黑龍江省春季強(qiáng)降溫天氣分析與服務(wù)

王蕾，張舒

（黑龍江省氣象服務(wù)中心，黑龍江哈爾濱150030）

黑龍江省春季強(qiáng)降溫天氣分析與服務(wù)

王蕾，張舒

（黑龍江省氣象服務(wù)中心，黑龍江哈爾濱150030）

利用黑龍江省45個(gè)站點(diǎn)1984-2014年共30 a的春季（3-5月）最低氣溫資料，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析了春季強(qiáng)降溫天氣的變化特征和分布規(guī)律。結(jié)果表明：黑龍江省春季強(qiáng)降溫次數(shù)的地域分布存在明顯差異，平原地區(qū)明顯少于山區(qū)。強(qiáng)降溫天氣具有較明顯的區(qū)域性特征，隨著強(qiáng)降溫次數(shù)的增多其區(qū)域性越明顯。強(qiáng)降溫年代、年際次數(shù)總體呈增多趨勢(shì)，并且其年際變化具有顯著性特點(diǎn)；強(qiáng)降溫天氣主要發(fā)生在3月，5月份僅在大興安嶺地區(qū)有強(qiáng)降溫天氣發(fā)生；各強(qiáng)度強(qiáng)降溫次數(shù)的變率較大，隨著降溫強(qiáng)度的增大，強(qiáng)降溫次數(shù)迅速減少。

強(qiáng)降溫；統(tǒng)計(jì)分析；最低氣溫

1 引言

黑龍江省春季天氣變化頻繁，各氣象要素中氣溫的波動(dòng)非常顯著，強(qiáng)降溫天氣發(fā)生時(shí)，冷空氣迅速進(jìn)入，氣溫迅速下降，還經(jīng)常引發(fā)大風(fēng)、霜凍、雪災(zāi)、雨凇等災(zāi)害，不但給人民生活帶來(lái)極大影響，更會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)、交通、電力等行業(yè)生產(chǎn)造成直接的經(jīng)濟(jì)損失。尤其黑龍江是農(nóng)業(yè)大省，春季的播種期是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，降溫天氣過(guò)程對(duì)春播的影響非同小可；晚春時(shí)節(jié)劇烈的降溫還會(huì)引發(fā)霜凍，損害幼苗，導(dǎo)致產(chǎn)量降低[1]。所以做好強(qiáng)降溫的預(yù)報(bào)工作具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)提高強(qiáng)降溫的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、預(yù)警能力都有非常重要的作用，還會(huì)為政府部門(mén)提供準(zhǔn)確及時(shí)的決策依據(jù)，對(duì)農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)開(kāi)展、氣象災(zāi)害防御和促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展都將有所貢獻(xiàn)。文章應(yīng)用近年的氣象資料，對(duì)黑龍江省春季強(qiáng)降溫天氣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，旨在了解強(qiáng)降溫的發(fā)生規(guī)律和變化特征，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)強(qiáng)降溫天氣過(guò)程的預(yù)報(bào)和服務(wù)工作提出思路和建議，進(jìn)一步提高強(qiáng)降溫天氣的預(yù)報(bào)服務(wù)水平。

2 資料和研究方法

2.1 資料選取

本文所用資料是黑龍江省81個(gè)站點(diǎn)的逐日最低氣溫資料，時(shí)間長(zhǎng)度選取為1994年1月-2014年 12月?？紤]資料的適用性,剔除了建站時(shí)間較晚、資料有缺失的站點(diǎn)后得到45個(gè)代表站，并根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)，并參考其對(duì)應(yīng)的地理環(huán)境可以將黑龍江省劃分為四個(gè)區(qū)域，分別以松嫩平原區(qū)域、三江平原區(qū)域，北部林區(qū)以及牡丹江地區(qū)為其命名，每個(gè)區(qū)域包含3-19個(gè)站點(diǎn)不等。

2.2 強(qiáng)降溫標(biāo)準(zhǔn)

強(qiáng)降溫過(guò)程各地標(biāo)準(zhǔn)不一，根據(jù)黑龍江省天氣、氣候?qū)嶋H狀況，結(jié)合代表站地理位置的分布，參考《中短期天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)辦法》以及寒潮年鑒[1]，定義如下:

(1)單站強(qiáng)降溫的標(biāo)準(zhǔn)為：日最低氣溫24 h下降幅度≥10℃，最低氣溫≤4℃；

(2)區(qū)域性強(qiáng)降溫的標(biāo)準(zhǔn)為：劃分區(qū)域內(nèi)，達(dá)單站強(qiáng)降溫標(biāo)準(zhǔn)的站數(shù)為總站數(shù)的三分之一及以上。

2.3 研究方法

統(tǒng)計(jì)分析方法：分析強(qiáng)降溫的空間分布特征時(shí)，用同一站點(diǎn)不同年份的平均（n=30）表示多年平均強(qiáng)降溫次數(shù)，并分析強(qiáng)降溫的區(qū)域性特征；分析強(qiáng)降溫的時(shí)間分布特征時(shí)，對(duì)不同年份出現(xiàn)的強(qiáng)降溫天氣次數(shù)進(jìn)行對(duì)比，分析各年份強(qiáng)降溫變化曲線(xiàn)，計(jì)算線(xiàn)性回歸方程，研究強(qiáng)降溫的年代際變化，分析各月份強(qiáng)降溫次數(shù)。

3 結(jié)果分析

3.1 黑龍江省春季強(qiáng)降溫天氣的空間分布特征

3.1.1 強(qiáng)降溫空間分布

黑龍江省地形復(fù)雜，地勢(shì)參差不齊，平原與山區(qū)并存，春季強(qiáng)降溫天氣時(shí)有發(fā)生，且強(qiáng)降溫的地域分布存在明顯差異。分析45個(gè)代表站點(diǎn)強(qiáng)降溫次數(shù)發(fā)現(xiàn)（圖1）：1984-2014年春季（3-5月）中，全省年平均強(qiáng)降溫天氣40.1次，其中平均強(qiáng)降溫次數(shù)呼中最多，占總站次數(shù)的10.6%，其次為漠河，占總站次數(shù)的9.0%，強(qiáng)降溫次數(shù)最少的為鶴崗，僅占總站次數(shù)的0.001%。

圖1 1984-2014年黑龍江省春季（3-5月）45站年平均強(qiáng)降溫次數(shù)

各地區(qū)春季的強(qiáng)降溫次數(shù)差異明顯，其中北部林區(qū)整體次數(shù)較多，松嫩平原和三江平原地區(qū)平均強(qiáng)降溫發(fā)生次數(shù)較少。結(jié)合黑龍江省的地形特點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)春季強(qiáng)降溫發(fā)生次數(shù)的分布與地形的分布特點(diǎn)較相似，平原地區(qū)的強(qiáng)降溫發(fā)生次數(shù)明顯少于山區(qū)或半山區(qū)等寒冷地帶（表1）。

表1 1984-2014年黑龍江省各區(qū)域春季（3-5月）年平均強(qiáng)降溫次數(shù)（單位：次）

3.1.2 強(qiáng)降溫區(qū)域性特征

黑龍江省春季強(qiáng)降溫天氣具有較明顯的區(qū)域性特征。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，黑龍江省1984-2014年春季（3-5月）四個(gè)區(qū)域中有站點(diǎn)出現(xiàn)強(qiáng)降溫天氣的天數(shù)分別為292、108、109和49 d，定義相同區(qū)域內(nèi)總站數(shù)的三分之一及以上站點(diǎn)達(dá)到強(qiáng)降溫標(biāo)準(zhǔn)即為區(qū)域性強(qiáng)降溫天氣，則四個(gè)區(qū)域的區(qū)域強(qiáng)降溫天數(shù)分別為142、60、39和17 d，分別占各區(qū)域強(qiáng)降溫總天數(shù)的34.7-55.65%，且同時(shí)出現(xiàn)的站點(diǎn)一般為相鄰站?？梢缘贸鼋Y(jié)論：黑龍江省春季強(qiáng)降溫天氣中區(qū)域性強(qiáng)降溫次數(shù)較多，其中北部林區(qū)區(qū)域性強(qiáng)降溫天數(shù)占總降溫天數(shù)的半數(shù)以上，且整體上看區(qū)域性強(qiáng)降溫的比例是隨著強(qiáng)降溫總天數(shù)的增多而增大的。

3.2 黑龍江省春季強(qiáng)降溫天氣的時(shí)間變化規(guī)律

3.2.1 強(qiáng)降溫年代際變化

表2為1984-2014年黑龍江省春季（3-5月）45站點(diǎn)逐年代年平均強(qiáng)降溫總次數(shù)及距平（80年代和10年代分別為6 a和4 a的平均）。由表2可知，黑龍江省春季強(qiáng)降溫次數(shù)隨年代整體呈增多趨勢(shì)，其中80年代強(qiáng)降溫次數(shù)較少，90年代減少到最少，21世紀(jì)以后開(kāi)始逐年代增加，21世紀(jì)10年代年平均強(qiáng)降溫總次數(shù)最多。

表2 1984-2014年黑龍江省春季（3-5月）逐年代年平均強(qiáng)降溫總次數(shù)及距平（單位：次）

3.2.2 強(qiáng)降溫年代際變化

由圖2可以看出，強(qiáng)降溫次數(shù)的年際變化比較明顯，逐年呈總體增多趨勢(shì)。計(jì)算30 a強(qiáng)降溫次數(shù)的一元線(xiàn)性回歸方程，得到y(tǒng)=-75.692+0.055x，并經(jīng)過(guò)F檢驗(yàn)，通過(guò)了a=0.05的顯著性檢驗(yàn)。這一結(jié)論與王遵婭[2]等在2006年得出的全國(guó)大部分區(qū)域的寒潮頻次在寒潮季都呈減弱趨勢(shì)，東北地區(qū)尤其明顯的研究結(jié)果并不一致，分析原因除了強(qiáng)降溫與寒潮采用標(biāo)準(zhǔn)不同、年份和季節(jié)選取有差異以及統(tǒng)計(jì)方法不一致所致外，還與近30 a來(lái)黑龍江省春季極端天氣較多，2000年以后強(qiáng)降溫次數(shù)增多有關(guān)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，1984-2014年黑龍江省春季發(fā)生強(qiáng)降溫天氣站次最多的前20次中，2000年以后發(fā)生的占總次數(shù)的四分之三。這些原因造成了黑龍江省春季強(qiáng)降溫天氣呈總體增多趨勢(shì)的情況。

圖3為1984-2014年黑龍江省春季（3-5月）強(qiáng)降溫發(fā)生站次的5點(diǎn)平滑曲線(xiàn)，分析平滑后的強(qiáng)降溫站次演變規(guī)律可知，1984-1988年強(qiáng)降溫站次呈小幅減少趨勢(shì)，1988-1991年強(qiáng)降溫站次有所增多，1991-1994年強(qiáng)降溫站次轉(zhuǎn)為減少趨勢(shì)，1994年以后強(qiáng)降溫站次一直呈現(xiàn)增多趨勢(shì)，到2009年再次開(kāi)始出現(xiàn)減少趨勢(shì)。

圖2 1984-2014年黑龍江省春季（3-5月）強(qiáng)降溫發(fā)生站次的年際變化

圖3 1984-2014年黑龍江省春季（3-5月）強(qiáng)降溫發(fā)生站次的五點(diǎn)平滑曲線(xiàn)

3.2.3 強(qiáng)降溫月際變化

在月際分布上，強(qiáng)降溫次數(shù)明顯3月份最多，占總次數(shù)的85.5%；4月份其次，占總次數(shù)的11.6%；5月最少，僅占總次數(shù)的2.8%。其中只有北部林區(qū)5月份有強(qiáng)降溫天氣發(fā)生，且集中在大興安嶺地區(qū)的漠河站和呼中站。

3.3 春季強(qiáng)降溫強(qiáng)度特征

定義降溫強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn),按照一般強(qiáng)降溫(10℃≤△T＜12℃)、較強(qiáng)降溫(12℃≤△T＜14℃)和特強(qiáng)降溫(△T＞14℃)將強(qiáng)降溫進(jìn)行等級(jí)劃分，分析強(qiáng)降溫強(qiáng)度的分布特征[3]。

按照上述標(biāo)準(zhǔn)，可統(tǒng)計(jì)出1984－2014年黑龍江省春季（3－5月）各等級(jí)強(qiáng)降溫的次數(shù)占總次數(shù)的比例，可知各強(qiáng)度強(qiáng)降溫次數(shù)變率很大，其中一般性強(qiáng)降溫占總次數(shù)的56.6%，較強(qiáng)降溫占總次數(shù)的25.5%，特強(qiáng)降溫占總次數(shù)的17.9%。由此可見(jiàn)，隨著強(qiáng)降溫強(qiáng)度的增大，強(qiáng)降溫次數(shù)迅速減少。

4 黑龍江省春季強(qiáng)降溫天氣的服務(wù)建議

4.1 強(qiáng)降溫天氣氣象服務(wù)

黑龍江省春季天氣變化頻繁，氣溫波動(dòng)幅度較大，強(qiáng)降溫天氣時(shí)有發(fā)生。2011年3月18日、2013年3月17日等日，黑龍江省都出現(xiàn)了大范圍的強(qiáng)降溫天氣過(guò)程，全省各地溫度大幅下降，給交通、電力等行業(yè)的正常生產(chǎn)以及公眾的日常生活都帶來(lái)較大影響[4]。

春季強(qiáng)降溫天氣往往是伴隨著劇烈降溫、大風(fēng)和降雪天氣發(fā)生的，降雪會(huì)引發(fā)道路濕滑和能見(jiàn)度降低，從而導(dǎo)致交通延誤、旅客滯留等情況，影響鐵路、公路、航道等領(lǐng)域的交通出行；降雪降溫天氣過(guò)程對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也會(huì)造成不利影響，積雪和持續(xù)低溫會(huì)妨礙春播進(jìn)度，甚至出現(xiàn)低溫凍害和晚霜凍，傷害種子和幼苗，導(dǎo)致減產(chǎn)乃至絕收，氣溫驟降也會(huì)使得棚內(nèi)溫度明顯下滑，不利于部分作物的正常生長(zhǎng)，影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[5]；強(qiáng)降溫天氣還容易導(dǎo)致電線(xiàn)積冰和冰凍災(zāi)害，常造成斷線(xiàn)、停電等比較嚴(yán)重的事故，甚至致使電纜斷裂、供電設(shè)施倒塌，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成災(zāi)難性影響[6]；劇烈的降溫還容易引發(fā)感冒等呼吸系統(tǒng)疾病，損害公眾身體健康[7]。

4.2 強(qiáng)降溫天氣服務(wù)流程

由于強(qiáng)降溫天氣過(guò)程的有效服務(wù)既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)，所以通過(guò)對(duì)強(qiáng)降溫天氣的分布特征和變化規(guī)律進(jìn)行分析，能夠?yàn)樽龊脧?qiáng)降溫天氣服務(wù)提供思路，為行業(yè)的正常運(yùn)行提供保障。根據(jù)上述分析結(jié)果，可制定黑龍江省春季強(qiáng)降溫天氣的氣象服務(wù)流程[8－9]（圖4）。

圖4 黑龍江省春季強(qiáng)降溫天氣的氣象服務(wù)流程

5 結(jié)論

（1）受地形地貌及山脈阻擋的影響，近30 a來(lái)黑龍江省春季（3－5月）強(qiáng)降溫地域分布存在明顯差異，其中北部林區(qū)整體次數(shù)較多，牡丹江地區(qū)次之，松嫩平原和三江平原地區(qū)平均強(qiáng)降溫發(fā)生次數(shù)較少。強(qiáng)降溫有明顯的區(qū)域性特征，并且隨著強(qiáng)降溫次數(shù)的增多其區(qū)域性更加明顯。

（2）黑龍江省春季強(qiáng)降溫次數(shù)80年代強(qiáng)降溫次數(shù)較少，90年代減少到最少，21世紀(jì)以后開(kāi)始逐年代增加，21世紀(jì)10年代年平均強(qiáng)降溫總次數(shù)最多；春季強(qiáng)降溫次數(shù)的年際變化比較明顯，整體呈增多趨勢(shì)，并通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)；春季強(qiáng)降溫主要發(fā)生在3月份，5月份僅大興安嶺地區(qū)有強(qiáng)降溫天氣出現(xiàn)。

（3）黑龍江省春季各強(qiáng)度強(qiáng)降溫次數(shù)的變率較大，強(qiáng)降溫次數(shù)隨著降溫強(qiáng)度的增大而迅速減少。

（4）黑龍江省春季強(qiáng)降溫天氣將給交通、電力等行業(yè)的正常生產(chǎn)以及公眾的日常生活都帶來(lái)較大影響，應(yīng)該從預(yù)報(bào)準(zhǔn)確、預(yù)警及時(shí)，多樣防治、及時(shí)救災(zāi)，部門(mén)聯(lián)動(dòng)、廣泛宣傳等角度建立黑龍江省春季強(qiáng)降溫天氣的氣象服務(wù)流程。

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表2 1961-2011年綏化市各縣區(qū)年降水量極值及出現(xiàn)年份

從表2可見(jiàn)，1961-2011年綏棱、北林、望奎、青岡、明水、蘭西、安達(dá)的年降水量極小值均出現(xiàn)在El Nino年（1969、1983、1998、2002年），其中慶安的年降水量極小值出現(xiàn)在El Nino次年（2010年）；綏棱、慶安、北林、望奎、明水的年降水量極大值均出現(xiàn)在El Nino次年（1988、1993、1998、2005年），其中蘭西的年降水量極大值出現(xiàn)在El Nino次年（2004年）。由此可見(jiàn)，El Nino事件對(duì)綏化市各縣區(qū)的年降水量有不同程度的影響，El Nino年綏化市年降水量會(huì)異常偏小，El Nino次年綏化市年降水量會(huì)異常偏多。

5 結(jié)論

（1）El Nino事件對(duì)綏化市降水量有顯著的影響，當(dāng)年全市降水量明顯偏高，次年降水量略偏高。

（2）El Nino事件對(duì)綏化市各縣區(qū)的年降水量有不同程度的影響，El Nino年綏化市年降水量會(huì)異常偏小，El Nino次年綏化市年降水量會(huì)異常偏多。

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1002－252X(2016)04－0024－04

2016－9－1

王蕾（1991-），女，吉林省農(nóng)安縣人，南京信息工程大學(xué)，本科生，助理工程師.