近三十年福建省霜凍天氣的氣候變化特征

何小寧 吳幸毓

近三十年福建省霜凍天氣的氣候變化特征

何小寧 吳幸毓

福建省氣象臺

利用1981～2010年福建省67個氣象監測站的逐日最低地面溫度≤0℃的氣候資料，對霜凍天氣時空變化特征和初、終霜日及無霜期的變化特征進行統計分析。分析表明：30年來，福建省霜凍天氣具有明顯的地理分布特征；霜凍日數總體呈減少趨勢； 霜凍日12月至次年1月出現最多，以12月上旬最頻繁；霜凍天氣持續時間比較短。初、終霜日和無霜期的離散程度和年際變化率均較大；平均初霜日呈推遲變化趨勢，平均終霜日呈提早變化趨勢，平均無霜期呈延長變化趨勢。

時空變化特征 初、終霜日和無霜期 氣候變化趨勢

0 引言

霜凍多為強冷空氣南下，短時間內氣溫急劇下降至零攝氏度以下引起；或者受強冷空氣影響后，天氣由陰轉晴的當天夜晚，因地面強烈輻射降溫所致[1]。霜凍是福建冬春季節影響范圍較大的災害性天氣，對越冬農作物和農畜的影響極大，造成的經濟損失也逐年增加，1999年12月17～23日全省大范圍的霜凍，使得農作物、水果、蔬菜和水產養殖業等受到嚴重損失，直接經濟損失超過20億元[2]。

翟盤茂等研究表明，在全球變暖的氣候背景下，極端溫度變化特征的區域性和季節性存在差異[3],霜凍的一些氣候特征也會發生變化。而后許多學者對霜凍的氣候特征進行了研究，葉殿秀[4]等采用577個測站資料對我國1961～2007年霜凍變化特征分析指出，在南方地區要特別注意預防極端霜凍影響。但福建對于霜凍天氣的分析很少，本文利用近30年福建逐日觀測資料，對福建省霜凍天氣的氣候變化特征進行統計分析，對進一步改善福建霜凍預報、減災防災等，具有重要的意義。

1 資料與統計說明

選用的氣象資料由福建省氣象信息中心提供，以秋冬季或春季日最低地面溫度≤0℃作為統計霜凍日的氣候指標，對福建省67個氣象監測站1981～2010年數據資料進行統計分析。當某日全省有≥1/3站點最低地面溫度≤0℃時，則定義該日為霜凍日；連續2天或以上霜凍日定義為一次霜凍天氣過程。對霜凍日求其旬、月、年日數，分析其變化特征、極值和持續性，用線性和多項式擬合的方法分析其變化趨勢。另外，三十年資料中，1981～1990年度定義為前十年，1991～2000年度定義為中十年，2001～2010年度定義為后十年。

由溫暖季節向寒冷季節過渡期間第一次出現霜凍的日期為初霜凍日，由寒冷季節向溫暖季節過渡期間最后一次出現霜凍的日期為終霜凍日，終霜凍日期的后一天至初霜凍日期的前一天之間的日數稱為無霜凍期。初、終霜凍日期及無霜凍期的年際間最大離散度用極差表示；初、終霜凍日期及無霜凍期的年際變化率大小用標準差來衡量；全省平均的時間序列是對逐年資料進行等權算術平均獲得[5]。

2 時空變化特征

2.1 霜凍天氣的空間分布

從圖1可以看到，福建省霜凍天氣出現最多的區域是寧德市鷲峰山脈的壽寧、周寧、屏南、柘榮一帶，南平市北部武夷山脈的浦城附近，以及三明市西部的建寧附近，這三個區域的年平均霜凍天數達到25天以上，以壽寧的44.1天為最大。霜凍天氣呈東北-西南走向自北向南減少，南部沿海地區除了戴云山脈一帶出現霜凍外，其余地區30年內很少有霜凍天氣發生。總體來說，我省霜凍天氣具有明顯的地理分布特征，北部地區和高海拔山區,受冷空氣影響大，降溫較快，霜凍天氣容易出現；而在南部沿海地區則相反，并且受海洋氣候影響多，霜凍天氣不易出現。

圖1 1981～2010年福建省霜凍天氣年平均分布圖

2.2 霜凍天氣的時間變化

2.2.1 霜凍日年際變化

30年間福建省霜凍日總計391天，平均每年13天，可見，我省霜凍天氣發生頻率比較低。從圖2可見，1995年霜凍日最多，達到27天，1998和2006年霜凍日最少，只有3天。福建省近三十年霜凍日數總體呈減少趨勢, 其氣候傾向率分別為0.353d/a，通過0.001的顯著性檢驗。前十年平均霜凍日數為16.8天，中十年平均霜凍日數為12.1天，后十年年平均霜凍日數為10.2天，可以看出90年代后霜凍日數比80年代大幅度減少，而近二十年霜凍日數減少的比較慢。從三十年福建省霜凍日站次數曲線看（圖略），與霜凍日數曲線的位相和趨勢基本一致,霜凍的年度站次最多為1986年的1091站次，最少為1998年，只有77站次。

圖2 1981～2010年福建省霜凍日數（天）變化曲線

2.2.2 霜凍日月際、旬際變化

從月際分布看（見表1），福建省霜凍出現在11月至次年3月，其中12月至次年1月最多，約占總數的81.3%，12月份所占的百分比與次年1月份相當。11月和次年3月所占比例極少,兩月合計僅占7.1%。

從旬際分布看（見表1），霜凍天氣以12月上旬最多，約占總霜凍日數的20.5%，其次為1月中旬和下旬，約占霜凍日數的14.1%，而后為1月下旬和12月中旬，在11月上旬、中旬和3月中旬、下旬幾乎沒有出現霜凍。

表1　1981～2010年福建省月、旬霜凍日數（天）分布

2.2.3 霜凍持續性變化特征

統計分析發現，福建省霜凍天氣的持續性特征（圖3）體現在：只有1天和維持2天的霜凍天氣最多，這兩者出現的次數相當，分別為48次和49次，共約占總數64.2%；其次是維持3天和4天的霜凍過程，共約占總數25.8%；維持4天以上的霜凍過程的頻次很少，說明福建省霜凍天氣的持續時間比較短。持續時間≥10天的有3次，最長持續時間的是1996年12月底到次年1月初的霜凍過程，共維持了12天。霜凍過程在12月和1月出現的次數最多，11月和3月最少。總體而言，中十年、后十年霜凍過程的次數明顯比前十年減少，月份上有所不同，12月減少最明顯。

圖3 1981～2010年霜凍天氣持續日數出現次數

3 初、終霜日及無霜期氣候變化特征

3.1 初、終霜日及無霜期氣候特征分布

福建省霜凍的初、終霜日具有明顯地域差異。分析表明，30年來福建省的平均初霜日在12月中旬，南平市、寧德市西部北部、三明市西部、龍巖市北部平均初霜日最早，中南部沿海岸線一帶最遲。歷年最早初霜日分布呈現北部西部早、南部東部晚的特征: 南平市全區、三明市大部和寧德市西部北部、龍巖市北部、泉州市西北部的部分地區出現在10月下旬到11月上旬；中南部沿海地區在12月中下旬。閩西北和南部沿海的最早初霜日相差將近2個月。大部地區的平均終霜日在2月中旬，北部地區在2月下旬，中南部沿海是2月上旬。歷年最晚終霜日中北部地區多在3月中下旬，寧德市的壽寧、周寧、屏南、柘榮和南平市的浦城最晚，出現在4月，特別是壽寧和周寧到了4月23日；南部地區除了廈門、詔安、云霄外，其余都在3月上旬。

由圖4可見，福建省除了中南部沿海一帶的初霜日極差在60天以下，個別地方不足40天外，其余地區的初霜日極差都在60天以上，三明市的建寧、永安、大田、清流和龍巖市的連城極差最大，都超過80天，局部達到90天。閩中沿海地區、南平市北部、龍巖市西部的終霜日極差小，一般在60天以下，個別地方不足50天，寧德市東部和龍巖市東南部的終霜日極差最大，達到80天。全省除了中南部沿海無霜期極差在50天以下，其余地區均在60～80天，屏南達到90天。初霜日和終霜日的極差均呈現內陸大、沿海小的變化特征，而無霜期的極差呈現自北而南減小的變化特征。初、終霜日和無霜期的極差都較大，說明福建省初、終霜日和無霜期的年際離散程度都比較大。

從近30年各站初、終霜凍日期及無霜凍期標準差的空間分布來看(圖5)，全省大部地區初霜日的標準差在12～20天，寧德市西部山區和九仙山附近低于12天，年際變化較小；而福州市北部沿海、泉州市沿海和三明市大田附近年際變化較大。中北部區大部終霜日年際變化較小，標準差在16天以下，南部沿海地區在16～20天，年際變化較大。全省無霜期的標準差與初霜日的標準差一樣，大部地區在12～20天。初、終霜日和無霜期的標準差都較大，說明福建省初、終霜日和無霜期的年際變化率都比較大。

圖4 1981～2010年福建省初霜日(a)、終霜日(b)和無霜期(c)的極差分布(單位：天)

圖5 1981～2010年福建省初霜日(a)、終霜日(b)和無霜期(c)的標準差分布(單位：天)

3.2 初、終霜日及無霜期時間變化特征

圖6顯示，福建省平均初霜日呈推遲變化趨勢，平均終霜日呈提早變化趨勢，平均無霜期呈延長變化趨勢，氣候傾向率分別為0.332、0.212、0.493d/a，均通過0.001的顯著性檢驗。從圖6a還能看到，在前十年和中十年平均初霜日的波動比較大，而在后十年波動較小。圖6b中，前十年平均終霜日的波動比中十年和后十年大，大部分最遲平均終霜日都出現在前十年。圖6c中, 平均無霜期前十年波動很大，最短與最長之間相差了39天，中十年和后十年波動比較小。

4 結論

4.1 福建省霜凍天氣具有明顯的地理分布特征，呈東北-西南走向自北向南減少，北部地區和高海拔山區容易出現，南部沿海地區不易出現。

4.2 霜凍日數總體呈減少趨勢；霜凍日在12月至次年1月出現最多，以12月上旬最頻繁；霜凍過程持續時間比較短。

4.3 初、終霜日和無霜期的氣候特征具有明顯地域差異。初、終霜日和無霜期的極差均為標準差的3倍以上，說明初、終霜日和無霜期離散程度均較大。

4.4 近30年，福建省平均初霜日以0.332/a的速率推遲，平均終霜日以0.212/a的速率提早，平均無霜期以0.493/a的速率延長。

[1] 楊愛明. 霜凍對作物的危害及防御[J].安徽:科教文匯,2009(12):281.

[2] 吳濱,等. 中國氣象災害大典·福建卷[M].北京:氣象出版社,2007.

[3] 翟盤茂,任福民.中國近40年最高最低溫度變化[J].氣象學報, 1997, 55(4): 418-429.

[4] 葉殿秀, 張勇.1961～2007年我國霜凍變化特征[J].應用氣象學報, 2008, 19(6): 661-664．

[5] 黃嘉佑.氣象統計分析與預報方法[M]. 北京:氣象出版社,2004.