近三十年福建省霜冻天气的气候变化特征

[摘要] 利用1981～2010年福建省67个气象监测站的逐日最低地面温度≤0℃的气候资料，对霜冻天气时空变化特征和初、终霜日及无霜期的变化特征进行统计分析。分析表明：30年来，福建省霜冻天气具有明显的地理分布特征；霜冻日数总体呈减少趋势； 霜冻日12月至次年1月出现最多，以12月上旬最频繁；霜冻天气持续时间比较短。初、终霜日和无霜期的离散程度和年际变化率均较大；平均初霜日呈推迟变化趋势，平均终霜日呈提早变化趋势，平均无霜期呈延长变化趋势。

[关键词] 时空变化特征 初、终霜日和无霜期 气候变化趋势

0 引言

霜冻多为强冷空气南下，短时间内气温急剧下降至零摄氏度以下引起；或者受强冷空气影响后，天气由阴转晴的当天夜晚，因地面强烈辐射降温所致[1]。霜冻是福建冬春季节影响范围较大的灾害性天气，对越冬农作物和农畜的影响极大，造成的经济损失也逐年增加，1999年12月17～23日全省大范围的霜冻，使得农作物、水果、蔬菜和水产养殖业等受到严重损失，直接经济损失超过20亿元[2]。

翟盘茂等研究表明，在全球变暖的气候背景下，极端温度变化特征的区域性和季节性存在差异[3],霜冻的一些气候特征也会发生变化。而后许多学者对霜冻的气候特征进行了研究，叶殿秀[4]等采用577个测站资料对我国1961～2007年霜冻变化特征分析指出，在南方地区要特别注意预防极端霜冻影响。但福建对于霜冻天气的分析很少，本文利用近30年福建逐日观测资料，对福建省霜冻天气的气候变化特征进行统计分析，对进一步改善福建霜冻预报、减灾防灾等，具有重要的意义。

1 资料与统计说明

选用的气象资料由福建省气象信息中心提供，以秋冬季或春季日最低地面温度≤0℃作为统计霜冻日的气候指标，对福建省67个气象监测站1981～2010年数据资料进行统计分析。当某日全省有≥1/3站点最低地面温度≤0℃时，则定义该日为霜冻日；连续2天或以上霜冻日定义为一次霜冻天气过程。对霜冻日求其旬、月、年日数，分析其变化特征、极值和持续性，用线性和多项式拟合的方法分析其变化趋势。另外，三十年资料中，1981～1990年度定义为前十年，1991～2000年度定义为中十年，2001～2010年度定义为后十年。

由温暖季节向寒冷季节过渡期间第一次出现霜冻的日期为初霜冻日，由寒冷季节向温暖季节过渡期间最后一次出现霜冻的日期为终霜冻日，终霜冻日期的后一天至初霜冻日期的前一天之间的日数称为无霜冻期。初、终霜冻日期及无霜冻期的年际间最大离散度用极差表示；初、终霜冻日期及无霜冻期的年际变化率大小用标准差来衡量；全省平均的时间序列是对逐年资料进行等权算术平均获得[5]。

2 时空变化特征

2.1 霜冻天气的空间分布

从图1可以看到，福建省霜冻天气出现最多的区域是宁德市鹫峰山脉的寿宁、周宁、屏南、柘荣一带，南平市北部武夷山脉的浦城附近，以及三明市西部的建宁附近，这三个区域的年平均霜冻天数达到25天以上，以寿宁的44.1天为最大。霜冻天气呈东北-西南走向自北向南减少，南部沿海地区除了戴云山脉一带出现霜冻外，其余地区30年内很少有霜冻天气发生。总体来说，我省霜冻天气具有明显的地理分布特征，北部地区和高海拔山区,受冷空气影响大，降温较快，霜冻天气容易出现；而在南部沿海地区则相反，并且受海洋气候影响多，霜冻天气不易出现。

图1 1981～2010年福建省霜冻天气年平均分布图

2.2 霜冻天气的时间变化

2.2.1 霜冻日年际变化

30年间福建省霜冻日总计391天，平均每年13天，可见，我省霜冻天气发生频率比较低。从图2可见，1995年霜冻日最多，达到27天，1998和2006年霜冻日最少，只有3天。福建省近三十年霜冻日数总体呈减少趋势, 其气候倾向率分别为0.353d/a，通过0.001的显著性检验。前十年平均霜冻日数为16.8天，中十年平均霜冻日数为12.1天，后十年年平均霜冻日数为10.2天，可以看出90年代后霜冻日数比80年代大幅度减少，而近二十年霜冻日数减少的比较慢。从三十年福建省霜冻日站次数曲线看（图略），与霜冻日数曲线的位相和趋势基本一致,霜冻的年度站次最多为1986年的1091站次，最少为1998年，只有77站次。

2.2.2 霜冻日月际、旬际变化

从月际分布看（见表1），福建省霜冻出现在11月至次年3月，其中12月至次年1月最多，约占总数的81.3%，12月份所占的百分比与次年1月份相当。11月和次年3月所占比例极少,两月合计仅占7.1%。

从旬际分布看（见表1），霜冻天气以12月上旬最多，约占总霜冻日数的20.5%，其次为1月中旬和下旬，约占霜冻日数的14.1%，而后为1月下旬和12月中旬，在11月上旬、中旬和3月中旬、下旬几乎没有出现霜冻。

2.2.3 霜冻持续性变化特征

统计分析发现，福建省霜冻天气的持续性特征（图3）体现在：只有1天和维持2天的霜冻天气最多，这两者出现的次数相当，分别为48次和49次，共约占总数64.2%；其次是维持3天和4天的霜冻过程，共约占总数25.8%；维持4天以上的霜冻过程的频次很少，说明福建省霜冻天气的持续时间比较短。持续时间≥10天的有3次，最长持续时间的是1996年12月底到次年1月初的霜冻过程，共维持了12天。霜冻过程在12月和1月出现的次数最多，11月和3月最少。总体而言，中十年、后十年霜冻过程的次数明显比前十年减少，月份上有所不同，12月减少最明显。

3 初、终霜日及无霜期气候变化特征

3.1 初、终霜日及无霜期气候特征分布

福建省霜冻的初、终霜日具有明显地域差异。分析表明，30年来福建省的平均初霜日在12月中旬，南平市、宁德市西部北部、三明市西部、龙岩市北部平均初霜日最早，中南部沿海岸线一带最迟。历年最早初霜日分布呈现北部西部早、南部东部晚的特征: 南平市全区、三明市大部和宁德市西部北部、龙岩市北部、泉州市西北部的部分地区出现在10月下旬到11月上旬；中南部沿海地区在12月中下旬。闽西北和南部沿海的最早初霜日相差将近2个月。大部地区的平均终霜日在2月中旬，北部地区在2月下旬，中南部沿海是2月上旬。历年最晚终霜日中北部地区多在3月中下旬，宁德市的寿宁、周宁、屏南、柘荣和南平市的浦城最晚，出现在4月，特别是寿宁和周宁到了4月23日；南部地区除了厦门、诏安、云霄外，其余都在3月上旬。

由图4可见，福建省除了中南部沿海一带的初霜日极差在60天以下，个别地方不足40天外，其余地区的初霜日极差都在60天以上，三明市的建宁、永安、大田、清流和龙岩市的连城极差最大，都超过80天，局部达到90天。闽中沿海地区、南平市北部、龙岩市西部的终霜日极差小，一般在60天以下，个别地方不足50天，宁德市东部和龙岩市东南部的终霜日极差最大，达到80天。全省除了中南部沿海无霜期极差在50天以下，其余地区均在60～80天，屏南达到90天。初霜日和终霜日的极差均呈现内陆大、沿海小的变化特征，而无霜期的极差呈现自北而南减小的变化特征。初、终霜日和无霜期的极差都较大，说明福建省初、终霜日和无霜期的年际离散程度都比较大。

从近30年各站初、终霜冻日期及无霜冻期标准差的空间分布来看(图5)，全省大部地区初霜日的标准差在12～20天，宁德市西部山区和九仙山附近低于12天，年际变化较小；而福州市北部沿海、泉州市沿海和三明市大田附近年际变化较大。中北部区大部终霜日年际变化较小，标准差在16天以下，南部沿海地区在16～20天，年际变化较大。全省无霜期的标准差与初霜日的标准差一样，大部地区在12～20天。初、终霜日和无霜期的标准差都较大，说明福建省初、终霜日和无霜期的年际变化率都比较大。

3.2 初、终霜日及无霜期时间变化特征

图6显示，福建省平均初霜日呈推迟变化趋势，平均终霜日呈提早变化趋势，平均无霜期呈延长变化趋势，气候倾向率分别为0.332、0.212、0.493d/a，均通过0.001的显著性检验。从图6a还能看到，在前十年和中十年平均初霜日的波动比较大，而在后十年波动较小。图6b中，前十年平均终霜日的波动比中十年和后十年大，大部分最迟平均终霜日都出现在前十年。图6c中, 平均无霜期前十年波动很大，最短与最长之间相差了39天，中十年和后十年波动比较小。

4 结论

4.1 福建省霜冻天气具有明显的地理分布特征，呈东北-西南走向自北向南减少，北部地区和高海拔山区容易出现，南部沿海地区不易出现。

4.2 霜冻日数总体呈减少趋势；霜冻日在12月至次年1月出现最多，以12月上旬最频繁；霜冻过程持续时间比较短。

4.3 初、终霜日和无霜期的气候特征具有明显地域差异。初、终霜日和无霜期的极差均为标准差的3倍以上，说明初、终霜日和无霜期离散程度均较大。

4.4 近30年，福建省平均初霜日以0.332/a的速率推迟，平均终霜日以0.212/a的速率提早，平均无霜期以0.493/a的速率延长。

参考文献:

[1] 杨爱明. 霜冻对作物的危害及防御[J].安徽:科教文汇,2009(12):281.

[2] 吴滨,等. 中国气象灾害大典•福建卷[M].北京:气象出版社,2007.

[3] 翟盘茂,任福民.中国近40年最高最低温度变化[J].气象学报, 1997, 55(4): 418-429.

[4] 叶殿秀, 张勇.1961～2007年我国霜冻变化特征[J].应用气象学报, 2008, 19(6): 661-664．

[5] 黄嘉佑.气象统计分析与预报方法[M]. 北京:气象出版社,2004.

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