为41.1℃，出现在龙江,黑龙江中南部张广才岭最低为30℃。黑龙江省极端最高气温出现在甘南、龙江、泰来等地，中南部海拔高的地区极端最高气温数值较低。极端高、低温的长年代变化均呈不明显增加的趋势，增加趋势极小，平均每10 a增加0.1℃左右。全省极端温度温差长年代变化虽有波动，但整体增减变化不明显，极端气温温差最大可达88.9℃。