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        黑龍江省春季強降溫天氣分析與服務(wù)

        2016-02-09 02:30:33王蕾張舒
        黑龍江氣象 2016年4期
        關(guān)鍵詞:區(qū)域性降溫黑龍江省

        王蕾,張舒

        (黑龍江省氣象服務(wù)中心,黑龍江哈爾濱150030)

        黑龍江省春季強降溫天氣分析與服務(wù)

        王蕾,張舒

        (黑龍江省氣象服務(wù)中心,黑龍江哈爾濱150030)

        利用黑龍江省45個站點1984-2014年共30 a的春季(3-5月)最低氣溫資料,采用統(tǒng)計學方法分析了春季強降溫天氣的變化特征和分布規(guī)律。結(jié)果表明:黑龍江省春季強降溫次數(shù)的地域分布存在明顯差異,平原地區(qū)明顯少于山區(qū)。強降溫天氣具有較明顯的區(qū)域性特征,隨著強降溫次數(shù)的增多其區(qū)域性越明顯。強降溫年代、年際次數(shù)總體呈增多趨勢,并且其年際變化具有顯著性特點;強降溫天氣主要發(fā)生在3月,5月份僅在大興安嶺地區(qū)有強降溫天氣發(fā)生;各強度強降溫次數(shù)的變率較大,隨著降溫強度的增大,強降溫次數(shù)迅速減少。

        強降溫;統(tǒng)計分析;最低氣溫

        1 引言

        黑龍江省春季天氣變化頻繁,各氣象要素中氣溫的波動非常顯著,強降溫天氣發(fā)生時,冷空氣迅速進入,氣溫迅速下降,還經(jīng)常引發(fā)大風、霜凍、雪災、雨凇等災害,不但給人民生活帶來極大影響,更會對農(nóng)業(yè)、交通、電力等行業(yè)生產(chǎn)造成直接的經(jīng)濟損失。尤其黑龍江是農(nóng)業(yè)大省,春季的播種期是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動至關(guān)重要的環(huán)節(jié),降溫天氣過程對春播的影響非同小可;晚春時節(jié)劇烈的降溫還會引發(fā)霜凍,損害幼苗,導致產(chǎn)量降低[1]。所以做好強降溫的預報工作具有十分重要的現(xiàn)實意義,對提高強降溫的監(jiān)測、預報、預警能力都有非常重要的作用,還會為政府部門提供準確及時的決策依據(jù),對農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)開展、氣象災害防御和促進地方經(jīng)濟發(fā)展都將有所貢獻。文章應用近年的氣象資料,對黑龍江省春季強降溫天氣進行統(tǒng)計分析,旨在了解強降溫的發(fā)生規(guī)律和變化特征,并根據(jù)分析結(jié)果對強降溫天氣過程的預報和服務(wù)工作提出思路和建議,進一步提高強降溫天氣的預報服務(wù)水平。

        2 資料和研究方法

        2.1 資料選取

        本文所用資料是黑龍江省81個站點的逐日最低氣溫資料,時間長度選取為1994年1月-2014年 12月。考慮資料的適用性,剔除了建站時間較晚、資料有缺失的站點后得到45個代表站,并根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點,并參考其對應的地理環(huán)境可以將黑龍江省劃分為四個區(qū)域,分別以松嫩平原區(qū)域、三江平原區(qū)域,北部林區(qū)以及牡丹江地區(qū)為其命名,每個區(qū)域包含3-19個站點不等。

        2.2 強降溫標準

        強降溫過程各地標準不一,根據(jù)黑龍江省天氣、氣候?qū)嶋H狀況,結(jié)合代表站地理位置的分布,參考《中短期天氣預報質(zhì)量檢驗辦法》以及寒潮年鑒[1],定義如下:

        (1)單站強降溫的標準為:日最低氣溫24 h下降幅度≥10℃,最低氣溫≤4℃;

        (2)區(qū)域性強降溫的標準為:劃分區(qū)域內(nèi),達單站強降溫標準的站數(shù)為總站數(shù)的三分之一及以上。

        2.3 研究方法

        統(tǒng)計分析方法:分析強降溫的空間分布特征時,用同一站點不同年份的平均(n=30)表示多年平均強降溫次數(shù),并分析強降溫的區(qū)域性特征;分析強降溫的時間分布特征時,對不同年份出現(xiàn)的強降溫天氣次數(shù)進行對比,分析各年份強降溫變化曲線,計算線性回歸方程,研究強降溫的年代際變化,分析各月份強降溫次數(shù)。

        3 結(jié)果分析

        3.1 黑龍江省春季強降溫天氣的空間分布特征

        3.1.1 強降溫空間分布

        黑龍江省地形復雜,地勢參差不齊,平原與山區(qū)并存,春季強降溫天氣時有發(fā)生,且強降溫的地域分布存在明顯差異。分析45個代表站點強降溫次數(shù)發(fā)現(xiàn)(圖1):1984-2014年春季(3-5月)中,全省年平均強降溫天氣40.1次,其中平均強降溫次數(shù)呼中最多,占總站次數(shù)的10.6%,其次為漠河,占總站次數(shù)的9.0%,強降溫次數(shù)最少的為鶴崗,僅占總站次數(shù)的0.001%。

        圖1 1984-2014年黑龍江省春季(3-5月)45站年平均強降溫次數(shù)

        各地區(qū)春季的強降溫次數(shù)差異明顯,其中北部林區(qū)整體次數(shù)較多,松嫩平原和三江平原地區(qū)平均強降溫發(fā)生次數(shù)較少。結(jié)合黑龍江省的地形特點,可以發(fā)現(xiàn)春季強降溫發(fā)生次數(shù)的分布與地形的分布特點較相似,平原地區(qū)的強降溫發(fā)生次數(shù)明顯少于山區(qū)或半山區(qū)等寒冷地帶(表1)。

        表1 1984-2014年黑龍江省各區(qū)域春季(3-5月)年平均強降溫次數(shù)(單位:次)

        3.1.2 強降溫區(qū)域性特征

        黑龍江省春季強降溫天氣具有較明顯的區(qū)域性特征。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),黑龍江省1984-2014年春季(3-5月)四個區(qū)域中有站點出現(xiàn)強降溫天氣的天數(shù)分別為292、108、109和49 d,定義相同區(qū)域內(nèi)總站數(shù)的三分之一及以上站點達到強降溫標準即為區(qū)域性強降溫天氣,則四個區(qū)域的區(qū)域強降溫天數(shù)分別為142、60、39和17 d,分別占各區(qū)域強降溫總天數(shù)的34.7-55.65%,且同時出現(xiàn)的站點一般為相鄰站??梢缘贸鼋Y(jié)論:黑龍江省春季強降溫天氣中區(qū)域性強降溫次數(shù)較多,其中北部林區(qū)區(qū)域性強降溫天數(shù)占總降溫天數(shù)的半數(shù)以上,且整體上看區(qū)域性強降溫的比例是隨著強降溫總天數(shù)的增多而增大的。

        3.2 黑龍江省春季強降溫天氣的時間變化規(guī)律

        3.2.1 強降溫年代際變化

        表2為1984-2014年黑龍江省春季(3-5月)45站點逐年代年平均強降溫總次數(shù)及距平(80年代和10年代分別為6 a和4 a的平均)。由表2可知,黑龍江省春季強降溫次數(shù)隨年代整體呈增多趨勢,其中80年代強降溫次數(shù)較少,90年代減少到最少,21世紀以后開始逐年代增加,21世紀10年代年平均強降溫總次數(shù)最多。

        表2 1984-2014年黑龍江省春季(3-5月)逐年代年平均強降溫總次數(shù)及距平(單位:次)

        3.2.2 強降溫年代際變化

        由圖2可以看出,強降溫次數(shù)的年際變化比較明顯,逐年呈總體增多趨勢。計算30 a強降溫次數(shù)的一元線性回歸方程,得到y(tǒng)=-75.692+0.055x,并經(jīng)過F檢驗,通過了a=0.05的顯著性檢驗。這一結(jié)論與王遵婭[2]等在2006年得出的全國大部分區(qū)域的寒潮頻次在寒潮季都呈減弱趨勢,東北地區(qū)尤其明顯的研究結(jié)果并不一致,分析原因除了強降溫與寒潮采用標準不同、年份和季節(jié)選取有差異以及統(tǒng)計方法不一致所致外,還與近30 a來黑龍江省春季極端天氣較多,2000年以后強降溫次數(shù)增多有關(guān)。根據(jù)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),1984-2014年黑龍江省春季發(fā)生強降溫天氣站次最多的前20次中,2000年以后發(fā)生的占總次數(shù)的四分之三。這些原因造成了黑龍江省春季強降溫天氣呈總體增多趨勢的情況。

        圖3為1984-2014年黑龍江省春季(3-5月)強降溫發(fā)生站次的5點平滑曲線,分析平滑后的強降溫站次演變規(guī)律可知,1984-1988年強降溫站次呈小幅減少趨勢,1988-1991年強降溫站次有所增多,1991-1994年強降溫站次轉(zhuǎn)為減少趨勢,1994年以后強降溫站次一直呈現(xiàn)增多趨勢,到2009年再次開始出現(xiàn)減少趨勢。

        圖2 1984-2014年黑龍江省春季(3-5月)強降溫發(fā)生站次的年際變化

        圖3 1984-2014年黑龍江省春季(3-5月)強降溫發(fā)生站次的五點平滑曲線

        3.2.3 強降溫月際變化

        在月際分布上,強降溫次數(shù)明顯3月份最多,占總次數(shù)的85.5%;4月份其次,占總次數(shù)的11.6%;5月最少,僅占總次數(shù)的2.8%。其中只有北部林區(qū)5月份有強降溫天氣發(fā)生,且集中在大興安嶺地區(qū)的漠河站和呼中站。

        3.3 春季強降溫強度特征

        定義降溫強度標準,按照一般強降溫(10℃≤△T<12℃)、較強降溫(12℃≤△T<14℃)和特強降溫(△T>14℃)將強降溫進行等級劃分,分析強降溫強度的分布特征[3]。

        按照上述標準,可統(tǒng)計出1984-2014年黑龍江省春季(3-5月)各等級強降溫的次數(shù)占總次數(shù)的比例,可知各強度強降溫次數(shù)變率很大,其中一般性強降溫占總次數(shù)的56.6%,較強降溫占總次數(shù)的25.5%,特強降溫占總次數(shù)的17.9%。由此可見,隨著強降溫強度的增大,強降溫次數(shù)迅速減少。

        4 黑龍江省春季強降溫天氣的服務(wù)建議

        4.1 強降溫天氣氣象服務(wù)

        黑龍江省春季天氣變化頻繁,氣溫波動幅度較大,強降溫天氣時有發(fā)生。2011年3月18日、2013年3月17日等日,黑龍江省都出現(xiàn)了大范圍的強降溫天氣過程,全省各地溫度大幅下降,給交通、電力等行業(yè)的正常生產(chǎn)以及公眾的日常生活都帶來較大影響[4]。

        春季強降溫天氣往往是伴隨著劇烈降溫、大風和降雪天氣發(fā)生的,降雪會引發(fā)道路濕滑和能見度降低,從而導致交通延誤、旅客滯留等情況,影響鐵路、公路、航道等領(lǐng)域的交通出行;降雪降溫天氣過程對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也會造成不利影響,積雪和持續(xù)低溫會妨礙春播進度,甚至出現(xiàn)低溫凍害和晚霜凍,傷害種子和幼苗,導致減產(chǎn)乃至絕收,氣溫驟降也會使得棚內(nèi)溫度明顯下滑,不利于部分作物的正常生長,影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[5];強降溫天氣還容易導致電線積冰和冰凍災害,常造成斷線、停電等比較嚴重的事故,甚至致使電纜斷裂、供電設(shè)施倒塌,對電力系統(tǒng)的運行造成災難性影響[6];劇烈的降溫還容易引發(fā)感冒等呼吸系統(tǒng)疾病,損害公眾身體健康[7]。

        4.2 強降溫天氣服務(wù)流程

        由于強降溫天氣過程的有效服務(wù)既是重點又是難點,所以通過對強降溫天氣的分布特征和變化規(guī)律進行分析,能夠為做好強降溫天氣服務(wù)提供思路,為行業(yè)的正常運行提供保障。根據(jù)上述分析結(jié)果,可制定黑龍江省春季強降溫天氣的氣象服務(wù)流程[8-9](圖4)。

        圖4 黑龍江省春季強降溫天氣的氣象服務(wù)流程

        5 結(jié)論

        (1)受地形地貌及山脈阻擋的影響,近30 a來黑龍江省春季(3-5月)強降溫地域分布存在明顯差異,其中北部林區(qū)整體次數(shù)較多,牡丹江地區(qū)次之,松嫩平原和三江平原地區(qū)平均強降溫發(fā)生次數(shù)較少。強降溫有明顯的區(qū)域性特征,并且隨著強降溫次數(shù)的增多其區(qū)域性更加明顯。

        (2)黑龍江省春季強降溫次數(shù)80年代強降溫次數(shù)較少,90年代減少到最少,21世紀以后開始逐年代增加,21世紀10年代年平均強降溫總次數(shù)最多;春季強降溫次數(shù)的年際變化比較明顯,整體呈增多趨勢,并通過了顯著性檢驗;春季強降溫主要發(fā)生在3月份,5月份僅大興安嶺地區(qū)有強降溫天氣出現(xiàn)。

        (3)黑龍江省春季各強度強降溫次數(shù)的變率較大,強降溫次數(shù)隨著降溫強度的增大而迅速減少。

        (4)黑龍江省春季強降溫天氣將給交通、電力等行業(yè)的正常生產(chǎn)以及公眾的日常生活都帶來較大影響,應該從預報準確、預警及時,多樣防治、及時救災,部門聯(lián)動、廣泛宣傳等角度建立黑龍江省春季強降溫天氣的氣象服務(wù)流程。

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        [2]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.

        [3]楊曉玲,丁文魁,馬中華等.河西走廊東部強降溫變化特征和典型環(huán)流型[J].氣象,2016,42(6):756-763.

        [4]周一,劉松濤,吳迎旭.黑龍江省災害性天氣統(tǒng)計分析[J].黑龍江氣象,2008,25(4):30-32.

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        [6]尹東.對今年初冰凍氣象災害的思考與對策[J].前進論壇,2008-06-05.

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        [8]羅文芳,劉貴玲.提高應對氣象災害應急氣象服務(wù)能力的探討與思考[J].防災科技學院學報,2008,10(2): 77-80.

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        表2 1961-2011年綏化市各縣區(qū)年降水量極值及出現(xiàn)年份

        從表2可見,1961-2011年綏棱、北林、望奎、青岡、明水、蘭西、安達的年降水量極小值均出現(xiàn)在El Nino年(1969、1983、1998、2002年),其中慶安的年降水量極小值出現(xiàn)在El Nino次年(2010年);綏棱、慶安、北林、望奎、明水的年降水量極大值均出現(xiàn)在El Nino次年(1988、1993、1998、2005年),其中蘭西的年降水量極大值出現(xiàn)在El Nino次年(2004年)。由此可見,El Nino事件對綏化市各縣區(qū)的年降水量有不同程度的影響,El Nino年綏化市年降水量會異常偏小,El Nino次年綏化市年降水量會異常偏多。

        5 結(jié)論

        (1)El Nino事件對綏化市降水量有顯著的影響,當年全市降水量明顯偏高,次年降水量略偏高。

        (2)El Nino事件對綏化市各縣區(qū)的年降水量有不同程度的影響,El Nino年綏化市年降水量會異常偏小,El Nino次年綏化市年降水量會異常偏多。

        參考文獻

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        1002-252X(2016)04-0024-04

        2016-9-1

        王蕾(1991-),女,吉林省農(nóng)安縣人,南京信息工程大學,本科生,助理工程師.

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