东北夏季低温的变化特征

2014-12-02宗振涛

科技传播 2014年4期

宗振涛，张炜

吉林省吉林市气象局，吉林吉林 132013

0 引言

低温冷害是指在作物整个生长发育期或某个生育阶段，气温低于作物所需的临界温度而造成严重减产[1]。东北是我国重要的商品粮生产基地，但地理纬度高、气候寒冷、无霜期短，因此夏季温度对粮食产量的影响极为重要，夏季低温是东北农业生产的主要灾害性天气。因此，充分认识东北夏季低温的气候特征，对于做好东北夏季温度状况的长期预报，适时采取抗御低温危害的措施，夺取农业的稳产，具有重大意义[2]。

本文在全国气温变化的背景下，选出东北地区夏季气温异常一致性较好的的代表站，分析东北地区气温的年际变化、年代际变化等基本气候特征。

1 资料和方法

本文利用国家气候中心1951 年1 月～2008 年12 月（58a）月平均气温资料，其中东北有齐齐哈尔、哈尔滨、长春、沈阳等22 个站。用6 月～8 月的平均气温代表当年夏季。

使用的方法主要有：小波分析、合成分析、突变检测等方法。

2 全国同期温度空间分布

本文把东北地区22 站58a 夏季月平均温度标准化后小于-1 定义为低温年，分别为1956、1957、1964、1969、1972、1976、1983 和1993 年，相对的高温年为1982、1988、1994、1997、2000、2001、2004、2007 和2008 年。

由图1 可见，全国多年平均温度由南到北递减，西部在南疆盆地和青藏高原东北部存在温度高值区。东北地区温度分布可化为三个区，分别为内蒙古东北部，平均温度 20℃左右；黑龙江北部，平均温度在19℃以下；吉林东部辽宁，平均温度在22℃～25℃之间。

图1 全国160 站夏季月平均气温空间分布（单位：℃）

图2 东北地区夏季气温标准化后11 点滑动平均和趋势

3 东北地区夏季气温异常的时间变化特征

3.1 年代际变化特征

为研究东北夏季气温异常的年代际变化趋势，本文对该区域夏季气温标准化距平的时间序列作11 a 滑动平均。从图2点划线可知东北夏季气温总体上呈波动上升，20 世纪50 年代初为正常略偏暖，1956-1978 年是持续较长的偏冷期，冷期振幅逐年减小，1979 年以后至90 年代初呈正常波动状态，90 年代初至今则持续偏暖，波动振幅逐年增大，为58 a 来最暖期，其中1999、2000、2001 年连续3 a 气温异常偏高，2004 年气温异常偏高，2007、2008 年气温异常偏高。东北夏季60 年代最冷，70 年代次之，80 年代开始变暖，90 年代最暖。

3.2 年际变化特征

图2 亦反映东北夏季气温的年际变化特征。本文定义气温标准化距平小于-1 为凉夏年，大于1 为热夏年，在-1～1 之间的年份为正常年。凉夏年集中在50 年代中期至70 年代这个大冷期中，其中1976 年的夏季低温最为严重；而在80 年代以后，特别是90 年代热夏事件发生相当频繁，说明90 年代之后东北夏季增暖非常显著。

3.3 周期分析

小波变换是时间序列周期分析工具。本文对东北58 a 夏季气温的时间序列运用Morlet 小波分析方法进行分析，得到了不同时间尺度的变化特征。图3 可见东北地区夏季气温存在明显的年际变化和年代际变化，其中存在3 a、4 a、9 a 的主要年际周期和以17a 为中心的年代际周期。

图3 东北地区夏季气温的Morlet 小波实部分布图

图4 东北22 站夏季气温时间序列的滑动t 检验

3.4 突变分析

气候突变的普适定义：气候从一种稳定态跳跃式地转变到另一种稳定态的现象，它表现为气候在时空上的急剧变化。滑动t-检验是考察两组样本平均值差异是否显著来检验突变，图4 为东北22 站夏季气温的时间序列做滑动t 检验的分布特征，临界值取为±2.09，通过0.05 显著性水平。由图可见，东北夏均平均气温在1993～1997 年发生了明显的突变（增暖），与前文分析一致。