氣候變化背景下北京地區(qū)倒春寒時(shí)空演變特征研究

劉海濤，楊 潔

(1.北京市氣候中心，北京 100089；2.北京市氣象臺(tái)，北京 100089)

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氣候變化背景下北京地區(qū)倒春寒時(shí)空演變特征研究

劉海濤1，楊 潔2

(1.北京市氣候中心，北京 100089；2.北京市氣象臺(tái)，北京 100089)

為了掌握氣候變暖背景下北京地區(qū)倒春寒變化規(guī)律，利用1951～2012年北京地區(qū)20個(gè)氣象臺(tái)站的逐日氣溫資料，結(jié)合北京地區(qū)春季氣候特點(diǎn)，定義了北京地區(qū)倒春寒氣候監(jiān)測(cè)指標(biāo)；從倒春寒發(fā)生頻率、站次比、年代際變化等方面，分析了北京地區(qū)倒春寒的時(shí)空演變特征。結(jié)果表明，觀象臺(tái)的倒春寒等級(jí)序列對(duì)于農(nóng)區(qū)和城區(qū)來(lái)說(shuō)均有很好的代表性，北京地區(qū)倒春寒測(cè)站總數(shù)存在明顯的年際變化；除佛爺頂以外，林區(qū)的弱倒春寒頻率較高，在40%以上；除佛爺頂和湯河口外，林區(qū)強(qiáng)倒春寒頻率在10%以上；農(nóng)區(qū)弱倒春寒頻率在20%～40%，除石景山以外，農(nóng)區(qū)強(qiáng)倒春寒頻率在10%以下。總的來(lái)說(shuō)，北京地區(qū)倒春寒頻率差異顯著，從南向北依次升高，房山倒春寒頻率最低，為21%，湯河口最高，為54%；弱倒春寒發(fā)生頻率空間分布與總的倒春寒發(fā)生頻率較為相似。

倒春寒；春季；氣候季節(jié)；時(shí)空變化

在全球變暖背景下，氣象災(zāi)害的時(shí)空分布特征正在發(fā)生重大變化，氣象防災(zāi)減災(zāi)的形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻[1]。氣象條件是限制林業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最重要因素之一，倒春寒就是一種非常嚴(yán)重的林業(yè)和農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，是指春天由于受較強(qiáng)冷空氣頻繁襲擊氣溫下降較快，并造成大范圍地區(qū)樹木和農(nóng)作物持續(xù)受凍害的天氣氣候現(xiàn)象[2]。倒春寒常引起我國(guó)北方花生、蔬菜、棉花和小麥的爛種現(xiàn)象，也會(huì)影響我國(guó)南方水稻播種、出苗和生長(zhǎng)，給農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)等帶來(lái)嚴(yán)重危害[1,3-7]。我國(guó)學(xué)者對(duì)倒春寒發(fā)生規(guī)律等方面也進(jìn)行了一些研究[1,3-9]，如李勇等基于貴州省氣象臺(tái)站的逐日平均氣溫資料，定義了倒春寒強(qiáng)度指數(shù)指標(biāo)和災(zāi)害等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)[3]；黃繼用等提出由不同持續(xù)天數(shù)確定倒春寒等級(jí)的方法[10]；尤紅等對(duì)倒春寒災(zāi)害天氣進(jìn)行了成因診斷分析[4,7]。

倒春寒也是對(duì)北京地區(qū)林業(yè)與農(nóng)業(yè)危害較大的極端氣候?yàn)?zāi)害。由于北京地區(qū)3～5月份正值作物和果樹生長(zhǎng)期，如果出現(xiàn)倒春寒將造成嚴(yán)重?fù)p失。如2010年4月，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，北京郊區(qū)櫻桃有1 333.3 hm2進(jìn)入結(jié)果期，預(yù)計(jì)產(chǎn)量超過(guò)400萬(wàn)kg，由于遭遇了倒春寒，約有60%的櫻桃減產(chǎn)，還造成北京郊區(qū)旅游業(yè)損失嚴(yán)重。由此可以看出倒春寒造成的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失是非常巨大的。農(nóng)業(yè)和林業(yè)防御倒春寒的危害，除提高栽培管理水平和保溫育苗之外，還需要依據(jù)各地倒春寒的發(fā)生規(guī)律，做好監(jiān)測(cè)預(yù)警和預(yù)測(cè)工作，以避開(kāi)其危害。加強(qiáng)倒春寒發(fā)生規(guī)律的研究，對(duì)于提高防災(zāi)減災(zāi)的能力、趨利避害以及保障林業(yè)、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)具有十分重要的意義[11-12]。對(duì)于北京及華北地區(qū)倒春寒的氣候監(jiān)測(cè)和氣候預(yù)測(cè)方法的研究還比較少，目前北京地區(qū)還沒(méi)有統(tǒng)一的、規(guī)范的、操作性強(qiáng)的倒春寒業(yè)務(wù)化指標(biāo)。因此研究針對(duì)北京地區(qū)倒春寒的氣候監(jiān)測(cè)方法，既是提高氣候服務(wù)水平、適應(yīng)現(xiàn)代氣候業(yè)務(wù)發(fā)展需要的工作，也是提高抗災(zāi)減災(zāi)服務(wù)質(zhì)量所需要的工作，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。該研究根據(jù)北京地區(qū)氣候特點(diǎn)，結(jié)合倒春寒歷史記錄，從倒春寒發(fā)生頻率、年際變化等方面分析氣候變化背景下北京地區(qū)1951～2012年倒春寒發(fā)生規(guī)律，建立北京地區(qū)倒春寒氣候監(jiān)測(cè)模型，為北京地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 資料選取選取北京各測(cè)站從建站到2012年12月31日平均氣溫資料，資料來(lái)自北京氣象局信息中心，經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的質(zhì)量控制。北京地區(qū)測(cè)站可分為林區(qū)、農(nóng)區(qū)和城區(qū)測(cè)站。林區(qū)測(cè)站有湯河口、上甸子、齋堂、霞云嶺、佛爺頂，農(nóng)區(qū)測(cè)站有順義、密云、懷柔、通州、大興、門頭溝、房山、延慶、昌平、平谷10個(gè)遠(yuǎn)郊區(qū)縣站，城區(qū)測(cè)站有朝陽(yáng)、海淀、豐臺(tái)、石景山、觀象臺(tái)。該研究采用了氣候季節(jié)定義，即5 d滑動(dòng)平均氣溫穩(wěn)定≤10 ℃為冬季，≥22 ℃為夏季，10～22 ℃為春秋季，所謂“穩(wěn)定”就是滑動(dòng)平均氣溫高于(春、夏季)或低于(秋、冬季)規(guī)定的指標(biāo)持續(xù)5 d以上[13-14]。

1.2 倒春寒氣象指標(biāo)盡管在各地氣象服務(wù)中均有倒春寒的概念，由于北京地區(qū)氣候復(fù)雜多樣，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的、規(guī)范的、操作性強(qiáng)的業(yè)務(wù)化指標(biāo)，因此在制定可供北京地區(qū)氣象服務(wù)的倒春寒氣象指標(biāo)時(shí)，代表性、通用性、可操作性是必須要遵守的原則。目前可以查到的北京地區(qū)倒春寒指標(biāo)定義如下，發(fā)生在2月下旬～4月上旬，滿足以下3個(gè)條件之一者，確定為倒春寒天氣過(guò)程：①日平均氣溫5 d平均≥5 ℃，然后氣溫下降，最低氣溫≤-5 ℃；②日平均氣溫6 d平均≥4 ℃，然后氣溫下降，最低氣溫≤-4 ℃，連續(xù)2 d，這種升降溫過(guò)程要重復(fù)2次以上；③連續(xù)6 d日平均氣溫達(dá)3 ℃，然后氣溫下降，最低氣溫降至-8 ℃。以上指標(biāo)簡(jiǎn)稱為舊指標(biāo)。根據(jù)以上定義，通過(guò)實(shí)際計(jì)算檢驗(yàn)得知，北京地區(qū)倒春寒舊指標(biāo)存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題。

1.2.1春季的定義問(wèn)題。北京地區(qū)很多倒春寒發(fā)生在4月下旬～5月上旬，舊指標(biāo)定義發(fā)生時(shí)段在2月下旬～4月上旬會(huì)漏掉很多年份的倒春寒。“倒春寒”顧名思義應(yīng)該是發(fā)生在春天的現(xiàn)象，參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《氣候季節(jié)劃分》，進(jìn)入春天的氣象指標(biāo)一般采用日平均氣溫穩(wěn)定通過(guò)10 ℃的日期[14]。由于我國(guó)各地氣候差異大，各地穩(wěn)定通過(guò)10 ℃的日期差別很大，考慮到各地每年春季的開(kāi)始日期和結(jié)束日期是動(dòng)態(tài)變化的，并不是固定的，因此將春季簡(jiǎn)單確定為每年的3～5月并不合適，這也是舊指標(biāo)的局限之一。因此首先需要根據(jù)《氣候季節(jié)劃分》的定義，確定春季的開(kāi)始日期和結(jié)束日期，從而界定了倒春寒的發(fā)生時(shí)段，把倒春寒與發(fā)生在冬季與夏季的冷空氣活動(dòng)區(qū)別開(kāi)。

1.2.2指標(biāo)閾值問(wèn)題。由于北京地區(qū)氣候差異顯著，在2月下旬～4月上旬50 d左右的時(shí)間段里，北京地區(qū)逐日氣溫上升很快，而舊指標(biāo)采用氣溫絕對(duì)值作為北京地區(qū)倒春寒判定，采用同樣的逐日氣溫和逐日最低氣溫標(biāo)準(zhǔn)顯然不合理。北京地區(qū)春季氣候的最大特點(diǎn)就是乍暖還寒：一是春季的氣溫日夜溫差較大；二是春季冷空氣活動(dòng)頻繁，天氣變化較多。倒春寒出現(xiàn)的主要指標(biāo)是冷空氣入侵造成比較明顯的降溫，參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《冷空氣等級(jí)》[15]和《寒潮等級(jí)》[16]，采用中等偏弱冷空氣活動(dòng)24 h降溫3 ℃作為倒春寒出現(xiàn)的氣象指標(biāo)。在各地開(kāi)展的倒春寒氣象服務(wù)指標(biāo)中，很多均用到了日平均氣溫、極端最低氣溫2個(gè)指標(biāo)[3-9]。因?yàn)楦鞯貧夂蛏鷳B(tài)特性不一樣，無(wú)法形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，采用氣溫降幅和氣溫距平就不會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題。

1.2.3舊指標(biāo)沒(méi)有給出倒春寒過(guò)程結(jié)束的定量標(biāo)準(zhǔn)。在倒春寒天氣過(guò)程結(jié)束時(shí)，需要給出一個(gè)指標(biāo)來(lái)界定是否結(jié)束，采用“回復(fù)正常”即“當(dāng)日日平均氣溫超過(guò)5 d滑動(dòng)平均氣候標(biāo)準(zhǔn)值”作為過(guò)程結(jié)束的指標(biāo)，可以保證氣候代表性。

由于舊指標(biāo)在北京地區(qū)氣候服務(wù)過(guò)程中，并沒(méi)有很規(guī)范的倒春寒過(guò)程的指標(biāo)界定和歷史記錄，在制定過(guò)程中所做的檢驗(yàn)只是針對(duì)常規(guī)氣象資料做的測(cè)算，也未與歷史上的倒春寒天氣過(guò)程進(jìn)行對(duì)比，因此應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶鞖鈿夂蛱攸c(diǎn)及時(shí)組織修訂。

綜合目前國(guó)內(nèi)外研究，結(jié)合北京地區(qū)天氣氣候特點(diǎn)，針對(duì)北京地區(qū)倒春寒舊指標(biāo)的不足，現(xiàn)給出新的北京地區(qū)倒春寒定義，即北京地區(qū)倒春寒是指發(fā)生在春季，在春季回暖過(guò)程中，由于受較強(qiáng)冷空氣頻繁襲擊，氣溫下降較快，氣溫持續(xù)低于同一歷史時(shí)期氣候平均值，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3 d以上那種前暖后冷，并造成大范圍地區(qū)林業(yè)和農(nóng)作物受凍害的天氣氣候現(xiàn)象。新指標(biāo)定義了ΔT(最大降溫幅度)、δT(過(guò)程氣溫距平)、L(過(guò)程持續(xù)時(shí)間)3個(gè)倒春寒特征參數(shù)。最大降溫幅度ΔT是指倒春寒過(guò)程中日平均氣溫的24 h(ΔT24)或48 h(ΔT48)降溫幅度的最大值，氣溫距平δT是指倒春寒過(guò)程平均氣溫的距平值(℃)，持續(xù)時(shí)間L是指倒春寒出現(xiàn)到終止持續(xù)的天數(shù)(d)。ΔT指標(biāo)的選取參考了冷空氣等級(jí)和寒潮等級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的降溫指標(biāo)[15-16]；δT界限值參考了農(nóng)業(yè)氣候評(píng)價(jià)中對(duì)于與倒春寒天氣過(guò)程的時(shí)間尺度相近的周、旬平均氣溫異常程度的判別而制定；L參數(shù)參照了日常農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)中“造成農(nóng)業(yè)災(zāi)害的不利氣象因素一般要持續(xù)3 d以上”而確定。根據(jù)ΔT、δT、L的不同組合情況，可以得到北京地區(qū)各測(cè)站的倒春寒等級(jí)序列。北京地區(qū)倒春寒等級(jí)可以分為弱倒春寒和強(qiáng)倒春寒2級(jí)。北京地區(qū)倒春寒等級(jí)指標(biāo)如表1所示。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了倒春寒的定義、倒春寒起始日期、終止日期和倒春寒等級(jí)氣象指標(biāo)，適用于北京地區(qū)倒春寒的界定，可供農(nóng)業(yè)和林業(yè)氣象服務(wù)參考。

表1 北京地區(qū)倒春寒等級(jí)氣象指標(biāo)

2 倒春寒演變特征

2.1 北京地區(qū)倒春寒統(tǒng)計(jì)

2.1.1林區(qū)倒春寒。由于北京農(nóng)區(qū)、城區(qū)與林區(qū)氣候差異較大，定義一個(gè)北京地區(qū)統(tǒng)一的倒春寒標(biāo)準(zhǔn)顯然不合適，因此可對(duì)農(nóng)區(qū)與城區(qū)、林區(qū)分別考慮。由表2可見(jiàn)，在同一時(shí)期，林區(qū)測(cè)站中，如果至少2個(gè)測(cè)站出現(xiàn)倒春寒，且其中至少1個(gè)測(cè)站為強(qiáng)倒春寒，則定義為一次林區(qū)弱倒春寒事件；在同一時(shí)期，林區(qū)測(cè)站中，有3個(gè)或3個(gè)以上測(cè)站出現(xiàn)弱倒春寒，則定義為一次林區(qū)弱倒春寒事件；在同一時(shí)期，林區(qū)測(cè)站中，有2個(gè)或2個(gè)以上測(cè)站出現(xiàn)強(qiáng)倒春寒，則定義為林區(qū)強(qiáng)倒春寒。根據(jù)以上定義，1965、1979、1986、1987和2001年為林區(qū)強(qiáng)倒春寒年，1960、1977、1978、1988、1991、1995、1998、2002、2006、2008、2011年為林區(qū)弱倒春寒年，其余年份未出現(xiàn)倒春寒。

2.1.2農(nóng)區(qū)和城區(qū)倒春寒。統(tǒng)計(jì)北京地區(qū)農(nóng)區(qū)倒春寒(表3)發(fā)現(xiàn)，在同一時(shí)期，如果農(nóng)區(qū)10個(gè)測(cè)站中至少5個(gè)測(cè)站出現(xiàn)弱倒春寒事件，則定義為農(nóng)區(qū)弱倒春寒事件；在同一時(shí)期，出現(xiàn)倒春寒事件時(shí)，如果至少4個(gè)測(cè)站出現(xiàn)強(qiáng)倒春寒事件，則定義為農(nóng)區(qū)強(qiáng)倒春寒事件。按照以上標(biāo)準(zhǔn)，北京農(nóng)區(qū)1960、1965、1967、1969、1979、1987、1990、1991、1993、1995、2001、2002、2006、2010年為倒春寒年，其中1965、1979、1987、1995年為強(qiáng)倒春寒年，其余年份未出現(xiàn)倒春寒。統(tǒng)計(jì)北京地區(qū)城區(qū)倒春寒(表4)發(fā)現(xiàn)，在同一時(shí)期，如果城區(qū)5個(gè)測(cè)站中至少3個(gè)測(cè)站出現(xiàn)弱倒春寒事件，則定義為城區(qū)弱倒春寒事件；在同一時(shí)期，出現(xiàn)倒春寒事件時(shí)，如果至少2個(gè)測(cè)站出現(xiàn)強(qiáng)倒春寒，則定義為城區(qū)強(qiáng)倒春寒事件。從表3和表4可以發(fā)現(xiàn)，農(nóng)區(qū)和城區(qū)的倒春寒出現(xiàn)日期和強(qiáng)度具有高度的相關(guān)。為了研究農(nóng)區(qū)和城區(qū)倒春寒事件的聯(lián)系，計(jì)算了觀象臺(tái)倒春寒等級(jí)序列與其他測(cè)站倒春寒等級(jí)序列之間的相關(guān)系數(shù)。研究表明，觀象臺(tái)倒春寒等級(jí)序列與順義、密云、懷柔、通州、大興、門頭溝、房山、平谷、昌平等農(nóng)區(qū)測(cè)站的倒春寒等級(jí)序列的相關(guān)系數(shù)分別為0.81、0.57、0.77、0.60、0.72、0.81、0.80、0.75、0.83，均通過(guò)了0.01的信度檢驗(yàn)；觀象臺(tái)與城區(qū)朝陽(yáng)、海淀、豐臺(tái)、石景山之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.75、0.90、0.75、0.78，也均通過(guò)了0.01的信度檢驗(yàn)；觀象臺(tái)倒春寒等級(jí)序列與延慶之間的相關(guān)系數(shù)為0.24，沒(méi)有通過(guò)0.01的信度檢驗(yàn)；觀象臺(tái)倒春寒等級(jí)序列與林區(qū)湯河口、上甸子、齋堂、霞云嶺等測(cè)站之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.06、0.44、0.42、0.39，除了與上甸子的相關(guān)系數(shù)通過(guò)0.01的信度檢驗(yàn)外，與其余測(cè)站的相關(guān)不顯著。上述相關(guān)系數(shù)的分析表明，觀象臺(tái)的倒春寒等級(jí)序列與農(nóng)區(qū)(除延慶外)和城區(qū)各測(cè)站的倒春寒等級(jí)序列相關(guān)均比較好，觀象臺(tái)的倒春寒等級(jí)序列與林區(qū)的倒春寒等級(jí)序列相關(guān)較低。由此可見(jiàn)，觀象臺(tái)的倒春寒等級(jí)序列基本可以代表北京地區(qū)農(nóng)區(qū)和城區(qū)的倒春寒情況，表明觀象臺(tái)的倒春寒等級(jí)序列對(duì)于農(nóng)區(qū)和城區(qū)來(lái)說(shuō)均有很好的代表性。

2.2 倒春寒頻率分布倒春寒發(fā)生頻率(Fi)定義為Fi=n/N×100%，式中，N為某站氣象資料的總年數(shù)，n為該站發(fā)生倒春寒的年數(shù)，可按不同等級(jí)的倒春寒發(fā)生年數(shù)計(jì)算同等級(jí)倒春寒頻率。從1981～2012年北京倒春寒等級(jí)頻率空間分布(圖1)可以看到，除佛爺頂以外，林區(qū)的弱倒春寒發(fā)生頻率較高，在40%以上；西部山區(qū)的齋堂和北部山區(qū)的上甸子強(qiáng)倒春寒發(fā)生頻率較高，強(qiáng)倒春寒頻率在10%以上；農(nóng)區(qū)弱倒春寒發(fā)生頻率在20%～40%，除石景山以外，平原地區(qū)各測(cè)站強(qiáng)倒春寒發(fā)生頻率較低，農(nóng)區(qū)強(qiáng)倒春寒基本在10%以下，大興在1981～2012年間僅有1987年有一次強(qiáng)倒春寒。由此可知，弱倒春寒發(fā)生頻率的空間分布與總的倒春寒發(fā)生頻率較為相似，這是因?yàn)楦髡救醯勾汉l(fā)生次數(shù)遠(yuǎn)比強(qiáng)倒春寒次數(shù)多。總的來(lái)說(shuō)，北京地區(qū)倒春寒頻率差異顯著，從南向北依次升高，房山倒春寒發(fā)生頻率最低，為21%，湯河口最高，為54%。

表2 北京地區(qū)林區(qū)倒春寒統(tǒng)計(jì)

注：表中數(shù)據(jù)為倒春寒等級(jí)，0表示沒(méi)有倒春寒，1表示出現(xiàn)弱倒春寒，2表示出現(xiàn)強(qiáng)倒春寒；表中()中的數(shù)字為從3月1日開(kāi)始計(jì)算的天數(shù)，分別為該站某年倒春寒的起始日期和結(jié)束日期。

表3 北京地區(qū)農(nóng)區(qū)倒春寒統(tǒng)計(jì)

注：表中數(shù)據(jù)為倒春寒等級(jí)，0表示沒(méi)有倒春寒，1表示出現(xiàn)弱倒春寒，2表示出現(xiàn)強(qiáng)倒春寒；表中()中的數(shù)字為從3月1日開(kāi)始計(jì)算的天數(shù)，分別為該站某年倒春寒的起始日期和結(jié)束日期。

表4 北京城區(qū)倒春寒統(tǒng)計(jì)

注：表中數(shù)據(jù)為倒春寒等級(jí)，0表示沒(méi)有倒春寒，1表示出現(xiàn)弱倒春寒，2表示出現(xiàn)強(qiáng)倒春寒；表中()中的數(shù)字為從3月1日開(kāi)始計(jì)算的天數(shù)，分別為該站某年倒春寒的起始日期和結(jié)束日期。

圖1 1981～2012年北京地區(qū)倒春寒等級(jí)頻率空間分布(單位：%)

2.3 倒春寒測(cè)站總數(shù)演變從1977～2012年北京地區(qū)發(fā)生倒春寒測(cè)站總數(shù)演變(圖2)可看到，1986年前，除1979年以外，北京地區(qū)農(nóng)區(qū)和城區(qū)倒春寒發(fā)生測(cè)站總數(shù)較少，1987～1995年北京農(nóng)區(qū)和城區(qū)倒春寒發(fā)生測(cè)站總數(shù)明顯增多，1987、1990、1991、1993、1995年農(nóng)區(qū)和城區(qū)倒春寒發(fā)生測(cè)站總數(shù)均超過(guò)10個(gè)；而1996～2001年農(nóng)區(qū)和城區(qū)發(fā)生倒春寒測(cè)站總數(shù)減少，1997、1999、2000年城區(qū)均未發(fā)生倒春寒；2002年后農(nóng)區(qū)和城區(qū)發(fā)生倒春寒測(cè)站總數(shù)有增加的趨勢(shì)，其中

圖2 1977～2012年北京倒春寒的測(cè)站總數(shù)演變

2002、2005、2006、2010年農(nóng)區(qū)和城區(qū)發(fā)生倒春寒測(cè)站總數(shù)均超過(guò)7個(gè)。以上分析可見(jiàn)，北京地區(qū)農(nóng)區(qū)和城區(qū)發(fā)生倒春寒測(cè)站總數(shù)存在明顯的年際變化和年代際變化。

3 結(jié)論與討論

綜合目前的研究，結(jié)合北京地區(qū)天氣氣候特點(diǎn)，給出了北京地區(qū)倒春寒氣象指標(biāo)新定義，新指標(biāo)定義了最大降溫幅度、過(guò)程氣溫距平和過(guò)程持續(xù)時(shí)間3個(gè)倒春寒特征參數(shù)。研究表明，觀象臺(tái)的倒春寒等級(jí)序列對(duì)于農(nóng)區(qū)和城區(qū)來(lái)說(shuō)均有很好的代表性；北京地區(qū)農(nóng)區(qū)和城區(qū)發(fā)生倒春寒測(cè)站總數(shù)存在明顯的年際變化；除佛爺頂以外，林區(qū)的倒春寒發(fā)生頻率較高，在40%以上，除佛爺頂和湯河口外，林區(qū)強(qiáng)倒春寒在10%以上；農(nóng)區(qū)倒春寒發(fā)生頻率在20%～40%，除石景山以外，農(nóng)區(qū)強(qiáng)倒春寒在10%以下。總的來(lái)說(shuō)，北京地區(qū)倒春寒發(fā)生頻率差異顯著，從南向北依次升高，房山倒春寒發(fā)生頻率最低，為21%，湯河口最高，為54%；弱倒春寒發(fā)生頻率空間分布與總的倒春寒發(fā)生頻率較為相似。

目前國(guó)內(nèi)外在倒春寒的指標(biāo)研究方面，幾乎所有現(xiàn)有指數(shù)和指標(biāo)均是僅針對(duì)單一臺(tái)站，該研究的倒春寒指標(biāo)也是基于單站的倒春寒氣候監(jiān)測(cè)指標(biāo)。倒春寒等氣候事件總是會(huì)具有一定的持續(xù)時(shí)間以及表現(xiàn)為一定的影響范圍，即區(qū)域性倒春寒事件。因此若要識(shí)別出區(qū)域倒春寒事件，需要解決時(shí)間連續(xù)性識(shí)別(時(shí)間分離)和逐日自然異常帶分離(空間分離)2個(gè)關(guān)鍵技術(shù)[17-18]。結(jié)合國(guó)內(nèi)外氣候監(jiān)測(cè)的最新進(jìn)展，區(qū)域性指標(biāo)研究正逐步成為倒春寒等區(qū)域性氣候事件研究中一個(gè)新的領(lǐng)域[17-18]。

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Spatiotemporal Evolution Characteristics of Late Spring Cold in Beijing under Global Climate Change

LIU Hai-tao1, YANG Jie2

(1. Beijing Municipal Climate Center, Beijing 100089; 2. Beijing Meteorological Observatory, Beijing 100089)

In order to master the characteristics of late spring cold (LSC) in Beijing, the late spring cold intensity index and disaster grade division standard was defined combined with the spring climate characteristics by using daily temperature data from 20 meteorological stations in Beijing. The spatiotemporal characteristics of LSC, including LSC occurrence frequency, ratio of LSC-occurring stations to all stations, decadal variation was analyzed in this paper. The results showed that the time series of LSC of the Beijing Observatory station was representative for agriculture area and city area in Beijing. Results indicated that LSC occurrence frequency had obvious interannual variations under the background of global warming. The occurrence frequency of no LSC was the highest, followed by weak LSC and the strong LSC. Studies showed that the occurring frequency of weak LSC was more than 40% except the Foyeding Observatory station in forest region and that the occurring frequency of strong LSC was more than 10% except the Foyeding and Tanghekou Observatory station in forest region. The occurring frequency of weak LSC was between 20% and 40% and the occurring frequency of strong LSC was under 10% in agricultural area. In general, the occurring frequency rises from the south to the north region in Beijing. Fangshan has the lowest frequency of LSC (21%) and Tanghekou has the highest frequency of LSC(54%). The spatial distribution characteristics of weak LSC is similar to that of total LSC.

Late spring cold; Spring; Climatic season; Temporal and spatial variation

公益性(氣象)行業(yè)科研專項(xiàng)(GYHY201306033)。

劉海濤(1971-)，男，江蘇徐州人，高級(jí)工程師，博士，從事氣候變化研究。

2014-12-11

S 426;P 466

A

0517-6611(2015)04-182-04