2000—2019年綏濱縣霜的變化特征分析和預報指標研究

白玉蘭 徐秀英 郭子冬 劉剛

收稿日期：2024-01-09

作者簡介：白玉蘭（1976—），女，山東日照人，高級工程師，主要從事中短期天氣預報、氣象服務。

摘 要：利用綏濱縣國家一般站2000—2019年4、5、9、10月的初終霜日期、逐日最低氣溫、逐日最低氣溫、逐日最低草面溫度等資料進行統計分析，對2020—2021年4、5、9、10月的逐日最低氣溫、逐日最低草面溫度、天氣現象等資料進行檢驗分析，采用概率統計法，以最低氣溫為指標，分析與研究綏濱縣霜的預報指標。結果表明：（1）近20年來，初終霜出現日期整體呈推遲趨勢，2010-2019年推遲趨勢顯著，明顯高于平均日期；（2）當天氣晴好時，以最低氣溫≤5.8 ℃為指標，霜預報準確率達到89.6%；（3）當有降水或霧霾等影響降溫的天氣條件下，以最低氣溫≤4.9 ℃為指標，霜的預報準確率為87.8%。

關鍵詞：最低氣溫；最低草面溫度；霜；預報指標

中圖分類號：S425 文獻標志碼：B文章編號：2095–3305（2024）03–0155-04

霜是指近地面空氣中水汽直接凝華在溫度低于

0 ℃的地面上，或近地面物體上的白色松脆冰晶[1]。霜通常出現在無云、靜風或微風的夜間和清晨。霜凍是指空氣溫度突然下降，使植物體溫降至0 ℃以下而受到損害甚至死亡的農業氣象災害。國內很多學者分析了全國和區域初、終霜日期的時空變化特征［2-7］，發現中國大部分地區的初霜日推遲、終霜日提前，無霜期延長，并且在1980—1990年發生突變。

綏濱縣地處黑龍江和松花江夾角地帶，地貌屬沖積平原，地勢平坦，沒有高山和丘陵，是農業大縣，作物生長期普遍為4月下旬至9月下旬。當出現霜時，作物可能停止生長發育，甚至受到危害死亡。綏濱縣農業生產近50余年中，有3年單純因為早霜而出現歉收。受全球氣候變暖的影響，近年來氣溫不斷升高，災害性天氣頻發，以往的霜預報指標已無法滿足當前的要求。經過對綏濱縣國家一般觀測站資料的統計分析，綏濱縣初、終霜日期集中分布在每年的4、5、9、10月，霜的預報，尤其是5、9月霜的預報對農業生產具有重要的指導意義。

1 綏濱縣對農業生產有影響的霜的劃定標準及分類

由于近年來綏濱縣國家一般觀測站取消了對霜的人工觀測，加上人工觀測霜現象存在明顯的人為誤差，又因草面接近作物表面，故從2007年有草溫觀測開始，至2019年均以最低草面溫度≤0 ℃作為霜的出現指標，2000—2007年則以霜的觀測記錄作為霜出現的指標。

2 資料來源與研究方法

選取綏濱縣國家一般觀測站2000—2019年4、5、9、10月最低氣溫、最低草面溫度、初終霜日期資料，對資料進行處理生成初、終霜日期和最低氣溫、最低草面溫度資料序列見表1。秉承寧空勿漏的原則，運用概率統計法，對2000—2019年的資料進行統計分析，將最低草面溫度達到標準臨界點時所對應的最低氣溫作為統計資料序列，取歷年霜的初終日期、最低草面溫度達到標準臨界點時，所對應的最低氣溫的最高值作為霜的預報指標；或者排除離散點（單獨分析），取歷年最低草面溫度達到標準臨界點時所對應的最低氣溫的最高值作為霜的預報指標。

3 結果與分析

綏濱縣初霜主要出現在每年9、10月。出現在9月的初霜日占65%，其中，以9月下旬居多占77%。終霜主要分布在每年的4、5月，出現在5月的終霜占75%，其中，5月上旬居多占73%，5月中旬次之占20%見表1，對農業生產的影響較大。

3.1 2000—2019年初霜日的統計分析

從表1可以看出，綏濱縣20年間出現初霜日期的最低氣溫均在5.8 ℃以下，故最低氣溫在5.8 ℃以下，綏濱縣就要考慮預報霜或者排除離散點（5.8 ℃和4.3 ℃），

當最低氣溫低于3.6 ℃時，剩余18年全部出現霜。從初霜出現時間隨年份的變化時序圖見圖1a，近20年綏濱縣平均初霜日期為9月28日，最早初霜日為9月12日，最晚初霜日為10月30日，分別出現在2006年和2005年，初霜出現日期整體上呈推遲趨勢，并從2010年以后推遲趨勢顯著，明顯高于平均日期。

3.2 2000—2019年終霜日的統計分析

從終霜日出現時間隨年份的變化時序圖見圖1b可以看出，近20年綏濱縣平均終霜日期為5月4日，最早終霜日為4月21日，最晚終霜日為5月26日，分別出現在2003和2015年，初霜出現日期整體上呈推遲趨勢，并從2010年以后推遲趨勢顯著，明顯高于平均日期。

為統一霜的預報指標，按照初霜的資料分析結果，以最低氣溫≤5.8 ℃作為預報指標，從表1可以看出，有19年滿足預報指標要求，有1年最低氣溫6.1 ℃，

接近5.8 ℃，準確率達95%；按照初霜資料分析結果，以最低氣溫≤3.6 ℃作為預報指標，有13年滿足預報指標要求，預報準確率為65%，有7年最低氣溫均高于3.6 ℃，在這7年中有5年出現在5月中旬，1年出現在5月上旬，1年出現在5月下旬，出現終霜的最低氣溫最高極限值為6.1 ℃。

3.3 離散點分析

在表1中，初霜分析排除了2個離散點，即最低氣溫5.8 ℃（2008年9月25日）和4.3 ℃（2007年9月23日）

時輕霜的預報指標為最低氣溫≤3.6 ℃。

分析綏濱縣2008年9月最低氣溫、最低地面溫度和最低草面溫度可知，9月23日氣溫開始下降，由于前一日最低氣溫較高為11.3 ℃，23日最低氣溫5.2 ℃，沒有達到指標；24日最低氣溫降至2.8 ℃，達到氣溫預報指標，最低地面溫度-0.5 ℃，但由于24日凌晨風力較大，3級風，相對濕度也較小，在50%～60%之間，故最低草面溫度沒有達到初霜標準，最低草面溫度

0.2 ℃，但地面最低溫度達到0 ℃以下，因此2008年初霜記錄應按9月24日進行統計，滿足最低氣溫≤3.6 ℃

預報霜指標。

分析綏濱縣2007年9月最低氣溫、最低地面溫度及最低草面溫度可知，9月22日氣溫開始下降，由于前一日最低氣溫較高，為11.4 ℃，持續2 d降溫，23日達到霜標準，第二天氣溫明顯回升。

在表1中出現終霜日期的最低氣溫高于3.6 ℃的

7 d中，除2011年和2019年外，均是氣溫下降前最低氣溫為9～12 ℃，氣溫下降過程在2～3 d之間，達到輕霜后翌日氣溫明顯回升。

分析綏濱縣國家一般站2011和2019年天氣現象發現，這2年均是霜前期氣溫持續較低，雖然降溫幅度很小，但降溫前、后均出現降水天氣。

4 檢驗分析

利用綏濱縣國家一般站2020—2021年4、5、9、10月的最低氣溫、最低草面溫度、有無降水、霧霾天氣現象等資料進行統計（表略），分別以最低氣溫≤3.6 ℃和最低氣溫≤5.8 ℃為指標，統計檢驗預報最低草面溫度≤0 ℃的準確率、空報率和漏報率見表2、表3。選取表2、表3中漏報率最低的作為綏濱縣霜的預報

指標。

4.1 以最低氣溫≤5.8 ℃為預報指標檢驗分析

當以最低氣溫≤5.8 ℃為預報指標，預報最低草面溫度≤0 ℃時，除2020年5月的漏報率為25%（遠遠低于以最低氣溫≤3.6 ℃為預報指標預報最低草面溫度≤0 ℃時的漏報率80%）外，其余月份漏報率均為0，且準確率全部高于50%，準確率高于80%的有5個月。2020年、2021年的5月和2021年的9月空報率較高，故準確率較低，但準確率仍遠遠高于以最低氣溫≤

3.6 ℃為指標時預報最低草面溫度≤0 ℃時的準確率。

統計綏濱縣國家一般站天氣現象可知，以最低氣溫≤5.8 ℃為指標，預報最低草面溫度≤0 ℃時，在18次空報中，有12次當天或前一天有降水或霧霾現象發生；其余6次中有5次凌晨平均風力在3級以上，1次雖然降溫幅度較大，但前期最低氣溫較高，前48 h最低氣溫為14.2 ℃。

4.2 不同天氣條件下預報指標檢驗分析

當天氣晴好，沒有降水、霧霾等影響降溫因子的條件表略，以最低氣溫≤3.6 ℃作為預報指標，在20次漏報中，有17次天氣晴好，沒有降水或霧霾等影響降溫的天氣現象出現，有2次前期氣溫較低，有冷空氣不斷波動，有1次夜間出現大霧天氣但最低氣溫為

3.7 ℃；以最低氣溫≤5.8 ℃為指標，霜的預報準確率為89.6%（表4），故綏濱縣晴好天氣霜的預報指標定為：最低氣溫≤5.8 ℃，當凌晨風力在3～4級時，考慮局部輕霜；當5.8 ℃≤最低氣溫≤7.1 ℃時，如果降溫幅度很大，降溫前有降水，降水后夜間天氣晴朗微風，可以適當考慮局部輕霜。

當有降水、霧霾等天氣現象出現時表略，共出現霜37次，排除1個離散點（5.7 ℃），出現霜時，日最低氣溫的最高界限值為4.9 ℃。以最低氣溫≤3.6 ℃作為預報指標，預報最低草面溫度≤0 ℃時，空報率≤5%，其中，在8個月資料統計中，有6個月空報率為0%；以最低氣溫≤4.9 ℃為指標，霜的預報準確率為87.8%見表5，故有降水或霧霾等影響降溫的天氣因子下，霜預報指標定為最低氣溫≤4.9 ℃，但當凌晨風力在3級以上時，考慮局部輕霜；當4.9 ℃≤最低氣溫≤5.8 ℃時可以考慮局部輕霜。

5 結論

（1）綏濱縣2000—2019年初終霜出現日期整體上呈推遲趨勢，2010—2019年推遲趨勢顯著，明顯高于平均日期。

（2）當天氣晴好，沒有降水、霧霾等影響降溫的條件下，霜的預報指標為最低氣溫≤5.8 ℃，當凌晨風力為3～4級時，考慮局部輕霜；當5.8 ℃≤最低氣溫≤

7.1 ℃時，如果降溫幅度很大，降溫前有降水，降水后夜間天氣晴朗微風，可以適當考慮局部輕霜。

（3）當有降水或霧霾等影響降溫的天氣下，霜預報指標定為最低氣溫≤4.9 ℃，但當凌晨風力在3級以上時，考慮局部輕霜；當4.9 ℃≤最低氣溫≤5.8 ℃時可以考慮局部輕霜。

參考文獻

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