Page 84 - 《高原气象》2026年第1期

高 原 气 象 45 卷
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进行模拟， 时间跨度为 1979年 7月 1日至 2022年 12 3. 4 热浪的定义、 评价指标及归因方法
月 31 日， 其中 1979 年 7 月 1 日至 12 月 31 日为模式 3. 4. 1 气温热浪的定义及评价指标

的预热期， 1980 年 1 月 1 日至 2022 年 12 月 31 日的 目前通常使用相对阈值法识别气温热浪， 定义
模拟结果用于研究分析。模拟水深设置为青海湖 为连续三天或更长时间的气温超过某个阈值（乌吉
的平均水深 21 m， 时间步长为 3 h， 水面风速为 斯古冷等， 2024）， 本研究将 1980 -2009 年逐日最
-1
-1
（1. 62+1. 17 陆地风速）m·s ， 消光系数为 0. 35 m ， 高气温的第 90个百分位数作为高温阈值 T ， 并分别
t
统计每年热浪发生的频次和总天数， 具体定义计算
最大密度温度 T 为 1. 28 ℃， 冻结温度 T 为-0. 69 ℃
f
m
（Su et al， 2019）， 无冰期的表面温度为表层水温， 方法见表1。
3. 4. 2 湖泊热浪的定义及评价指标
冰封期为表层冰温。
湖泊热浪的定义参考了 Hobday et al（2016）和
3. 3 评估方法
Woolway et al（2021a）的研究， 即当湖表温度连续 5
本研究通过相关系数（r）、 偏差（BIAS）和均方
天及以上超过第 90百分位数阈值 T 时， 即可认定发
t
根误差（RMSE）三项指标对 FLake 湖泊模式的模拟
生了一次热浪事件， 如果两次热浪事件的时间间隔
性能进行评估， 具体计算公式如下： 不超过 2 天， 则将其合并为一次热浪事件（图 2）。
∑( M i - M )( O i - O ˉ ) 为确保计算第 90 百分位数时有足够的样本量， 本
n
ˉ
r( M，O) = i = 1 （1） 研究以 1980 -2009年为气候态基准期， 采用滑动平
∑( M i - M ) ∑( O i - O ˉ ) 2 均法处理湖表温度数据， 滑动中心为当前日期， 滑
n
n
2
ˉ
i = 1 i = 1
动窗口为 11 天。此外， 为准确计算湖泊热浪的强
1 n ) 度（湖表温度减去气候态平均值）需先计算气候态
n
BIAS = ∑( M i - O i （2）
i = 1
平均值， 即对气候态基准期内的湖表温度求日平
1 n 2 均。为使 90 百分位数及气候态平均值的结果更平
RMSE = ) （3）
n ∑( M i - O i
i = 1 滑， 进一步对上述的计算结果做 31天滑动平均， 得
式中： n 为样本的数量； M 和 O 分别为模拟值和观 到 90 百分位数阈值 T 和气候态平均值 T ， 研究时
i
i
i
m
t
测值； M和O分别为模拟值和观测值的平均。 段为每年的暖季， 即5 -10月。
ˉ
ˉ
表1 湖泊热浪与气温热浪评价指标的定义及计算方法
Table 1 Definition and calculation method of evaluation index of temperature heatwave and lake heatwave
指标 定义 计算方法 单位
两者共同 HWF 每年发生热浪的频次（Wang et al， 2024） HWF = F time
指标 F
HWT 每年发生热浪的总天数（Zhang and Yao， 2023） HWT = ∑ D i d
i = 1 i
湖泊热浪 MHWD 每年热浪发生的最长持续时间 MHWD = maxD i d
指标 F
HWDU 热浪的平均持续时间（Zhang and Yao， 2023） HWDU = ∑ ( D i )/F d·time -1
i = 1
HWT
HWI 湖泊热浪的平均强度（Zhang and Yao， 2023） HWI = ∑ (T - T t ) i /HWT ℃
i = 1
] ) )
N 强度等级（Wang et al， 2023） N = [ MHWI - ( T t - T m ( T t - T m —
D 是每次发生热浪的持续时间， T是湖表温度 （D represents the duration of each lake heatwave， and T is the lake surface temperature）
i i
湖泊热浪的主要评价指标包括频次、 总天数、 3. 5 气象因素贡献计算方法
平均持续时间、 最长持续时间、 平均强度和强度等 本研究通过 7 个去趋势的敏感性试验， 分析了
级。采用基于最大强度的方法对湖泊热浪进行等 1980 -2022 年各个气象因素对湖表温度、 湖泊热浪
级分类， 处于［0， 2］区间为“中等”等级， 在（2， 3］ 频次及总天数的影响。首先计算各气象因素多年
区间属于“强”等级， （3， 4］区间是“严重”等级， 而 的变率 k ， 然后以 1980 年为基准， 1981 -2022 年的
i
（4， ∞）区间则界定为“极端”等级。湖泊热浪各项 气象要素逐年减少 nk（1≤n≤42）， 以此去除各气象
i
指标的具体定义与计算方式， 详见表1。 因素的趋势， 进而分析敏感性试验（T）与控制试验
i