近4 0 a枣庄霜冻变化特征分析

2015-08-23赵淑芳陈连侠张立文

海洋气象学报 2015年3期

关键词：最低气温枣庄霜冻

赵淑芳，慈航，陈连侠，张立文，崔晨

（枣庄市气象局，山东枣庄 277800）

近4 0 a枣庄霜冻变化特征分析

赵淑芳，慈航，陈连侠，张立文，崔晨

（枣庄市气象局，山东枣庄 277800）

选取1971—2013年枣庄国家一般气象站逐日最低气温资料，采用线性倾向估计法和异常霜冻指标，分析了枣庄站霜冻的变化趋势和异常发生情况。结果表明：枣庄初霜冻日的线性倾向率约为1.5d/10 a，即约以1.5d/10 a的速度推后；终霜冻日的线性倾向率约为-4.9 d/10 a，即约以4.9 d/10 a的速度提前；无霜冻期的线性倾向率约为6.9d/10 a，即约以6.9d/10a的速度延长。年代际间的变化从20世纪80年代以后也表现为初霜冻开始的日期越来越晚，终霜冻结束的日期越来越早，无霜期表现为逐渐延长的特点。异常霜冻表现为：特早初霜冻和偏早初霜冻各年代均有发生，其中特早初霜冻发生频率为 2.3%，偏早初霜冻发生频率为9.3%；特晚终霜冻和偏晚终霜冻主要发生在20世纪70年代，21世纪10年代各有一次，特晚终霜冻发生频率为7%，偏晚终霜冻发生频率为11.6%。

日最低气温；初终霜冻；变化趋势

引言

全球气候变暖已成为社会共同关心的环境问题。近百年来中国气候变化趋势与全球基本一致［1-2］，但近50a增温比全球平均状况显著［3］。近十几年来，气温出现了明显升高趋势，尤其在冬季［4］。霜冻是一种分布非常广泛的农业气象灾害，中国北方近50a霜冻日数有明显减少的趋势，但趋势显著性存在明显的区域差异。叶殿秀等［5］分析了1961—2007年中国霜冻的变化特征，研究认为全国大部分地区的终霜冻日期的年际间差异比初霜冻日期大，从年代际变化来看，全国平均终霜冻日期提早的时间比初霜冻推迟的时间长，全国平均无霜冻期自20世纪80年代起明显延长。枣庄地处鲁中南低山丘陵南部地区，属于黄淮冲积平原的一部分。枣庄市地貌大致可分为低山丘陵，山前平原和沼湖洼地三种主要地貌型，低山丘陵区占全市土地总面积的54.6%。由于山区较多，在春秋季节霜冻是常见的一种农业气象灾害。利用逐日最低气温资料，分析枣庄国家一般气象站1971—2013年霜冻发生趋势，以期为霜冻预报、防御等提供参考。

1　资料与方法

1.1资料

所用资料为枣庄气象观测站1971—2013年逐日最低气温观测资料。把入秋后日最低气温首次出现≤0℃的日期定义为初霜冻日，来年冬春季日最低气温最后一次出现≤0℃的日期定义为终霜冻日。终、初霜冻日之间的间隔日数为无霜冻期。

1.2方法

用线性倾向估计法计算气象要素随时间变化的趋势及大小，当气候倾向率为正时，表示序列随时间呈上升趋势，反之则为下降趋势小［6］。

异常霜冻采用如下指标［7］：由于霜冻日期与大气温度降低密切相关，因此它同气温一样具有正态分布特征。所以，挑选特早初霜冻日和特晚终霜冻日的概率值都以0.05 较为合适，因为它反映了霜冻气候的异常小概率事件的特征。根据正态分布原理，其关系式为

同理，挑选偏早和偏晚霜冻的概率值为0.11，即：

式（1）～（3）中，P 为概率值（ %），X 为初（终）霜冻日，μ为1971—2013 年平均值，σ为标准差。因此，规定“异常”初、终霜冻日的标准为：初霜冻与多年平均值的差＜-1.65σ定义为特早初霜冻，初霜冻与多年平均值的差在-1.65σ～-σ之间定义为偏早初霜冻；终霜冻与多年平均值的差＞1.65σ定义为特晚终霜冻，终霜冻与多年平均值的差在1.65σ～σ之间定义为偏晚终霜冻。

2　霜冻变化特征分析

统计枣庄国家一般气象站1971—2013年初、终霜冻日和无霜冻期得知，近43a平均初霜冻日为10月31日，最早日期为1971年10月11日，最晚日期为1984年11月30日，相差为50d；平均终霜冻日为3月25日，最早结束日期为1998年2月15日，最晚结束日期为1973年4月26日，相差为70d；平均无霜冻期为218d，最短171 d（1971年），最长274d（1998年），相差103d。

2.1霜冻的年际变化

图1给出了枣庄初霜冻日、终霜冻日和无霜冻期逐年变化趋势。可以看出，初霜冻日的线性倾向率约为1.5d/10a（图1a），即约以1.5d/10a的速度推后，43a推后了约6d，初霜冻日与年序之间的相关系数为0.1916，在α=0.01（rα=0.1541）水平下，推后趋势显著；终霜冻日的线性倾向率约为-4.9d/10a（图1b），即约以4.9 d/10a的速度提前，43a提前了21d，终霜冻日与年序之间的相关系数为-0.3886，在α=0.05（rα=0.30079）水平下，提前趋势显著；无霜冻期的线性倾向率约为6.9d/10a（图1c），即约以6.9d/10a的速度延长，43a延长了36d，无霜冻期与年序之间的相关系数为0.4106，在α=0.01（rα=0.3886）水平下，延长趋势明显。

图1　枣庄初霜冻日（a）、终霜冻日（b）和无霜冻期（c）逐年变化曲线（直线为变化趋势值）

2.2霜冻的年代际变化

分析各年代初终霜冻日及无霜期变化特征可以了解霜冻的变化。表1给出了枣庄站各年代初终霜冻日、无霜期平均值与43a平均值的差值。对于初霜冻日来说，正（负）值表示该年代的初霜冻来得晚（早）；对于终霜冻日而言，正（负）值表示终霜冻结束晚（早）；而对于无霜冻期，正（负）值表示其延长（缩短）。与多年平均情况相比，20世纪70年代，枣庄初霜冻日平均早4d到来、终霜冻日平均晚16d结束、无霜冻期平均缩短了19d。20世纪80年代以后，出现了相反的情况，初霜冻日平均晚来0～2d，终霜冻日平均早结束4～8d，无霜冻期平均延长了4～14d。总之，初霜冻日在年代际间的变化表现为开始越来越晚，终霜冻日在年代际间的变化表现为结束越来越早，无霜期在年代际间的变化表现为逐渐延长的特点。