孔 鋒

( 1.清華大學(xué) 公共管理學(xué)院，北京 100084；2.清華大學(xué) 應(yīng)急管理研究基地，北京 100084；3.清華大學(xué) 中國社會風(fēng)險評估研究中心，北京 100084 )

近年來隨著全球增暖，極端天氣氣候事件頻發(fā)[1-3]，給社會經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[4-8]。尤其是近年來多次發(fā)生的極端低溫寒潮冰凍事件引發(fā)了全社會的廣泛關(guān)注[9-14]，其中最典型的兩次事件分別是2008年中國南方冰凍雨雪災(zāi)害[15-17]和2018年美國東部的“炸彈氣旋”災(zāi)害。2008年春運(yùn)期間中國南方發(fā)生歷史罕見的冰凍雨雪災(zāi)害，給春運(yùn)工作帶來了巨大的影響和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。2018年初美國東部遭到“炸彈氣旋”的襲擊，低溫嚴(yán)寒天氣造成美國范圍內(nèi)至少22人死亡，局地氣溫降到-46℃。此次極寒冰凍天氣導(dǎo)致數(shù)千次航班取消，大雪和強(qiáng)風(fēng)還使得美國大西洋沿岸的煉油廠管道受到影響，近8萬戶家庭和企業(yè)用電中斷。隨著極端冷事件的發(fā)生，且影響巨大，學(xué)界也開始討論增暖背景下極寒冰凍天氣發(fā)生的原因[6,12-13]。當(dāng)前全球變暖背景下，學(xué)界關(guān)注較多的是極端暖事件及增暖后來帶的影響，而對極端冷事件關(guān)注相對較少，且國內(nèi)對近幾十年的冰凍天氣時空演變還未有全面的認(rèn)識[18-21]。在我國冰凍天氣主要由結(jié)霜、霧凇、雨凇和結(jié)冰等災(zāi)害性天氣狀況造成[22-28]。已有研究表明中國冰凍天氣具有較強(qiáng)的區(qū)域性和次區(qū)域性特征，且大部分地區(qū)的霧凇和雨凇天氣日數(shù)呈減少趨勢，但強(qiáng)度區(qū)域增加[22]。目前針對冰凍天氣的研究多從局地尺度開展，而對全國范圍的研究相對較少[29-33]。近年來中國氣象局國家氣象信息中心制作了《中國冰凍數(shù)據(jù)集(V1.0)》，該數(shù)據(jù)集包含了結(jié)霜、霧凇、雨凇和結(jié)冰四種災(zāi)害性冰凍天氣日數(shù)。雨凇是一種災(zāi)害性天氣，邊降邊凍，能立即粘附在裸露物的外表而不流失，形成越來越厚的堅實冰層，從而使物體負(fù)重加大，嚴(yán)重的雨凇會壓斷樹枝、農(nóng)作物、電線，房屋，妨礙交通。而霧凇的密度小，重量輕，對于電線、樹木的破壞性要比雨凇小得多。當(dāng)電線上的霧凇嚴(yán)重時會折斷電線，造成停電事故。相比雨凇和霧凇天氣，結(jié)冰和結(jié)霜天氣分別對交通行業(yè)和農(nóng)業(yè)部門影響較大。綜上所述，本文基于《中國冰凍數(shù)據(jù)集(V1.0)》，針對1961-2016年中國結(jié)霜、霧凇、雨凇和結(jié)冰四種災(zāi)害性冰凍天氣，從氣候態(tài)特征、年代距平變化、變化趨勢和波動特征四個維度診斷其時空演變特征，從而深化對增暖背景下中國冰凍天氣變化特征的認(rèn)識。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文采用的1961-2016年的冰凍天氣數(shù)據(jù)來自中國氣象局國家氣象信息中心制作的《中國冰凍數(shù)據(jù)集(V1.0)》。該數(shù)據(jù)集包含了中國2474個國家級地面氣象站1954年1月以來地面觀測的冰凍天氣現(xiàn)象，包含結(jié)霜、霧凇、雨凇、結(jié)冰4類日值數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)集在日常資料處理業(yè)務(wù)中經(jīng)過了嚴(yán)格的內(nèi)部一致性檢查和“臺站-省級-國家級”三級質(zhì)量控制。各要素項數(shù)據(jù)的實有率均在99.99%以上，數(shù)據(jù)的正確率均接近100%。冰凍天氣是根據(jù)《地面氣象觀測規(guī)范》的要求進(jìn)行觀測[34]，若某日臺站觀測出現(xiàn)結(jié)霜、霧凇、雨凇、結(jié)冰現(xiàn)象，則日值數(shù)據(jù)中該日對應(yīng)現(xiàn)象列用“1”表示，若現(xiàn)象未出現(xiàn)則用“0”表示，若缺測用“8”表示。由于中國氣象觀測站大都建站于1951-1960年間，因此，本文研究時段始于1961年。在此基礎(chǔ)上，本文根據(jù)盡量保留最多站點(diǎn)并保證觀測時間連續(xù)的原則，對冰凍天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗。對于其中缺測數(shù)據(jù)，利用缺測站點(diǎn)的臨近站點(diǎn)值或相鄰前后年份的均值補(bǔ)缺，插補(bǔ)數(shù)據(jù)占總體數(shù)據(jù)的比率小于0.1%。以上校核完成之后，參考已有的研究成果[35-36]，如果站點(diǎn)日值缺測超過56年0.1%的站點(diǎn)，則剔除該站點(diǎn)；站點(diǎn)日值缺測小于56年日值0.1%的站點(diǎn)，利用本站點(diǎn)的年代際該日值均值補(bǔ)缺本站點(diǎn)的缺測日值，最后得到可用的545個氣象站點(diǎn)，站點(diǎn)分布如圖1所示。本文的站點(diǎn)不包括港澳臺地區(qū)。

1.2 計算方法

本文從氣候態(tài)特征、年代距平變化、變化趨勢和波動特征四方面診斷中國冰凍天氣演變規(guī)律。首先計算1961-2016年中國結(jié)霜、霧凇、雨凇和結(jié)冰四種冰凍天氣日數(shù)總和，并基于反距離權(quán)重插值(IDW)，分析四種冰凍天氣日數(shù)氣候態(tài)空間分異特征，并進(jìn)一步分析不同年代四種冰凍天氣日數(shù)的距平變化特征。然后本文基于逐年四種冰凍天氣日數(shù)，根據(jù)最小二乘法原理計算四種冰凍天氣日數(shù)的一元線性趨勢。具體計算方法如式(1)和(2)所示。對于樣本量為n的不同冰凍天氣日數(shù)序列yj，用tj表示所對應(yīng)的年份，建立yj與tj之間的一元線性回歸方程：

(1)

式中：a為回歸常數(shù)，b為回歸系數(shù)。利用最小二乘法可求出a和b。

(2)

回歸系數(shù)b的符號表示不同冰凍天氣日數(shù)的線性趨勢。b>0表明隨時間增加y呈上升趨勢，b<0表示隨時間增加y呈下降趨勢。b的大小反映增加或減少的速率，即表示上升或下降的傾向程度。本文將回歸系數(shù)b稱為不同冰凍天氣日數(shù)的變化趨勢值。

最后本文采用變異系數(shù)的方法計算不同冰凍天氣日數(shù)序列的波動特征，即年際變異程度，其計算公式為：

(3)

2 結(jié)果與分析

2.1 冰凍天氣日數(shù)氣候態(tài)空間分異特征

圖1 中國數(shù)字高程和氣象站點(diǎn)分布

從氣候態(tài)空間分異特征來看，1961-2016年中國四種冰凍天氣日數(shù)氣候態(tài)表現(xiàn)出各自明顯的區(qū)域和次區(qū)域分異特征(圖2)。從結(jié)霜日數(shù)氣候態(tài)特征來看，1961-2016年中國年均結(jié)霜日數(shù)整體呈現(xiàn)出明顯的南高北低的氣候態(tài)空間分異特征，其中長江流域的中下游及其以南地區(qū)的年均結(jié)霜日數(shù)均在20 d以下(圖2a)。而東北及內(nèi)蒙古東部地區(qū)、新疆北部地區(qū)和西藏東部-青海南部-四川西部地區(qū)的年均結(jié)霜日數(shù)均超過90 d，在空間分布上具有明顯的三足鼎立之勢。從霧凇日數(shù)氣候態(tài)特征來看，1961-2016年中國年均霧凇日數(shù)在新疆和東北地區(qū)較高，其中新疆北部、內(nèi)蒙古東北部、黑龍江西部、吉林北部分布最高，超過了9 d(圖2b)。而全國其他絕大多是地區(qū)的霧凇日數(shù)均小于1 d。其中值得注意的是河北北部地區(qū)的年均霧凇日數(shù)在4～6 d，相比周邊地區(qū)較高。從雨凇日數(shù)氣候態(tài)特征來看，1961-2016年中國雨凇日數(shù)具有獨(dú)有次區(qū)域特征，表現(xiàn)為絕大多數(shù)地區(qū)的年均雨凇日數(shù)低于0.5 d，而貴州、湖南中部等地區(qū)分布較高，超過了4.5 d(圖2c)。從結(jié)冰日數(shù)氣候態(tài)特征來看，1961-2016年中國年均結(jié)冰日數(shù)以800 mm等降水量線為界，呈現(xiàn)出南低北高的空間分異格局(圖2d)。其中分界線以南地區(qū)的年均結(jié)冰日數(shù)大都低于20 d。青藏高原中東部、內(nèi)蒙古東北部、黑龍江北部地區(qū)的年均結(jié)冰日數(shù)最高，超過了180 d。綜上可知，1961-2016年中國四種不同的冰凍天氣日數(shù)主要分布在高緯度或高海拔地區(qū)。結(jié)霜和結(jié)冰日數(shù)在全國多數(shù)地區(qū)分布較廣，而霧凇和雨凇則具有典型的次區(qū)域分布特征。

2.2 冰凍天氣日數(shù)年代際距平空間分異特征

從年代際距平來看，年代正(負(fù))距平越大，表示該年代相應(yīng)冰凍日數(shù)相比整個研究時段越多(少)。不同年代冰凍日數(shù)距平的演變特征可以反映其年代際冰凍天氣時空分布規(guī)律。從結(jié)霜日數(shù)年代距平來看，中國結(jié)霜日數(shù)距平具有明顯的年代分異特征(圖3)。整體來看，1960和1970年代中國北方地區(qū)結(jié)霜日數(shù)以負(fù)距平為主，南方結(jié)霜日數(shù)正負(fù)距平較小。而1980、1990、2000和2010年代中國北方地區(qū)結(jié)霜日數(shù)以正距平為主，南方結(jié)霜日數(shù)正距平則所年代發(fā)展而逐漸增加。具體來看，1960年代中國秦嶺-淮河以北地區(qū)主要以負(fù)距平為主(圖3a)，尤其是華北平原、青藏高原、內(nèi)蒙古與黑龍江毗鄰地區(qū)負(fù)距平較大，表明北方地區(qū)結(jié)霜日數(shù)相比整個研究時段均值明顯偏少。秦嶺-淮河以南多數(shù)地區(qū)結(jié)霜日數(shù)正距平較小，表明1960年代南方地區(qū)結(jié)霜日數(shù)相比整個研究時段均值變化不大。相比1960年代，1970年代中國結(jié)霜日數(shù)負(fù)距平地區(qū)明顯減少(圖3b)，減少的地區(qū)主要集中在甘肅以東、秦嶺-淮河以北地區(qū)，尤其是華北平原負(fù)距平減少明顯。遼寧和內(nèi)蒙古毗鄰地區(qū)結(jié)霜日數(shù)出現(xiàn)正距平，表明該地區(qū)結(jié)霜日數(shù)相比增多。1970年代中國廣大南方地區(qū)結(jié)霜日數(shù)距平較小，表明1960年代這些地區(qū)的結(jié)霜日數(shù)與整個研究時段差異不大。1980(圖3c)、1990(圖3d)、2000(圖3e)和2010(圖3f)年代中國結(jié)霜日數(shù)呈正距平的地區(qū)明顯增多，且隨年代發(fā)展，有不斷遞增的態(tài)勢，主要集中秦嶺-淮河以北和西北地區(qū)。且2000年代以來長江中下游流域呈負(fù)距平的地區(qū)也明顯增多，表明該地區(qū)結(jié)霜日數(shù)相比嚴(yán)格研究時段明顯減少。

圖2 中國冰凍天氣日數(shù)氣候態(tài)空間分異格局

圖3 中國結(jié)霜日數(shù)年代際距平空間分異格局

從霧凇日數(shù)年代距平來看，中國北方高緯度地區(qū)，尤其是東北和新疆北部等地區(qū)，在1960、1970和1980年代負(fù)距平明顯，而在1990、2000和2010年代上述地區(qū)則以正距平為主，且有不斷擴(kuò)張之態(tài)勢。整體來看。中國北方霧凇日數(shù)距平在不同年代變化較大，而南方地區(qū)則變化較小。具體來看，1960年代，河北、河南、黑龍江西北、新疆中東部等地區(qū)霧凇日數(shù)呈負(fù)距平，而南方廣大地區(qū)正負(fù)距平較小(圖4a)。相比1960年代，1970年代呈正距平的地區(qū)擴(kuò)張較大，尤其是河北、山東西北部、黃土高原中部等地區(qū)的霧凇日數(shù)在1970年代演變?yōu)檎嗥?圖4b)。1980年代，中國北方霧凇日數(shù)呈正距平的面積相比1960和1970年代明顯縮小，且呈正距平的地區(qū)在南方零散分布(圖4c)。新疆西部和西藏西部的霧凇日數(shù)則在1980年代演變成負(fù)距平。自1990年代開始至2010年代，中國北方地區(qū)霧凇日數(shù)距平逐漸演變成負(fù)距平，且有不斷擴(kuò)張之態(tài)勢(圖4d，圖4e，圖4f)。綜上可見，中國霧凇日數(shù)距平具有明顯的區(qū)域分布特征，且年代分異明顯。

從雨凇日數(shù)年代距平來看，中國不同年代雨凇日數(shù)距平在長江中下游流域、黃淮流域和江淮流域變化較大(圖5)，而全國其它地區(qū)變化相對較小。整體來看，長江中下游流域、黃淮流域和江淮流域的雨凇日數(shù)在1960(圖5a)、1970(圖5b)和1980(圖5c)年代以正距平為主，而在1990(圖5d)、2000(圖5e)和2010(圖5f)年代以負(fù)距平為主。具體來看，1960年代長江中下游地區(qū)的雨凇日數(shù)在正距平中零散分布著負(fù)距平。全國其它多數(shù)地區(qū)正負(fù)距平不明顯。相比1960年代而言，1970年代雨凇日數(shù)正距平地區(qū)有進(jìn)一步擴(kuò)張，而負(fù)距平地區(qū)相應(yīng)減少。1980年代雨凇日數(shù)正距平主要集中分布在貴州、湖南、重慶、甘肅東南及其毗鄰地區(qū)，而黃淮流域地區(qū)則演變成正距平。1990年代貴州、湖南、湖北、河南、江西等地雨凇日數(shù)主要以正距平為主。相比1990年代，2000年代中國雨凇日數(shù)正距平區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)張，而2010年代與2000年代不同的是雨凇日數(shù)在貴州呈正距平，且在江西正負(fù)距平均不明顯。綜上可見，中國雨凇日數(shù)距平具有明顯的年代際變化特征，且區(qū)域性分布明顯。

從結(jié)冰日數(shù)年代距平來看，中國結(jié)冰日數(shù)距平年代差異明顯。1960年代，除山東和安徽外，長江以北地區(qū)結(jié)冰日數(shù)負(fù)距平較大；而長江以南地區(qū)正負(fù)距平較小。相比1960年代，1970年代結(jié)冰日數(shù)負(fù)距平分布地區(qū)急劇減少，主要集中分布在江蘇、河南、湖北、陜西、青海東部、西藏等地區(qū)。而結(jié)冰日數(shù)正距平則零散分布在清華、內(nèi)蒙古、四川等地。進(jìn)入1980年代，中國結(jié)冰日數(shù)在長江以北主要以正距平為主，而長江以南則正負(fù)距平不明顯。相比1980年代，1990年代長江以南結(jié)冰日數(shù)負(fù)距平微弱增加，而長江以北的黑龍江、山東、安徽等地演變成負(fù)距平。進(jìn)入2000和2010年代，中國結(jié)冰日數(shù)距平分布更加破碎化，正距平主要分布在西藏、陜西、河南、湖北、江蘇等地，而負(fù)距平則主要分布在青海、四川等地。綜上可知，中國結(jié)冰日數(shù)距平具有明顯的年代變化特征，且隨年代發(fā)展，結(jié)冰日數(shù)正負(fù)距平分布的區(qū)域性和次區(qū)域性增強(qiáng)。

圖4 中國霧凇日數(shù)年代際距平空間分異格局

圖5 中國雨凇日數(shù)年代際距平空間分異格局

2.3 冰凍天氣日數(shù)變化趨勢空間分異特征

從變化趨勢來看，1961-2016年中國四種冰凍天氣日數(shù)變化趨勢結(jié)果如圖7所示。圖7中顏色越紅，表示冰凍天氣日數(shù)呈減少趨勢；顏色越藍(lán)，則表示冰凍天氣日數(shù)呈增加趨勢。據(jù)此可知，1961-2016年中國結(jié)霜、霧凇、雨凇和結(jié)冰日數(shù)變化趨勢具有彼此不同，各自特有的空間分異特征。其中結(jié)霜日數(shù)變化趨勢大致以黃河為界，整體上呈北增-南減的空間分異特征(圖7a)。尤其是青藏高原、黃土高原、華北平原、內(nèi)蒙古和黑龍江毗鄰的北部、新疆北部等地區(qū)的結(jié)霜日數(shù)增加趨勢明顯，超過了6.0 d/10a。而黃河以南的廣大南方地區(qū)的結(jié)霜日數(shù)呈不同程度的減少趨勢，尤其是四川東部、云南東部、江西、福建、廣東北部等地區(qū)減少趨勢較大，介于-3.0～-1.5 d/10a之間。從霧凇日數(shù)氣候態(tài)特征來看，1961-2016年中國霧凇日數(shù)整體上呈減少趨勢，且高緯度較少趨勢大，低緯度減少趨勢小，沿江沿河減少大(圖7b)。其中新疆北部、東北、內(nèi)蒙古等地較少趨勢集聚，且減少趨勢超過0.8 d/10a。僅局部地區(qū)呈增加趨勢，主要分布在新疆東部天山以北的哈密巴里坤地區(qū)，增加趨勢超過0.8 d/10a。從雨凇日數(shù)氣候態(tài)特征來看，1961-2016年中國雨凇日數(shù)整體上呈減少趨勢，尤其是中國東部地區(qū)分布著“X”狀的減少趨勢條帶區(qū)域(圖7c)，主要集中在甘肅-寧夏-陜西毗鄰地區(qū)、山東、河南、安徽北部、湖北、湖南、貴州、江西南部、浙江等地區(qū)。除此之外，新疆北部和東北中部地區(qū)也分布著較大的減少趨勢帶。全國其它地區(qū)則減少趨勢較小。從結(jié)冰日數(shù)氣候態(tài)特征來看，1961-2016年中國結(jié)冰日數(shù)具有明顯的區(qū)域性和次區(qū)域性增減趨勢性特征(圖7d)。其中西藏、青海東部、陜西、陜西、河北、河南、江蘇、內(nèi)蒙古及黑龍江毗鄰地區(qū)等均呈明顯的減少趨勢，減少速率達(dá)8 d/10a。而四川及長江以南則呈不同幅度減少趨勢。西北西部地區(qū)結(jié)冰日數(shù)則呈局地增減鑲嵌格局。

2.4 冰凍天氣日數(shù)波動特征空間分異特征

從波動特征來看，1961-2016年中國四種冰凍天氣日數(shù)的波動特征空間分布如圖8所示。圖8中顏色越紅，表示該冰凍天氣日數(shù)變異越小，波動越?。活伾剿{(lán)，則表示該冰凍天氣日數(shù)變越大，波動越大。據(jù)此可知，1961-2016年中國結(jié)霜日數(shù)波動特征具有明顯的區(qū)域性特征。其中結(jié)霜日數(shù)波動最大的區(qū)域主要集中在華南、云貴高原南部、四川東南、重慶、青海中北部等地區(qū)，表明這些地區(qū)結(jié)霜日數(shù)年際變率大(圖8a)。而結(jié)霜日數(shù)在新疆北部、東北地區(qū)、內(nèi)蒙古中部和東部、華北東部、黃淮和江淮地區(qū)、四川西部和黃土高原中部地區(qū)波動較小，表明這些地區(qū)結(jié)霜日數(shù)年際變率小。從霧凇日數(shù)波動特征來看，1961-2016年中國霧凇日數(shù)波動特征具有明顯的區(qū)域和次區(qū)域分異特征。其中霧凇日數(shù)波動較大的地區(qū)主要集中在長江中下游的南岸地區(qū)、云貴高原中部、西藏南部、青海北部、內(nèi)蒙古中東部等地區(qū)，表明這些地區(qū)霧凇日數(shù)年際變率大(圖8b)。而霧凇日數(shù)波動特征在華南、云南西部、貴州東部、四川南部、新江北部、華北東部、東北西部等地區(qū)相對較小，表明這些地區(qū)霧凇日數(shù)年際變率較小。霧凇日數(shù)波動特征在西南和長江以南地區(qū)分布相對破碎，表明其次區(qū)域特征明顯。從結(jié)冰日數(shù)波動特征來看，1961-2016年中國結(jié)冰日數(shù)具有明顯的南高-北低的空間分異特征(圖8d)。其中長江以南地區(qū)又具有明顯的南高-北低的空間分異特征。長江兩岸地區(qū)中，北岸地區(qū)的波動明顯高于南岸。全國結(jié)冰日數(shù)波動較大的地區(qū)主要集中在華南、貴州南部和北部、云南、四川東部、重慶、湖北南部等地區(qū)，表明這些地區(qū)結(jié)冰日數(shù)年際變率較大。而結(jié)冰日數(shù)波動特征在秦嶺-淮河一線以北的廣大北方地區(qū)波動較大，表明這些地區(qū)結(jié)冰日數(shù)年際變率較小。值得注意的是，安徽地區(qū)的結(jié)冰日數(shù)波動特征相比東西毗鄰的江蘇、河南、湖北地區(qū)較大，表明結(jié)冰日數(shù)在安徽地區(qū)具有明顯的區(qū)域變異特征。

圖6 中國結(jié)冰日數(shù)年代際距平空間分異格局

圖7 中國冰凍天氣日數(shù)變化趨勢空間分異格局

圖8 中國冰凍天氣日數(shù)波動特征空間分異格局

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

(1)在氣候態(tài)特征上，1961-2016年中國結(jié)霜、霧凇、雨凇和結(jié)冰四種災(zāi)害性冰凍天氣日數(shù)具有各自典型的區(qū)域性和次區(qū)域性空間分異特征。其中在高緯度或高海拔地區(qū)是中國災(zāi)害性冰凍天氣較多分布的地區(qū)。結(jié)霜和結(jié)冰日數(shù)在全國多數(shù)地區(qū)分布較廣，且發(fā)生頻次較多，而霧凇和雨凇僅分布在局部地區(qū)，具有明顯的次區(qū)域性特征，且發(fā)生頻次明顯少于結(jié)霜和結(jié)冰日數(shù)。

(2)在年代距平上，中國北方地區(qū)結(jié)霜日數(shù)在1960和1970年代以負(fù)距平為主，而在1980、1990、2000和2010年代以正距平為主。中國北方霧凇日數(shù)在1960、1970和1980年代以正距平為主，而在1990、2000和2010年代以負(fù)距平為主。中國中東部雨凇日數(shù)在1960、1970和1980年代以正距平為主，而在1990、2000和2010年代以負(fù)距平為主。中國北方結(jié)冰日數(shù)在1960和1970年代以負(fù)距平為主，而在1980和1990年代以正距平為主，2000和2010年代有逐漸演變?yōu)檎?fù)距平鑲嵌分布的格局。中國冰凍天氣日數(shù)距平具有典型的年代際變化特征，且個別年代呈現(xiàn)出典型的次區(qū)域性分布特征。

(3)在變化趨勢上，1961-2016年中國四種災(zāi)害性冰凍天氣日數(shù)變化趨勢具有不同的空間分異特征。其中結(jié)霜日數(shù)在北方地區(qū)以增加趨勢為主；霧凇日數(shù)在東北、西北和內(nèi)蒙古等地區(qū)以減少趨勢為主；雨凇日數(shù)在中國中東部地區(qū)以減少趨勢為主；結(jié)冰日數(shù)在西藏、黃土高原、華北平原等地以增加趨勢為主。1961-2016年結(jié)霜、霧凇和結(jié)冰日數(shù)在高海拔和高緯度地區(qū)增減趨勢較大，而雨凇日數(shù)在中東部地區(qū)呈減少趨勢，表明了雨凇發(fā)生的局地性相比其它三類冰凍天氣較強(qiáng)。

(4)在波動特征上，1961-2016年中國結(jié)霜和結(jié)冰日數(shù)均呈南高北低的空間分異特征，但結(jié)冰日數(shù)波動較高的范圍明顯多于結(jié)霜日數(shù)。結(jié)霜和結(jié)冰日數(shù)在低緯度地區(qū)波動較大，而在高緯度地區(qū)波動較小。霧凇日數(shù)波動特征分布相比復(fù)雜，華南南部和云南西部波動最大；長江以南至華南北部一帶、青藏高原、四川東部、湖北西部等地波動最??；新疆北部、東北、黃淮海平原地區(qū)波動居中。雨凇日數(shù)在東北、內(nèi)蒙古、東部沿海省份、青藏高原局地地區(qū)波動最大；而在四川。云南、貴州、兩廣地區(qū)南部波動最小。中國西部地區(qū)雨凇波動特征呈現(xiàn)出增減鑲嵌的分異格局。

3.2 討論和展望

(1)增暖背景下的氣候復(fù)雜化、多樣化和極端化發(fā)展方向的挑戰(zhàn)。伴隨著全球氣候變暖，類似美國“氣旋炸彈”的極寒天氣屢有發(fā)生。2018年北京地區(qū)極端低溫寒冷天氣持續(xù)時間長，成為了破紀(jì)錄事件。氣候不斷增暖的同時，導(dǎo)致極端天氣氣候事件頻發(fā)，極端低溫和高溫事件均有增多增強(qiáng)的趨向，氣候在朝著復(fù)雜化、多樣化和極端化方向發(fā)展。氣候變化的這一特征勢必增加了應(yīng)對氣候變化的復(fù)雜性。尤其是在人類尚未完全掌握氣候變化整體特征的時候，給經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會運(yùn)營帶來不利因素，影響區(qū)域安全和可持續(xù)發(fā)展。

(2)冰凍天氣的災(zāi)害遭遇問題討論。2008年的中國南方低溫冰凍雨雪災(zāi)害發(fā)生在春運(yùn)期間，給社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活帶來了巨大的影響。隨著物聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)的快速發(fā)展，物流業(yè)對通達(dá)的交通依賴愈來愈高。對我國而言，冰凍天氣易發(fā)、頻發(fā)、聚發(fā)的時間變異增大，一旦遭遇春運(yùn)等交通運(yùn)輸繁忙時段，勢必會對各類交通運(yùn)輸行業(yè)造成較大壓力。同時，短時期內(nèi)低溫、凍雨、凍雪遭遇發(fā)生，其致災(zāi)強(qiáng)度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單致災(zāi)因子疊加的強(qiáng)度[37]。因此，需要從區(qū)域災(zāi)害系統(tǒng)理論出發(fā)，基于孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子和承災(zāi)體特征，考慮氣候變化復(fù)雜性，綜合探討冰凍天氣的災(zāi)害遭遇問題研究。

(3)增暖背景下極寒冰凍天氣的可能成因討論。目前學(xué)界認(rèn)為全球變暖會導(dǎo)致極端暖的氣候事件增多，例如夏季高溫?zé)崂粟呌谠龆啵欢鴺O端冷的氣候事件減少，例如冬季寒潮趨于減少。但值得注意的是，觀測到的全球變暖速率在時間變化和空間分布上極不均勻。其中，北極增暖速率是全球增暖速率的2倍，這種現(xiàn)象被稱為北極增暖或北極放大效應(yīng)[6]。2016年1月21-25日，東亞冬季最低氣溫打破了歷史極值，中國東部經(jīng)歷了一次罕見的極端寒潮天氣。已有研究認(rèn)為北極增暖的放大效應(yīng)通過熱力和動力兩種機(jī)制影響東亞的氣候。其中熱力作用導(dǎo)致極端暖事件增多，動力作用導(dǎo)致極端冷事件增多。伴隨著未來全球變暖和北極增暖放大效應(yīng)加強(qiáng)，中國冬季的氣溫變率加大，極寒冰東天氣發(fā)生頻率增多，年際變率增強(qiáng)。