天津市北辰区冬季气候特征研究

周仲秀　王文昊

摘要

采用趋势分析、相关性分析和距平测算方法，根据1958～2010年天津市北辰区1、2和12月平均最低气温和极端最低气温气象观测资料，结合北辰区建站以来的最低气温年际变化，分析天津市北辰区气候特征及其变化情况。研究表明，12、1和2月的极端最低气温变化均呈上升趋势，倾向率分别为0.473、0.491和0.572 ℃/10a；月平均最低气温与月极端最低气温表现较好的同步性，1月份相关性最高；月极端最低气温存在波动性，其中，2月距平波动较大，1月距平波动较小。

关键词 冬季气候；变化特征；趋势分析；相关性分析；北辰区

中图分类号S161文献标识码A文章编号0517-6611（2014）28-09863-02

Climate Features of Winer in Beichen District， Tianjin City

ZHOU Zhongxiu， WANG Wenhao*

（Beichen District Meteorological Bureau in Tianjin City， Tianjin 300400）

Key wordsAccording to the meteorological observation data of average minimum temperature and extreme minimum temperature the in Beichen District， Tianjin， the paper adopt trend analysis， relevance analysis and departure method to analyze climate features and changes of Beichen District， Tianjin in January， February and December during1958-2010. To combine annual changes of minimum temperature since the weather station establishment in Beichen District， Tianjin， we come to the conclusion that： the changes of extreme minimum temperature all show an upward trend in December， January and February. Of which， rising trend rate are 0.473， 0.491 and 0.572℃/10a； The mean minimum temperature and monthly extreme minimum temperature performs a better synchronization； January has the highest correlation； monthly extreme minimum temperature has volatility， departure of February has greater volatility， departure of January anomaly has smaller volatility.

Key wordsWinter climate； Variation characteristics； Trend analysis； Correlation analysis； Beichen District

北辰区地处天津市中心北部，是京津黄金走廊和京津唐高科技产业带的重要节点，是天津城市北移的承载区，全区总面积480 km2。都市型现代化农业稳步推进，发展建设设施农业800 hm2，建立了上万亩现代化农业示范区，农业龙头企业和农民专业合作组织发展到51个。 经过多年观测数据的对比分析，北辰区的最低温度较周围区县台站的温度偏低，而最低温度与农业生产密切相关，因此，研究最低温度的变化特征十分必要[1-2]。笔者根据1958～2010年天津市北辰区1、2和12月平均最低气温和极端最低气温气象观测资料，采用趋势分析、相关性分析和距平测算方法，对北辰区最低温度进行了研究，分析天津市北辰区气候特征及其变化情况，以便趋利避害，为进一步做好该地区气象服务工作提供科学依据，也可为区域气候变化研究提供借鉴。

1 资料与方法

根据北辰区实际最低气温气候情况，最低气温一般出现在1、2和12月份，因此，选取1958～2010年天津市北辰区1、2和12月份的月最低气温和月极端最低气温气象观测资料作为研究对象[3-4]，主要采用趋势分析、相关性分析和距平测算方法，分析北辰区最低气温气候特征及其变化。

2 结果与分析

2.1 北辰区最低气温基本气候年际变化

从1958年天津市北辰区自建站以来，本站逐日观测各种气象要素。由于低温冻害对于农业的负面影响，对逐年极端最低气温这一气象要素的观测特别关注。从1958～2010年天津市北辰区最低气温基本气候的年际变化（图1）可以看出，天津市北辰区年极端最低气温主要出现在12、1和2月；近53年天津市北辰区年极端最低气温出现次数最多的月份是1月，出现年份包括30个年份；年极端最低气温出现次数最少的月份是3月，只有1个年份出现；年极端最低气温出现次数相对较多的月份是2和12月，出现年份分别包括14和8个年份。

图1 1958～2010年天津市北辰区最低气温出现月份分布

2.2 12、1和2月极端最低气温年际变化

由图2可见，1958～2010年天津市北辰区12、1、2月极端最低气温时间序列均呈上升趋势。在0.1的置信水平下，12月与1月极端最低气温时间序列的变化趋势大体相同，倾向率分别为0.473和0.491 ℃/10a，2月份的上升趋势最为明显，倾向率为0.575 ℃/10a。基于全球变暖大背景下，天津市北辰区53年间12、1、2月极端最低气温时间序列的趋势变化符合全球温度逐渐增暖的趋势。其中，1961年12月、2010年1月、1966年2月的极端最低气温分别是-18.0、-20.0、-22.7 ℃，属于53年间12、1、2月极端气温中最低气温；1988年12月、2002年1月、1989年2月的極端最低气温分别是-8.4、-9.1、-6.4 ℃，属于53年间12、1、2月极端气温中最高气温。除个别年份外，53年间12、1、2月极端最低气温均保持较平稳的变化。

图21958～2010年天津市北辰区12月（a）、1月（b）和2月（c）极端最低气温变化

2.3 12、1和2月月极端最低气温与月平均最低气温相关性分析

在分析12、1和2月月极端最低气温时间序列变化趋势的基础上，引入月平均最低气温时间序列[5]，定量描述北辰区极端最低气温与月平均最低气温相关程度。计算1958～2010年天津市北辰区12、1和2月月极端最低气温与月平均最低气温时间序列的相关系数发现，北辰区1958～2010年12、1和2月月极端最低气温与月平均最低气温时间序列均存在正相关关系。其中，在0.01的置信水平下，1月份月极端最低气温与月平均最低气温时间序列的相关性最高，相关系数为0.81；在0.05的置信水平下，12和2月月极端最低气温与月平均最低气温时间序列的相关系数分别为0.68、0.62。

2.4 12、1和2月月极端最低气温距平分析

为更好观测天津市北辰区气候特征，在此将极端最低气温与平均最低气温进行距平处理，分析12、1和2月月极端最低气温距平。结果发现（图3），近53年北辰区2月份极端最低气温距平波动较大，1月份极端最低气温距平波动较小。

图3 1958～2010年天津市北辰区12、1和2月极端最低气温距平变化

3 结论

（1）1958～2010年天津市北辰区极端最低气温变化总体呈上升趋势，倾向率在0.5 ℃/10a左右，说明北辰区极端最低气温与全球变暖同步，其中2月份上升趋势最为明显（0.575 ℃/10a），12月份上升趋势则较为平缓（0.473 ℃/10a）。

（2）近53年北辰区平均最低气温与极端最低气温表现出较好的同步性，其中1月份相关性最高，说明当月极端最低气温的出现预示着这个月份最低温度将普遍偏低。极端最低气温的出现对农业防寒具有指示意义，一旦出现极端最低气温就应及时加强农业的长期低温防护。

（3）近53年北辰区极端最低气温存在波动性，其中2月份极端最低气温距平波动较大，而1月份极端最低气温距平波动较小。因此，在2月份应加强温度监测，为农户提供及时的气象服务产品，减小低温对农业的影响。

参考文献

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HOUGHTON J T，DING Y，GRIGGS D J.Climate change 2001：the scientific basis[M].Cambridge：Cambridge Univer sity Press，2001.

[2] CROWLEY T J.Causes of climate change over the past 1000 years[J].Science，2000，289（5477）：270-277.

[3] 陈洪滨，范学花.2010年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾[J].气候与环境研究，2011，16（6）：132-143.

[4] 陈洪滨，范学花.2007年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾[J].气候与环境研究，2008，13（1）：102-112.

[5] 徐雨晴，苗秋菊，沈永平.氣候持续变暖，极端事件频发[J].气候变化研究进展，2009，5（1）：56-60.