東北夏季低溫的變化特征

宗振濤，張 煒

吉林省吉林市氣象局，吉林吉林 132013

0 引言

低溫冷害是指在作物整個生長發育期或某個生育階段，氣溫低于作物所需的臨界溫度而造成嚴重減產[1]。東北是我國重要的商品糧生產基地，但地理緯度高、氣候寒冷、無霜期短，因此夏季溫度對糧食產量的影響極為重要，夏季低溫是東北農業生產的主要災害性天氣。因此，充分認識東北夏季低溫的氣候特征，對于做好東北夏季溫度狀況的長期預報，適時采取抗御低溫危害的措施，奪取農業的穩產，具有重大意義[2]。

本文在全國氣溫變化的背景下，選出東北地區夏季氣溫異常一致性較好的的代表站，分析東北地區氣溫的年際變化、年代際變化等基本氣候特征。

1 資料和方法

本文利用國家氣候中心1951 年1 月～2008 年12 月（58a）月平均氣溫資料，其中東北有齊齊哈爾、哈爾濱、長春、沈陽等22 個站。用6 月～8 月的平均氣溫代表當年夏季。

使用的方法主要有：小波分析、合成分析、突變檢測等方法。

2 全國同期溫度空間分布

本文把東北地區22 站58a 夏季月平均溫度標準化后小于-1 定義為低溫年，分別為1956、1957、1964、1969、1972、1976、1983 和1993 年，相對的高溫年為1982、1988、1994、1997、2000、2001、2004、2007 和2008 年。

由圖1 可見，全國多年平均溫度由南到北遞減，西部在南疆盆地和青藏高原東北部存在溫度高值區。東北地區溫度分布可化為三個區，分別為內蒙古東北部，平均溫度 20℃左右；黑龍江北部，平均溫度在19℃以下；吉林東部遼寧，平均溫度在22℃～25℃之間。

圖1 全國160 站夏季月平均氣溫空間分布（單位：℃）

圖2 東北地區夏季氣溫標準化后11 點滑動平均和趨勢

3 東北地區夏季氣溫異常的時間變化特征

3.1 年代際變化特征

為研究東北夏季氣溫異常的年代際變化趨勢，本文對該區域夏季氣溫標準化距平的時間序列作11 a 滑動平均。從圖2點劃線可知東北夏季氣溫總體上呈波動上升，20 世紀50 年代初為正常略偏暖，1956-1978 年是持續較長的偏冷期，冷期振幅逐年減小，1979 年以后至90 年代初呈正常波動狀態，90 年代初至今則持續偏暖，波動振幅逐年增大，為58 a 來最暖期，其中1999、2000、2001 年連續3 a 氣溫異常偏高，2004 年氣溫異常偏高，2007、2008 年氣溫異常偏高。東北夏季60 年代最冷，70 年代次之，80 年代開始變暖，90 年代最暖。

3.2 年際變化特征

圖2 亦反映東北夏季氣溫的年際變化特征。本文定義氣溫標準化距平小于-1 為涼夏年，大于1 為熱夏年，在-1～1 之間的年份為正常年。涼夏年集中在50 年代中期至70 年代這個大冷期中，其中1976 年的夏季低溫最為嚴重；而在80 年代以后，特別是90 年代熱夏事件發生相當頻繁，說明90 年代之后東北夏季增暖非常顯著。

3.3 周期分析

小波變換是時間序列周期分析工具。本文對東北58 a 夏季氣溫的時間序列運用Morlet 小波分析方法進行分析，得到了不同時間尺度的變化特征。圖3 可見東北地區夏季氣溫存在明顯的年際變化和年代際變化，其中存在3 a、4 a、9 a 的主要年際周期和以17a 為中心的年代際周期。

圖3 東北地區夏季氣溫的Morlet 小波實部分布圖

圖4 東北22 站夏季氣溫時間序列的滑動t 檢驗

3.4 突變分析

氣候突變的普適定義：氣候從一種穩定態跳躍式地轉變到另一種穩定態的現象，它表現為氣候在時空上的急劇變化。滑動t-檢驗是考察兩組樣本平均值差異是否顯著來檢驗突變，圖4 為東北22 站夏季氣溫的時間序列做滑動t 檢驗的分布特征，臨界值取為±2.09，通過0.05 顯著性水平。由圖可見，東北夏均平均氣溫在1993～1997 年發生了明顯的突變（增暖），與前文分析一致。

4 結論

1）東北夏季氣溫20 世紀50 年代中期之前略偏高，60 到70 年代處于冷期，60 年代達到低谷，90 年代后處于暖期，并達到58 a 最高峰；涼夏集中在50 年代中期至70 年代，90 年代熱夏事件發生相當頻繁；

2）由小波分析可知，東北夏季氣溫存在明顯的年際變化和年代際變化，氣溫異常存在3 a、4 a 和9 a 的年際周期及以17 a 為中心的年代際周期；

3）經滑動t 檢驗，東北夏季平均氣溫在1993 年～1997年發生了明顯的突變（增暖）。

[1]東北低溫長期預報方法和理論的研究技術組.對東北夏季低溫長期預報問題的初步認識[M].東北夏季低溫長期預報文集.北京：氣象出版社，1983：1-8.

[2]崔錦，李輯，張愛忠，閆奇.東北夏季低溫的研究進展[J].氣象，2007，33(4).