何小寧 吳幸毓

近三十年福建省霜凍天氣的氣候變化特征

何小寧 吳幸毓

福建省氣象臺(tái)

利用1981～2010年福建省67個(gè)氣象監(jiān)測(cè)站的逐日最低地面溫度≤0℃的氣候資料，對(duì)霜凍天氣時(shí)空變化特征和初、終霜日及無(wú)霜期的變化特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。分析表明：30年來(lái)，福建省霜凍天氣具有明顯的地理分布特征；霜凍日數(shù)總體呈減少趨勢(shì)； 霜凍日12月至次年1月出現(xiàn)最多，以12月上旬最頻繁；霜凍天氣持續(xù)時(shí)間比較短。初、終霜日和無(wú)霜期的離散程度和年際變化率均較大；平均初霜日呈推遲變化趨勢(shì)，平均終霜日呈提早變化趨勢(shì)，平均無(wú)霜期呈延長(zhǎng)變化趨勢(shì)。

時(shí)空變化特征 初、終霜日和無(wú)霜期 氣候變化趨勢(shì)

0 引言

霜凍多為強(qiáng)冷空氣南下，短時(shí)間內(nèi)氣溫急劇下降至零攝氏度以下引起；或者受強(qiáng)冷空氣影響后，天氣由陰轉(zhuǎn)晴的當(dāng)天夜晚，因地面強(qiáng)烈輻射降溫所致[1]。霜凍是福建冬春季節(jié)影響范圍較大的災(zāi)害性天氣，對(duì)越冬農(nóng)作物和農(nóng)畜的影響極大，造成的經(jīng)濟(jì)損失也逐年增加，1999年12月17～23日全省大范圍的霜凍，使得農(nóng)作物、水果、蔬菜和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等受到嚴(yán)重?fù)p失，直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)20億元[2]。

翟盤茂等研究表明，在全球變暖的氣候背景下，極端溫度變化特征的區(qū)域性和季節(jié)性存在差異[3],霜凍的一些氣候特征也會(huì)發(fā)生變化。而后許多學(xué)者對(duì)霜凍的氣候特征進(jìn)行了研究，葉殿秀[4]等采用577個(gè)測(cè)站資料對(duì)我國(guó)1961～2007年霜凍變化特征分析指出，在南方地區(qū)要特別注意預(yù)防極端霜凍影響。但福建對(duì)于霜凍天氣的分析很少，本文利用近30年福建逐日觀測(cè)資料，對(duì)福建省霜凍天氣的氣候變化特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)進(jìn)一步改善福建霜凍預(yù)報(bào)、減災(zāi)防災(zāi)等，具有重要的意義。

1 資料與統(tǒng)計(jì)說(shuō)明

選用的氣象資料由福建省氣象信息中心提供，以秋冬季或春季日最低地面溫度≤0℃作為統(tǒng)計(jì)霜凍日的氣候指標(biāo)，對(duì)福建省67個(gè)氣象監(jiān)測(cè)站1981～2010年數(shù)據(jù)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。當(dāng)某日全省有≥1/3站點(diǎn)最低地面溫度≤0℃時(shí)，則定義該日為霜凍日；連續(xù)2天或以上霜凍日定義為一次霜凍天氣過(guò)程。對(duì)霜凍日求其旬、月、年日數(shù)，分析其變化特征、極值和持續(xù)性，用線性和多項(xiàng)式擬合的方法分析其變化趨勢(shì)。另外，三十年資料中，1981～1990年度定義為前十年，1991～2000年度定義為中十年，2001～2010年度定義為后十年。

由溫暖季節(jié)向寒冷季節(jié)過(guò)渡期間第一次出現(xiàn)霜凍的日期為初霜凍日，由寒冷季節(jié)向溫暖季節(jié)過(guò)渡期間最后一次出現(xiàn)霜凍的日期為終霜凍日，終霜凍日期的后一天至初霜凍日期的前一天之間的日數(shù)稱為無(wú)霜凍期。初、終霜凍日期及無(wú)霜凍期的年際間最大離散度用極差表示；初、終霜凍日期及無(wú)霜凍期的年際變化率大小用標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)衡量；全省平均的時(shí)間序列是對(duì)逐年資料進(jìn)行等權(quán)算術(shù)平均獲得[5]。

2 時(shí)空變化特征

2.1 霜凍天氣的空間分布

從圖1可以看到，福建省霜凍天氣出現(xiàn)最多的區(qū)域是寧德市鷲峰山脈的壽寧、周寧、屏南、柘榮一帶，南平市北部武夷山脈的浦城附近，以及三明市西部的建寧附近，這三個(gè)區(qū)域的年平均霜凍天數(shù)達(dá)到25天以上，以壽寧的44.1天為最大。霜凍天氣呈東北-西南走向自北向南減少，南部沿海地區(qū)除了戴云山脈一帶出現(xiàn)霜凍外，其余地區(qū)30年內(nèi)很少有霜凍天氣發(fā)生?？傮w來(lái)說(shuō)，我省霜凍天氣具有明顯的地理分布特征，北部地區(qū)和高海拔山區(qū),受冷空氣影響大，降溫較快，霜凍天氣容易出現(xiàn)；而在南部沿海地區(qū)則相反，并且受海洋氣候影響多，霜凍天氣不易出現(xiàn)。

圖1 1981～2010年福建省霜凍天氣年平均分布圖

2.2 霜凍天氣的時(shí)間變化

2.2.1 霜凍日年際變化

30年間福建省霜凍日總計(jì)391天，平均每年13天，可見，我省霜凍天氣發(fā)生頻率比較低。從圖2可見，1995年霜凍日最多，達(dá)到27天，1998和2006年霜凍日最少，只有3天。福建省近三十年霜凍日數(shù)總體呈減少趨勢(shì), 其氣候傾向率分別為0.353d/a，通過(guò)0.001的顯著性檢驗(yàn)。前十年平均霜凍日數(shù)為16.8天，中十年平均霜凍日數(shù)為12.1天，后十年年平均霜凍日數(shù)為10.2天，可以看出90年代后霜凍日數(shù)比80年代大幅度減少，而近二十年霜凍日數(shù)減少的比較慢。從三十年福建省霜凍日站次數(shù)曲線看（圖略），與霜凍日數(shù)曲線的位相和趨勢(shì)基本一致,霜凍的年度站次最多為1986年的1091站次，最少為1998年，只有77站次。

圖2 1981～2010年福建省霜凍日數(shù)（天）變化曲線

2.2.2 霜凍日月際、旬際變化

從月際分布看（見表1），福建省霜凍出現(xiàn)在11月至次年3月，其中12月至次年1月最多，約占總數(shù)的81.3%，12月份所占的百分比與次年1月份相當(dāng)。11月和次年3月所占比例極少,兩月合計(jì)僅占7.1%。

從旬際分布看（見表1），霜凍天氣以12月上旬最多，約占總霜凍日數(shù)的20.5%，其次為1月中旬和下旬，約占霜凍日數(shù)的14.1%，而后為1月下旬和12月中旬，在11月上旬、中旬和3月中旬、下旬幾乎沒有出現(xiàn)霜凍。

表1　1981～2010年福建省月、旬霜凍日數(shù)（天）分布

2.2.3 霜凍持續(xù)性變化特征

統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，福建省霜凍天氣的持續(xù)性特征（圖3）體現(xiàn)在：只有1天和維持2天的霜凍天氣最多，這兩者出現(xiàn)的次數(shù)相當(dāng)，分別為48次和49次，共約占總數(shù)64.2%；其次是維持3天和4天的霜凍過(guò)程，共約占總數(shù)25.8%；維持4天以上的霜凍過(guò)程的頻次很少，說(shuō)明福建省霜凍天氣的持續(xù)時(shí)間比較短。持續(xù)時(shí)間≥10天的有3次，最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的是1996年12月底到次年1月初的霜凍過(guò)程，共維持了12天。霜凍過(guò)程在12月和1月出現(xiàn)的次數(shù)最多，11月和3月最少?？傮w而言，中十年、后十年霜凍過(guò)程的次數(shù)明顯比前十年減少，月份上有所不同，12月減少最明顯。

圖3 1981～2010年霜凍天氣持續(xù)日數(shù)出現(xiàn)次數(shù)

3 初、終霜日及無(wú)霜期氣候變化特征

3.1 初、終霜日及無(wú)霜期氣候特征分布

福建省霜凍的初、終霜日具有明顯地域差異。分析表明，30年來(lái)福建省的平均初霜日在12月中旬，南平市、寧德市西部北部、三明市西部、龍巖市北部平均初霜日最早，中南部沿海岸線一帶最遲。歷年最早初霜日分布呈現(xiàn)北部西部早、南部東部晚的特征: 南平市全區(qū)、三明市大部和寧德市西部北部、龍巖市北部、泉州市西北部的部分地區(qū)出現(xiàn)在10月下旬到11月上旬；中南部沿海地區(qū)在12月中下旬。閩西北和南部沿海的最早初霜日相差將近2個(gè)月。大部地區(qū)的平均終霜日在2月中旬，北部地區(qū)在2月下旬，中南部沿海是2月上旬。歷年最晚終霜日中北部地區(qū)多在3月中下旬，寧德市的壽寧、周寧、屏南、柘榮和南平市的浦城最晚，出現(xiàn)在4月，特別是壽寧和周寧到了4月23日；南部地區(qū)除了廈門、詔安、云霄外，其余都在3月上旬。

由圖4可見，福建省除了中南部沿海一帶的初霜日極差在60天以下，個(gè)別地方不足40天外，其余地區(qū)的初霜日極差都在60天以上，三明市的建寧、永安、大田、清流和龍巖市的連城極差最大，都超過(guò)80天，局部達(dá)到90天。閩中沿海地區(qū)、南平市北部、龍巖市西部的終霜日極差小，一般在60天以下，個(gè)別地方不足50天，寧德市東部和龍巖市東南部的終霜日極差最大，達(dá)到80天。全省除了中南部沿海無(wú)霜期極差在50天以下，其余地區(qū)均在60～80天，屏南達(dá)到90天。初霜日和終霜日的極差均呈現(xiàn)內(nèi)陸大、沿海小的變化特征，而無(wú)霜期的極差呈現(xiàn)自北而南減小的變化特征。初、終霜日和無(wú)霜期的極差都較大，說(shuō)明福建省初、終霜日和無(wú)霜期的年際離散程度都比較大。

從近30年各站初、終霜凍日期及無(wú)霜凍期標(biāo)準(zhǔn)差的空間分布來(lái)看(圖5)，全省大部地區(qū)初霜日的標(biāo)準(zhǔn)差在12～20天，寧德市西部山區(qū)和九仙山附近低于12天，年際變化較??；而福州市北部沿海、泉州市沿海和三明市大田附近年際變化較大。中北部區(qū)大部終霜日年際變化較小，標(biāo)準(zhǔn)差在16天以下，南部沿海地區(qū)在16～20天，年際變化較大。全省無(wú)霜期的標(biāo)準(zhǔn)差與初霜日的標(biāo)準(zhǔn)差一樣，大部地區(qū)在12～20天。初、終霜日和無(wú)霜期的標(biāo)準(zhǔn)差都較大，說(shuō)明福建省初、終霜日和無(wú)霜期的年際變化率都比較大。

圖4 1981～2010年福建省初霜日(a)、終霜日(b)和無(wú)霜期(c)的極差分布(單位：天)

圖5 1981～2010年福建省初霜日(a)、終霜日(b)和無(wú)霜期(c)的標(biāo)準(zhǔn)差分布(單位：天)

3.2 初、終霜日及無(wú)霜期時(shí)間變化特征

圖6顯示，福建省平均初霜日呈推遲變化趨勢(shì)，平均終霜日呈提早變化趨勢(shì)，平均無(wú)霜期呈延長(zhǎng)變化趨勢(shì)，氣候傾向率分別為0.332、0.212、0.493d/a，均通過(guò)0.001的顯著性檢驗(yàn)。從圖6a還能看到，在前十年和中十年平均初霜日的波動(dòng)比較大，而在后十年波動(dòng)較小。圖6b中，前十年平均終霜日的波動(dòng)比中十年和后十年大，大部分最遲平均終霜日都出現(xiàn)在前十年。圖6c中, 平均無(wú)霜期前十年波動(dòng)很大，最短與最長(zhǎng)之間相差了39天，中十年和后十年波動(dòng)比較小。

4 結(jié)論

4.1 福建省霜凍天氣具有明顯的地理分布特征，呈東北-西南走向自北向南減少，北部地區(qū)和高海拔山區(qū)容易出現(xiàn)，南部沿海地區(qū)不易出現(xiàn)。

4.2 霜凍日數(shù)總體呈減少趨勢(shì)；霜凍日在12月至次年1月出現(xiàn)最多，以12月上旬最頻繁；霜凍過(guò)程持續(xù)時(shí)間比較短。

4.3 初、終霜日和無(wú)霜期的氣候特征具有明顯地域差異。初、終霜日和無(wú)霜期的極差均為標(biāo)準(zhǔn)差的3倍以上，說(shuō)明初、終霜日和無(wú)霜期離散程度均較大。

4.4 近30年，福建省平均初霜日以0.332/a的速率推遲，平均終霜日以0.212/a的速率提早，平均無(wú)霜期以0.493/a的速率延長(zhǎng)。

[1] 楊愛明. 霜凍對(duì)作物的危害及防御[J].安徽:科教文匯,2009(12):281.

[2] 吳濱,等. 中國(guó)氣象災(zāi)害大典·福建卷[M].北京:氣象出版社,2007.

[3] 翟盤茂,任福民.中國(guó)近40年最高最低溫度變化[J].氣象學(xué)報(bào), 1997, 55(4): 418-429.

[4] 葉殿秀, 張勇.1961～2007年我國(guó)霜凍變化特征[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào), 2008, 19(6): 661-664．

[5] 黃嘉佑.氣象統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)報(bào)方法[M]. 北京:氣象出版社,2004.