龍巖市近30年寒潮氣候特征統(tǒng)計分析

蘇慧君 劉 君 連晨方

(1.永定區(qū)氣象局,福建 龍巖 364100; 2.龍巖市氣象局,福建 龍巖 364000 )

1 概述

龍巖市地處福建西南部，區(qū)域內(nèi)地貌多山地、丘陵，屬于亞熱帶海洋性季風氣候。冬半年轉(zhuǎn)受冬季風影響，在大陸冷高壓控制下，當天氣系統(tǒng)強烈發(fā)展，高緯寒冷空氣大范圍向南入侵時，即為寒潮。寒潮天氣以劇烈降溫和大風為主，有時也會伴有雨、雪、雨凇或霜凍[1]。寒潮天氣的劇烈降溫往往給農(nóng)作物帶來凍害，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)民增收造成嚴重影響。多年以來，國內(nèi)多位專家學者對當?shù)氐暮碧鞖膺M行了大量的分析研究，黃雪婷等[2]分析了閩北寒潮氣候特征，根據(jù)現(xiàn)行標準下寒潮預報概念分型，主要側(cè)重于寒潮過程、發(fā)生機理。王莉萍等[3]利用寒潮綜合強度特征分析湖北省隨州市寒潮頻次、強度變化特征，得到隨州市強寒潮較少，但中等和弱寒潮呈明顯增多趨勢結論。但目前暫未有專家學者針對龍巖市近30年寒潮氣候特征進行探討，因此本文利用近30年寒潮的觀測資料，對龍巖市寒潮氣候特征及其變化作統(tǒng)計分析，從而一定程度上提高寒潮天氣的預測預報水平，精確做好預報預警，幫助地方政府及時采取針對性措施，最大程度上減少寒潮災害所帶來的各項損失。

2 資料來源與寒潮標準

2.1 資料來源

本文選用龍巖市7個氣象站(見圖1)1990—2019年共計30年逐日地面氣象觀測資料，選取每年的冬半年(10月1日—次年3月31日)逐日最低氣溫進行統(tǒng)計分析，共計1260個樣本。

圖1 龍巖市各縣站分布示意圖

2.2 寒潮標準

本研究采用《福建省天氣預報技術手冊》寒潮標準[4]，對于影響龍巖市的冷空氣，其強度達到以下2個標準，則記為1次寒潮過程：①日最低氣溫24h降溫≥8℃，或48h降溫≥10.0℃，或72h降溫≥12.0℃；②日最低氣溫≤5℃。全市性寒潮定義為：2/3國家級臺站(龍巖市即指5個國家級臺站)或以上同時出現(xiàn)寒潮，則統(tǒng)計為1次全市性寒潮。對于單站統(tǒng)計而言，如果24h達到了寒潮的標準,與此同時48h、72h也達到寒潮的標準,則僅將其計算為1次寒潮過程。

3 時空分布特點

3.1 年分布

依據(jù)上述標準對樣本進行統(tǒng)計分析，得到龍巖市各站及全市寒潮發(fā)生次數(shù)(表1)。1990—2019年全市性寒潮出現(xiàn)次數(shù)共計24次,平均每年0.8次,寒潮活動大多具有階段性、周期性特征[5]。龍巖市全市性寒潮最多一年發(fā)生4次,出現(xiàn)在1992年。其中1992—1993年、2000—2002年、2007—2010年都是寒潮次數(shù)偏多年份;龍巖市最長連續(xù)三年(2016—2018年)沒有出現(xiàn)寒潮,究其原因是在全球氣候變暖的大背景下,我國年均氣溫呈現(xiàn)上升趨勢,并且臺站周圍環(huán)境城市化發(fā)展對最低氣溫的影響最大,最低氣溫增溫幅度最強,進而導致最低氣溫沒有達到寒潮的最低標準[6],造成寒潮出現(xiàn)次數(shù)減少。圖2為1990—2019年龍巖市(全市)寒潮次數(shù)分布,線性趨勢線(虛線)顯示寒潮出現(xiàn)次數(shù)呈現(xiàn)波動性下降。

表1 1990—2019年龍巖市各站寒潮次數(shù) 單位：次

圖2 1990—2019年龍巖市寒潮年平均次數(shù)分布

3.2 月分布

寒潮月際分布顯示(表2)，10月無全市性寒潮發(fā)生，11-12月為龍巖市寒潮盛期。主要原因是11-12月屬于龍巖市秋冬轉(zhuǎn)換季，降溫幅度較大，日極端最低氣溫也較易于滿足低于5℃的寒潮標準要求，因此寒潮出現(xiàn)次數(shù)偏多；3月份處在春季，低層增暖明顯，即使因系統(tǒng)不穩(wěn)定造成明顯的降溫，但日極端最低氣溫通常高于5℃，不符合寒潮的標準。單站寒潮顯示，除去連城站、長汀站，其余各站從11月份到12月份寒潮次數(shù)均逐漸增多；東南部測站從12月份至1月份寒潮次數(shù)均減少，大致體現(xiàn)了單站寒潮盛期從北往南隨時間推進的一個過程。值得注意的是，10月份僅長汀站出現(xiàn)過一次寒潮。

表2 1990—2019年龍巖市寒潮月際以及平均分布

3.3 空間分布

龍巖市全市性寒潮年平均為0.8次，但各臺站間寒潮的年平均次數(shù)存在顯著差異(圖3)。

圖3 1990—2019年龍巖市各站寒潮年平均次數(shù)

從單站分析，長汀站以年平均寒潮次數(shù)2.6次位居各臺站首位，新羅站以年平均寒潮次數(shù)0.9次居末位。寒潮年平均發(fā)生次數(shù)通常與測站經(jīng)緯度、海拔高度、周圍地形相關，總體而言北部寒潮發(fā)生次數(shù)多于南部。長汀縣位于龍巖市北部，較其他縣區(qū)更容易發(fā)生寒潮天氣，且該站海拔高度為310m，是全市臺站中的第三高；新羅區(qū)為龍巖市市區(qū)，城市熱島效應顯著，造成最低氣溫明顯上升，寒潮年平均次數(shù)最少。值得注意的是，永定站位于龍巖市最南部，且測站海拔高度為全市第三低(僅次于上杭站、漳平站)，寒潮發(fā)生次數(shù)卻與西部武平站相當，考慮原因：一為永定區(qū)位于地勢平坦開闊的汀江河谷下游,冷空氣自北向南運動過程中受到山脈地形影響比新羅區(qū)小得多;二為永定站坐落在郊外山坡上,縣城面積小、人口較少，城市化水平較低,也易達到寒潮標準。

4 降溫幅度及最低氣溫

圖4為1990—2019年龍巖市7個臺站24～72h寒潮發(fā)生次數(shù)，合計發(fā)生333次，以48h達到寒潮標準為最多(當24h達到寒潮標準時，不計算入內(nèi))，發(fā)生了169次，頻率約51%。由于24h降溫超過8℃較為罕見，且同時日最低氣溫需小于5℃，因此次數(shù)比48h寒潮的總次數(shù)少,為97次，頻率約29%。統(tǒng)計全市各站72h達標準寒潮的總次數(shù)為69次(當24h、48h達到寒潮標準時，不計算入內(nèi))，頻率約為20%。研究表明華南寒潮平均過程降溫居全國之首,80%以上集中10～19℃降溫幅度內(nèi)[7]，龍巖市各站72h寒潮最大降溫幅度17.1℃，出現(xiàn)在新羅站(2002年12月7日)，該日最低氣溫1.9℃；龍巖市各站48h寒潮最大降溫幅度17.9℃，出現(xiàn)在連城站(1998年3月19日)，該日最低氣溫2.2℃；龍巖市各站24h寒潮最大降溫幅度15.2℃，出現(xiàn)在連城站(2005年3月11日)，該日最低氣溫2.4℃。

圖4 1990-2019年龍巖市各站24～72h寒潮次數(shù)

5 寒潮天氣

龍巖市出現(xiàn)寒潮并伴有降水(含雨、雪、雨凇)的概率為70.8%。按站點平均而言，當寒潮過程出現(xiàn)在11-12月時，平均日降水量均為1.3mm；出現(xiàn)在1月，平均日降水量1.8mm；出現(xiàn)在2月、3月，平均日降水量分別為3.9mm、6.1mm，其中站點單日降水量最大值為58.2mm，發(fā)生在連城站(2001年1月25日)。究其原因，是因為11月到次年1月受干冷的大陸氣團影響，空氣濕度小，偏北風量大。2-3月時，特別是在3月份，逐漸轉(zhuǎn)為南風控制，濕度逐漸增大，因此寒潮過程日降水量前者小，后者大，且降水現(xiàn)象一般出現(xiàn)在達到寒潮標準之前。寒潮過程日最大風速的最大值為12.5m/s(北西北風)，出現(xiàn)在武平站(2010年2月11日)，其中偏北風向占比93.1%。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)全市性寒潮天氣中大雨及以上量級降水，其中72.8%風力集中在4級及以下，且風速均小于等于10.8m/s(6級及以下)。

6 結論

①1990—2019年龍巖市全市性寒潮年平均次數(shù)為0.8次，最多1年出現(xiàn)4次，年際變化呈波動性下降趨勢或與全球變暖、測站周圍城市化水平有關。

②寒潮月際分布次數(shù)表明龍巖市單站寒潮盛期集中在11—12月，寒潮空間分布總體是北部多于南部，長汀站以年平均寒潮次數(shù)2.6次居首位，新羅站年平均寒潮次數(shù)0.9次居末位。

③48h寒潮占龍巖市全市寒潮的51%，為最多，24h寒潮占比29%次之,其中48h寒潮降溫幅度最大，達17.9℃。

④寒潮同時伴有降水的概率為70.8%，2-3月因寒潮造成日降水量較大。寒潮過程以偏北風為主，當寒潮過程中大雨及以上量級降水出現(xiàn)時，風力大多集中在4級及以下。