不同定義指標下的烏魯木齊寒潮過程氣候特征對比分析

曹興，毛煒嶧，尹冰霞，萬瑜

（1.中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆烏魯木齊 830002；2.新疆維吾爾自治區(qū)氣象局，新疆烏魯木齊 830002；3.烏魯木齊市氣象局，新疆烏魯木齊 830002；4.新疆氣象臺，新疆烏魯木齊 830002）

不同定義指標下的烏魯木齊寒潮過程氣候特征對比分析

曹興1，2，毛煒嶧1，尹冰霞3，萬瑜4

（1.中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆烏魯木齊 830002；2.新疆維吾爾自治區(qū)氣象局，新疆烏魯木齊 830002；3.烏魯木齊市氣象局，新疆烏魯木齊 830002；4.新疆氣象臺，新疆烏魯木齊 830002）

利用烏魯木齊市1951—2015年逐日最低氣溫（TD）、日平均氣溫（TT）資料，依據(jù)《寒潮等級》國家標準，以TD、TT為定義指標來普查寒潮降溫過程，采用數(shù)理統(tǒng)計方法對2種指標統(tǒng)計的寒潮降溫氣候變化特征進行對比分析。結(jié)果表明：2種指標方法統(tǒng)計的降溫頻數(shù)存在顯著性差異，在年際、季節(jié)時間尺度上均呈不顯著減少趨勢，TT法統(tǒng)計的年降溫頻數(shù)減少趨勢顯著強于TD法；90%的降溫過程持續(xù)時間在1～3 d，TD、TT法統(tǒng)計的最長降溫持續(xù)日數(shù)均出現(xiàn)在11月，且不同降溫幅度的頻數(shù)最大值亦在秋季；以TD、TT法統(tǒng)計的全年95.5%和94.6%的降溫過程達不到寒潮的標準，2種方法統(tǒng)計的寒潮等級頻數(shù)均表現(xiàn)為一般寒潮＞強寒潮＞特強寒潮；2種方法統(tǒng)計的寒潮頻數(shù)在年際、季節(jié)尺度上均呈現(xiàn)減少趨勢，峰值期分別為4月和10月，20世紀50年代為多發(fā)期，2001—2015年為相對少發(fā)期；TT法統(tǒng)計寒潮頻數(shù)未來持續(xù)性強度弱于TD法；相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，寒潮頻數(shù)與年均TD、TT呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系，且年均TD的相關(guān)性強于年均TT，表明TD是影響寒潮頻數(shù)變化的一個重要指標參數(shù)。

烏魯木齊；寒潮；降溫；氣候；對比

在特定的天氣形勢下，高緯度地區(qū)大規(guī)模的強冷空氣南下，往往造成劇烈的降溫和大風雪天氣，當降溫幅度達到一定強度的標準時，就形成一次寒潮過程。寒潮天氣的發(fā)生常伴有雨、雪、凍雨或霜凍，是冬半年主要的災害性天氣之一，給農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、人民生活帶來極大不利影響。近年來，在全球變暖的大背景下，極端災害性天氣頻發(fā)，許多學者對寒潮活動的源地和途徑、時空分布特征、發(fā)生頻次和強度、形成機制及預報方法等進行了深入的研究[1-10]。仇永康[11]等對我國38個冬半年的冷空氣活動統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，寒潮和強冷空氣過程頻數(shù)存在較大的年際變化。李峰[12]等研究認為，北極區(qū)和近極區(qū)環(huán)流系統(tǒng)的改變，造成1971—2000年我國強冷空氣爆發(fā)的事件特性發(fā)生年代際變化。王遵婭[13]等、康志明[14]等的研究表明，近50 a來中國寒潮強冷空氣活動頻次逐年下降，強度減弱。王遵婭[13]等還指出，冬季西伯利亞高壓和東亞冬季風強度與中國寒潮頻次呈明顯正相關(guān)關(guān)系。錢維宏[15]等分析了1960—2005年我國寒潮時空變化與冬季增暖的關(guān)系，結(jié)果表明在過去的45 a中，寒潮和極端寒潮事件普遍呈減少趨勢，新疆、華北、東北和華東減少最為顯著。魏鳳英[16]研究亦表明，自20世紀90年代初我國冬春季氣溫顯著增暖以來，全國性的寒潮災害頻次顯著減少，新疆是寒潮強度減弱的最顯著區(qū)域之一。以上文獻，對了解我國寒潮的時空變化特征提供了有益的參考。

新疆是我國寒潮發(fā)生最為頻繁的地區(qū)之一[17]，秋冬春季受寒潮影響嚴重。近年來，學者對新疆寒潮開展了廣泛的研究。牟歡[18]等、趙俊榮等[19]、肉孜·阿基等[20]分別對新疆春季、冬季寒潮爆發(fā)的原因進行了深入的分析。莊曉翠等[21]對氣候變暖背景下的阿勒泰地區(qū)寒潮變化特征進行了研究。滿蘇爾·沙比提[22]分析了南疆1949—2008年間寒潮發(fā)生頻次、持續(xù)時間及其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。毛煒嶧等[23-25]以日最低氣溫為指標，詳細地分析了烏魯木齊市1951—2015年之間的降溫過程、寒潮過程的基本氣候特征，及其頻數(shù)、強度變化和季節(jié)評估指標等。以往的研究多以最低氣溫作為寒潮定義的指標，根據(jù)《寒潮等級》（GB/T21987—2008）[26]，最低氣溫和日平均氣溫均可作為寒潮定義的指標，而以日平均氣溫定義寒潮的相關(guān)研究極少。這2種寒潮定義指標在統(tǒng)計上是否存在顯著差異？文章擬以烏魯木齊單站為例，采用2種定義指標，對寒潮降溫氣候特征進行對比分析，以期為寒潮定量影響評估提供參考依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

選取烏魯木齊市氣象站1951—2015年的逐日平均氣溫和最低氣溫數(shù)據(jù)，分別以日最低氣溫（TD）、日平均氣溫（TT）作為寒潮定義指標，對寒潮降溫過程進行分析，以下分別簡稱為TD法、TT法。季節(jié)劃分為3—5月為春季，6—8月為秋季，12月—翌年2月為冬季，根據(jù)文獻[26]將11月—翌年4月劃分為冷季。

1.2 寒潮標準選定

降溫過程：單站24 h變溫ΔT24由≥0轉(zhuǎn)為＜0的第一天定義為降溫初日，持續(xù)到ΔT24再次出現(xiàn)≥0的前一天，稱為降溫終日；從初日到終日定義為降溫過程。降溫過程終日與初日前一天的氣溫差定義為過程降溫幅度（FD）。

寒潮標準：日最低氣溫（TD）或平均氣溫（TT）24 h內(nèi)降溫幅度≥8℃或48 h內(nèi)降溫幅度≥10℃，或72 h內(nèi)降溫幅度≥12℃，且日最低氣溫≤4℃，記為1次寒潮過程[23]。

1.3 分析方法

利用線性回歸、R/S等方法分析寒潮降溫過程的變化特征，并引入氣候異常事件和嚴重事件的判斷標準，對烏魯木齊寒潮活動的異常特征進行分析，方法詳見文獻[28]。

R/S分析法：通過計算Hurst指數(shù)值（H值），來判斷時間序列趨勢性成分的持續(xù)性，并由Hurst指數(shù)值的大小來判斷趨勢性成分的持續(xù)性或反持續(xù)性強度大小。0.5＜H＜1，表明時間序列過程具有持續(xù)性，反映在氣候要素上，則表明未來的氣候總體將和過去的變化趨勢一致，反之亦然。且H值越接近1，持續(xù)性就越強。0＜H＜0.5，表明時間序列總體趨勢與過去相反。

2 不同定義指標的降溫過程分析

2.1 降溫過程總頻數(shù)變化特征

根據(jù)降溫過程的定義，以TD、TT作為指標來普查烏魯木齊市1951—2015年降溫天氣過程。結(jié)果表明，以TD、TT法統(tǒng)計的降溫過程分別5834次和5159次，年均降溫頻數(shù)為89.6和79.4次，TD法偏多13.1%。從圖1可知，近65 a以來，TD、TT法統(tǒng)計的降溫頻數(shù)表現(xiàn)為不顯著的減少趨勢，傾向率分別為-0.1次·（10a）-1、-0.7次·（10a）-1（P＞0.05），TT法減少趨勢明顯強于TD法。在時間序列上，TD法統(tǒng)計降溫頻數(shù)曲線總體維持在TT法曲線之上，但呈基本一致的波動過程。其中，TD法統(tǒng)計的年降溫頻數(shù)最大值為102次，最小值為76次；TT方法統(tǒng)計最大值和最小值分別90和69次。對降溫頻數(shù)年代分布特征分析表明，在各個年代上TD法統(tǒng)計的降溫頻數(shù)均高于TT法，TD法降溫頻數(shù)年代分布呈現(xiàn)為先升后降再升的過程，其中，20世紀80年代降溫過程出現(xiàn)最多，累計發(fā)生918次；TT法統(tǒng)計的降溫頻數(shù)表現(xiàn)為先降后升再緩降的年代分布特征，20世紀50年代降溫過程出現(xiàn)最多，為820次。

圖1 烏魯木齊市降溫過程頻數(shù)逐年變化曲線

為分析TD、TT定義的降溫頻數(shù)的差異，對2組數(shù)據(jù)序列進行T檢驗以及描述性統(tǒng)計分析。結(jié)果表明，TD、TT法統(tǒng)計的降溫頻數(shù)序列存在顯著性差異（P=0.009），且數(shù)據(jù)離散程度大，表明降溫頻數(shù)年際間變化差異明顯。進一步的相關(guān)性分析表明，2種方法統(tǒng)計的年降溫頻數(shù)呈弱相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.32，且通過了雙側(cè)顯著性檢驗（P＜0.01），表明2種方法統(tǒng)計的年降溫頻數(shù)相關(guān)性較弱，且存在顯著性差異。

2.2 降溫過程季節(jié)變化特征

由表1可知，降溫過程在一年四季均有發(fā)生，冬季出現(xiàn)相對偏多，春秋季略少。在各個季節(jié)TD法統(tǒng)計的降溫頻數(shù)均高于TT法。2種方法統(tǒng)計的降溫頻數(shù)在各個季節(jié)均呈不顯著減少趨勢，TD法統(tǒng)計的降溫頻數(shù)在春、冬季減少趨勢強于夏季和秋季，TT法卻是春、秋季減少趨勢強于夏、冬季。各個季節(jié)的降溫頻數(shù)與年總頻數(shù)呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），其中，TD法統(tǒng)計的降溫頻數(shù)在夏季相關(guān)性最強，TT法統(tǒng)計的在秋冬季相關(guān)性最強。2種方法統(tǒng)計的降溫頻數(shù)在季節(jié)上的相關(guān)性分析認為，在冬季相關(guān)性最強，相關(guān)系數(shù)為0.52（P＜0.01），其次為春季、夏季、秋季，其中秋季和夏季均呈弱相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)＜0.4。以上分析表明，2種方法統(tǒng)計的降溫頻數(shù)在冬季具有較好的一致性。

表1 不同定義指標下的降溫頻數(shù)季節(jié)分布特征

2.3 降溫過程持續(xù)日數(shù)分析

由圖2可知，烏魯木齊市1951—2015年降溫過程持續(xù)時間范圍為1～12 d，90%以上的降溫過程持續(xù)時間為1～3 d；隨著持續(xù)日數(shù)的增加，降溫過程頻數(shù)呈指數(shù)式遞減過程。其中，持續(xù)時間大于8 d的僅為個別強降溫過程；降溫持續(xù)10 d以上的，TD法統(tǒng)計的僅出現(xiàn)在2002年的11月28日—12月8日，過程極端低溫為-17.1℃；TT法統(tǒng)計的3次降溫過程持續(xù)時間超過10 d，分別為2009年11月6日—17日、1973年11月30日—12月11日、2005年11月14日—24日，過程極端低溫分別為-13.8、-14.5、-13.0℃。由此可見，TD、TT法統(tǒng)計的降溫持續(xù)日數(shù)雖有差異，最長降溫持續(xù)日數(shù)卻均出現(xiàn)在秋季的11月。

圖2 降溫過程持續(xù)日數(shù)曲線

2.4 降溫幅度特征分析

分別利用TD、TT為指標，普查出溫度降幅大于8、10和12℃的降溫過程，分別記為TDFD8、TTFD10（依次類推）。結(jié)果表明，近65 a以來不同降溫幅度的頻數(shù)均呈不顯著的減少趨勢（P＞0.05），其中TDFD8頻數(shù)變化傾向率為-0.4次·（10 a）-1（P＞0.05），明顯強于其它降溫幅度頻數(shù)?；赥D、TT法統(tǒng)計的降溫幅度在8℃以上，10℃以下的降溫頻數(shù)占總頻數(shù)的百分比分別為16.3%和21.4%。這表明，大部分降溫過程的降幅在8℃以內(nèi)，發(fā)生激烈降溫相對較少。TDFD8、TDFD10、TDFD12的降溫過程年均發(fā)生次數(shù)分別為14.8、8.2和4.4次，TTFD8、TTFD10、TTFD12的降溫過程年均為17.0、10.1和5.5次。由圖3可知，TD法統(tǒng)計的不同降幅的降溫過程頻數(shù)均表現(xiàn)為秋季＞冬季＞春季＞夏季，TT法統(tǒng)計的表現(xiàn)為秋季＞春季＞冬季＞夏季的季節(jié)分布特征，2種統(tǒng)計方法在不同溫度降幅上的季節(jié)分布差異，可能是因為冬季隨著強冷空氣的入侵，降溫激烈，TD較TT降幅表現(xiàn)明顯。

圖3 不同降溫幅度頻數(shù)占總降溫頻數(shù)的百分比

3 不同定義指標下的寒潮變化特征

3.1 寒潮占總降溫頻數(shù)百分比分析

以TD、TT作為定義指標，普查出1961—2015年烏魯木齊市寒潮頻數(shù)分別為265、279次，分別占總降溫頻數(shù)的4.5%、5.4%。由此可知，以TD、TT法統(tǒng)計的全年95.5%、94.6%的降溫過程達不到寒潮的標準，僅是氣溫波動下降過程。由表2可知，TD法統(tǒng)計的結(jié)果中，寒潮頻數(shù)占總降溫頻數(shù)的百分比的季節(jié)分布由大到小依次為：春季、秋季、冬季；TT法統(tǒng)計結(jié)果中，寒潮頻數(shù)在秋季出現(xiàn)最多，其次為春季和冬季。這表明，烏魯木齊市寒潮主要為發(fā)生在春、秋季的劇烈降溫過程；原因可能是，夏季為一年中氣溫最高的季節(jié)，基礎(chǔ)氣溫較高，天氣系統(tǒng)主要受副熱帶高壓控制，降溫較弱、降溫后的最低氣溫難以降至4℃以下；春、秋季天氣系統(tǒng)不穩(wěn)定，氣溫處在較低水平，在強冷空氣頻繁影響下，降溫幅度大、且最低氣溫較低，導致寒潮多發(fā)。

表2 不同定義指標下的寒潮占總降溫頻數(shù)及百分比

3.2 不同定義指標下的寒潮等級分析

根據(jù)文獻[26]單站寒潮等級劃分標準，將寒潮劃分為特強寒潮、強寒潮、一般寒潮3個等級。由表3可知，TD法統(tǒng)計結(jié)果中，近65 a以來3個等級的寒潮頻數(shù)由多到少依次為一般寒潮、強寒潮和特強寒潮，其中，一般寒潮過程頻數(shù)占寒潮總頻數(shù)的51.3%，特強寒潮和強寒潮的頻數(shù)合計占寒潮總頻次的48.7%；特強寒潮、強寒潮和一般寒潮在季節(jié)的分布上基本一致，均在春季出現(xiàn)最多。TT法統(tǒng)計結(jié)果中，不同等級寒潮頻數(shù)的排序與TD法統(tǒng)計結(jié)果相同，一般寒潮最多，占寒潮總頻數(shù)的49.9%，特強寒潮和強寒潮的頻數(shù)合計占寒潮總頻數(shù)的50.1%；在季節(jié)分布上，特、超強寒潮和強寒潮頻數(shù)由多到低依次為春季、秋季和冬季，而一般寒潮在秋季最多，其次為春季和冬季。這與TD法統(tǒng)計的結(jié)果有所差異。這表明，以TT為指標定義寒潮時，溫度降幅較小的一般寒潮過程在秋季出現(xiàn)頻率最高。

由表3可知，TD法統(tǒng)計結(jié)果中，冷季寒潮過程出現(xiàn)188次，占寒潮總頻數(shù)的71.0%；TT法統(tǒng)計結(jié)果中，冷季寒潮過程出現(xiàn)176次，占寒潮總頻數(shù)的63.1%。在冷季TD法統(tǒng)計的各等級寒潮過程占寒潮總頻數(shù)的百分比均高于TT法統(tǒng)計的結(jié)果。這可能是因為在冷季，進入深冬季節(jié)，日最低氣溫較日平均氣溫變化更為劇烈，更易達到寒潮的降溫標準。

表3 不同定義指標下的烏魯木齊寒潮等級特征

3.3 寒潮年代際變化特征分析

對烏魯木齊市寒潮頻數(shù)的統(tǒng)計分析得出，TD法統(tǒng)計的年均寒潮頻數(shù)為4.1次，其中在1952年最多，為10次，1972年未出現(xiàn)寒潮。由圖4可知，近65 a以來寒潮頻數(shù)呈顯著的減少趨勢，傾向率為-0.39次·（10 a）-1（P＜0.05），這與王遵婭[10]等研究的全國寒潮變化趨勢較為一致。分析發(fā)現(xiàn)，20世紀50年代寒潮頻數(shù)為正距平狀態(tài)，減少趨勢較為明顯；20世紀60年代前期，寒潮頻數(shù)基本維持穩(wěn)定；60年代后期至90年代末，寒潮頻數(shù)呈頻繁的波動態(tài)勢；21世紀以來，寒潮減少趨勢增強，為負距平狀態(tài)。從年代際平均的寒潮頻數(shù)來看，由多到少依次排列為20世紀50年代、60年代、90年代、80年代和70年代，21世紀最近15 a，進入寒潮相對少發(fā)期。TT方法統(tǒng)計的年均寒潮頻數(shù)為4.3次，在1952年最多，為9次，1980年未出現(xiàn)寒潮。寒潮頻數(shù)呈顯著的減少趨勢，傾向率為-0.26次·（10 a）-1（P＜0.05），減少趨勢弱于TD法。年代際平均寒潮頻數(shù)由多到少排列依次：20世紀50年代、90年代、60年代、70年代和80年代，21世紀以來為寒潮相對少發(fā)期。寒潮頻數(shù)年代際分布上與TD法結(jié)果有所差異，但是寒潮多發(fā)期和少發(fā)期較為一致。進一步對兩種方法統(tǒng)計的年寒潮頻數(shù)序列進行相關(guān)分析，65 a來2個年寒潮頻數(shù)序列之間的相關(guān)系數(shù)為0.62（P＜0.01）。

圖4 烏魯木齊市寒潮過程總頻數(shù)逐年變化曲線

表4 不同定義指標下的寒潮頻數(shù)相關(guān)系數(shù)

對寒潮頻數(shù)與TD、TT的相關(guān)分析表明，兩種方法下，寒潮頻數(shù)和年均TD、TT均呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系，均通過了信度為0.01的顯著性檢驗。TD法統(tǒng)計的寒潮頻數(shù)與年均TD的相關(guān)性強于年均TT，相關(guān)系數(shù)為-0.43。TT法統(tǒng)計的寒潮頻數(shù)與氣溫（TD、TT）的相關(guān)性均強于TD法。由表4可知，在冷季，兩種方法統(tǒng)計的寒潮頻數(shù)與年均TD的相關(guān)性均強于年均TT。由此可推斷，在寒潮多發(fā)的冷季，TD在一定程度上決定了TT的變化，年均TD與寒潮頻數(shù)關(guān)系最為顯著，是影響寒潮頻數(shù)變化的一個重要指標參數(shù)。

3.4 寒潮季節(jié)變化特征分析

烏魯木齊市寒潮活動具有明顯的季節(jié)性特點，主要發(fā)生在9月—翌年5月，即除夏季外，其它季節(jié)均有寒潮發(fā)生，且在各個季節(jié)寒潮頻數(shù)均呈減少趨勢。其中，TD法統(tǒng)計的寒潮頻數(shù)春季減少趨勢最為明顯，傾向率為-0.27次·（10 a）-1（P＜0.01），依次為冬季和春季，在冷季寒潮頻數(shù)減少趨勢進一步增大，傾向率為-0.38次·（10 a）-1（P＜0.01）；TT法統(tǒng)計的寒潮頻數(shù)季節(jié)變化趨勢基本與TD法一致，但其在全年及各季節(jié)寒潮頻數(shù)減少趨勢弱于TD法。

由圖5可知，寒潮頻數(shù)月際分布呈雙峰型，寒潮發(fā)生的峰期為4月和10—11月。TD法統(tǒng)計的寒潮在4月出現(xiàn)最大值（累計49次），占寒潮總數(shù)的18.5%；依次為11月、10月，分別占寒潮總數(shù)的15.1%和13.2%；9月寒潮頻數(shù)為最小值，僅為14次；從季節(jié)分布上，春季寒潮最多，其次為秋季、冬季。TT法統(tǒng)計的寒潮最大值出現(xiàn)在10月（累計63次），占寒潮總數(shù)的22.3%，依次為4月和11月，12月—翌年3月為寒潮少發(fā)期，9月寒潮最少；在季節(jié)分布上表現(xiàn)為：秋季＞春季＞冬季，這與TD法統(tǒng)計的結(jié)果有所差異。綜上分析，兩種指標方法寒潮主要集中發(fā)生在4月、10月和11月，12月—翌年的3月為少發(fā)期，有關(guān)研究認為這種月際分布特點與西風環(huán)流及相應(yīng)的天氣系統(tǒng)活動有關(guān)[19]。4月和10—11月，處在季節(jié)轉(zhuǎn)換期，大氣環(huán)流調(diào)整和變動較為劇烈，冷空氣活動頻繁，易導致大幅度降溫；12月—翌年3月，烏魯木齊處在冬季，天氣系統(tǒng)穩(wěn)定少動，雖有冷空氣入侵，但因其氣溫處在較低水平，導致大幅度降溫的過程相對較少，寒潮活動少。

圖5 1951—2015年烏魯木齊市寒潮頻數(shù)月際分布特征

進一步對TD和TT作為定義指標統(tǒng)計的寒潮頻數(shù)在季節(jié)上的相關(guān)性分析表明，在春季、秋季、冬季均呈極顯著的相關(guān)性（P＜0.01），其中在秋季相關(guān)系數(shù)最大，為0.62，其次為冬季、春季。根據(jù)以上分析可以認為，兩種方法統(tǒng)計的寒潮頻數(shù)在秋季具有較好的一致性，頻數(shù)差異較小。

3.5 寒潮氣候異常特征分析

對烏魯木齊寒潮活動的異常特征進行分析，結(jié)果表明：近65 a以來TD法統(tǒng)計的寒潮無異常偏少年份，在1952、1953、1968年寒潮異常偏多；寒潮頻繁的年份累計有7 a，主要集中在20世紀50年代前期；寒潮少有年份有9 a，集中在最近15 a。TT法統(tǒng)計的寒潮在1980年異常偏少，在1952、1958年寒潮異常偏多，寒潮頻繁年份有9 a，集中在20世紀50年代前期、90年代后期；寒潮少有年分別出現(xiàn)在1980、1988、1999年。由此可知，兩種方法的寒潮異常偏多和頻繁年份均出現(xiàn)在20世紀50年代，但寒潮異常偏少和少有年份存在一定差異。

3.6 寒潮變化趨勢分析

對烏魯木齊市寒潮頻數(shù)進行R/S分析表明，TD法統(tǒng)計的寒潮H值大于0.5（表5），表明寒潮未來變化趨勢具有持續(xù)性，即寒潮在年際及季節(jié)的時間尺度上，未來還將維持減少的趨勢；在持續(xù)性強度上，持續(xù)性強度季節(jié)特征為：秋季＞冬季＞春季。由此可推斷，秋季寒潮將維持較強的減少趨勢，春季未來持續(xù)減少的強度較弱，結(jié)合傾向率，春季寒潮未來將保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

利用TT法統(tǒng)計的寒潮未來變化趨勢亦表現(xiàn)為持續(xù)性特征，但持續(xù)性強度弱于TD法；在季節(jié)上表現(xiàn)為：冬季＞春季＞秋季，表明冬季寒潮未來維持較強的減少趨勢，秋季寒潮維持減少強度較弱，這與TD法差異明顯。在冷季，TT法計算的Hurst指數(shù)值為0.74，明顯高于TD法計算的Hurst指數(shù)值，說明利用TT法統(tǒng)計的冷季寒潮維持減少的趨勢更強。

表5 不同定義指標下的寒潮Hurst指數(shù)值及傾向率

4 結(jié)論

（1）以TD、TT作為降溫定義指標，普查出烏魯木齊市近65 a以來的降溫頻數(shù)均呈不顯著減少趨勢，傾向率分別為-0.1次·（10 a）-1和-0.7次·（10 a）-1；在各個季節(jié)兩種方法統(tǒng)計的降溫頻數(shù)均呈不顯著減少趨勢，TD法統(tǒng)計的降溫頻數(shù)在春、冬季減少趨勢強于夏季和秋季，而TT法卻是春、秋季強于夏、冬季。

（2）90%的降溫過程持續(xù)時間為1～3 d，TD、TT法統(tǒng)計的最長降溫持續(xù)日數(shù)均出現(xiàn)在秋季的11月。大部分降溫幅度在8℃以內(nèi)，劇烈降溫過程相對較少；兩種方法統(tǒng)計的不同降溫幅度的頻數(shù)均在秋季出現(xiàn)最大值，但在其他季節(jié)上分布存在明顯差異。

（3）以TD、TT法統(tǒng)計的全年95.5%、94.6%的降溫過程達不到寒潮的標準，兩種方法普查的寒潮等級頻數(shù)均表現(xiàn)為一般寒潮＞強寒潮＞特強寒潮；在冷季TD法統(tǒng)計的各個等級寒潮占總寒潮百分比均高于TT法統(tǒng)計結(jié)果。

（4）近65 a以來TD、TT法統(tǒng)計的寒潮頻數(shù)均呈顯著的減少趨勢，20世紀50年代為多發(fā)期，最近15 a為相對少發(fā)期；寒潮頻數(shù)在季節(jié)上均表現(xiàn)為減少趨勢，峰值期分別為4月和10月；寒潮頻數(shù)與年均TD的相關(guān)性均強于年均TT，表明TD是影響寒潮頻數(shù)變化的重要指標參數(shù)。

（5）寒潮異常偏多和頻繁年份均出現(xiàn)在20世紀50年代，但異常偏少和少有年份兩種方法存在差異。R/S未來趨勢分析表明，寒潮頻數(shù)在未來均具有持續(xù)性，即維持減少的趨勢，但在年際尺度上，TT法統(tǒng)計寒潮頻數(shù)未來持續(xù)性強度弱于TD法。

[1]周星妍，朱偉軍，顧聰.冬季北大西洋風暴軸異常對我國寒潮活動的可能影響[J].大氣科學，2015，39（5）：978-990．

[2]白松竹，博爾楠·哈不都拉，謝秀琴.氣候變暖背景下阿勒泰地區(qū)寒潮活動變化特征[J].冰川凍土，2015，37（2）：387-393．

[3]鄭玉萍，宮恒瑞.烏魯木齊市寒潮氣候特征分析[J].沙漠與綠洲氣象，2015，9（6）:57-61．

[4]趙玉廣，于長文，何麗華，等.河北省寒潮的氣候特征與冬季增暖[J].干旱氣象，2012，30（2）：244-248.

[5]段麗瑤，劉愛霞，于莉莉.1961—2010年環(huán)渤海地區(qū)寒潮時空分布及變化特征[J].氣象與環(huán)境學報，2013，29（4）：54-58.

[6]王勝，田紅，謝五三，等.近50a安徽省冬半年寒潮氣候特征及其對越冬作物的影響[J].暴雨災害，2011，30（2）：188-192.

[7]李海燕，楊霞，張超.新疆一次超極地寒潮天氣分析[J].沙漠與綠洲氣象，2012，6（5）：12-19.

[8]牛璐，王國復，黃菲.中國凍雨潛在發(fā)生指數(shù)在數(shù)值產(chǎn)品中的推廣應(yīng)用[J].氣象與環(huán)境科學，2015，38（2）：92-101.

[9]莫愛勰.2011年4月2日盧氏縣寒潮天氣成因分析[J].氣象與環(huán)境科學，2012，35（2）：78-82.

[10]閆小利，余錦華，劉謙，等.河南省一次強寒潮天氣診斷分析[J].氣象與環(huán)境科學，2008，31（1）：60-65.

[11]仇永康，李曉東，仇永炎.我國冷空氣活動的特征及其與歐亞大陸積雪的關(guān)系[J].應(yīng)用氣象學報，1993，3（2）：235-241．

[12]李峰，矯梅燕，丁一匯，等.北極區(qū)近30年環(huán)流的變化及對中國強冷事件的影響[J].高原氣象，2006，25（2）：209-219．

[13]王遵婭，丁一匯．近53年中國寒潮的變化特征及其可能原因[J].大氣科學，2006，30（6）：1068－1076．

[14]康志明，金榮花，鮑媛媛.1951—2006年期間我國寒潮活動特征分析[J].高原氣象，2010，29（2）：425-427．

[15]錢維宏，張瑋瑋.我國近46年來的寒潮時空變化與冬季增暖[J].大氣科學，2007，37（6）：1276-1277.

[16]魏鳳英.氣候變暖背景下我國寒潮災害的變化特征[J].自然科學進展，2008，18（3）：289-295.

[17]張學文，張家寶.新疆氣象手冊[M].北京：氣象出版社，2006：183-184.

[18]牟歡，趙克明.2010年春季新疆一次寒潮天氣過程分析[J].沙漠與綠洲氣象，2011，5（4）：35-39.

[19]趙俊榮，郭金強，田惠萍．2008年4月天山北坡一次強寒潮天氣成因分析[J].氣象與環(huán)境學報，2010，26（1）：54－58．

[20]肉孜·阿基，李如琦，唐冶.2011年初北疆強寒潮過程診斷分析[J].沙漠與綠洲氣象，2013，7（3）：7-12．

[21]莊曉翠，安冬亮，張林梅，等.阿勒泰地區(qū)寒潮天氣特征分析及預報[J].沙漠與綠洲氣象，2010，4（1）:32-35．

[22]滿蘇爾·沙比提.南疆近60a來寒潮氣候特征及其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[J].自然資源學報，2012，27（12）:2145－ 2152．

[23]毛煒嶧，白素琴，陳鵬翔．1951—2015年烏魯木齊市降溫過程頻數(shù)及強度氣候特征[J]．氣象，2016，42（11）：1351-1363．

[24]毛煒嶧，陳穎．1951—2015年烏魯木齊市寒潮過程頻數(shù)及強度氣候特征[J]．干旱氣象，2016，34（3）：403－411．

[25]毛煒嶧，陳穎，曹興．單站寒潮降溫過程強度評估指標及其在烏魯木齊市的應(yīng)用[J]．氣象與環(huán)境學報，2016，32（5）：139－146．

[26]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.寒潮等級GB/T21987-2008[S].北京：中國標準出版社，2008．

[27]毛煒嶧，江遠安，李江風．新疆北部的降水量線性變化趨勢特征分析[J].干旱區(qū)地理，2006，29（6）:797-802．

[28]魏風英.現(xiàn)代氣候診斷與預測技術(shù)[M].北京：氣象出版社，2007：63-66.

Analysis on the Climatic Characteristics of Cold Wave Processes with Different Indices in Urumqi

CAO Xing1，2，MAO Weiyi1，YIN Bingxia3，WAN Yu4
（1.Institute of Desert Meteorology，Chinese Meteorological Administration，Urumqi 830002，China；2.Xinjiang Meteorological Administration，Urumqi 830002，China;3.Urumqi Meteorological Administration，Urumqi 830002，China;3.Xinjiang Meteorological Observatory，Urumqi 830002，China）

Based on the data of daily minimum temperature（TD）and daily mean temperature（TT）of Urumqi from 1951 to 2015，TD and TT were taken as the defining indexes to survey the processes of cold wave according to the GB of“Grades of clod wave”，and the climatic characteristics of cold wave was analyzed by mathematical statistics.The results showed that there were significant differences in the frequency of cooling by both methods，and no significant decrease in the annual and seasonal time scales，the decreasing tendency of the TT method was significantly stronger than that of the TD method.90%of the cooling process was maintained with 1～3d，and the longest days in the fall of November.95.5%and 94.6%of the cooling process by two methods couldn’t reach to standard of clod wave，the grades frequency of cold wave with two methods manifestations included：cold wave＞strong cold wave＞super strong.The frequency of cold wave were decreased in the annual and seasonal time scales，the peak period was appeared in April and in October and the frequent period of cold wave was appeared in the 1950s，the relatively less occurred period over the last 15 years.The development intensity of cold wave with TT method was weaker than TD method;The correlation analysis indicated that there was a negative correlation between frequency of cold wave and TD、TT.The analysis showed that TD was important parameters of the variation of cold wave frequency.

Urumqi;cold wave;cooling process;climate;comparison

P468

B

1002-0799（2017）03-0031-07

曹興，毛煒嶧，尹冰霞，等.不同定義指標下的烏魯木齊寒潮過程氣候特征對比分析[J].沙漠與綠洲氣象，2017，11（3）：31-37.

10.12057/j.issn.1002-0799.2017.03.005

2016-12-22；

2017-03-18

中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項資金項目（IDM201502）“新疆區(qū)域降溫過程及極端低溫事件的年、季定量評估研究及應(yīng)用”資助。

曹興（1984-），男，高級工程師，主要研究方向為氣候變化。E-mail：cxidm@163.com