1970年～2018年根河市降雪时间变化特征

郝晨阳，高 伟，马秀枝，张 茹

(1.内蒙古农业大学 林学院，内蒙古 呼和浩特 010019；2.内蒙古自治区根河市气象局，内蒙古 根河 022350)

在全球变化的大背景下，我国降水的频率有所增加，北方地区增加更是显著[1]。降雪作为降水的一部分也存在着显著的时间动态变化[2，3]。根河市位于内蒙古自治区呼伦贝尔市，大兴安岭北段西坡，地理坐标为东经120°12′～122°55′，北纬50°20′～52°30′，是中国纬度最高的城市之一。森林覆盖率高，占面积的91.7%，是大兴安岭林区的重要组成部分，主要树种有兴安落叶松、樟子松、阔叶树白桦和山杨等。作为中国最冷的城市，年平均气温达到-5.3℃，极端低温-58℃，寒冷湿润，冬长夏短，春秋相连，一年中除了6月～8月均会出现降雪。降雪量的多少会影响农林牧业的发展，一定量的积雪的覆盖会对土壤起到保温作用，还可抑制冬季因干燥所引起的火灾，但大范围的或者大量的降雪会影响交通，甚至牧区牲畜的正常繁衍，严重影响人民的生活及经济发展[4]。因此，对于降雪的年际以及季节性变化的研究，对于根河市农林牧业的发展有着极其重要的影响，也可以为相关领域的研究提供一定的理论指导。

1 资料与方法

1.1 资料来源

笔者根据Brown[5]对降雪的判定方法，根据根河市气象站1970年～2018年的逐日降水量和气温数据来确定逐日降雪量(数据由内蒙古气象局提供)，提取出根河近48年的逐日降雪资料，当逐日平均气温≤-2℃时，降水的形式全部确定为降雪。文中降雪年定义为当年7月1日至翌年6月30日，降雪量为降雪年内日降雪≥0.1mm的雪量合计，降雪日数为降雪年内出现降雪的天气日数，降雪强度为降雪量与降雪日数之间的比值[6]。

1.2 分析方法

1.2.1 线性趋势法。线性趋势法：依据两个变量(自变量和因变量)之间的数据关系构建一元线性回归方程:y=ax+b。式中y为因变量，指各个变化的量，x是自变量，指所对应年份，分别分析降雪量、降雪日数、降雪强度与年份存在的线性关系，其中把a×10称为变化倾向率。

1.2.2 Mann-Kendall突变法。M-K突变法是一种非参数检验方法[7]，在气象领域的趋势和突变分析中应用广泛。文中通过定义UF和UB两个统计值并进行序列分析，从而得到原降雪序列的变化趋势，当UF>0，表现为增长趋势，当UF<0，表现为下降趋势。当曲线UF超过信度线(95%的置信水平)，即表示存在显著的变化趋势，如果两条曲线在信度线之间相交，交叉点即为突变点，所对应的年份为突变年。

2 结果与分析

2.1 降雪量、降雪日数、降雪强度的年际变化特征

根河市1970年～2017年总体上降雪量、降雪强度为增加趋势，降雪日数为减少趋势(见图1)。由图1(a)可知，降雪量变化较为稳定，以0.86mm/10a的速率缓慢增长，通过0.05的信度检验，48a降雪量的平均值为33.93mm，变化范围为17.1mm～58.2mm；降雪日数与降雪量的变化趋势正好相反(见图1(b))，以2.1d/10a的速率呈下降趋势，未通过0.05的信度检验，平均日数为45.71，降雪日数最少的年份为2015年，仅为22d，最多的年份为2012年，为62d。降雪强度呈增加趋势(见图1(c))，速率为0.06mm·d-1，通过0.05的信度检验，其中1995年的降雪强度最大，主要是由于1995年的降雪量较大，而降雪日数较少。从表1可以看出，降雪量、降雪日数和降雪强度之间存在显著相关性，其中，降雪量与降雪日数和降雪强度均呈极显著正相关，相关系数分别为0.400和0.686，降雪日数与降雪强度呈显著负相关。

图1 根河市1970年～2017年降雪量、降雪日数、降雪强度的年际变化特征

表1 根河市降雪量、降雪日数、降雪强度的相关性分析

2.2 降雪量、降雪日数、降雪强度的季节变化特征

根河地区由于纬度高，气温偏低，除春季外，其余3个季节均有降雪。由图2知，降雪量和降雪日数季节变化为冬季>秋季>春季，其中冬季占比最大。降雪量冬、秋、春季的占比分别为39%、37%和24%，降雪日数冬、秋、春季的占比分别为54%、27%、19%；降雪强度为秋季最大，占比达到53%。各月的分配中(见表2)，降雪量主要集中在11月和12月，11月最大，多年降雪量平均值为7.9mm；降雪日数12月最多为10.48d，11月其次为9.27d；降雪强度9月最大为2.35mm·d-1，5月最小。降雪量和降雪日数在秋末冬初最大，在初秋和春末最少，而降雪强度主要在秋初最大。

图2 根河1970年～2017年降雪量、降雪日数、降雪强度季节分布比例

表2 根河1970年～2017年降雪量、降雪日数、降雪强度季节变化特征

2.3 降雪量、降雪日数、降雪强度的M-K突变特征

根河降雪量、降雪日数、降雪强度在1970年～2017年间均发生过突变(见图3)，降雪量的UF为上升的趋势，UF和UB相交于1985年，说明降雪量的突变年为1985年；降雪日数在1975年～1976年和2013年发生过两次突变，但是变化较为平缓，UF基本在临界值(-1.96～1.96)内；降雪强度在1991年发生突变，变化趋势与降雪量大致相同，1970年～1992年之间UF上下波动，1992年以后呈上升趋势，进入2002年增长趋势显著。

图3 根河1970年～2017年降雪量、降雪日数、降雪强度突变特征分析

3 结束语

笔者利用1970年～2018年根河的逐日降水量和气温资料，提取出近48a的降雪数据，分析了根河降雪量、降雪日数及降雪强度的时间和季节变化特征及突变关系，得出如下结论：①根河市近48a总的降雪量和降雪强度呈增加趋势， 降雪日数呈减少趋势。②根河市夏季没有降雪，降雪量和降雪日数冬季>秋季>春季，降雪强度秋季>春季>冬季；降雪量和降雪日数主要集中在11月和12月，占全年的42%和43%。③突变方面，降雪量在1985年发生突变，降雪日数在1975年～1976年和2013年有突变，降雪强度的突变年为1991年。