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        紹興地區(qū)大霧時(shí)空特征分析

        2018-11-16 02:15:16周弘媛錢卓蕾季丹丹周曉燕
        浙江農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018年11期
        關(guān)鍵詞:諸暨嵊州上虞

        周弘媛,錢卓蕾,季丹丹,周曉燕

        (1.紹興市柯橋區(qū)氣象局,浙江 紹興 312100; 2.紹興市氣象局,浙江 紹興 312000)

        霧天氣現(xiàn)象不僅給航空、航海、鐵路、公路運(yùn)輸以及人們的身體健康帶來(lái)諸多不利影響,而且大霧出現(xiàn)時(shí)段日照時(shí)數(shù)減少、空氣濕度增加、氣溫降低、光照強(qiáng)度減弱,這都對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育不利,尤其在作物開花期,霧滴附著于作物的表面,易引起植物病害。近年來(lái),大量研究關(guān)于大霧特征及其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害[1-4]。曹治強(qiáng)等[5]在研究1961—2005年中國(guó)大霧天氣氣候特征時(shí)發(fā)現(xiàn),中國(guó)大部分地區(qū)霧日數(shù)表現(xiàn)為冬多夏少,長(zhǎng)江中下游和黃淮地區(qū)為大霧多發(fā)區(qū)域,且年大霧日數(shù)呈波動(dòng)增多的趨勢(shì);林建等[6]研究發(fā)現(xiàn),我國(guó)大霧有明顯的季節(jié)和月際變化,且在1985年前后全國(guó)大部分地區(qū)的霧日基本上都呈相反的變化趨勢(shì),減小趨勢(shì)明顯?,F(xiàn)有研究大多側(cè)重于研究區(qū)域性大霧的時(shí)空分布特征,未考慮全球氣候變暖對(duì)大霧的影響。本文選取紹興轄區(qū)內(nèi)5個(gè)國(guó)家站1972—2017年近46 a的逐日資料,對(duì)大霧演變規(guī)律及在全球氣候變暖背景下大霧的響應(yīng)機(jī)制做了研究分析,以增進(jìn)對(duì)本地區(qū)大霧特征的了解,為日后開展大霧的預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)工作提供理論支撐。

        1 資料與方法

        利用紹興轄區(qū)內(nèi)5個(gè)國(guó)家氣象站(柯橋站58453、諸暨站58550、上虞站58553、新昌站58555、嵊州站58556)有記錄以來(lái)逐日的平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、大霧等天氣資料,對(duì)紹興地區(qū)大霧日數(shù)、年平均氣溫、低溫日數(shù)、年平均最低氣溫等進(jìn)行分析。

        線性回歸分析:設(shè)f(t)為某一變量,t為時(shí)間,建立f(t)與t的一元線性回歸。

        f(t)=C0+Clt。

        式中:C0、C1為回歸系數(shù),C1值反映f(t)上升或下降的變化趨勢(shì),其大小反映f(t)升降的速率.一般稱之為傾向率。利用回歸系數(shù)與相關(guān)系數(shù)之間的關(guān)系,可求得相關(guān)系數(shù)r,如果r通過顯著性檢驗(yàn),說(shuō)明趨勢(shì)變化程度是顯著的。

        2 紹興大霧的時(shí)空分布特征

        2.1 空間分布特征

        2.1.1 年平均大霧日數(shù)空間分布

        由表1可知,紹興地區(qū)年平均大霧日空間分布差異較為明顯,總體呈現(xiàn)西南多東北少的分布形勢(shì),各國(guó)家站平均年大霧日數(shù)21~42 d,其中嵊州最多41.3 d,諸暨40.9 d,其次新昌29.8 d,紹興23.6 d,上虞最少21.0 d。另外分析各國(guó)家站年大霧日數(shù)極值發(fā)現(xiàn),極值分布特征與圖1相似,年大霧日數(shù)極大值為諸暨75 d(1992年),極小值為上虞6 d(2002年)。結(jié)合紹興地形分布特點(diǎn)分析發(fā)現(xiàn),紹興地區(qū)的大霧分布和地形存在密切關(guān)系,諸暨北向開口通道式斷陷盆地、浦陽(yáng)江南北貫穿河谷盆地,嵊州、新昌四面環(huán)山中為盆地,出現(xiàn)大霧的幾率較高;柯橋、上虞地處平原,出現(xiàn)大霧的幾率較低??梢姶箪F天氣受地形影響較大,具有明顯的區(qū)域特征,平原大霧天氣少,盆地大霧天氣多,與金巍等[7]研究結(jié)果一致。

        表1 紹興市各區(qū)縣近46 a的大霧日數(shù)情況

        2.1.2 季平均大霧日數(shù)空間分布

        如圖1所示,季平均大霧空間分布與年平均大霧空間分布相似。嵊州、諸暨出現(xiàn)的頻率最高,柯橋、新昌次之,上虞最低。同時(shí)大霧日數(shù)空間分布也存在季節(jié)變化特征(春季3—5月、夏季6—8月,秋季9—11月、冬季12—2月),總體表現(xiàn)為春、夏季各地區(qū)大霧出現(xiàn)頻率總體相差不大,秋、冬季出現(xiàn)頻率相差較大。具體來(lái)看,春季各地區(qū)大霧出現(xiàn)頻率相差不大,均在6.0 d左右,最大嵊州9.0 d,較其他地區(qū)略高;夏季各地區(qū)大霧出現(xiàn)頻率均為全年最低,最小上虞1.5 d,最大嵊州6.9 d,為同時(shí)段其他地區(qū)大霧的2~5倍;秋冬季節(jié)紹興轄區(qū)內(nèi)大霧出現(xiàn)頻率明顯增加,諸暨、嵊州大霧出現(xiàn)最為頻繁,平均大霧日數(shù)均超過12 d,明顯高于其他地區(qū),最少上虞僅5.7、8.0 d。

        圖1 1972—2017年紹興市各區(qū)縣大霧日數(shù) 季節(jié)分布情況

        2.2 時(shí)間分布特征

        2.2.1 大霧日數(shù)的年際變化

        圖2為紹興轄區(qū)內(nèi)5個(gè)國(guó)家站年大霧日數(shù)序列。曲線為多項(xiàng)式函數(shù)擬合的年大霧日數(shù)隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。由圖可見,各地均有明顯波動(dòng)趨勢(shì),除諸暨為倒“U”曲線外,其他地區(qū)均表現(xiàn)為波動(dòng)形。

        圖2 1972—2017年紹興市各區(qū)縣年大霧日數(shù)序列

        柯橋站70年代中期至80年代中期,年大霧日數(shù)較多,且為上升趨勢(shì);80年代中期至21世紀(jì)初,年大霧日數(shù)減少趨勢(shì)明顯,21世紀(jì)10年代年大霧日數(shù)維持在較低水平;2003年年大霧日數(shù)僅8 d;21世紀(jì)10年代以來(lái),年大霧日數(shù)又開始呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。

        諸暨站1972年以來(lái)年大霧日數(shù)下降趨勢(shì)明顯,10 a遞減率達(dá)-4.9 d。具體來(lái)看,70年代至90年代初,年大霧日數(shù)呈波動(dòng)上升;90年代以來(lái),年大霧日數(shù)呈波動(dòng)下降趨勢(shì)。多霧時(shí)段為20世紀(jì)70年代中期至80年代中期,年大霧日數(shù)最多為1992年75 d,是2017年(9 d)的8.3倍。

        上虞站年大霧日數(shù)年際變化較劇烈,但10 a遞減率較低(-0.937 d),且相關(guān)性較差;70年代至90年代初,年大霧日數(shù)波動(dòng)上升,最大為1992年,大霧日數(shù)達(dá)38 d;1993年至21世紀(jì)初,年大霧日數(shù)波動(dòng)下降,年大霧日數(shù)最低值出現(xiàn)在2002年(6 d);21世紀(jì)10年代達(dá)中期以來(lái),年大霧日數(shù)波動(dòng)上升,最高值為2016年(39 d)。

        新昌站70年代至80年代后期,年大霧日數(shù)波動(dòng)上升;90年代初至21世紀(jì)10年代末年,大霧日數(shù)年際變化明顯,總體呈波動(dòng)下降,其中1996—2000年年大霧日數(shù)異常偏高,普遍超過30 d,21世紀(jì)10年代,年大霧日數(shù)處于低谷,2010年僅10 d;21世紀(jì)10年代,年大霧日數(shù)開始回升,10年代中期以來(lái),又進(jìn)入多霧時(shí)段,最高值為2016年(56 d)。

        嵊州站年大霧日數(shù)年代際下降趨勢(shì)明顯,10 a總體遞減率達(dá)-4.9 d。70年代至80年代中期,年大霧日數(shù)波動(dòng)上升,最高為1983年(69 d),80年代后期至21世紀(jì)10年代初波動(dòng)下降,21世紀(jì)10年代以來(lái),年大霧日數(shù)呈上升趨勢(shì),2016—2017年又有所回落;其中80年代至90年代初為多霧年代,21世紀(jì)10年代維持較低水平,最低為2003年21 d。

        紹興市各區(qū)縣年霧日數(shù)氣候特征參數(shù)見表2。

        2.2.2 大霧日數(shù)的月際變化(季節(jié))

        圖3為1972—2017年紹興市轄區(qū)內(nèi)各區(qū)縣大霧日數(shù)的月際變化。由圖可見,大霧日集中在秋冬季節(jié),秋冬大霧日數(shù)超過全年大霧日數(shù)的2/3;春季次之,夏季最少,僅占全年的10%。同時(shí),因地理?xiàng)l件等原因,紹興各區(qū)縣的大霧日數(shù)月際變化有一定差異。上虞各月大霧日數(shù)均處于最低水平,春夏季節(jié)嵊州處于最高水平,秋冬季節(jié)諸暨處于最高水平。另外月大霧日數(shù)變化最明顯的是諸暨,秋冬季節(jié)大霧出現(xiàn)迅速增多,秋季大霧15.2 d,冬季大霧12.8 d,分布占全年大霧日數(shù)40.9%和34.4%;而夏季大霧不足3 d,僅占全年大霧日數(shù)7.5%;嵊州變化相對(duì)最穩(wěn)定,四季大霧日數(shù)分布占21.6%、16.9%、31.3%、30.2%。

        表2 紹興市各區(qū)縣年霧日數(shù)氣候特征參數(shù)

        圖3 1972—2017年紹興市轄區(qū)內(nèi) 各區(qū)縣大霧日數(shù)的月際變化

        圖4 紹興年平均氣溫、年平均最低氣溫和 年低溫日數(shù)與平均大霧日數(shù)的年際變化

        3 紹興大霧對(duì)全球變暖的響應(yīng)機(jī)制

        為分析紹興大霧對(duì)全球變暖的響應(yīng),文本將紹興地區(qū)平均大霧日數(shù)、年平均氣溫、年平均最低氣溫和年低溫日數(shù)的時(shí)間序列進(jìn)行了對(duì)比分析。由圖4可知,全球變暖下,紹興地區(qū)年平均氣溫與年平均最低氣溫均呈明顯上升趨勢(shì),10 a上升速率分別為0.4 ℃、0.379 ℃,均通過0.1的顯著性水平檢驗(yàn)。在20世紀(jì)90年代前,年平均氣溫與年平均最低氣溫均無(wú)顯著上升趨勢(shì),但在1990年前后顯著增加,這一結(jié)果與劉小寧等[4]研究結(jié)論一致。紹興平均年低溫日數(shù)(本文年低溫日數(shù)是指日最低氣溫小于等于0 ℃的日數(shù)累計(jì))呈波動(dòng)減少趨勢(shì),10 a減少速率達(dá)2.79 d,通過0.1顯著性水平檢驗(yàn)。另外,在20世紀(jì)90年代前后低溫日數(shù)有明顯突變,之前年低溫日數(shù)相對(duì)較多,之后低溫日數(shù)相對(duì)較少。而紹興地區(qū)年平均大霧日數(shù)呈正弦分布,年大霧日數(shù)存在先增多后減少的趨勢(shì)。80年代中期至21世紀(jì)初,年大霧日數(shù)減少趨勢(shì)明顯。21世紀(jì)10年代年大霧日數(shù)維持在較低水平,21世紀(jì)10年代以來(lái),年大霧日數(shù)又開始呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。綜合分析發(fā)現(xiàn),大霧日數(shù)對(duì)全球變暖有較好的響應(yīng)。20世紀(jì)90年代前,全球變化現(xiàn)象不明顯,年平均氣溫、年平均最低氣溫較平均值偏少,年低溫日數(shù)、年大霧日數(shù)較平均值偏多;20世紀(jì)90年代后,年平均氣溫、年平均最低氣溫升至平均值以上,年低溫日數(shù)、年大霧日數(shù)顯著減少,且年大霧日數(shù)減少明顯。通過計(jì)算紹興地區(qū)年平均氣溫、年平均最低氣溫、平均年低溫日數(shù)與大霧日數(shù)的相關(guān)系數(shù)時(shí)發(fā)現(xiàn),大霧日數(shù)與平均年平均氣溫的相關(guān)系數(shù)達(dá)-0.53,負(fù)相關(guān)性較好;大霧日數(shù)與年平均最低氣溫的相關(guān)系數(shù)達(dá)中等強(qiáng)度負(fù)相關(guān);大霧日數(shù)與平均年低溫日數(shù)相關(guān)系數(shù)為0.20,相關(guān)性較差??梢?,年平均氣溫增加是紹興市近年來(lái)大霧日數(shù)減少的主要原因。

        4 小結(jié)

        紹興地區(qū)年平均大霧日空間分布差異較為明顯,總體呈現(xiàn)西南多、東北少的分布形勢(shì),嵊州、諸暨年平均大霧日數(shù)最多,其次是新昌和柯橋,上虞最少。季平均大霧空間分布情況和年平均大霧空間分布情況相似。

        紹興地區(qū)的年平均大霧日空間分布和地形關(guān)系密切,具有平原地區(qū)大霧天氣少、盆地大霧天氣多的特點(diǎn)。

        紹興各區(qū)縣年大霧日數(shù)年際間具有明顯的二階趨勢(shì)變化,總體表現(xiàn)為在20世紀(jì)70年代到80年代初有增多趨勢(shì),80年代中期之后有明顯的減少趨勢(shì)。

        大霧日集中在秋冬季節(jié),秋冬大霧日數(shù)超過全年大霧日數(shù)的2/3,春季次之,夏季最少,僅占全年的10%。大霧月際變化表現(xiàn)為明顯的正態(tài)分布,峰值出現(xiàn)在秋冬季,低谷出現(xiàn)在夏季。

        大霧日數(shù)對(duì)全球變暖有較好的響應(yīng),年平均氣溫與年大霧日數(shù)相關(guān)性較好。

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