1964年～2015年河源市寒露風(fēng)日數(shù)特征分析

甘 海，巫燕輝，賀發(fā)勝

（河源市氣象局，廣東河源517000）

1964年～2015年河源市寒露風(fēng)日數(shù)特征分析

甘 海，巫燕輝，賀發(fā)勝

（河源市氣象局，廣東河源517000）

利用1964年~2015年河源市寒露風(fēng)觀測資料，采用線性傾向估計分析、小波分析、Mann-Kendall檢驗和合成分析方法，研究了河源市寒露風(fēng)天氣的氣候變化特征。結(jié)果表明：1964年~2015年河源寒露風(fēng)日數(shù)減少趨勢較為明顯，1994年寒露風(fēng)日數(shù)發(fā)生突變；河源寒露風(fēng)日數(shù)存在明顯的年際及年代際變化特征，在1973年~1983年、20世紀(jì)80年代后期有顯著的2~4年周期變化；寒露風(fēng)活動強(qiáng)弱與同期500hPa和850hPa大氣環(huán)流密切相關(guān)，在寒露風(fēng)強(qiáng)年，500hPa東亞大槽加深，西太平洋副熱帶高壓偏弱，位置偏南；850hPa偏北氣流偏強(qiáng)，南海偏南氣流偏弱。

寒露風(fēng)；小波分析；副熱帶高壓

寒露風(fēng)是指“寒露”節(jié)氣前后因北方冷空氣入侵引起急劇降溫、大風(fēng)的天氣現(xiàn)象[1]。寒露風(fēng)是南方晚稻生育期的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一。每年秋季“寒露”節(jié)氣前后，是華南晚稻抽穗揚(yáng)花的關(guān)鍵時期，這時如遇低溫危害，就會造成空殼、癟粒，導(dǎo)致減產(chǎn)。寒露風(fēng)出現(xiàn)的早晚、影響范圍的大小與東亞槽的強(qiáng)弱及副熱帶高壓的位置等有著密切的關(guān)系[2]。江西、湖南、廣西、廣東地區(qū)均有不少專家學(xué)者對寒露風(fēng)的時空分布特征、氣候變化情況及對晚稻的影響與預(yù)防措施都進(jìn)行了相關(guān)的研究[3-11]。2004年10月，持續(xù)半個月以上的寒露風(fēng)天氣給河源市晚稻造成了嚴(yán)重影響。認(rèn)識河源寒露風(fēng)的特點，提前做好防御，對減少寒露風(fēng)帶來的災(zāi)害具有重要意義。因此有必要對河源市寒露風(fēng)天氣氣候特征進(jìn)行研究，為做好農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)提供技術(shù)支撐。

1 資料和方法

寒露風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)為9月21日～10月20日間，日平均氣溫≤23℃，且連續(xù)3天或以上。利用河源市東源縣、紫金縣、龍川縣、連平縣、和平縣5個國家觀測站1964年~2015年完整的觀測資料，利用線性傾向估計分析方法、小波分析方法、Mann-Kendall檢驗方法分析河源市1964年~2015年寒露風(fēng)日數(shù)變化趨勢、周期變化特征和突變年份[12]；采用合成分析對寒露風(fēng)強(qiáng)弱年同期高度場、風(fēng)場進(jìn)行分析，討論與寒露風(fēng)天氣關(guān)聯(lián)的大氣環(huán)流特征。

2 寒露風(fēng)日數(shù)的變化特征

2.1 寒露風(fēng)異常年份的劃分

對1964年~2015年河源市5個氣象站的逐年寒露風(fēng)日數(shù)求和，作為該年寒露風(fēng)頻數(shù)。本研究用以下兩種方法對寒露風(fēng)強(qiáng)年進(jìn)行選取：對1964年~2015年河源市5個氣象站的寒露風(fēng)日數(shù)做EOF分析，第一時間序列標(biāo)準(zhǔn)化后，選取標(biāo)準(zhǔn)化值>1.0的年份定義為寒露風(fēng)強(qiáng)年；對1964年~2015年河源市5個氣象站的寒露風(fēng)日數(shù)進(jìn)行距平運(yùn)算，選取6個站點都是正距平年份為寒露風(fēng)強(qiáng)年。以上兩種方法選取結(jié)果非常一致，綜合得到寒露風(fēng)強(qiáng)年分別為：1966年、1967年、1969年、1976年、1979年、1988年、1993年（共7年）。同樣的方法，得到寒露風(fēng)弱年分別為：1964、1983、2005、2006年、2007年、2008年、2009年（共7年）。

圖1 河源市1964年~2015年寒露風(fēng)日數(shù)第一時間系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化序列

2.2 寒露風(fēng)日數(shù)的氣候特征

圖1河源市1964年~2015年寒露風(fēng)日數(shù)變化趨勢。從圖1可以看出，寒露風(fēng)極強(qiáng)年出現(xiàn)在1979年，系數(shù)達(dá)到1.86，對應(yīng)的寒露風(fēng)頻數(shù)為113日；而寒露風(fēng)極弱年出現(xiàn)在1983年和2009年，系數(shù)為-1.70和-1.72，對應(yīng)寒露風(fēng)頻數(shù)都是3日。另外，1993年前寒露風(fēng)日數(shù)偏多，1993年后，寒露風(fēng)日數(shù)明顯偏少。從整個時段來看，河源市寒露風(fēng)日數(shù)的減少趨勢較為明顯，標(biāo)準(zhǔn)化后的傾向系數(shù)為-0.025，通過0.01的顯著性檢驗，這種減少趨勢與近年來全球大氣變暖有關(guān)。

2.3 寒露風(fēng)日數(shù)的周期性

圖2 河源市寒露風(fēng)日數(shù)的Morlet小波變換功率譜（陰影部分為通過90%的置信水平檢驗）

為了進(jìn)一步研究52年來河源地區(qū)寒露風(fēng)日數(shù)的年際及年代際變化特征，對寒露風(fēng)頻數(shù)進(jìn)行Morlet小波分析（圖2）。可以看出，寒露風(fēng)日數(shù)在1973年~1983年、80年代后期存在顯著的2~4年周期變化，其中1973年~1983年以3年左右的周期振蕩最顯著，2005年~2010年存在5年左右的周期變化。整個52年來還存在9~12年左右的周期，但不顯著。

2.4 寒露風(fēng)日數(shù)的突變檢驗

對河源市1964年~2015年寒露風(fēng)日數(shù)用M-K法進(jìn)行突變分析，結(jié)果見圖3。從圖中UF曲線的變化趨勢可以看到，河源寒露風(fēng)日數(shù)有明顯的下降趨勢，兩個明顯下降的時段是在1969年～1975年、1994年～2010年。從UF曲線與UB曲線交點來看，1994年寒露風(fēng)日數(shù)發(fā)生減少性突變，突變年后年平均比突變年前平均減少4.7天。2010年后，UF持續(xù)維持較低的數(shù)值，都在下邊界線以下，表明變化趨勢顯著，近年內(nèi)寒露風(fēng)日數(shù)有明顯減少趨勢。

圖3 河源市寒露風(fēng)日數(shù)M-K突變檢驗

3 寒露風(fēng)強(qiáng)弱年同期高度場和風(fēng)場異常特征分析

寒露風(fēng)日數(shù)存在年際及年代際變化特征，為了更好地建立與大氣環(huán)流之間的關(guān)系，用合成分析方法對其進(jìn)行研究。合成分析是分析高值年對應(yīng)的平均氣象要素場與一般年對應(yīng)的平均氣象要素場的差值場，合成分析的優(yōu)點在于放大了高值年對應(yīng)的氣象要素場的差異。

圖4 河源9~10月寒露風(fēng)日數(shù)強(qiáng)、弱年500hPa位勢高度距平合成場（單位：gmm）和850hPa風(fēng)場差值（單位：m/s）

由寒露風(fēng)活動強(qiáng)年500hPa位勢高度距平合成場（圖4a）可見，在寒露風(fēng)活動強(qiáng)年，我國為負(fù)值區(qū)，在日本有一個負(fù)中心，貝加爾湖也有一個弱的負(fù)中心，表示在寒露風(fēng)強(qiáng)年我國500hPa位勢高度偏低，冷空氣活動頻繁。在寒露風(fēng)活動弱年（圖4b），為正值區(qū)，在黃海有一個正值中心。綜合得出，在寒露風(fēng)強(qiáng)年，東亞大槽加深，西太平洋副熱帶高壓偏弱，位置偏南，冷空氣活動頻繁。從850hPa風(fēng)場氣候平均分布（圖略）來看，我國大部在9~10月受中心位于河南的反氣旋環(huán)流控制，廣東主要受反氣旋東南部的東北風(fēng)場影響。從寒露風(fēng)強(qiáng)弱年850hPa風(fēng)場差值分布（圖4c）可以看出，在強(qiáng)年反氣旋中心東側(cè)的偏北氣流比弱年要強(qiáng)得多，有利于北方的冷空氣南下影響華南。反氣旋中心西側(cè)也是弱的偏北氣流，表明寒露風(fēng)強(qiáng)年南海向大陸輸送暖濕氣流的偏南氣流偏弱。

4 結(jié)論

1964年~2015年河源寒露風(fēng)日數(shù)減少趨勢較為明顯，1994年寒露風(fēng)日數(shù)發(fā)生減少性突變，突變年后平均比突變前年平均減少4.7天；河源寒露風(fēng)日數(shù)存在明顯的年際及年代際變化特征，在1973年~1983年、80年代后期有顯著的2~4年周期變化；寒露風(fēng)活動強(qiáng)弱與同期500hPa和850hPa大氣環(huán)流密切相關(guān)，在寒露風(fēng)強(qiáng)年，500hPa東亞大槽加深，西太平洋副熱帶高壓偏弱，位置偏南，冷空氣活動頻繁；850hPa偏北氣流偏強(qiáng)，南海偏南氣流偏弱，有利于冷空氣南下造成南方寒露風(fēng)天氣。

[1]廣東省氣象局編寫組.廣東省天氣預(yù)報技術(shù)手冊[M].北京：氣象出版社,2006:26.

[2]廣東省農(nóng)業(yè)廳,廣東省氣象局.廣東省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害及其防災(zāi)減災(zāi)對策[M].北京：氣象出版社,2000：273-303.

[3]劉麗英,郭英瓊,孫力.廣東省寒露風(fēng)時空分布特征[J].中山大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,1996,(35)（增刊）：200-204.

[4]劉文英,張顯真,簡海燕.江西近 50年寒露風(fēng)演變趨勢及其對雙季晚稻的影響[J].氣象與減災(zāi)研究,2009,32(04):67-71.

[5]黃晚華,黃仁和,袁曉華,李忠輝.湖南省寒露風(fēng)發(fā)生特征及氣象風(fēng)險區(qū)劃[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2011(15):48-52.

[6]李艷蘭,蘇志,涂方旭.廣西秋季寒露風(fēng)的氣候變化分析[J].廣西氣象,2000,(21)（增刊）:54-57.

[7]何燕,李政,徐世宏,等.GIS在水稻“寒露風(fēng)”冷害監(jiān)測預(yù)警中的應(yīng)用[J].災(zāi)害學(xué),2012,27(01)：68-72.

[8]辛學(xué)飛,趙英瑩,梁明增,等.湘西北寒露風(fēng)天氣的初步分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(12):6283-6286.

[9]鄧麗霞,鄭細(xì)華,李勇增,等.龍川縣氣候變化對水稻生長的影響[J].廣東氣象,2010,32(05)：32-33.

[10]覃衛(wèi)堅,黃志,李耀先,等.廣西寒露風(fēng)開始期短期氣候預(yù)測方法研究[J].氣象研究與應(yīng)用,2014,35(03)：11-14.

[11]王慶國,黃增俊,黃歸蘭,等.南寧市近40年寒露風(fēng)演變趨勢及對晚稻的影響[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報,2013,44(03)：431-436.

[12]魏風(fēng)英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷與預(yù)測技術(shù)[M].北京:氣象出版社,2007:71-104.

S16

A

10.14025/j.cnki.jlny.2017.22.055

甘海，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：天氣預(yù)報。