毛煒嶧，陳　穎

(1.中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆　烏魯木齊　830002；2.中亞大氣科學(xué)研究中心，新疆　烏魯木齊　830002；3.新疆氣候中心，新疆　烏魯木齊　830002)

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1951
—2015年烏魯木齊市寒潮過(guò)程頻數(shù)及強(qiáng)度氣候特征

毛煒嶧1，2，陳穎2,3

(1.中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆烏魯木齊830002；2.中亞大氣科學(xué)研究中心，新疆烏魯木齊830002；3.新疆氣候中心，新疆烏魯木齊830002)

摘要：利用烏魯木齊市氣象站1951年1月1日至2015年12月31日的最低氣溫資料，以日最低氣溫及其降溫幅度為指標(biāo)，基于降溫過(guò)程定義，結(jié)合《寒潮等級(jí)》(GB/T21987—2008)，整理出烏魯木齊市近65 a來(lái)寒潮過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)，分析烏魯木齊市寒潮過(guò)程的頻數(shù)、持續(xù)日數(shù)和6項(xiàng)強(qiáng)度要素氣候特征。結(jié)果表明：(1)近65 a來(lái)，烏魯木齊市共出現(xiàn)265次寒潮過(guò)程，平均每年4.1次。春季4月寒潮過(guò)程最多，占18.3%。寒潮異常偏多年，秋季11月寒潮過(guò)程最多，異常偏少年，春季4月寒潮過(guò)程最多；(2)年以及秋、冬、春季的寒潮過(guò)程頻數(shù)大多在1950年代最多，近5 a(2011—2015年)最少。秋季的寒潮過(guò)程頻數(shù)百分率在下降，而春季從1950年代的28.4%增加到近5 a的50.0%；(3)寒潮過(guò)程持續(xù)日數(shù)平均為2.86 d，其中持續(xù)2～4 d的過(guò)程占78.9%。一般寒潮和強(qiáng)寒潮過(guò)程持續(xù)日數(shù)以2～4 d為主，而特強(qiáng)寒潮過(guò)程以1～3 d為主。在寒潮過(guò)程相對(duì)較多的春季，隨寒潮等級(jí)從一般、強(qiáng)到特強(qiáng)，過(guò)程持續(xù)日數(shù)越來(lái)越短；(4)寒潮過(guò)程降溫幅度平均值為-13.45 ℃，冬季12月的過(guò)程降溫幅度最大。過(guò)程最大24 h、48 h和72 h降溫幅度平均值分別為-8.64 ℃、-11.74 ℃和-13.67 ℃，24 h降溫幅度以春季5月最為劇烈，48 h和72 h降溫幅度均以秋季11月最劇烈；(5)寒潮過(guò)程最低氣溫平均值為-11.55 ℃，冬季1月過(guò)程最低氣溫平均值最低，而5月與9月的寒潮過(guò)程最低氣溫平均值均在0 ℃以上。寒潮過(guò)程日最低氣溫距平最大偏低幅度的平均值為-8.48 ℃，一般、強(qiáng)和特強(qiáng)寒潮過(guò)程的日氣溫距平偏低幅度最強(qiáng)的月份分別是5月、2月和12月。

關(guān)鍵詞：寒潮過(guò)程；頻數(shù)；持續(xù)日數(shù)；強(qiáng)度；烏魯木齊

引言

寒潮是中高緯度地區(qū)常見(jiàn)的災(zāi)害性天氣，寒潮過(guò)程會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)降溫，還會(huì)伴有大風(fēng)、暴風(fēng)雪、低溫等天氣現(xiàn)象， 給農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、人民生活等帶來(lái)很大影響。早在1950年代，陶詩(shī)言[1]和李憲之[2]針對(duì)寒潮天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)需求，對(duì)東亞寒潮進(jìn)行了分型，并且指出影響中國(guó)大陸的冷空氣源地和路徑。1980年代，我國(guó)的寒潮中期預(yù)報(bào)研究取得進(jìn)展，北方多個(gè)省區(qū)幾乎都有寒潮預(yù)報(bào)研究[3-6]，進(jìn)入2000年代以來(lái)，寒潮天氣過(guò)程分析及預(yù)報(bào)研究仍是預(yù)報(bào)員持續(xù)關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域[7-13]，尤其在我國(guó)西北地區(qū)，針對(duì)區(qū)域寒潮過(guò)程演變、形成機(jī)理等有大量研究成果[14-18]。

寒潮過(guò)程影響區(qū)域廣泛，各種研究以及各地的預(yù)報(bào)服務(wù)業(yè)務(wù)中使用的寒潮定義有所差異。有關(guān)寒潮的定義大致有2種：一是基于“寒潮日”的定義，現(xiàn)有研究成果中最多見(jiàn)；二是基于“降溫過(guò)程”的定義。前者大多用某站日平均或者日最低氣溫要素，定義某日的24 h(或48 h、72 h)氣溫下降幅度結(jié)合日最低氣溫指標(biāo)，滿足條件則稱某地當(dāng)日出現(xiàn)寒潮，也就是“單站寒潮日”；區(qū)域內(nèi)某日出現(xiàn)寒潮的站數(shù)超過(guò)一定比例標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則定義為“區(qū)域寒潮日”。在冷空氣活動(dòng)期間，進(jìn)行逐日連續(xù)的“寒潮日”判識(shí)，來(lái)確定單站寒潮過(guò)程或者區(qū)域寒潮過(guò)程。在我國(guó)寒潮氣候評(píng)價(jià)[19]、全國(guó)寒潮氣候特征及其變化特征研究[20-21]，還有我國(guó)北方諸多區(qū)域[22-26]、長(zhǎng)江流域[27]的寒潮氣候變化特征等研究中，都基于此類寒潮定義。后者是基于“降溫過(guò)程”的定義，如錢維宏等[28]在研究全國(guó)寒潮變化特征時(shí)，抓住了降溫過(guò)程特征，以過(guò)程中最大1 d或2 d日最低氣溫降幅達(dá)到10 ℃為寒潮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析；林愛(ài)蘭[29]、伍紅雨[30]等研究華南地區(qū)寒潮過(guò)程氣候變化特征時(shí)，也是從“過(guò)程”角度著手，不過(guò)不是“降溫過(guò)程”，而是“低溫過(guò)程”，將寒潮定義為一個(gè)氣溫持續(xù)低于某界限溫度的過(guò)程，分為降溫階段與升溫階段，從持續(xù)時(shí)間看，既有持續(xù)幾天的天氣過(guò)程，也包括持續(xù)幾十天的氣候事件。上述諸多研究成果中，無(wú)論基于何種寒潮定義，在開展寒潮氣候特征或者氣候變化特征研究中，分析對(duì)象主要是寒潮日數(shù)或頻數(shù)，針對(duì)寒潮過(guò)程強(qiáng)度要素的定量分析極少。

烏魯木齊地處中緯度地區(qū)，位于天山北麓，又是新疆首府，四季分明，自1951年起有連續(xù)氣溫監(jiān)測(cè)資料。基于“降溫過(guò)程”思路，細(xì)化寒潮過(guò)程的強(qiáng)度指標(biāo)，分析烏魯木齊市寒潮過(guò)程頻數(shù)、持續(xù)日數(shù)、強(qiáng)度等要素氣候特征，可提高當(dāng)?shù)睾碧鞖膺^(guò)程的基本規(guī)律認(rèn)識(shí)，為當(dāng)?shù)睾睘?zāi)害防御能力提供技術(shù)支持。

1資料與方法

1.1資料

選取烏魯木齊站日最低氣溫資料，資料長(zhǎng)度從1951年1月1日至2015年12月31日。選取當(dāng)年1月1日至12月31日為一個(gè)年度，共計(jì)65個(gè)完整年度。9—11月為秋季，12月至翌年2月為冬季，3—5月為春季。

1.2寒潮過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)

首先確定以下定義：?jiǎn)握窘禍厝?、單站降溫過(guò)程(初日、終日及持續(xù)日數(shù))、過(guò)程降溫幅度、不同時(shí)段內(nèi)的降溫幅度等，具體見(jiàn)表1。

表1　單次降溫過(guò)程基本概念

《寒潮等級(jí)》(GB/T21987—2008)給出某地(單站)寒潮標(biāo)準(zhǔn)：以日最低氣溫為指標(biāo)，某測(cè)站24 h降溫幅度達(dá)到或超過(guò)8 ℃(或者48 h降溫幅度達(dá)到或超過(guò)10 ℃，72 h降溫幅度達(dá)到或超過(guò)12 ℃)，同時(shí)日最低氣溫降到4 ℃或以下，記為一次寒潮。該定義給出“寒潮日”標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有明確給出“寒潮過(guò)程”的細(xì)節(jié)概念。針對(duì)上述降溫過(guò)程定義(表1)，將一次過(guò)程中的最大24 h、48 h和72 h降溫幅度以及過(guò)程最低氣溫作為判識(shí)指標(biāo)，再用《寒潮等級(jí)》(GB/T21987—2008)的具體標(biāo)準(zhǔn)(表2)，可直接判斷某次降溫過(guò)程是否達(dá)到寒潮標(biāo)準(zhǔn)，并且可以進(jìn)一步判識(shí)出一般、強(qiáng)和特強(qiáng)3類寒潮過(guò)程。

表2　不同等級(jí)寒潮過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)

1.3各季寒潮過(guò)程頻數(shù)統(tǒng)計(jì)

各季的寒潮過(guò)程頻數(shù)統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：過(guò)程的開始日期與結(jié)束日期在同一季節(jié)內(nèi)，則記為該季節(jié)1次過(guò)程，如果降溫過(guò)程的開始日期和結(jié)束日期在2個(gè)相鄰季節(jié)內(nèi)，則2個(gè)季節(jié)各記錄0.5次寒潮過(guò)程。各月寒潮過(guò)程頻數(shù)統(tǒng)計(jì)規(guī)則相同。

1.4各季寒潮單要素強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

各季的寒潮過(guò)程強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：過(guò)程的開始日期與結(jié)束日期在同一季節(jié)內(nèi)，則該寒潮過(guò)程要素參與該季節(jié)強(qiáng)度指標(biāo)統(tǒng)計(jì)；如果寒潮過(guò)程的開始日期和結(jié)束日期在2個(gè)相鄰的季節(jié)內(nèi)，則計(jì)算2個(gè)季節(jié)的強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)均考慮該次寒潮過(guò)程的要素貢獻(xiàn)。各月寒潮過(guò)程單項(xiàng)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)規(guī)則相同。

2寒潮過(guò)程頻數(shù)

2.1季節(jié)頻數(shù)分布

根據(jù)上述寒潮過(guò)程定義，1951—2015年，烏魯木齊市共出現(xiàn)265次寒潮過(guò)程，平均每年4.1次。年平均寒潮過(guò)程頻數(shù)與以寒潮日定義的1961—2013年烏魯木齊市單站寒潮每年3.8次、區(qū)域寒潮每年4.0次的分析結(jié)果[31]比較略多一些。近65 a來(lái)，烏魯木齊市秋、冬、春季分別出現(xiàn)87次、79.5次和98.5次寒潮過(guò)程，單季出現(xiàn)寒潮頻數(shù)最多的是1952/1953冬季(5次)。近65 a，烏魯木齊市年以及秋、冬、春季的寒潮過(guò)程頻數(shù)年際間差異極大。1952年出現(xiàn)寒潮過(guò)程最多(10次)，而1972年未出現(xiàn)寒潮過(guò)程；1954、1961和1968年秋季寒潮過(guò)程最多(4次)；1952/1953年冬季寒潮過(guò)程最多(5次)；1959年春季寒潮過(guò)程最多(4次)。

由表3可見(jiàn)，1951—2015年，烏魯木齊市共出現(xiàn)一般、強(qiáng)和特強(qiáng)寒潮過(guò)程頻數(shù)分別為157次、56次和52次，平均每年2.42次、0.86次和0.80次，分別占寒潮過(guò)程總頻數(shù)的59.2%、21.1%和19.6%。一般寒潮過(guò)程最多的年份是1952、1959、1974、1985、1990和1993年，出現(xiàn)5次，強(qiáng)和特強(qiáng)寒潮過(guò)程出現(xiàn)最多的年份分別是1986年(4次)和1953年(5次)。65 a來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)一般、強(qiáng)和特強(qiáng)寒潮過(guò)程的年份分別有9 a、25 a和30 a。

65 a中的秋、冬、春季分別出現(xiàn)一般寒潮過(guò)程49次、49次和59次，占一般寒潮過(guò)程總數(shù)的31.2%、31.2%和37.6%；秋、冬、春季分別出現(xiàn)強(qiáng)寒潮過(guò)程21次、14次和21次，占強(qiáng)寒潮過(guò)程總數(shù)的37.5%、25.0%和37.5%；秋、冬、春季分別出現(xiàn)特強(qiáng)寒潮過(guò)程17次、16.5次和18.5次，占特強(qiáng)寒潮過(guò)程總數(shù)的32.7%、31.7%和35.6%。一般、強(qiáng)和特強(qiáng)寒潮過(guò)程均以春季出現(xiàn)頻率最高，冬季相對(duì)最少。

2.2月頻數(shù)分布

由表4可見(jiàn)，65 a來(lái)，烏魯木齊市4月、11月出現(xiàn)寒潮過(guò)程最多，分別為48.5次和38.5次，占寒潮過(guò)程總數(shù)的18.3%和14.5%，9月最少，僅12.5次，占寒潮過(guò)程總數(shù)的4.7%。一般與強(qiáng)寒潮過(guò)程均以4月最多、9月最少，4月出現(xiàn)一般寒潮過(guò)程26.5次，占一般寒潮過(guò)程總數(shù)的16.9%，出現(xiàn)強(qiáng)寒潮過(guò)程12次，占強(qiáng)寒潮過(guò)程總數(shù)的21.4%；特強(qiáng)寒潮過(guò)程以11月最多，出現(xiàn)15次，占特強(qiáng)寒潮過(guò)程總數(shù)的28.8%，9月未出現(xiàn)。可見(jiàn)，烏魯木齊市寒潮過(guò)程頻數(shù)月分布呈雙峰型，春季4、5月和秋季10、11月有2個(gè)高發(fā)階段，4月寒潮過(guò)程頻數(shù)最多。一般、強(qiáng)以及特強(qiáng)寒潮過(guò)程頻數(shù)月分布同樣呈雙峰型，但一般和強(qiáng)寒潮過(guò)程的主峰是4月，特強(qiáng)寒潮過(guò)程的主峰是11月。

從1951—2015年中挑選出年寒潮過(guò)程頻數(shù)≤2次的年份為異常偏少年，共有18 a，年寒潮過(guò)程頻數(shù)≥6次的年份作為異常偏多年，共有19 a。分別合成統(tǒng)計(jì)寒潮過(guò)程頻數(shù)異常偏少、偏多年的寒潮過(guò)程頻數(shù)月分布，進(jìn)行比較。

由圖1可見(jiàn)，65 a來(lái)，烏魯木齊市4月寒潮過(guò)程最多，平均每年0.75次，其它月份寒潮過(guò)程頻數(shù)明顯少于4月，次峰值在11月，平均每年0.59次。在19個(gè)寒潮過(guò)程異常偏多年，寒潮過(guò)程頻數(shù)的月分布呈雙峰型，11月最多，平均每年1.11次，次峰值出現(xiàn)在4月，平均每年0.95次。在18個(gè)寒潮過(guò)程異常偏少年，寒潮過(guò)程頻數(shù)的月分布呈單峰型，4月最多，平均每年0.42次。在寒潮異常偏多年，秋季寒潮過(guò)程最多，而在寒潮異常偏少年，春季寒潮過(guò)程最多；寒潮過(guò)程頻數(shù)異常偏多年與偏少年比較，偏多年的各月寒潮頻數(shù)都高于偏少年；春季4月的寒潮頻數(shù)差異最小，無(wú)論是偏多年或是偏少年，出現(xiàn)寒潮過(guò)程均比較多；偏多年的秋季10月和11月寒潮過(guò)程頻數(shù)明顯多于偏少年，兩者之間的差異最大。

表3　近65 a烏魯木齊市不同等級(jí)寒潮過(guò)程頻數(shù)

表4　近65 a烏魯木齊市不同等級(jí)寒潮過(guò)程頻數(shù)月際分布

圖1　1951—2015年寒潮過(guò)程頻數(shù)異常偏多、

2.3頻數(shù)年代際分布

從1951年起，統(tǒng)計(jì)烏魯木齊市每個(gè)年代際寒潮過(guò)程頻數(shù)的年平均值，包括年度以及秋、冬、春季不同時(shí)間尺度。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析不同年代際各季的寒潮過(guò)程頻數(shù)占年度頻數(shù)的百分率，結(jié)果見(jiàn)表5。

1950年代烏魯木齊市平均每年出現(xiàn)寒潮過(guò)程5.8次，2011—2015年間平均每年出現(xiàn)2.4次，減少58.6%。秋、冬、春季的寒潮過(guò)程頻數(shù)1950年代最多，平均每年分別出現(xiàn)2.20次、1.95次和1.65次，而2011—2015年間最少，平均每年分別出現(xiàn)0.40次、0.80次和1.20次，各減少81.8%、59.0%和27.3%。秋、冬、春季的寒潮過(guò)程頻數(shù)占年度總數(shù)的百分率年代際特征有明顯差異，秋季寒潮過(guò)程百分率從1950年代的37.9%下降到近5 a(2011—2015年)的16.7%，冬季寒潮過(guò)程百分率大致呈逐年代際波動(dòng)變化，而春季寒潮過(guò)程百分率從1950年代的28.4%增加到近5 a的50.0%。

表5　1951—2015年烏魯木齊市寒潮過(guò)程頻數(shù)的年代際分布

3過(guò)程持續(xù)日數(shù)特征

1951—2015年，烏魯木齊市265次寒潮過(guò)程持續(xù)日數(shù)在1～8 d，平均2.86 d。其中持續(xù)2 d、3 d和4 d的寒潮過(guò)程最多，分別出現(xiàn)78次、90次和41次，占寒潮過(guò)程總數(shù)的29.4%、34.0%和15.5%，合計(jì)達(dá)78.9%；持續(xù)日數(shù)6 d及以上的寒潮過(guò)程頻數(shù)極少，均不足2%(表6)。一般、強(qiáng)和特強(qiáng)寒潮過(guò)程平均持續(xù)日數(shù)分別為2.87 d、2.75 d和2.92 d。其中一般與強(qiáng)寒潮過(guò)程持續(xù)日數(shù)均以2～4 d為主，分別占同級(jí)別寒潮過(guò)程總數(shù)的79.6%和80.4%；而特強(qiáng)寒潮過(guò)程持續(xù)日數(shù)以1～3d為主，合計(jì)占特強(qiáng)寒潮過(guò)程總數(shù)的76.9%。在寒潮過(guò)程相對(duì)較多的春季，隨寒潮等級(jí)逐漸增強(qiáng)，過(guò)程持續(xù)日數(shù)越來(lái)越短。秋、冬、春季的寒潮過(guò)程平均持續(xù)日數(shù)分別為3.04 d、3.41 d和2.31 d(表7)，冬季平均持續(xù)日數(shù)最長(zhǎng)、秋季次之、春季最短。

表6　烏魯木齊市不同持續(xù)日數(shù)的寒潮過(guò)程頻數(shù)

表7　烏魯木齊市年以及季不同等級(jí)

4降溫幅度

4.1寒潮過(guò)程降溫幅度

1951—2015年，烏魯木齊市265次寒潮過(guò)程降溫幅度平均值為-13.45 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-13.86 ℃、-14.37 ℃和-12.54 ℃，冬季寒潮過(guò)程降溫最劇烈。從月尺度來(lái)看，寒潮過(guò)程降溫幅度最大是12月，其次是11月和1月。157次一般寒潮過(guò)程降溫幅度平均值為-12.01 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-12.11 ℃、-12.75 ℃和-11.38 ℃；56次強(qiáng)寒潮過(guò)程降溫幅度平均為-14.25 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-14.64 ℃、-15.06 ℃和-13.32 ℃；52次特強(qiáng)寒潮過(guò)程降溫幅度平均-16.96 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-17.81 ℃、-18.43 ℃和-15.34 ℃。一般、強(qiáng)和特強(qiáng)寒潮過(guò)程均以冬季過(guò)程降溫最大，春季相對(duì)緩和，3個(gè)級(jí)別的寒潮過(guò)程中冬季與春季的過(guò)程降溫幅度平均值之差分別為1.37 ℃、1.74 ℃和3.09 ℃。從月尺度來(lái)看，一般、強(qiáng)以及特強(qiáng)寒潮過(guò)程降溫幅度均以12月最大(圖2)。

圖2　不同級(jí)別寒潮過(guò)程降溫幅度月際分布

4.2過(guò)程最大24 h降溫幅度

由圖3可以看出，1951—2015年，烏魯木齊市265次寒潮過(guò)程的最大24 h降溫幅度平均值為-8.64 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-8.47 ℃、-8.19 ℃和-9.19 ℃，春季24 h降溫最劇烈。從月尺度來(lái)看，寒潮過(guò)程最大24 h降溫最劇烈的是5月，其次是4月。157次一般寒潮過(guò)程最大24 h降溫幅度平均值為-7.62 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-7.28 ℃、-7.26 ℃和-8.13 ℃；56次強(qiáng)寒潮過(guò)程的最大24 h降溫幅度平均值為-9.07 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-9.03 ℃、-8.40 ℃和-9.56 ℃；52次特強(qiáng)寒潮過(guò)程的最大24 h降溫幅度平均值為-11.26 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-11.13 ℃、-10.67 ℃和-12.15 ℃。一般、強(qiáng)和特強(qiáng)寒潮過(guò)程均以春季24 h降溫幅度最大、冬季相對(duì)緩和，一般、強(qiáng)和特強(qiáng)寒潮過(guò)程的最大24 h降溫幅度均以5月最大。

4.3過(guò)程最大48 h降溫幅度

從圖4看出，1951—2015年，烏魯木齊市234次寒潮過(guò)程的持續(xù)日數(shù)在2 d或以上，其中一般、強(qiáng)和特強(qiáng)寒潮過(guò)程分別為139次、49次和46次。234次寒潮過(guò)程的最大48 h降溫幅度平均值為-11.74 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-11.98 ℃、-11.54 ℃和-11.72 ℃，以秋季48 h降溫最劇烈。從月尺度來(lái)看，寒潮過(guò)程最大48 h降溫幅度最大的是11月，其次是4月。139次一般寒潮過(guò)程最大48 h降溫幅度的平均值為-10.39 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-10.45 ℃、-10.17 ℃和-10.56 ℃，春季寒潮過(guò)程48 h降溫最劇烈；49次強(qiáng)寒潮過(guò)程的最大48 h降溫幅度平均值為-12.51 ℃，秋、冬、春季的平均值分別為-13.00 ℃、-11.92 ℃和-12.41 ℃，秋季寒潮過(guò)程最大48 h降溫幅度最大；46次特強(qiáng)寒潮過(guò)程的最大48 h降溫幅度平均值為-14.97 ℃，秋、冬、春季的平均值分別為-15.03 ℃、-14.72 ℃和-15.23 ℃。一般寒潮過(guò)程的最大48 h降溫最劇烈的是9月，其次是4月；強(qiáng)寒潮過(guò)程最劇烈的是10月，其次是9月；而特強(qiáng)寒潮過(guò)程最劇烈的是1月，其次是4月。

圖3　不同級(jí)別寒潮過(guò)程24 h

圖4　不同級(jí)別寒潮過(guò)程48 h

4.4過(guò)程最大72 h降溫幅度

1951—2015年，烏魯木齊市有156次寒潮過(guò)程的持續(xù)日數(shù)在3 d或以上，其中一般、強(qiáng)和特強(qiáng)寒潮過(guò)程分別為93次、32次和31次。156次寒潮過(guò)程的最大72 h降溫幅度平均值為-13.67 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-13.90 ℃、-13.99 ℃和-12.85 ℃。寒潮過(guò)程最大72 h降溫幅度最大的是11月，其次是12月。93次一般寒潮過(guò)程最大72 h降溫幅度平均值為-12.20 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-12.20 ℃、-12.33 ℃和-12.08 ℃；32次強(qiáng)寒潮過(guò)程的最大72 h降溫幅度平均值為-14.43 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-14.44 ℃、-14.77 ℃和-13.70 ℃；31次特強(qiáng)寒潮過(guò)程的最大72 h降溫幅度平均值為-17.30 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-17.82 ℃、-17.56 ℃和-15.70 ℃。一般和強(qiáng)寒潮過(guò)程的最大72 h降溫幅度以冬季最大，而特強(qiáng)寒潮過(guò)程以秋季最大。一般寒潮過(guò)程最大72 h降溫幅度最大的月份是11月，其次是4月；強(qiáng)寒潮過(guò)程最大72 h降溫最劇烈的月份是9月，其次是2月；而特強(qiáng)寒潮過(guò)程降溫最劇烈的月份是1月，其次是11月(圖5)。

圖5　不同級(jí)別寒潮過(guò)程最大

5過(guò)程最低氣溫及其距平

5.1過(guò)程最低氣溫

1951—2015年，烏魯木齊市265次寒潮過(guò)程最低氣溫平均值為-11.55 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-8.83 ℃、-24.05 ℃和-4.40 ℃，冬季最低，春季最高，兩者相差19.65 ℃。1月的寒潮過(guò)程最低氣溫最低，達(dá)-24.41 ℃，5月與9月的寒潮過(guò)程最低氣溫平均值均在0 ℃以上。157次一般寒潮過(guò)程最低氣溫平均值為-9.74 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-5.58 ℃、-22.26 ℃和-3.19 ℃，冬季最低，春季最高，兩者相差19.07 ℃；56次強(qiáng)寒潮過(guò)程與52次特強(qiáng)寒潮過(guò)程的最低氣溫平均值分別為-11.36 ℃和-17.20 ℃，冬、春季差值分別為19.08 ℃和21.69 ℃。一般寒潮與強(qiáng)寒潮過(guò)程最低氣溫平均值均以1月最低，而特強(qiáng)寒潮的過(guò)程最低氣溫平均值以12月最低(圖6)。

圖6　不同級(jí)別寒潮過(guò)程

5.2過(guò)程日最低氣溫距平最大偏低幅度

1951—2015年，烏魯木齊市265次寒潮過(guò)程日最低氣溫距平最大偏低幅度平均值為-8.48 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-8.70 ℃、-8.50 ℃和-8.49 ℃。寒潮過(guò)程日最低氣溫距平最大偏低幅度以11月最大，其次是5月。157次一般寒潮過(guò)程的日最低氣溫距平最大偏低幅度的平均值為-7.12 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-7.07 ℃、-6.59 ℃和-7.66 ℃；56次強(qiáng)寒潮過(guò)程的日最低氣溫距平最大偏低幅度的平均值為-8.96 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-9.01 ℃、-8.85 ℃和-8.98 ℃，秋季偏低幅度最大；52次特強(qiáng)寒潮過(guò)程的日最低氣溫距平最大偏低幅度的平均值為-12.08 ℃，秋、冬、春季平均值分別為-12.89 ℃、-13.64 ℃和-10.57 ℃，冬季的距平偏低幅度最大。一般、強(qiáng)和特強(qiáng)寒潮過(guò)程的日最低氣溫距平最大偏低幅度最大的月份是5月、2月和12月(圖7)。

圖7　不同級(jí)別寒潮過(guò)程日最低氣溫

6結(jié)論

(1)1951—2015年烏魯木齊市出現(xiàn)寒潮過(guò)程265次，平均每年4.1次，一般、強(qiáng)和特強(qiáng)寒潮分別出現(xiàn)157次、56次和52次。65 a來(lái)烏魯木齊市寒潮過(guò)程以春季最多，占37.2 %。寒潮過(guò)程頻數(shù)的月分布呈雙峰型，在10、11月和4、5月有2個(gè)高發(fā)階段。一般、強(qiáng)和特強(qiáng)寒潮過(guò)程出現(xiàn)最多的月份分別是4月、4月和11月。寒潮過(guò)程頻數(shù)異常偏多年與偏少年比較，偏多年的各月寒潮頻數(shù)都高于偏少年，其中春季4月的寒潮頻數(shù)差異最小，出現(xiàn)寒潮均比較多。偏多年的秋季10月和11月寒潮過(guò)程明顯高于偏少年。

(2) 全年以及秋、冬、春季寒潮過(guò)程頻數(shù)的年代際分布特征具有一致性，1950年代最多，近5 a(2011—2015年)最少。各季寒潮過(guò)程頻數(shù)占年總數(shù)的百分率的年代際分布有明顯差異，秋季寒潮過(guò)程百分率從1950年代的37.9%下降到近5 a的16.7%，而春季寒潮過(guò)程百分率從1950年代的不足30%增加到近5 a的50%。

(3)烏魯木齊市265次寒潮過(guò)程的持續(xù)日數(shù)1～8 d不等，平均2.86 d，其中持續(xù)2～4 d的過(guò)程占78.9 %。一般與強(qiáng)寒潮過(guò)程持續(xù)日數(shù)均以2～4 d為主，而特強(qiáng)寒潮過(guò)程以1～3 d為主。在寒潮過(guò)程相對(duì)較多的春季，隨寒潮等級(jí)從一般、強(qiáng)到特強(qiáng)，過(guò)程持續(xù)日數(shù)越來(lái)越短。

(4)1951—2015年，烏魯木齊市寒潮的過(guò)程降溫幅度平均值為-13.45 ℃，以12月的過(guò)程降溫幅度最大。過(guò)程最大24 h降溫幅度平均值為-8.64 ℃，春季5月降溫最為劇烈。過(guò)程最大48 h、72 h降溫幅度平均值分別為-11.74 ℃和-13.67 ℃，均以秋季11月的降溫幅度最大。

(5)烏魯木齊市265次寒潮過(guò)程的最低氣溫平均值為-11.55 ℃，1月最低，達(dá)到-24.41 ℃，5月與9月寒潮過(guò)程的最低氣溫平均值均在0 ℃以上。一般和強(qiáng)寒潮過(guò)程的最低氣溫平均值均以1月最低，而特強(qiáng)寒潮過(guò)程以12月最低。寒潮過(guò)程日最低氣溫距平最大偏低幅度的平均值為-8.48 ℃，一般、強(qiáng)和特強(qiáng)寒潮過(guò)程的日氣溫距平偏低幅度最強(qiáng)的月份分別是5月、2月和12月。

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Climate Characteristics of Frequency and Intensity of Cold Wave Processes in Urumqi During 1951-2015

MAO Weiyi1，2, CHEN Ying2，3

(1.InstituteofDesertMeteorology,ChinaMeteorologicalAdministration,Urumqi830002,China;2.CenterforCentralAsianAtmosphereScienceResearch,Urumqi830002,China;3.XinjiangClimateCenter,Urumqi830002,China)

Abstract:Based on minimum air temperature of Urumqi meteorological station from January 1st, 1951 to December 31th, 2015, with daily minimum temperature and temperature falling range as indexes, the database of cold wave processes in Urumqi in recent 65 years was built according to the “Grades of cold wave”(GB/T 21987-2008), and the climate characteristics of frequency, lasting days and six intensity elements of cold wave processes were analyzed. The results are as follows:(1)There were 265 times cold wave processes occurring in Urumqi and 4.1 times per year on average in recent 65 years, among them, the general, strong and extra strong cold wave processes were 157, 56 and 52 times, respectively. Cold wave processes often occurred from September to next May, in April it was most with about 18.4%. In more cold wave years, the frequency of cold wave processes was highest in November, conversely, it was hightest in April. (2)The annual, spring, autumn and winter frequencies of cold wave process were maximum in the 1950s and minimum in the recent five years (2011-2015). The frequency percentage of cold wave process was falling in autumn, but in spring it increased from 28.4% in the 1950s to 50.0% in recent five years. (3)The mean lasting days of cold wave process was about 2.86 d, it accounted for 78.9% that cold wave processes lasted about 2 to 4 days, and the average lasting periods of general, strong, extra strong cold wave processes were about 2.87 days, 2.75 days and 2.92 days. (4)The mean temperature falling range during cold wave processes in Urumqi was -13.45 ℃, and in December it was maximum. The maximum temperature falling range of 24 hours, 48 hours and 72 hours was about -8.64 ℃, -11.74 ℃ and -13.67 ℃ on average, respectively. Temperature falling range of 24 hours was largest in May, and for 48 hours and 72 hours, they were strongest in November. (5)The average minimum air temperature during cold wave processes was -11.55 ℃. It was lowest in January, and in May and September they were all above 0 ℃. The average value of daily minimum temperature anomaly maximum low amplitude during cold wave processes was -8.48 ℃, and it was largest in May, February and December for general, strong and extra strong cold wave process, respectively.

Key words:cold wave process; frequency; lasting days; intensity; Urumqi

收稿日期：2015-12-08；改回日期：2016-03-03

基金項(xiàng)目：中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(IDM201502)“新疆區(qū)域降溫過(guò)程及極端低溫事件的年、季定量評(píng)估研究及應(yīng)用”資助

作者簡(jiǎn)介：毛煒嶧(1969-)，河南淮陽(yáng)人，正研級(jí)高工，主要從事氣候診斷、預(yù)測(cè)、氣候變化影響等研究. E-mail:mao6991@vip.sina.com

文章編號(hào)：1006-7639(2016)-03-09-0403

DOI:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-03-0403

中圖分類號(hào)：P468

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

毛煒嶧，陳穎.1951—2015年烏魯木齊市寒潮過(guò)程頻數(shù)及強(qiáng)度氣候特征[J].干旱氣象，2016，34(3)：403-411, [MAO Weiyi, CHEN Ying. Climate Characteristics of Frequency and Intensity of Cold Wave Processes in Urumqi During 1951-2015[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(3):403-411], DOI:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-03-0403