華亭縣晚霜凍時空變化特征及對核桃的影響

李娟 高佳欣

摘要 利用華亭縣1971—2017年47年逐日最低氣溫觀測資料和11個鄉鎮區域自動氣象站近5年逐日最低氣溫資料作為基礎數據，分析華亭縣晚霜凍的時空變化特征以及對核桃的影響。結果表明，華亭縣終霜日期主要集中于5月上、中旬，偏早型終霜日出現頻次最高。晚霜凍主要以輕霜凍為主，終霜日年際波動較大，且并無明顯的提前或推遲。晚霜凍出現日數總體以2.18 d/10年的速率減少，但也呈現階段性特征，是一種氣候突變現象。晚霜凍呈現明顯的地區差異性，總體上呈現出由西北至東南逐漸遞減的趨勢，與地形、海拔高度密切相關。華亭縣核桃在4—5月較易遭受晚霜凍影響，晚霜凍對核桃生長發育影響較大，山區更加需要注意晚霜凍所帶來的不利影響。

關鍵詞 晚霜凍；時空變化特征；核桃；影響；甘肅華亭

中圖分類號 S664.1；P429 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）12-0063-02

因春季正值農作物幼苗生長期，遭受霜凍往往會使幼苗凍死、凍傷，甚至毀種。因此，晚霜凍對于農作物的影響尤為不利。學者側重于研究霜凍對核桃生長造成的影響及防御措施，而對華亭縣霜凍的時空變化特征研究較少，特別是結合氣候變化與農業氣象服務技術來研究霜凍對核桃的影響更是鮮有報道。因此，根據霜凍的時空變化特征，分析與研究霜凍發生規律與發展趨勢、做好霜凍預報服務工作，對于防御霜凍災害、提高核桃產量具有重要意義。

1 資料與方法

1.1 資料來源

一是華亭縣1971—2017年47年逐日最低氣溫觀測資料，以及11個鄉鎮區域自動氣象站近5年逐日最低氣溫資料作為基礎數據，并對資料進行嚴格的質量控制。二是1971—2017年47年來華亭縣晚霜凍發生的實況資料及災情資料。三是華亭縣2008—2017年10年核桃生長觀測資料，并對核桃主產區核桃種植品種、面積、產量、經濟效益等進行實地調查。

1.2 研究方法

1.2.1 霜凍指標。一般將日最低氣溫≤2 ℃或日最低地面溫度≤0 ℃定義為霜凍的氣候學指標[1-2]，考慮到核桃在展葉期若氣溫降至0～2 ℃時，可對花、花芽、生殖器官造成凍害，當氣溫<-2 ℃時可對果樹生理機能造成嚴重破壞[3]，故本文將百葉箱日最低氣溫≤2 ℃作為輕霜凍的氣候學指標，百葉箱日最低氣溫≤-2 ℃作為重霜凍的氣候學指標。根據甘肅省氣象局霜凍預警信息發布實施細則，并考慮到3月末至4月初為核桃芽開放階段，故將春季3月31日后至9月30日前出現的日最低氣溫≤2 ℃的現象定義為輕晚霜凍，百葉箱日最低氣溫≤-2 ℃定義為重晚霜凍。將期間晚霜凍出現次數定義為晚霜凍日數，最后一次出現晚霜凍的時間定義為終霜日。

1.2.2 分析方法。統計華亭縣1971—2017年晚霜凍出現時間、出現次數、終霜日，以3月31日為起點，如4月1日記為1，25日記為25，5月20日記為50等，依次類推，建立晚霜凍時間序列資料[4]。對時間序列運用線性回歸分析方法分析其變化趨勢即：

y=a0+a1t

式中，y為晚霜凍時間序列，t為時間；a1為線性趨勢項。若a1>0，則表示該氣象要素呈增多趨勢，若a1<0，則表示該氣象要素呈減少趨勢。

氣候突變分析方法：運用Mann—Kendall檢驗及滑動T檢驗方法驗證時間序列的氣候突變性[2]。

空間變化特征分析：利用華亭縣11個鄉鎮近5年區域自動站逐日最低氣溫數據，利用ArcGIS軟件繪制全縣晚霜凍日數分布圖。根據華亭縣地形、海拔高度、氣候條件，并結合核桃種植區劃，利用綜合分析法分析華亭縣晚霜凍的空間變化特征以及對核桃生長的影響。

1.2.3 異常數據的挑取。霜凍是由于大氣溫度降低而引起農作物受凍的一種災害，因此它同氣溫一樣具有正態分布特征[5]。本文以發生概率0.05作為極端終霜日判別標準，根據正態分布原理，其關系式為：

P為概率值，x為晚霜凍結束日即終霜日，μ為平均終霜日，σ為標準差，所以當x-μ>1.65σ時，則為極晚終霜日，當x-μ<-1.65σ時，則為極早終霜日；將發生概率0.11作為偏早（晚）終霜日判別標準[6]，即：

2 結果與分析

2.1 華亭縣晚霜凍的基本氣候學特征

2.1.1 華亭縣終霜期基本氣候學特征。華亭縣終霜日期主要集中于5月中旬和下旬，所占比重均為34%，其次為4月下旬，達到21%，較少結束在5月下旬，比重僅為11%。

2.1.2 華亭縣晚霜凍發生日數的氣候學特征。從表1可以看出，華亭縣晚霜凍每年平均發生15次，最少發生日數5次，出現在2016年，最多發生日數29次，出現在1971年。華亭縣晚霜凍主要以輕霜凍為主，占總日數的比重達到80%，平均每年發生12次。晚霜凍出現日數最少的年份僅有3次，最多高達21次。通過分析近47年出現晚霜凍日數資料可以看出，華亭縣總共有8年未出現重霜晚霜凍，僅占總年份的17%。

2.2 華亭縣晚霜凍的時空變化特征

2.2.1 華亭縣終霜日的年際變化特征。1971—2017年47年來，終霜日年際波動較大，并未呈現出明顯的線性或多項式變化趨勢，終霜日期圍繞平均值上下振蕩，說明華亭縣終霜日并無明顯的提前或推遲。

2.2.2 華亭縣晚霜凍日數的年際變化特征。1971—2017年47年來，華亭縣晚霜凍日數減少了10 d左右；分別分析輕霜凍和重霜凍變化日數可知，輕霜凍日數變化呈現顯著的線性變化趨勢，而重霜凍日數總體上雖然也呈現較為顯著的線性下降趨勢（通過0.05水平的顯著性檢驗），但是其年際波動幅度較大。

2.2.3 華亭縣晚霜凍的空間分布特征。華亭縣晚霜凍日數呈現明顯的地區差異性，年平均晚霜凍日數總體上呈現出由東北至西南逐漸遞減的趨勢，但也表現出明顯的局地性。晚霜凍出現日數與地形、海拔高度密切相關。總的來說，晚霜凍日數分布總體由南到北依次遞減，但由于地形原因，又呈現出“兩邊高、中間低”的分布[5]。

2.3 華亭縣晚霜凍的異常特征

從表2可以看出，47年來華亭縣特早終霜日只出現過1次，發生頻率僅為2%。偏早終霜日出現日數最高，共發生7次，占總年份的15%，偏晚終霜日總共有4次，偏晚終霜日出現較為均勻，其中20世紀70、80、90年代、21世紀10年代各出現1次。47年來特晚霜凍共出現3次，其中20世紀90年代就發生2次，1997年終霜日出現在5月30日，為華亭縣最晚終霜日。

2.4 晚霜凍對華亭核桃的影響

從年際變化特征可以看出，雖然受全球變暖的影響，華亭縣晚霜凍日數總體呈現出減少的趨勢，但是晚霜凍結束日并未提前或推遲，且近年來極端氣候事件加劇，晚霜凍結束日波動較大，防霜凍形勢不容樂觀。

3 結論

分析結果表明，華亭縣平均終霜日在5月8日，最早終霜日為4月21日，最遲終霜日為5月30日。終霜日期主要集中于5月中旬和下旬。

華亭縣晚霜凍每年平均發生15次，華亭縣晚霜凍主要以輕霜凍為主，占總日數的比重達到80%，平均每年發生12次，重霜凍雖然每年平均發生日數較少，但是對農作物造成的危害卻是巨大的。

終霜日年際波動較大，并未呈現出明顯的線性或二次變化趨勢，說明華亭縣終霜日并無明顯的提前或推遲。

華亭縣晚霜凍出現日數以2.18 d/10年的速率減少。47年來，華亭縣晚霜凍日數減少了10 d左右；輕霜凍日數變化先升后降，呈現顯著的線性變化趨勢。而重霜凍日數總體上雖然也呈現較為顯著的下降趨勢，但是其年紀波動幅度較大。

用M-K方法檢測得知，華亭縣晚霜凍日數表現總體上呈現明顯的減少趨勢，但是也具有明顯的階段性特征。且華亭縣晚霜凍日數減少是一種氣候突變現象，突變點在2008年[6]。

華亭縣晚霜凍日數呈現明顯的地區差異性，年平均晚霜凍日數總體上呈現出由東北至西南逐漸遞減的趨勢，但也表現出明顯的局地性。晚霜凍出現日數與地形、海拔高度密切相關。

華亭縣核桃在4—5月較易遭受晚霜凍影響，晚霜凍對核桃生長發育影響較大，輕則造成當年核桃產量、品質等大幅度下降，重則使幼苗凍死、凍傷，甚至毀種，山區更加需要注意晚霜凍所帶來的不利影響。

4 參考文獻

[1] 劉吉峰，丁裕國，江志紅.全球變暖加劇對極端氣候概率影響的初步探討[J].高原氣象，2007，26（4）：837-842.

[2] 良勛，薛登智，梁鍵，等.近二十年廣東的霜凍氣侯特征及其變化特征[J].廣東氣象，2000（4）：7-9.

[3] 許育良.春季低溫晚霜凍對成縣核桃生長的影響[J].農業災害研究，2012（1）：44-46.

[4] 陳少勇，孫秉強.白銀市霜凍氣侯變化及對農業生產的影響[J].甘肅科學學報，2006，18（4）：46—49.

[5] 林倩倩，郭慧.1971—2012年平涼市霜凍變化特征分析[J].沙漠與綠洲氣象，2015，9（3）：57-62.

[6] 陳乾金，張永山.華北異常初終霜凍氣候特征的研究[J].自然災害學報，1995，4（2）：33-39.