張 玥,陳永平*,劉穎婧,董家根,羅俐雅

(1.河海大學(xué) 水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210098；2.河海大學(xué) 港口海岸與近海工程學(xué)院，江蘇 南京 210098；3.江蘇省水文水資源勘測(cè)局，江蘇 南京 210029)

影響江蘇的寒潮時(shí)空分布及氣候變化特征

張 玥1，2,陳永平1，2*,劉穎婧1，2,董家根3,羅俐雅3

(1.河海大學(xué) 水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210098；2.河海大學(xué) 港口海岸與近海工程學(xué)院，江蘇 南京 210098；3.江蘇省水文水資源勘測(cè)局，江蘇 南京 210029)

利用1979～2015年江蘇省12個(gè)氣象臺(tái)站日最低氣溫資料，按照最新寒潮標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同強(qiáng)度寒潮分類統(tǒng)計(jì)，運(yùn)用線性趨勢(shì)法、M-K突變檢驗(yàn)以及小波分析方法，分析了影響江蘇地區(qū)寒潮過(guò)程的氣候特征及其變化。結(jié)果表明：江蘇省單站寒潮及單站強(qiáng)寒潮發(fā)生頻次的空間分布特征相似，大體上呈現(xiàn)出由西北向東南遞減、由沿海向內(nèi)陸遞增趨勢(shì)，以中路路徑為主；特強(qiáng)寒潮發(fā)生頻次由東北向西南遞減，以東路路徑為主。歷史上影響江蘇的寒潮月際及季節(jié)分布明顯，秋冬季較多，春季較少；強(qiáng)寒潮總體呈不顯著增加趨勢(shì)，但在2009年以后顯著增加；特強(qiáng)寒潮在1986年以后呈現(xiàn)出顯著增加趨勢(shì)。小波分析表明，不同強(qiáng)度的寒潮具有不同的周期特征。寒潮及強(qiáng)寒潮在氣候變暖的背景下不穩(wěn)定性增加。

江蘇；寒潮；氣候特征；突變檢驗(yàn)；小波分析

0 引言

寒潮是一種北方的強(qiáng)冷空氣大規(guī)模向南侵襲我國(guó)的過(guò)程，會(huì)造成沿途大范圍的急劇降溫、大風(fēng)和雨雪天氣，對(duì)農(nóng)牧業(yè)、交通、電力以及航海安全造成威脅，是我國(guó)重大災(zāi)害性天氣之一。我國(guó)學(xué)者從20世紀(jì)30年代中期[1]開(kāi)始對(duì)寒潮天氣進(jìn)行系統(tǒng)研究，涵蓋對(duì)寒潮的路徑成因、高空觀測(cè)天氣系統(tǒng)、預(yù)報(bào)指標(biāo)等方面，以及對(duì)典型寒潮個(gè)例的物理量場(chǎng)及能量分析等[2-5]。

江蘇省位于我國(guó)東部海岸線中段，同時(shí)受到寒潮和臺(tái)風(fēng)的影響[6-7]，長(zhǎng)江穿省而過(guò)，特殊的地理位置滿足了不同農(nóng)作物的種植要求，種類豐富。寒潮引發(fā)的劇烈降溫會(huì)引起江蘇地區(qū)小麥、油菜等糧食、經(jīng)濟(jì)作物的霜凍害，其伴隨的大風(fēng)、雨雪天氣也會(huì)損壞果木及棚架棚膜，造成作物大量減產(chǎn)，農(nóng)牧業(yè)損失嚴(yán)重。在全球變暖的背景下[8]，相關(guān)學(xué)者[9-11]對(duì)我國(guó)寒潮的頻次特征和強(qiáng)度變化進(jìn)行了研究，分析發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)60年代至20世紀(jì)末，江蘇地區(qū)寒潮發(fā)生頻次呈現(xiàn)出減少趨勢(shì)，強(qiáng)度減弱不明顯。陳佑淑等[12]采用溫度負(fù)距平值與過(guò)程降溫值標(biāo)準(zhǔn)對(duì)我國(guó)寒潮進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，得出江蘇省是降溫幅度較為嚴(yán)重的省份。張鵬等[6]統(tǒng)計(jì)分析了江蘇省區(qū)域性寒潮和大范圍寒潮，歸納出江蘇寒潮主要有3類天氣型、3種路徑，且常伴有大風(fēng)和較大降水。此外，史詩(shī)楊等[13]、孫磊等[14]通過(guò)對(duì)500 hPa及850 hPa天氣圖的分析歸納出了常州、徐州地區(qū)典型寒潮過(guò)程的天氣形勢(shì)及物理量特征。阮蔚琳等[15]、趙燕華等[16]采用2005年寒潮標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)無(wú)錫、宿遷地區(qū)的寒潮進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明兩地區(qū)寒潮均存在線性減小趨勢(shì)，且宿遷地區(qū)寒潮存在3次躍變。

目前對(duì)江蘇寒潮典型天氣形勢(shì)的分析已取得了較有意義的成果，但對(duì)于寒潮氣候特征的研究往往局限于某一特定的地區(qū)，具有明顯的區(qū)域性，無(wú)法反映全省寒潮的氣候特征；同時(shí)研究所運(yùn)用的寒潮劃分標(biāo)準(zhǔn)較為陳舊，具有一定的時(shí)間局限性，而本世紀(jì)前10年是近100年來(lái)最暖的年份[8]，冬季氣溫的顯著升高會(huì)對(duì)全省寒潮氣候特征產(chǎn)生影響。另外，也沒(méi)有一個(gè)對(duì)于江蘇不同強(qiáng)度寒潮特征的分類研究，不同強(qiáng)度的寒潮造成的影響不同。因此我們利用最新的寒潮劃分標(biāo)準(zhǔn)及氣象資料，從強(qiáng)度角度對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列的江蘇寒潮進(jìn)行了分類統(tǒng)計(jì)，總結(jié)出全省不同強(qiáng)度寒潮發(fā)生頻次的時(shí)空分布以及變化趨勢(shì)，并分析了各級(jí)寒潮的突變、周期特征及其原因，以期為氣候變暖背景下江蘇地區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)和地方農(nóng)業(yè)規(guī)劃工作提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

根據(jù)國(guó)家氣象信息中心[17]提供的中國(guó)地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集臺(tái)站信息，選取1979年以前建站的、1979～2015年無(wú)缺測(cè)的均勻分布于江蘇地區(qū)的12個(gè)站點(diǎn)，分別是位于江蘇省徐州市的徐州站、連云港市的贛榆站、淮安市的盱眙站、鹽城市的射陽(yáng)站和東臺(tái)站、揚(yáng)州市的高郵站、南京市的南京站、常州市的常州站和溧陽(yáng)站、南通市的南通站和呂泗站、蘇州市的吳縣東山站。采用上述氣象站實(shí)測(cè)逐日氣溫資料進(jìn)行寒潮統(tǒng)計(jì)和分析。

1.2 寒潮劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)中國(guó)氣象局提出的《寒潮等級(jí)》[18]中對(duì)單站寒潮的規(guī)定，將寒潮劃分為3個(gè)等級(jí)：

寒潮：使當(dāng)?shù)氐娜兆畹?或日平均)氣溫在24 h內(nèi)降溫幅度≥8 ℃，或48 h內(nèi)降溫幅度≥10 ℃，或72 h內(nèi)降溫幅度≥12 ℃，而且使該地日最低氣溫≤4 ℃的冷空氣活動(dòng)。

強(qiáng)寒潮：使當(dāng)?shù)氐娜兆畹?或日平均)氣溫在24 h內(nèi)降溫幅度≥10 ℃，或48 h內(nèi)降溫幅度≥12 ℃，或72 h內(nèi)降溫幅度≥14 ℃，而且使該地日最低氣溫≤2 ℃的冷空氣活動(dòng)。

特強(qiáng)寒潮：使當(dāng)?shù)氐娜兆畹?或日平均)氣溫在24 h內(nèi)降溫幅度≥12 ℃，或48 h內(nèi)降溫幅度≥14 ℃，或72 h內(nèi)降溫幅度≥16 ℃，而且使該地日最低氣溫≤0 ℃的冷空氣活動(dòng)。

本文采用日最低氣溫的下降幅度作為判定標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 研究方法

利用線性趨勢(shì)方法分析江蘇省各級(jí)寒潮的年際變化趨勢(shì)，并使用Mann-Kendall法對(duì)各級(jí)寒潮進(jìn)行突變檢測(cè)。Mann-Kendall法是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，其優(yōu)點(diǎn)主要在于被檢序列無(wú)需遵從特定分布規(guī)律，序列中存在的少數(shù)異常值也不會(huì)影響檢驗(yàn)結(jié)果。繪制UF(順時(shí)間序列統(tǒng)計(jì)量)和UB(逆時(shí)間序列統(tǒng)計(jì)量)兩條統(tǒng)計(jì)量曲線和給定顯著性水平對(duì)應(yīng)的臨界線，如果UF與UB兩條曲線在臨界線間相交，則交點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻便是突變開(kāi)始的時(shí)間。Mann-Kendall法是目前常用的突變檢測(cè)方法[19]。

利用小波分析對(duì)各級(jí)寒潮的周期性和階段性進(jìn)行分析，由于Morlet小波常用于氣象研究當(dāng)中，故本文采用Morlet小波進(jìn)行分析。小波分析是一種兼顧時(shí)域和頻域的信號(hào)分析方法，在進(jìn)行小波分析之前，為了消除邊界效應(yīng)的影響，對(duì)原始資料序列進(jìn)行了周期延拓，進(jìn)行小波變換后再截取對(duì)應(yīng)原始資料的小波系數(shù)來(lái)分析[20]。

小波變換系數(shù)實(shí)部圖能反映寒潮頻次序列在不同時(shí)間尺度的周期分布特征，根據(jù)周期對(duì)應(yīng)能量強(qiáng)弱可以預(yù)測(cè)寒潮的近期發(fā)生趨勢(shì)。根據(jù)小波方差圖可以得到寒潮序列波動(dòng)能量隨時(shí)間尺度的分布，從而確定時(shí)間序列的主要周期。

2 各級(jí)寒潮的氣候特征

2.1 各級(jí)單站寒潮空間分布特征分析

由于地理位置和地形的差異，江蘇省各地所出現(xiàn)的寒潮次數(shù)是不同的。根據(jù)1979～2015年各站逐日最低氣溫，按上述寒潮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得出各站近37年各級(jí)寒潮出現(xiàn)次數(shù)并繪制在圖1～圖3上。

圖1 1979～2015年江蘇省單站寒潮頻次分布(a)和線性變化趨勢(shì)系數(shù)(b)

從圖1a可見(jiàn)，單站寒潮的發(fā)生頻次大體上呈現(xiàn)出由西北向東南遞減、由沿海向內(nèi)陸遞增趨勢(shì)。寒潮最多的地區(qū)位于西北部的徐州地區(qū)，另外在南京、贛榆、盱眙、射陽(yáng)附近出現(xiàn)頻次也較多，頻次大約在0.81～2.05/a之間。西北-東南的等值線走向與寒潮過(guò)境的路線密切相關(guān)，說(shuō)明江蘇省寒潮以中路路徑[6]為主。根據(jù)圖1b，近37年來(lái)，江蘇省大部分地區(qū)的寒潮頻次呈現(xiàn)出減少趨勢(shì)(圖中虛線部分)，且1/3地區(qū)寒潮減少趨勢(shì)通過(guò)了0.1的顯著性檢驗(yàn)，盱眙和高郵附近的寒潮減少趨勢(shì)最為顯著。僅江蘇省東部沿海南通以北區(qū)域以及南部蘇州地區(qū)呈增加趨勢(shì)(圖中實(shí)線部分)，增加最多的為東部沿海的東臺(tái)地區(qū)，為0.027次/a。寒潮在全省大部分地區(qū)呈現(xiàn)出的減少趨勢(shì)與文獻(xiàn)[10]關(guān)于華東地區(qū)寒潮減少的結(jié)論一致。沿海區(qū)域的寒潮大風(fēng)有時(shí)會(huì)造成較大降水[21-23]，所以應(yīng)該加強(qiáng)沿海寒潮增多區(qū)域風(fēng)暴潮的研究與防范。

由圖2a強(qiáng)寒潮空間分布可知，單站強(qiáng)寒潮發(fā)生頻次的分布與單站寒潮相似，都大致呈現(xiàn)由西北向東南遞減趨勢(shì)，強(qiáng)寒潮頻次大約在0.22～0.51/a，江蘇省強(qiáng)寒潮以中路路徑[6]為主。存在兩個(gè)極小值中心，分別位于東臺(tái)和吳縣東山附近，這可能與山地丘陵地形有關(guān)。從圖2b可以看出，江蘇強(qiáng)寒潮也呈現(xiàn)出大范圍的減少趨勢(shì)，僅連云港北部地區(qū)以及東臺(tái)以南地區(qū)呈增加趨勢(shì)，增加最多的地區(qū)是常州地區(qū)，為0.013次/a。

圖2 1979～2015年江蘇省單站強(qiáng)寒潮頻次分布(a)和線性變化趨勢(shì)系數(shù)(b)

由圖3可知，特強(qiáng)寒潮頻次大約在0.03～0.11次/a之間，在射陽(yáng)、南通附近存在大值中心，而在東臺(tái)附近出現(xiàn)極小值中心，這可能與強(qiáng)冷空氣的登陸點(diǎn)和分股有關(guān)。特強(qiáng)寒潮的頻次分布，大致呈東北向西南遞減趨勢(shì)，說(shuō)明導(dǎo)致江蘇特強(qiáng)寒潮的冷空氣路徑以東路[6]為主。

2.2 各級(jí)寒潮時(shí)間變化特征分析

根據(jù)上述寒潮標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)，結(jié)合實(shí)際情況考慮，如果出現(xiàn)一站或一站以上地區(qū)達(dá)到寒潮標(biāo)準(zhǔn)，就定為出現(xiàn)一次寒潮天氣過(guò)程。因同一個(gè)天氣過(guò)程造成的江蘇省各地不同影響日的寒潮，按照一個(gè)過(guò)程進(jìn)行處理。

2.2.1 年際變化特征 利用線性趨勢(shì)法分析近37年來(lái)江蘇各級(jí)寒潮的變化趨勢(shì)。由圖4可知，在全球氣候變暖的情況下，寒潮總體呈現(xiàn)出減小趨勢(shì)，強(qiáng)寒潮呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，兩者均未通過(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)。由圖4a可以看出，寒潮頻次年均值為4.8次，平均每10年減少0.4次，1979年以及1980年寒潮發(fā)生最多，1982～1989、1999～2005年為寒潮活動(dòng)沉寂期，1990～1998、2006～2012年為寒潮活動(dòng)頻發(fā)期。由圖4b可見(jiàn)，強(qiáng)寒潮頻次年均值為1.6次，平均每10年增加0.07次，1990年強(qiáng)寒潮發(fā)生最多，20世紀(jì)80～90年代為強(qiáng)寒潮活動(dòng)沉寂期，在進(jìn)入近100年來(lái)最暖的21世紀(jì)后，強(qiáng)寒潮活動(dòng)進(jìn)入了頻發(fā)期。特強(qiáng)寒潮頻次年均值為0.3次，變動(dòng)不明顯，1987～1992年為特強(qiáng)寒潮活動(dòng)頻發(fā)期，在近期的2007～2009以及2015年也有發(fā)生。雖然寒潮次數(shù)隨著氣候變暖的環(huán)境而有所減少，但是強(qiáng)寒潮和特強(qiáng)寒潮卻無(wú)明顯減少趨勢(shì)，尤其是強(qiáng)寒潮反而進(jìn)入了頻發(fā)期。由于特強(qiáng)寒潮發(fā)生頻次很少，樣本量較小，所以線性趨勢(shì)分析結(jié)果不具備可信度，下文將結(jié)合非參數(shù)檢驗(yàn)方法進(jìn)行趨勢(shì)分析。

圖3 1979～2015年江蘇省單站特強(qiáng)寒潮頻次分布

使用Mann-Kendall非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，檢測(cè)1979～2015年江蘇寒潮序列的突變，取顯著性水平α=0.05，對(duì)應(yīng)臨界值u0.05=1.96為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。由圖5a

可以看出，寒潮頻次整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，并在1985年存在突變，在20世紀(jì)90年代以及2010年以后呈現(xiàn)增多趨勢(shì)，期間UF與UB存在多次短暫相交，寒潮總體變化趨勢(shì)不顯著。由圖5b可以看出，1979～1987年強(qiáng)寒潮呈現(xiàn)出減少趨勢(shì)，1987年以后強(qiáng)寒潮呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，且在2009年以后顯著增加。強(qiáng)寒潮在1985年存在突變，1985年以后江蘇省強(qiáng)寒潮發(fā)生了由少到多的變化。由圖5c可以看出，兩統(tǒng)計(jì)量曲線之間并無(wú)交點(diǎn)，即特強(qiáng)寒潮頻次不存在突變年。特強(qiáng)寒潮一直呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)，且在1986年以后顯著增加。由此可見(jiàn)相關(guān)部門(mén)仍應(yīng)加強(qiáng)對(duì)強(qiáng)寒潮以及特強(qiáng)寒潮事件的關(guān)注。

近40年來(lái)，江蘇冬季氣溫的異常變化存在明顯的年代際變化特征，江蘇冬季氣溫在80年代中期前后表現(xiàn)出顯著的差異，1985年前江蘇冬季氣溫對(duì)應(yīng)偏冷期，而1986年開(kāi)始冬季氣溫明顯偏高，對(duì)應(yīng)偏暖期[24]。而分析得到的寒潮和強(qiáng)寒潮均在1985年存在突變，特強(qiáng)寒潮并未產(chǎn)生突變，說(shuō)明冬季氣溫是影響寒潮的重要因素，且氣溫變化對(duì)不同強(qiáng)度寒潮造成的影響是不同的。

圖4 寒潮(a)及強(qiáng)寒潮(b)頻次年際變化圖

2.2.2 月際及季節(jié)變化特征 對(duì)江蘇省寒潮發(fā)生的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(圖6)，江蘇省寒潮天氣一般出現(xiàn)在10月到次年4月，其中各級(jí)寒潮出現(xiàn)最多的月份是11月，寒潮占32%，強(qiáng)寒潮占38%，特強(qiáng)寒潮占53%。寒潮和強(qiáng)寒潮出現(xiàn)的次多月份是12月，而特強(qiáng)寒潮出現(xiàn)的次多月份為1月。冬半年各級(jí)寒潮在2月發(fā)生最少，可能是由于日均氣溫偏低，難以滿足降溫幅度要求。

由圖6b可見(jiàn)，影響江蘇的寒潮總體上呈現(xiàn)出冬季寒潮(12月～次年2月)最多、春季寒潮(3月～4月)最少的現(xiàn)象，但是贛榆站、徐州站以及呂泗站秋季寒潮(10月～11月)發(fā)生多于冬季寒潮。全省各站冬季寒潮次數(shù)表現(xiàn)較為平穩(wěn)，但位于最東側(cè)的呂泗站以及高山站吳縣東山站冬季寒潮次數(shù)相對(duì)較少，這與呂泗站受海洋調(diào)節(jié)作用影響較大，吳縣東山站受海拔高度影響有關(guān)。

2.2.3 周期性特征 為更清楚了解江蘇省寒潮次數(shù)時(shí)間序列中隱含的主要周期信號(hào)，用Morlet小波方法分析1979～2015年的江蘇各級(jí)年寒潮次數(shù)(圖7～圖9)，圖中正值(實(shí)線部分)表示寒潮次數(shù)偏多，負(fù)值(虛線部分)表示偏少。

寒潮的年發(fā)生頻次(圖7a)存在20～22、8～10、3～6 a的振蕩周期。其中，20～22 a周期一直存在，信號(hào)較強(qiáng)；8～10 a周期主要存在于90年代以后；而3～6 a的周期主要存在于80年代中期到90年代中期。小波系數(shù)方差圖(圖7b)存在3個(gè)較為明顯的峰值，最大峰值對(duì)應(yīng)21 a的時(shí)間尺度，為第一主周期，平均周期為14 a；次峰值對(duì)應(yīng)10 a的時(shí)間尺度，為第二主周期，平均周期為7 a；最小峰值對(duì)應(yīng)4 a的時(shí)間尺度，基本與圖7a的結(jié)論相符。從信號(hào)強(qiáng)弱程度來(lái)看，10 a尺度在90年代以后逐漸增強(qiáng)。

強(qiáng)寒潮的年發(fā)生頻次(圖8a)存在21～23、9～12、3～5 a的振蕩周期。其中，9～12 a周期一直存在，21～23 a周期主要存在于90年代以后，而3～5 a的周期則主要存在于80年代后期到21世紀(jì)初。圖8b中最大峰值對(duì)應(yīng)9 a的時(shí)間尺度，為第一主周期，平均周期為6 a；次峰值對(duì)應(yīng)22 a的時(shí)間尺度，為第二主周期，平均周期為15 a；最小峰值對(duì)應(yīng)4 a的時(shí)間尺度。9 a尺度振蕩能量在90年代以后增強(qiáng)明顯。

圖5 寒潮(a)、強(qiáng)寒潮(b)以及特強(qiáng)寒潮(c)次數(shù)的M-K統(tǒng)計(jì)量曲線

圖6 1979～2015年江蘇省寒潮月變化圖(a)和季節(jié)變化圖(b)

圖7 寒潮小波變換系數(shù)實(shí)部圖(a)和小波方差圖(b)

特強(qiáng)寒潮的年發(fā)生頻次(圖9a)存在25～30、12～16、4～6 a的振蕩周期。其中，12～16、25～30 a周期一直存在，4～6 a周期主要存在于90年代中期以前。小波系數(shù)方差圖(圖9b)存在3個(gè)較為明顯的峰值，最大峰值對(duì)應(yīng)28 a的時(shí)間尺度，為第一主周期，平均周期為19 a；次峰值對(duì)應(yīng)15 a的時(shí)間尺度，為第二主周期，平均周期為10 a；最小峰值對(duì)應(yīng)4 a的時(shí)間尺度。從信號(hào)強(qiáng)弱程度來(lái)看，28 a尺度振蕩能量平穩(wěn)，15 a尺度振蕩能量明顯減弱。

3 結(jié)論與展望

通過(guò)對(duì)1979～2015年江蘇地區(qū)寒潮氣象資料的分類統(tǒng)計(jì)分析，可以得到以下結(jié)論：

近37年來(lái)，江蘇單站寒潮和單站強(qiáng)寒潮的發(fā)生頻次分布特征相似，大體上呈現(xiàn)出由西北向東南遞減、由沿海向內(nèi)陸遞增趨勢(shì)，寒潮最多的地區(qū)位于西北部的徐州地區(qū)，江蘇省寒潮及強(qiáng)寒潮多以中路路徑為主。單站特強(qiáng)寒潮頻次由東北向西南遞減，并在射陽(yáng)、南通附近出現(xiàn)大值中心，導(dǎo)致特強(qiáng)寒潮的冷空氣路徑多以東路為主。江蘇大部分地區(qū)寒潮及強(qiáng)寒潮均呈現(xiàn)出減少趨勢(shì)，寒潮僅東部沿海南通以北區(qū)域以及南部蘇州地區(qū)附近呈增加趨勢(shì)，強(qiáng)寒潮僅連云港北部地區(qū)以及東臺(tái)以南地區(qū)呈增加趨勢(shì)。

圖8 強(qiáng)寒潮小波變換系數(shù)實(shí)部圖(a)和小波方差圖(b)

影響江蘇的寒潮過(guò)程平均每年4.8次，各級(jí)寒潮發(fā)生時(shí)間為10月至次年4月，各級(jí)寒潮出現(xiàn)最多的月份是11月，寒潮和強(qiáng)寒潮出現(xiàn)的次多月份是12月，而特強(qiáng)寒潮出現(xiàn)的次多月份為1月；冬季寒潮最多，春季寒潮最少。寒潮頻次總體呈現(xiàn)出不顯著減少趨勢(shì)，強(qiáng)寒潮頻次總體增多趨勢(shì)不顯著，但在2009年以后顯著增加。特強(qiáng)寒潮在1986年以后顯著增加。寒潮和強(qiáng)寒潮均在1985年存在突變，說(shuō)明氣候變暖并未引起極端天氣事件的明顯減少。

圖9 特強(qiáng)寒潮小波變換系數(shù)實(shí)部圖(a)和小波方差圖(b)

Morlet小波分析表明，江蘇省寒潮頻次存在20～22、8～10、3～6 a的振蕩周期，強(qiáng)寒潮頻次存在21～23、9～12、3～5 a的振蕩周期，特強(qiáng)寒潮頻次存在25～30、12～16、4～6 a的振蕩周期。寒潮、強(qiáng)寒潮短周期信號(hào)在90年代以后明顯增強(qiáng)，說(shuō)明氣候變暖造成寒潮、強(qiáng)寒潮周期縮短，不穩(wěn)定性增加。

在全球氣候變暖的大背景下，江蘇冬季氣溫的年代際變化主要體現(xiàn)為對(duì)全球增暖的響應(yīng)[25-26]。寒潮發(fā)生頻次總體呈現(xiàn)出不顯著的減少趨勢(shì)，特強(qiáng)寒潮這種極端事件并未明顯減少且沒(méi)有發(fā)生突變，而寒潮及強(qiáng)寒潮頻次突變點(diǎn)和氣溫突變點(diǎn)吻合，說(shuō)明冬季氣溫是影響寒潮的重要因素，氣溫變化對(duì)不同強(qiáng)度寒潮造成的影響是不同的。寒潮的周期性特征與中長(zhǎng)期氣候背景也有一定關(guān)系，江蘇冬季冷暖期太平洋的SSTA分布分別具有拉尼娜年和厄爾尼諾年的分布特征[24]，與大氣環(huán)流和氣溫的年代際特性有密切的聯(lián)系，兩者也是影響寒潮周期的主要因素，今后將對(duì)此開(kāi)展進(jìn)一步的研究和討論。

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TemporalandSpatialDistributionandVariationCharacteristicsofColdWaveinJiangsu

ZHANG Yue1,2, CHEN Yong-ping1,2, LIU Ying-jing1,2, DONG Jia-gen3, LUO Li-ya3

(1. State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China; 2. College of Harbor, Coastal and Offshore Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China; 3. Hydrology and Water Resources Investigation Bureau of Jiangsu Province, Nanjing 210029, China)

According to the daily minimum air temperature data of 12 stations in Jiangsu province during 1979～2015, the author carried out the classified statistics of different intensities of cold wave based on the newest cold wave criterion. By using linear trend method, Mann-Kendall mutation test, and wavelet analysis, we analyzed the climatic characteristics and variations of the cold wave process affecting Jiangsu area. The results indicated that: (1) In Jiangsu province, the spatial distribution characteristics of single-station cold wave frequency were similar to those of single-station strong cold wave frequency, and their frequency generally showed a gradual increase trend from southeast to northwest, and from coast to inland, especially in the middle route. (2) The frequency of extra severe cold wave gradually decreased from northeast to southwest, mainly in the eastern route. (3) From 1979 to 2015, the monthly and seasonal distribution of cold wave frequency in Jiangsu was obvious, more in autumn and winter, and less in spring; the frequency of cold wave and strong cold wave which influenced Jiangsu area decreased and increased mildly, respectively. But the frequency of strong cold wave increased significantly since the year 2009. The frequency of extra severe cold wave revealed a significant increasing trend since 1986. (4) Wavelet analysis found that different intensities of cold wave had different periodic characteristics. The instability of both cold wave and strong cold wave increased under the background of climate warming.

Jiangsu; Cold wave; Climatic characteristics; Mutation test; Wavelet analysis

2017-07-17

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題(2017YFC0405401)；江蘇重點(diǎn)水利科技項(xiàng)目(2015006)。

張玥(1993─)，女，江蘇鹽城人，碩士研究生，主要從事海岸帶風(fēng)暴潮防災(zāi)減災(zāi)方面研究。*通訊作者：陳永平。

S426

A

1001-8581(2017)11-0111-07

(責(zé)任編輯:許晶晶)