近51年福建寒潮氣候特征分析

江曉南 陳玉吉 劉錦繡

近51年福建寒潮氣候特征分析

江曉南1陳玉吉2劉錦繡1

1.福建省氣象臺 2.福建省氣象服務(wù)中心

利用福建1961～2011年日最低氣溫資料，采用統(tǒng)計學(xué)方法對近51年來福建寒潮發(fā)生次數(shù)的氣候特征進行分析。結(jié)果表明：福建寒潮活動各地差異顯著，呈西北向東南遞減形式。寒潮主要出現(xiàn)在10～5月，冬季最多；春季次之，秋季再次。年寒潮及秋、冬季寒潮呈減少趨勢，而春季寒潮呈增加趨勢。寒潮次數(shù)具有明顯變化周期，未來2～3年秋季寒潮存在偏少可能，年寒潮及冬、春季寒潮次數(shù)偏多可能性較大。

寒潮 氣候特征 周期

0 引言

寒潮是全國共有的災(zāi)害天氣[1]。福建地處中國大陸東南端，屬于典型的亞熱帶季風氣候，由于緯度的原因，福建的寒潮很難出現(xiàn)冰封雪飄的情況，但大幅度的降溫幅度并不亞于北方[2]，常給亞熱帶農(nóng)業(yè)項目、畜牧業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等帶來巨大損失，給人們的生活帶來明顯影響。

多年以來，有關(guān)我國寒潮源地、路徑等方面的研究已有很多[3-4]。各省也根據(jù)各自情況對寒潮特征進行分析[5-11]，福建寒潮的研究多針對個例進行分析，對其氣候特征的研究較少，由于目前福建寒潮標準做了修訂，新標準下關(guān)于福建寒潮氣候特征方面的研究還是空白。

本文根據(jù)當前福建氣象局業(yè)務(wù)規(guī)定定義了福建寒潮過程，對福建近51年來寒潮活動的氣候特征進行分析，以期能對預(yù)報預(yù)測提供幫助。

1 資料和處理方法

1.1 資料

選取1961～2011年共51年福建省66個站逐日最低氣溫資料。

1.2 寒潮指標與分析方法

根據(jù)福建氣象局業(yè)務(wù)規(guī)定，寒潮定義：24h的日最低氣溫下降≥8.0℃或48h的日最低氣溫下降≥10.0℃或過程降溫幅度（72h～120h的日最低氣溫最大降溫幅度）≥12.0℃，且日最低氣溫內(nèi)陸地區(qū)在5℃以下，沿海地區(qū)在6℃以下的冷空氣過程（沿海地區(qū)的縣市為：福鼎、霞浦、寧德、長樂、福清、平潭、閩侯、羅源、連江、福州、莆田、仙游、安溪、南安、惠安、晉江、廈門、同安、長泰、南靖、平和、漳州、龍海、漳浦、云霄、詔安、東山；其余為內(nèi)陸縣市）。66個站中有1站或1站以上出現(xiàn)寒潮，定為1次寒潮過程。因同一個過程造成的福建各地不同影響日的寒潮，作為1個過程處理。

主要運用小波分析、線性傾向估計等分析方法。

2 寒潮的氣候特征

2.1 空間分布

分析近51年來福建寒潮出現(xiàn)的日期發(fā)現(xiàn)，福建出現(xiàn)寒潮最早的站點是壽寧,出現(xiàn)日期為1981年10月10日，屏南最遲出現(xiàn)寒潮，終日為5月5日（出現(xiàn)在1961年）?？梢?福建寒潮主要發(fā)生在10月到次年5月。

為了解不同季節(jié)寒潮過程次數(shù)的空間分布特征，將福建寒潮發(fā)生次數(shù)分為年均次數(shù)、秋季多年平均次數(shù)（10～11月）、冬季多年平均次數(shù)（12月～2月）、春季多年平均次數(shù)（3月～5月）分別進行分析。

分析福建寒潮的年均發(fā)生次數(shù)及秋、冬、春季的多年平均發(fā)生次數(shù)，結(jié)果顯示，地區(qū)差異十分顯著，均呈西北向東南方向遞減形勢。年均發(fā)生次數(shù)出現(xiàn)最多的為閩西北的明溪（51年來發(fā)生了225次,年均發(fā)生過程次數(shù)為4.4次），最少的是閩南沿海的東山（51年來只發(fā)生過2次,年均發(fā)生過程次數(shù)為0.04次），相差超過100倍。秋季多年平均發(fā)生次數(shù)的分布圖顯示，在閩東的屏南、壽寧及閩西北的明溪、光澤分別都有大于1次的大值中心，其中光澤出現(xiàn)次數(shù)最多（51年來發(fā)生了54次，年均發(fā)生過程次數(shù)為1.058次）；閩中南部為小值區(qū)，次數(shù)均在0.1次以下，其中平潭、崇武、廈門、東山次數(shù)為最少（51年來從未發(fā)生過秋季寒潮）。冬季多年平均發(fā)生次數(shù)在2.645(閩西北的明溪)～0.04（閩南沿海的東山）之間，相差超過50倍。春季多年平均發(fā)生次數(shù)在1.06(閩東的周寧)～0（閩東南部沿海的福州、平潭、福清、崇武、南安、同安、東山）之間，相差超過100倍。

2.2 月際分布

統(tǒng)計結(jié)果表明，近51年來福建寒潮過程共發(fā)生484次,平均每年9.5次?？偞螖?shù)在各月的分布（圖1）顯示：發(fā)生最多的月份是12月，51年來發(fā)生過106次，占總次數(shù)的21.9%；其次為1月，51年來發(fā)生過90次，占總次數(shù)的18.6%；2月、11月、3月依次次之，51年來發(fā)生次數(shù)在75～85次之間，分別占總次數(shù)的16.9%、16.1%、15.5%；4月、10月、5月發(fā)生較少，51年來分別只發(fā)生過27次、21次、5次； 6～9月未出現(xiàn)過寒潮?？梢姼＝ê敝饕l(fā)生在冬季，占總次數(shù)的57.4%；其次是春季，占總次數(shù)的22.1%；再次為秋季，占總次數(shù)的20.5%。

圖1 1961年～2011年福建寒潮過程總次數(shù)的月際分布（單位：次）

2.3 年(代)際變化及趨勢

IPCC的第四次評估報告[12]明確指出，近50年全球氣溫線性增溫速率為0.13℃/10a（a表示為年，下同），近十幾年來，中國氣溫表現(xiàn)為明顯升高趨勢，尤其是冬季[13]，在這種背景下，福建寒潮活動的變化趨勢如何表現(xiàn)？是否具有地域特點？帶著這些疑問，本文分析了福建寒潮過程次數(shù)的年（代）際變化及趨勢。

從圖2A可以明顯看出，福建年寒潮次數(shù)各年之間差異巨大，最多達15次，最少為6次；福建各季寒潮次數(shù)各年之間同樣有明顯差異，秋季（10～11月）（圖2B）、春季（3～5月）（圖2C）寒潮最多均達5次，最少為0次，而冬季（12～2月）（圖2D）寒潮最多達11次，最少為2次。

圖2 1961年～2011年福建寒潮次數(shù)的年際變化（單位：次）

以寒潮次數(shù)超出平均值加1倍標準差或低于平均值減1倍標準差來定義異常偏多和異常偏少年（見表1），可以發(fā)現(xiàn)20世紀80年代后期以后，年寒潮異常偏少年增多；秋季寒潮異常偏多年大部分集中于80年代以后，異常偏少年多在70年代；冬季寒潮異常偏多年集中在70～80年代，異常偏少年主要在80年代后期以后；春季寒潮異常偏多年多在2000年以后，異常偏少年集中在80年代中期以前。

表1 福建寒潮次數(shù)異常年份

分析福建近51年來寒潮次數(shù)的趨勢變化，可以發(fā)現(xiàn)年寒潮（圖2A）次數(shù)呈弱減少趨勢，線形趨勢系數(shù)為-0.29次/10a；秋季（圖2B）與冬季寒潮（圖2C）次數(shù)均呈弱減少趨勢，線形趨勢系數(shù)分別為-0.058次/10a和-0.305次/10a，而春季寒潮（圖2D）次數(shù)與年寒潮次數(shù)及秋冬季寒潮次數(shù)的變化趨勢相反，呈弱增加趨勢，線形趨勢系數(shù)為0.03次/10a?？梢娫谌蜃兣拇蟊尘跋?，福建氣候在對大區(qū)域氣候變化響應(yīng)的同時，具有自己的區(qū)域氣候特點。

2.4 周期特征

為更清楚了解福建寒潮次數(shù)時間序列中隱含的主要周期信號，用Moelet小波方法分析1961～2011年的福建年寒潮次數(shù)及各季節(jié)寒潮次數(shù)（見圖3），圖中陰影部分為正值，表示寒潮次數(shù)偏多，負值表示偏少。

福建年寒潮次數(shù)的變化（圖3A）具有明顯的準2a、5～6a、7～8a和11～12a的周期，其中準2a周期主要存在于1970年代中～2000年代中，5～6a周期主要存在于1970年代中～1980年代初，7～8a周期存在于1980年代初以后，11～12a的周期存在于1990年代中以前。從延續(xù)到當前時段的7～8a周期來看，到2011年小波系數(shù)正值等值線未閉合，可見未來2～3年福建寒潮年次數(shù)存在偏多可能。

A:年寒潮B:秋季寒潮C:冬季寒潮D:春季寒潮（單位：a）

具體分析各季情況：秋季寒潮次數(shù)的變化（圖3B）主要存在準2a（主要存在于1960年代初～1970年代中）、4～6a（主要存在于1970年代初至今）和10～12a的周期（存在于整個時段）；冬季寒潮次數(shù)變化（圖3C）主要存在準3a（主要存在于1960年代初～1990年代中）、準6a（存在于整個時段）；福建春季寒潮變化（圖3D）存在準2a（主要存在于1980年代初～1990年代中、2000年代初～2000年代中）、4～6a（1970年代初以前）、7～9a（1990年代中期以后）和13～15a周期（1970年代中期以后）。由適用當前時段的各季寒潮變化周期來看，2011年秋季小波系數(shù)負值等值線未閉合，未來2～3年福建秋季寒潮次數(shù)存在偏少可能；而2011年冬、春季的小波系數(shù)正值等值線未閉合，未來2～3年福建冬、春季寒潮可能偏多。

3 結(jié)論

3.1 福建寒潮頻次的空間分布呈西北向東南方向遞減形勢。

3.2 福建寒潮主要發(fā)生在冬季，占總寒潮次數(shù)的57.4%；其次是春季，占總寒潮次數(shù)的22.1%；再次為秋季，占總寒潮次數(shù)的20.5%。

3.3 福建年寒潮及秋、冬季寒潮均呈減少趨勢，而春季寒潮呈增加趨勢。

3.4 福建年寒潮次數(shù)的變化具有明顯的準2a、5～6a、7～8a和11～12a的周期；福建秋季寒潮次數(shù)的變化主要存在準2a、4～6a和10～12a的周期；福建冬季寒潮次數(shù)變化主要存在準3a、準6a左右的周期；福建春季寒潮變化存在準2a、4～6a、7～9a和13～15a周期。

3.5 未來2～3年福建秋季寒潮存在偏少可能，福建年寒潮及冬、春季寒潮偏多可能性較大。

[1] 鹿世瑾,陳連寶,何海澄.華南氣候[M].北京:氣象出版社,1991.

[2] 鹿世瑾.福建氣候[M] .北京:氣象出版社,1999.

[3] 丁一匯.高等天氣學(xué).北京:氣象出版社, 1991.

[4] 朱乾根,林錦瑞,壽紹文,等.天氣學(xué)原理和方法[M].北京:氣象出版社, 1992.

[5] 林愛蘭,吳尚森.近40多年廣東省的寒潮活動[J].熱帶氣象學(xué)報, 1998, 14(4): 337-343.

[6] 劉小寧,孫安健,張尚印.華南寒潮氣候特征研究[J].災(zāi)害學(xué),1995,10(2): 58-63.

[7] 伍紅雨,杜堯東. 1961—2008年華南區(qū)域寒潮變化的氣候特征[J]. 氣候變化研究進展, 2010, 6(3): 192-197.

[8] 姚永明,姚雷,鄧偉濤. 長江中下游地區(qū)類寒潮發(fā)生過程次數(shù)的變化特征分析[J].氣象, 2011,37(3):339-344.

[9] 陳業(yè)國,何冬燕,農(nóng)孟松.全球變暖背景下南寧地區(qū)寒潮活動的變化[J].氣候變化研究進展,2008,4(4):245-249.

[10] 季致建,李邦憲,何麗萍.浙江省54年寒潮氣候概況及時空分布特征分析[J].浙江氣象,2008,29(3):9-13.

[11] 陳豫英,陳楠等.近48 a寧夏寒潮的變化特征及可能影響的成因初步分析[J]. 自然資源學(xué)報,2010,25(6):939-951.

[12] ipcc. Climate Change 2007: The Physical Science Basis[R]. Contributionof Working Group Itothe Fourth Assessment Reportrf the Intergovernmental Panelon Climate Change[M].Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2007.

[13]丁一匯,王遵婭,何金海,等.近50年來中國氣候變化特征的再分析[J].氣象學(xué)報, 2004, 62(2): 228-23.