揭阳市低温的气候变化特征

梁洁华，陈浩，林巧美，黄文君，林锦冰

（1.揭阳市气象局，广东揭阳 522000；2.惠来县气象局，广东惠来 522000）

在全球气候变暖的背景下，尽管低温天气在减少，影响期在缩短，但是随着经济的高速发展，低温天气造成的经济损失仍不可小觑［1-9]。很多学者对广东省低温的气候特征以及影响因子进行了分析：姜丽萍等［1]研究表明进入20世纪80年代后期，中山市冷害天气无论是从强度、持续时间均呈减弱趋势；廖裕珍等［2]研究表明梅州市的低温日数呈减少的趋势，低温强度也呈减弱的趋势；李晓娟等［3]统计发现广州近58年来呈现年低温日数减少、低温终日提前、低温期缩短的趋势。

揭阳市在2008年遭受了连续性的低温冷害过程，给农业和畜牧业造成了严重的损失。揭阳市整体呈南北走向，北部地处山区，南部沿海，南北气候差异较大，低温的局地性很强，做好低温冷害气候分析，有利于提高低温的预报准确率，对于防灾减灾措施的提前部署，以减少因低温冷害而造成经济损失有重大的意义。

1 资料和方法

资料来源于揭阳市市区（1954年建站，迁站2次。1960年迁站1次，2010年迁站至今）、揭西县（1966年建站，2000年迁站1次至今）、普宁市（1958年建站，2000年迁站1次至今）和惠来县（1955年建站，2016年迁站1次至今）共4个国家站1966—2015年地面观测气温资料。

根据《广东省天气预报技术手册》的定义［10]；在冷空气的影响下，广东省最低气温出现在5℃或以下，称为低温。本研究将当年11月至次年3月出现的低温视为当年的低温现象，并按照每年第1次出现低温的日期称为“低温初日”，次年3月之前最后1次出现低温的日期称为“低温终日”。运用线性拟合方法［11]、M-K检验［11]以及Morlet小波分析［11]等方法对揭阳市出现的低温日数、低温初日、低温终日等进行分析，以期总结出揭阳市低温的气候变化特征。

2 低温的气候变化特征

2.1 低温日数

统计分析1966—2015年揭阳市4个市县的低温日数（图略），发现50年来揭西县的低温日数最多，年均8.18 d；普宁市次之，年均3.94 d；市区年均3.34 d；惠来县最少，年均1.02 d，这与揭阳市的地理位置分布有关，惠来县南临南海，因海洋比陆地的热容量大，冬季降温慢，气温比陆地高，且受海洋的调节作用，沿海出现低温的几率比较低。50年来，揭阳市低温年度最多日数出现在1973年，市区21 d、揭西县26 d、普宁市22 d、惠来县8 d。全市均无低温出现的年份是1974、1990、1997、1998以及2000年。从图1还可以看出，揭阳市低温出现在当年的11至次年的3月，主要影响在12到次年2月，其中1月低温日数占近50年低温总日数的40%左右。

运用线性拟合方法对揭阳市低温日数进行线性倾向分析，结果表明全市的低温日数均有下降趋势，且下降趋势显著（图1）。用相关系数进行检验，市区、揭西县和普宁市低温日数的相关系数均通过信度0.01的显著性检验，分别为-0.425、-0.389和-0.469，表明这3个地区的低温日数下降趋势显著。而惠来县下降趋势缓慢，且不显著。

图1 揭阳市低温日数线性相关趋势

2.2 低温初日与终日的变化

根据统计，揭阳市的低温出现在11月至次年的3月。为了方便统计，低温初日和终日均以11月1日为起点开始计算，即11月1日为1 d，11月2日为2 d，依次类推。50年来，低温初日最早出现在1971年的11月18日，最晚出现在1979年的1月31日；低温终日则最早结束于1972年的12月14日，最晚结束在2010年的3月11日。从线性倾向趋势分析（图2）来看，低温初日是一个延后的趋势，而低温终日则呈提前的趋势，但低温初日和低温终日的相关系数均没有通过显著性检验，表明初日与终日的变化趋势不显著。

图2 揭阳市低温日数初日与终日的线性相关趋势

2.3 低温日数的突变检验

从揭阳市4个市县的M-K检验（图略）可知，从1966年到2015年，揭阳市的低温日数均呈下降的趋势，下降趋势均超过0.05显著性水平，表明揭阳市的低温日数下降趋势显著。从UF和UB曲线交点位置来看，揭阳市区在1981年出现突变、揭西县在1971—1973年左右出现突变、普宁市在1987年出现突变、惠来县则没有发生突变。

2.4 低温期

将每年低温初日到终日之间的日期定义为低温期。50年来揭阳市的低温期变化较不规律，平均低温期为40.1 d，最长的低温期为108 d，出现在1971年；超过平均低温期日数的年份有21年（图3）。

图3 揭阳市低温期日数变化

从线性趋势上看，揭阳市的低温期是一个下降趋势，但是相关系数没有通过显著性检验，表明低温期的下降趋势不显著。

2.5 低温日数的变化周期

通过对揭阳市区低温日数的小波系数分析（图4a）可以看出，揭阳市区的低温日数存在着准5和13年左右的2类尺度的周期变化规律。其中5年尺度周期在20世纪60—70年代和21世纪10年代表现的较稳定，而13年尺度周期变化在20世纪60—90年代存在明显振荡特征。从小波方差图（图略）可以看出，存在4个较为明显的峰值，依次对应4、13、20和25年的时间尺度。13年左右的周期震荡最强，为揭阳市区低温日数变化的第1主周期，4、20和25年的时间尺度，依次为市区低温日数变化的第2、第3和第4周期，4个周期的波动控制着揭阳低温日数在整个时间域内的变化特征。根据小波方差的检验结果，绘制了控制市区低温日数的第1和第2主周期小波系数图。从图4b可以看出，在13年时间尺度上，揭阳市区低温日数变化的平均周期约为8年，大约经历了4个周期的从多到少的振荡；在2004年之后表现较平稳；在4年的时间尺度上，20世纪70年代之前经历了4个周期的从多到少的振荡，1978年之后，振荡幅度变小，周期变化不明显。

图4 1966—2015年揭阳市区低温日数小波系数（a）和低温日数变化的13和4年特征时间尺度小波实部过程线（b）

图5 1966—2015年揭西县低温日数小波系数（a）和低温日数变化的5和13年特征时间尺度小波实部过程线（b）

通过对揭西县低温日数的小波系数分析（图5a）可以看出，存在准5以及13年左右的2类尺度的周期变化规律。2个尺度的周期变化在整个分析时段都表现的非常稳定，具有全域性。从小波方差图（图略）可以看出存在3个较为明显的峰值，依次对应着5、13和27年的时间尺度。其中5年左右的周期震荡最强，为揭西县低温日数变化的第1主周期；13和27年依次为第2、第3周期，上述3个周期的波动控制着揭西县低温日数在整个时间域内的变化特征。根据小波方差的检验结果，绘制了控制揭西县低温日数的第1和第2主周期小波系数图。从图5b可以看出在5年时间尺度上，揭西县低温日数变化的平均周期约为3年左右，20世纪60—90年代大约经历了10个周期的从少到多的振荡，2000到2006年周期变化不明显，2006年以后又经历3个周期的从少到多的振荡；在13年的时间尺度上，平均周期约为8.5年，大约经历了5个周期的从少到多的振荡，1996年之后振荡幅度变小。

3 结论

1）1966—2015年，揭西县低温霜冻日数最多，年均8.18 d。全市低温最主要影响时段在1月份，低温日数减少趋势显著。

2）低温初日是一个延后的趋势，低温终日则是一个提前的趋势。初日与终日的变化趋势不显著。

3）从M-K检验上看，揭阳市区低温日数在1981年出现突变，揭西县在1971—1973年左右出现突变，普宁市在1987年出现突变，惠来县则没有发生突变。

4）揭阳市的低温期下降趋势不显著。

5）市区低温日数在13年尺度上，平均周期约为8年，约经历了4个周期的从多到少的振荡，在2004年之后表现较平稳；在4年的尺度上，20世纪70年代之前经历了4个周期的从多到少的振荡，1978年之后振荡幅度变小，周期变化不明显。揭西县低温日数在5年尺度上，平均周期约为3年左右，20世纪60—90年代约经历了10个周期的从少到多的振荡，2000年到2006年周期变化不明显，2006年以后又经历3个周期的从少到多的振荡；在13年的尺度上，平均周期约为8.5年，约经历了5个周期的从少到多的振荡，1996年之后振荡幅度变小。