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        近4 0 a棗莊霜凍變化特征分析

        2015-08-23 01:42:31趙淑芳陳連俠張立文
        海洋氣象學(xué)報(bào) 2015年3期
        關(guān)鍵詞:最低氣溫棗莊霜凍

        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(jì)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(diǎn)。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(shí)間比初霜凍推遲的時(shí)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(bào)、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(jì)法計(jì)算氣象要素隨時(shí)間變化的趨勢及大小,當(dāng)氣候傾向率為正時(shí),表示序列隨時(shí)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?yàn)樗从沉怂獌鰵夂虻漠惓P「怕适录奶卣?。根?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(jì)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?,初霜凍日的線性傾向率約為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。總之,初霜凍日在年代際間的變化表現(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(diǎn)。

        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(diǎn)。

        (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(bào)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(shí)空特點(diǎn)[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(bào),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(bào),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(bào),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(bào)工作。

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