近4 0 a棗莊霜凍變化特征分析

趙淑芳，慈 航，陳連俠，張立文，崔 晨

（棗莊市氣象局，山東 棗莊 277800）

近4 0 a棗莊霜凍變化特征分析

趙淑芳，慈 航，陳連俠，張立文，崔 晨

（棗莊市氣象局，山東 棗莊 277800）

選取1971—2013年棗莊國家一般氣象站逐日最低氣溫資料，采用線性傾向估計法和異常霜凍指標(biāo)，分析了棗莊站霜凍的變化趨勢和異常發(fā)生情況。結(jié)果表明：棗莊初霜凍日的線性傾向率約為1.5d/10 a，即約以1.5d/10 a的速度推后；終霜凍日的線性傾向率約為-4.9 d/10 a，即約以4.9 d/10 a的速度提前；無霜凍期的線性傾向率約為6.9d/10 a，即約以6.9d/10a的速度延長。年代際間的變化從20世紀(jì)80年代以后也表現(xiàn)為初霜凍開始的日期越來越晚，終霜凍結(jié)束的日期越來越早，無霜期表現(xiàn)為逐漸延長的特點。異常霜凍表現(xiàn)為：特早初霜凍和偏早初霜凍各年代均有發(fā)生，其中特早初霜凍發(fā)生頻率為 2.3%，偏早初霜凍發(fā)生頻率為9.3%；特晚終霜凍和偏晚終霜凍主要發(fā)生在20世紀(jì)70年代，21世紀(jì)10年代各有一次，特晚終霜凍發(fā)生頻率為7%，偏晚終霜凍發(fā)生頻率為11.6%。

日最低氣溫；初終霜凍；變化趨勢

引言

全球氣候變暖已成為社會共同關(guān)心的環(huán)境問題。近百年來中國氣候變化趨勢與全球基本一致［1-2］，但近50a增溫比全球平均狀況顯著［3］。近十幾年來，氣溫出現(xiàn)了明顯升高趨勢，尤其在冬季［4］。霜凍是一種分布非常廣泛的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，中國北方近50a霜凍日數(shù)有明顯減少的趨勢， 但趨勢顯著性存在明顯的區(qū)域差異。葉殿秀等［5］分析了1961—2007年中國霜凍的變化特征，研究認(rèn)為全國大部分地區(qū)的終霜凍日期的年際間差異比初霜凍日期大，從年代際變化來看，全國平均終霜凍日期提早的時間比初霜凍推遲的時間長，全國平均無霜凍期自20世紀(jì)80年代起明顯延長。棗莊地處魯中南低山丘陵南部地區(qū)，屬于黃淮沖積平原的一部分。棗莊市地貌大致可分為低山丘陵，山前平原和沼湖洼地三種主要地貌型，低山丘陵區(qū)占全市土地總面積的54.6%。由于山區(qū)較多，在春秋季節(jié)霜凍是常見的一種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。利用逐日最低氣溫資料，分析棗莊國家一般氣象站1971—2013年霜凍發(fā)生趨勢，以期為霜凍預(yù)報、防御等提供參考。

1　資料與方法

1.1資料

所用資料為棗莊氣象觀測站1971—2013年逐日最低氣溫觀測資料。把入秋后日最低氣溫首次出現(xiàn)≤0℃的日期定義為初霜凍日，來年冬春季日最低氣溫最后一次出現(xiàn)≤0℃的日期定義為終霜凍日。終、初霜凍日之間的間隔日數(shù)為無霜凍期。

1.2方法

用線性傾向估計法計算氣象要素隨時間變化的趨勢及大小，當(dāng)氣候傾向率為正時，表示序列隨時間呈上升趨勢，反之則為下降趨勢?。?］。

異常霜凍采用如下指標(biāo)［7］：由于霜凍日期與大氣溫度降低密切相關(guān)，因此它同氣溫一樣具有正態(tài)分布特征。所以，挑選特早初霜凍日和特晚終霜凍日的概率值都以0.05 較為合適，因為它反映了霜凍氣候的異常小概率事件的特征。根據(jù)正態(tài)分布原理，其關(guān)系式為

同理，挑選偏早和偏晚霜凍的概率值為0.11，即：

式（1）～（3）中，P 為概率值（ %），X 為初（終）霜凍日，μ為1971—2013 年平均值，σ為標(biāo)準(zhǔn)差。因此，規(guī)定“異?！背酢⒔K霜凍日的標(biāo)準(zhǔn)為：初霜凍與多年平均值的差＜-1.65σ定義為特早初霜凍，初霜凍與多年平均值的差在-1.65σ～-σ之間定義為偏早初霜凍；終霜凍與多年平均值的差＞1.65σ定義為特晚終霜凍，終霜凍與多年平均值的差在1.65σ～σ之間定義為偏晚終霜凍。

2　霜凍變化特征分析

統(tǒng)計棗莊國家一般氣象站1971—2013年初、終霜凍日和無霜凍期得知，近43a平均初霜凍日為10月31日，最早日期為1971年10月11日，最晚日期為1984年11月30日，相差為50d；平均終霜凍日為3月25日，最早結(jié)束日期為1998年2月15日，最晚結(jié)束日期為1973年4月26日，相差為70d；平均無霜凍期為218d，最短171 d（1971年），最長274d（1998年），相差103d。

2.1霜凍的年際變化

圖1給出了棗莊初霜凍日、終霜凍日和無霜凍期逐年變化趨勢?？梢钥闯觯跛獌鋈盏木€性傾向率約為1.5d/10a（圖1a），即約以1.5d/10a的速度推后，43a推后了約6d，初霜凍日與年序之間的相關(guān)系數(shù)為0.1916，在α=0.01（rα=0.1541）水平下，推后趨勢顯著；終霜凍日的線性傾向率約為-4.9d/10a（圖1b），即約以4.9 d/10a的速度提前，43a提前了21d，終霜凍日與年序之間的相關(guān)系數(shù)為-0.3886，在α=0.05（rα=0.30079） 水平下，提前趨勢顯著；無霜凍期的線性傾向率約為6.9d/10a（圖1c），即約以6.9d/10a的速度延長，43a延長了36d，無霜凍期與年序之間的相關(guān)系數(shù)為0.4106，在α=0.01（rα=0.3886）水平下，延長趨勢明顯。

圖1　棗莊初霜凍日（a）、終霜凍日（b）和無霜凍期（c）逐年變化曲線（直線為變化趨勢值）

2.2霜凍的年代際變化

分析各年代初終霜凍日及無霜期變化特征可以了解霜凍的變化。表1給出了棗莊站各年代初終霜凍日、無霜期平均值與43a平均值的差值。對于初霜凍日來說，正（負(fù)）值表示該年代的初霜凍來得晚（早）；對于終霜凍日而言，正（負(fù)）值表示終霜凍結(jié)束晚（早）；而對于無霜凍期，正（負(fù)）值表示其延長（縮短）。與多年平均情況相比，20世紀(jì)70年代，棗莊初霜凍日平均早4d到來、終霜凍日平均晚16d結(jié)束、無霜凍期平均縮短了19d。20世紀(jì)80年代以后，出現(xiàn)了相反的情況，初霜凍日平均晚來0～2d，終霜凍日平均早結(jié)束4～8d，無霜凍期平均延長了4～14d?？傊跛獌鋈赵谀甏H間的變化表現(xiàn)為開始越來越晚，終霜凍日在年代際間的變化表現(xiàn)為結(jié)束越來越早，無霜期在年代際間的變化表現(xiàn)為逐漸延長的特點。

表1　棗莊各年代霜凍發(fā)生與多年平均的差值 d

2.3霜凍的異常特征

表2 列出了棗莊站異常霜凍的發(fā)生情況。分析發(fā)現(xiàn)，43a中特早初霜凍和偏早初霜凍各年代均有發(fā)生，其中特早初霜凍發(fā)生頻率為2.3%，偏早初霜凍發(fā)生頻率為9.3%；特晚終霜凍和偏晚終霜凍主要發(fā)生20世紀(jì)70年代，21世紀(jì)各出現(xiàn)一次，特晚終霜凍發(fā)生頻率為7%，偏晚終霜凍發(fā)生頻率11.6%。

表2　棗莊異常霜凍發(fā)生年份 年份

3　結(jié)論

（1）近43a棗莊平均初霜凍日為10月31日、終霜凍日為3月25日、無霜凍期為217d。

（2）近43a棗莊初、終霜凍日和無霜期在逐年變化趨勢和年代際間的變化均表現(xiàn)為初霜凍日逐漸推后、終霜凍日逐漸提前、無霜凍期逐漸延長的特點。

（3）近43a棗莊特早初霜凍發(fā)生頻率為2.3%、偏早初霜凍發(fā)生頻率為9.3%、特晚終霜凍發(fā)生頻率為7%，偏晚終霜凍發(fā)生頻率11.6%。

［1］ 唐國利，任國玉. 近百年中國地表氣溫變化趨勢的再分析［J］. 氣候與環(huán)境研究，2005，10（4）：791-798.

［2］ 丁一匯，任國玉，石廣玉，等. 氣候變化國家評估報告（?）：中國氣候變化的歷史和未來趨勢（簡介）. 氣候變化研究進(jìn)展，2006， 2（1）：3-8.

［3］ 任國玉，徐銘志，初子瑩， 等. 近50 年中國地表氣溫變化的時空特點［J］. 氣候與環(huán)境研究，2005，10（4）：717-727.

［4］ 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）：228-236.

［5］ 葉殿秀，張勇. 1961—2007年我國霜凍變化特征［J］. 應(yīng)用氣象學(xué)報，2008，19（6）：663-665.

［6］ 孫翠鳳，竇坤，徐國棟.近50a菏澤氣溫與高低溫日數(shù)變化特征分析［J］.山東氣象，2014，34（2）：20-25.

［7］ 陳乾金， 張永山. 華北異常初終霜凍氣候特征的研究［J］. 自然災(zāi)害學(xué)報，1995，4 （2）：33-39.

P468.0

B

1005-0582（2015）03-0023-03

2014-12-31

棗莊市氣象局課題（2014zzqxD3）資助

趙淑芳（1968—），女，山西晉中人，本科，工程師，主要從事天氣預(yù)報工作。