1961—2015年寒溫帶漠河氣候變化特征分析

吳樹森,張玉澎,魏光輝,劉 晶,余嘉怡

（1.漠河縣氣象局,黑龍江 漠河 165399；2.黑龍江省氣象局,黑龍江 哈爾濱 150001）

1 引言

漠河是中國的最北端，地理坐標(biāo)為121°07′—124°20′E，52°10′—53°33′N。 漠河屬于寒溫帶大陸季風(fēng)性氣候，地形以山地為主，冬季在極地大陸氣團(tuán)控制下，氣溫嚴(yán)寒、干燥而漫長；夏季受副熱帶海洋氣團(tuán)的影響，降水集中，雨量充沛。春季多大風(fēng)，降水偏少；秋季降溫急劇，常有早霜和凍害發(fā)生。漠河冬夏溫差巨大，晝夜溫度劇烈變化。55 a來氣溫年較差為48.1℃，日較差最大可達(dá)30℃以上。無霜期年平均為89.45 d。漠河屬于高緯、高寒地區(qū)，是氣候變化的最敏感地區(qū)，分析和研究漠河氣候變化規(guī)律，對于適應(yīng)氣候變化，提升高寒、高緯度地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能力，更好為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和黑龍江上游生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供可靠的科學(xué)依據(jù)，都具有極為重要的意義。

2 氣溫變化特征

2.1 氣溫的年際和年代際變化分析

漠河1961—2015年年平均氣溫為-4.2℃，平均氣溫呈波動形上升趨勢（圖1），氣候傾向率為0.32℃/10a，通過了a=0.01顯著性檢驗。漠河氣溫變化可分為2個時期：第1個時期為上世紀(jì)60—70年代的偏冷期，平均氣溫均為-4.9℃，氣候傾向率為-0.06℃/10a。第2個時期為上世紀(jì)80年代—2015年的偏暖期，平均氣溫為-3.8℃，氣候傾向率為0.20℃/10a。上世紀(jì)80年代、90年代、本世紀(jì)前10 a平均氣溫分別為-4.0℃、-3.8℃、-3.9℃，比60—70年代分別上升了0.9℃、1.1℃、1.0℃；2011—2015年各年平均氣溫均高于歷年均值，5 a平均氣溫為-3.3℃，氣候變暖更為明顯。總體來看，近35 a平均溫度變暖趨勢十分明顯且穩(wěn)定，與上世紀(jì)60—70年代相比上升了1.1℃。

圖1 1961-2015年漠河年平均氣溫變化趨勢

從平均氣溫距平曲線變化分析（圖略），平均氣溫有27 a處于負(fù)距平，有26 a處于正距平，處于距平0 ℃線有2 a（1967、2013年），正負(fù)距平次數(shù)相當(dāng)。其中：上世紀(jì)60年代年平均氣溫波動幅度大，負(fù)距平占70%，只有1968年為正距平；70年代年平均氣溫波動幅度小，負(fù)距平占100%；80年代年平均氣溫波動幅度較大，正距平占70%；90年代年平均氣溫波動幅度較小，正距平占80%；本世紀(jì)前10 a年平均氣溫波動幅度大，正、負(fù)距平各占50%；2011—2015年距平都在0℃以上。

2.2 氣溫的四季變化分析

在全球變暖的背景下，漠河各季氣溫的變化趨勢與年平均氣溫的變化特征基本一致，但各季在年代上又有不同的特征，根據(jù)各季氣候傾向率幅度變化，氣候變暖貢獻(xiàn)大小依次為冬、春、秋、夏季。

2.2.1 冬季氣溫變化

漠河冬季達(dá)4個月，漫長而寒冷，其溫度變化對全年氣候影響很大，93%的偏冷年都是由冬季氣溫偏低造成的。55 a來冬季平均氣溫為-25.1℃，氣候傾向率為0.58℃/10a，通過了a=0.01顯著性檢驗，冬季變暖趨勢大于年平均氣溫，變暖趨勢非常明顯，對氣候變暖貢獻(xiàn)最大。其中：上世紀(jì)60—70年代季平均氣溫變化趨勢不明顯，氣溫以負(fù)距平為主，80年代—2015年氣溫以正距平為主，從冷暖冬分布來看，小于季平均氣溫共26 a，大于季平均氣溫共29 a，從80年代開始暖冬呈增多趨勢。冬季是北半球最冷的季節(jié)，漠河11—2月月平均氣溫分別為-18.4℃、-28.1℃、-29.5℃和-24.6℃。

2.2.2 春季氣溫變化

春季平均氣溫為-1.6℃，氣候傾向率為0.36℃/10a，通過了a=0.01的顯著性檢驗，增溫幅度僅次于冬季。其中：上世紀(jì)60—70年代季平均氣溫變化趨勢不明顯，80年代明顯上升，90年代略有下降，從本世紀(jì)前10 a開始又明顯回升。春季是回暖季節(jié)，溫度變化幅度較大，3—5月月平均氣溫分別為-13.8℃、0.0℃、9.0℃。

2.2.3 夏季氣溫變化

夏季平均氣溫為16.6℃，氣候傾向率為0.08℃/10a，增溫幅度不明顯，沒有通過顯著性檢驗。6—8月月平均氣溫分別為15.9℃、18.5℃、15.4℃。從年代分析：上世紀(jì)60—80年代季平均氣溫沒有變化，90年代平均氣溫略有上升，本世紀(jì)前10 a又略有下降，2011年以后明顯上升。

2.2.4 秋季氣溫變化

秋季平均氣溫為2.5℃，氣候傾向率為0.14℃/10a，通過了a=0.1的顯著性檢驗，增溫幅度次于春季而略高于夏季。其中：上世紀(jì)60年代秋季平均氣溫變化趨勢不明顯，70年代略有下降，不同于其他3季，80年代又略有回升，90年代平穩(wěn)回升，本世紀(jì)前10 a略有回落，2011年以后明顯上升。秋季是轉(zhuǎn)冷季節(jié)，9—10月月平均氣溫分別為7.7℃、-2.7℃。

3 降水變化特征

3.1 降水年代際變化分析

受大氣環(huán)流及地形地貌的影響,漠河降水量具有明顯的季節(jié)性：冬季干冷同季，夏季雨熱同季。從降水形態(tài)上，夏半年為液態(tài)降水（雨），冬半年為固態(tài)降水（雪），春夏交季和秋冬交季會出現(xiàn)混合降水（雨夾雪）。55 a來降水量變化整體上呈明顯增多趨勢（圖2），多年平均降水量為437.8 mm，增幅為14.35 mm/10a，通過了a=0.1的顯著性檢驗，正負(fù)距平分別為30 a、25 a，是黑龍江省降水增幅最大的區(qū)域。

圖2 1961—2015年漠河降水量變化趨勢

漠河降水趨勢可分為2個時期：第1個時期為上世紀(jì)60—70年代為降水偏少時期，平均降水量為403.2 mm，60年代為降水略少時期，負(fù)距平有7 a，平均降水量為414.4 mm，1964—1968年連續(xù)偏少，為第1個偏少時段；70年代降水量繼續(xù)減少，為漠河降水最少時期，負(fù)距平有8 a，平均降水量為392.0 mm，比年均值偏少45.8 mm，1970—1976年持續(xù)偏少，為第2個偏少時段。第2個時期為1980—2015年降水明顯偏多時期，正距平占57.4%，平均降水量為461.8 mm。這2個時期降水量相差58.6 mm，達(dá)到1次暴雨過程。上世紀(jì)80—90年代為漠河降水偏多時期，本世紀(jì)前10 a為漠河降水略多時期，2011—2015年降水為顯著偏多期。

漠河年降水量呈波動變化，且波動幅度較大，年際降水差異明顯。1962—1969年、1977—1984年、1999—2009年、2013—2015年基本是從一個高峰值驟降到一個低谷值，再升到另一個高峰值。從5 a滑動平均降水量變化曲線分析，1963—1968年、1970—1976年、1986—1992年為降水波動平穩(wěn)偏少期，1995—1999年為降水波動平穩(wěn)偏多期，2000—2007年、2012—2015年為降水波動明顯偏多期。

3.2 降水季節(jié)變化特征

3.2.1 冬季

漠河冬季歷時最長，但降水量為四季最少，降水形態(tài)全部為固態(tài)降水。11—2月份降水量分別為12.4、7.4、5.5、4.2 mm， 季降水總量在 10.0—62.4 mm之間，季平均降水量為29.6 mm，僅占全年降水的6.8%，占夏季降水的10.9%，對全年降水變化影響不大，季降水量氣候傾向率為3.71 mm/10a，通過了a=0.01的顯著性檢驗，表明對降水量增幅貢獻(xiàn)較大。

3.2.2 春季

春季降水形態(tài)由固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)，降水量逐月增多，3—5月份降水量分別為 6.7 mm、20.4 mm、36.7 mm，季降水總量在23.7—124.5 mm之間，平均降水量為63.0 mm，占全年降水的14.6%，季降水量氣候傾向率為3.02 mm/10a，未通過顯著性檢驗，表明對降水量增幅貢獻(xiàn)不大。

3.2.3 夏季

夏季降水形態(tài)為液態(tài)，是降水最多的季節(jié)，6—8月份降水量分別為66.3 mm、105.7 mm、99.4 mm，季降水總量在122.0—455.6 mm之間，季平均降水量為271.4 mm，超過其他3季總量，占全年降水的62.0%，因此，夏季降水對全年降水貢獻(xiàn)率最大，同時也影響到生長期旱澇和汛情。季降水量氣候傾向率為6.48 mm/10a，未通過顯著性檢驗。

3.2.4 秋季

漠河秋季僅為2個月，降水形態(tài)由液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)，9—10月份降水量分別為 52.2 mm、21.0 mm，季降水量在17.0—191.1 mm之間，季平均降水量為73.2 mm，占全年降水的16.7%，季降水量氣候傾向率為3.42 mm/10a，未通過顯著性檢驗。

4 結(jié)論

（1）漠河55 a來平均氣溫為-4.2℃，氣候傾向率為0.32℃/10a，氣溫總體呈上升趨勢。冬季升溫趨勢最明顯，氣候傾向率為0.58℃/10a，對氣候變暖貢獻(xiàn)最大；其次是春季，氣候傾向率為0.36℃/10a；秋季升溫趨勢不明顯，氣候傾向率為0.14℃/10a；夏季增溫幅度最不明顯，氣候傾向率為0.08℃/10a。

（2）漠河上世紀(jì)60—70年代為偏冷期，平均氣溫均為-4.9℃。80年代—2015年為偏暖期，平均溫度為-3.8℃。1969年2月13日出現(xiàn)了-52.3℃的極端最低氣溫極值，是中國最低氣溫極值；2010年6月24日最高氣溫為39.3℃，為漠河最高氣溫極值。

（3）漠河55 a來年均降水量為437.8 mm，降水量變化總體上呈明顯增多趨勢，增幅為14.35 mm/10a。漠河年降水可分為2個時期：上世紀(jì)60—70年代為降水偏少期，平均降水量為403.2 mm；80年代—2015年為降水偏多期，年平均降水量為461.8 mm。各季降水遞增率依次為夏季（6.48 mm/10a）、冬季 （3.71 mm/10a）、 秋 季 （3.42 mm/10a）、春 季 （3.02 mm/10a）。

（4）漠河四季降水量差異較大。冬季平均降水量為29.6 mm，僅占全年降水的6.8%，占夏季降水的10.9%；春季平均降水量為63.0 mm，占全年降水的14.6%；夏季平均降水量為271.4 mm，超過其他3季總量，占全年的62.0%，秋季平均降水量為73.2 mm，占全年降水的16.7%。