東北夏季低溫的變化特征

宗振濤，張 煒

吉林省吉林市氣象局，吉林吉林 132013

0 引言

低溫冷害是指在作物整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育期或某個(gè)生育階段，氣溫低于作物所需的臨界溫度而造成嚴(yán)重減產(chǎn)[1]。東北是我國(guó)重要的商品糧生產(chǎn)基地，但地理緯度高、氣候寒冷、無(wú)霜期短，因此夏季溫度對(duì)糧食產(chǎn)量的影響極為重要，夏季低溫是東北農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要災(zāi)害性天氣。因此，充分認(rèn)識(shí)東北夏季低溫的氣候特征，對(duì)于做好東北夏季溫度狀況的長(zhǎng)期預(yù)報(bào)，適時(shí)采取抗御低溫危害的措施，奪取農(nóng)業(yè)的穩(wěn)產(chǎn)，具有重大意義[2]。

本文在全國(guó)氣溫變化的背景下，選出東北地區(qū)夏季氣溫異常一致性較好的的代表站，分析東北地區(qū)氣溫的年際變化、年代際變化等基本氣候特征。

1 資料和方法

本文利用國(guó)家氣候中心1951 年1 月～2008 年12 月（58a）月平均氣溫資料，其中東北有齊齊哈爾、哈爾濱、長(zhǎng)春、沈陽(yáng)等22 個(gè)站。用6 月～8 月的平均氣溫代表當(dāng)年夏季。

使用的方法主要有：小波分析、合成分析、突變檢測(cè)等方法。

2 全國(guó)同期溫度空間分布

本文把東北地區(qū)22 站58a 夏季月平均溫度標(biāo)準(zhǔn)化后小于-1 定義為低溫年，分別為1956、1957、1964、1969、1972、1976、1983 和1993 年，相對(duì)的高溫年為1982、1988、1994、1997、2000、2001、2004、2007 和2008 年。

由圖1 可見，全國(guó)多年平均溫度由南到北遞減，西部在南疆盆地和青藏高原東北部存在溫度高值區(qū)。東北地區(qū)溫度分布可化為三個(gè)區(qū)，分別為內(nèi)蒙古東北部，平均溫度 20℃左右；黑龍江北部，平均溫度在19℃以下；吉林東部遼寧，平均溫度在22℃～25℃之間。

圖1 全國(guó)160 站夏季月平均氣溫空間分布（單位：℃）

圖2 東北地區(qū)夏季氣溫標(biāo)準(zhǔn)化后11 點(diǎn)滑動(dòng)平均和趨勢(shì)

3 東北地區(qū)夏季氣溫異常的時(shí)間變化特征

3.1 年代際變化特征

為研究東北夏季氣溫異常的年代際變化趨勢(shì)，本文對(duì)該區(qū)域夏季氣溫標(biāo)準(zhǔn)化距平的時(shí)間序列作11 a 滑動(dòng)平均。從圖2點(diǎn)劃線可知東北夏季氣溫總體上呈波動(dòng)上升，20 世紀(jì)50 年代初為正常略偏暖，1956-1978 年是持續(xù)較長(zhǎng)的偏冷期，冷期振幅逐年減小，1979 年以后至90 年代初呈正常波動(dòng)狀態(tài)，90 年代初至今則持續(xù)偏暖，波動(dòng)振幅逐年增大，為58 a 來(lái)最暖期，其中1999、2000、2001 年連續(xù)3 a 氣溫異常偏高，2004 年氣溫異常偏高，2007、2008 年氣溫異常偏高。東北夏季60 年代最冷，70 年代次之，80 年代開始變暖，90 年代最暖。

3.2 年際變化特征

圖2 亦反映東北夏季氣溫的年際變化特征。本文定義氣溫標(biāo)準(zhǔn)化距平小于-1 為涼夏年，大于1 為熱夏年，在-1～1 之間的年份為正常年。涼夏年集中在50 年代中期至70 年代這個(gè)大冷期中，其中1976 年的夏季低溫最為嚴(yán)重；而在80 年代以后，特別是90 年代熱夏事件發(fā)生相當(dāng)頻繁，說(shuō)明90 年代之后東北夏季增暖非常顯著。

3.3 周期分析

小波變換是時(shí)間序列周期分析工具。本文對(duì)東北58 a 夏季氣溫的時(shí)間序列運(yùn)用Morlet 小波分析方法進(jìn)行分析，得到了不同時(shí)間尺度的變化特征。圖3 可見東北地區(qū)夏季氣溫存在明顯的年際變化和年代際變化，其中存在3 a、4 a、9 a 的主要年際周期和以17a 為中心的年代際周期。

圖3 東北地區(qū)夏季氣溫的Morlet 小波實(shí)部分布圖

圖4 東北22 站夏季氣溫時(shí)間序列的滑動(dòng)t 檢驗(yàn)

3.4 突變分析

氣候突變的普適定義：氣候從一種穩(wěn)定態(tài)跳躍式地轉(zhuǎn)變到另一種穩(wěn)定態(tài)的現(xiàn)象，它表現(xiàn)為氣候在時(shí)空上的急劇變化?；瑒?dòng)t-檢驗(yàn)是考察兩組樣本平均值差異是否顯著來(lái)檢驗(yàn)突變，圖4 為東北22 站夏季氣溫的時(shí)間序列做滑動(dòng)t 檢驗(yàn)的分布特征，臨界值取為±2.09，通過0.05 顯著性水平。由圖可見，東北夏均平均氣溫在1993～1997 年發(fā)生了明顯的突變（增暖），與前文分析一致。

4 結(jié)論

1）東北夏季氣溫20 世紀(jì)50 年代中期之前略偏高，60 到70 年代處于冷期，60 年代達(dá)到低谷，90 年代后處于暖期，并達(dá)到58 a 最高峰；涼夏集中在50 年代中期至70 年代，90 年代熱夏事件發(fā)生相當(dāng)頻繁；

2）由小波分析可知，東北夏季氣溫存在明顯的年際變化和年代際變化，氣溫異常存在3 a、4 a 和9 a 的年際周期及以17 a 為中心的年代際周期；

3）經(jīng)滑動(dòng)t 檢驗(yàn)，東北夏季平均氣溫在1993 年～1997年發(fā)生了明顯的突變（增暖）。

[1]東北低溫長(zhǎng)期預(yù)報(bào)方法和理論的研究技術(shù)組.對(duì)東北夏季低溫長(zhǎng)期預(yù)報(bào)問題的初步認(rèn)識(shí)[M].東北夏季低溫長(zhǎng)期預(yù)報(bào)文集.北京：氣象出版社，1983：1-8.

[2]崔錦，李輯，張愛忠，閆奇.東北夏季低溫的研究進(jìn)展[J].氣象，2007，33(4).