近55 a赤峰地區霜凍的時空分布及其異常性、影響分析評估

胡桂杰，于棟閣，王雨婷，李超，王利平

（赤峰市氣象局，內蒙古赤峰024000）

近55 a赤峰地區霜凍的時空分布及其異常性、影響分析評估

胡桂杰，于棟閣，王雨婷，李超，王利平

（赤峰市氣象局，內蒙古赤峰024000）

赤峰市是重要的糧食生產基地，作物無霜期長短是制約糧食產量的重要因素。霜凍災害是赤峰地區僅次于旱災的氣象災害，其發生的早晚與輕重對農業生產影響巨大。近年來隨著氣候變暖，平均無霜期延長，作物品種也隨之調整；氣候異常，出現的霜凍災害，給全市糧食產量帶來一定的損失。本文利用赤峰市14個氣象觀測站建站、區域自動站2011-2015年的逐日最低氣溫、日平均氣溫資料，分析了赤峰地區不同級別的初終霜凍日期、無霜期的時空分布特征，進行異常性及影響分析評估研究，為減少霜凍災害損失提供科學有效的決策支持信息，提高氣象災害防御的科技水平，從而達到促進赤峰市社會經濟可持續發展的目的。

霜凍；無霜期；異常性；影響；分析評估

1 資料選取、指標劃分

選取赤峰市14個氣象觀測站建站（最早1951年）-2015年的逐日最低氣溫、日平均氣溫資料，區域自動站2011-2015年逐日最低氣溫、日平均氣溫資料。赤峰市民政局的霜凍災害資料。

霜凍害是指在秋初春末季節，由于地表溫度下降使植株莖、葉溫下降到0℃以下，使正在生長發育的植物受到凍傷，從而導致減產、品質下降或絕收。終霜凍日為由寒冷季節向溫暖季節過渡期間最后一天出現霜凍的日期；初霜凍日，為由溫暖季節向寒冷季節過渡期間第一天出現霜凍的日期。本文采用最低氣溫（≤2℃）作為劃分霜凍害等級的主要依據。0℃＜T（最低氣溫）≤2℃為輕度霜凍；-2℃＜T≤0℃為中度霜凍；T≤-2℃為嚴重霜凍。

2 時間分布及異常性

2.1 時間分布

初霜日、終霜日在進行統計計算時，為了方便，常轉換成數據序列的形式（將1月1日定義為1，1月2日定義為2……，并由此重建初終霜日的數據序列），稱初霜日序、終霜日序。

統計赤峰市14個氣象觀測站從1961-2015年平均2℃初霜日、終霜日資料，分析得出，赤峰市平均2℃初霜日、終霜日、無霜期年際波動較大（圖1-2），總體來講，終霜日有提前趨勢，初霜日有推遲趨勢，無霜期有延長趨勢。

圖1 赤峰市平均2℃初終霜日逐年分布圖

圖2 赤峰市平均2℃無霜期逐年分布圖

2.2 時間異常性分析評估

以2℃為例，赤峰市平均終霜最早4月28日，最晚5月22日（1995年），平均5月9日；初霜最早9月10日（2006年9月9日全市普遍出現早霜凍，由于54027出現在10月9日，平均為10 d），最晚10月9日，平均9月23日；無霜期最短120 d（1995年），最長154 d（1998年），平均136 d，最長與最短年相差34 d。隨著氣候變暖，70、80年代無霜期有變長趨勢，90年代以后變化不大（表1）。林東站最不穩定，2℃無霜期95-153 d，且2001年后有明顯延長趨勢，21世紀初比90年代平均延長20 d，和林東站相鄰的富河、天山、大板、烏丹4站平均，21世紀初比90年代平均延長1 d，可能是林東站2000年后城市大規模擴建，影響氣象環境，形成小氣候所致。

表1 赤峰市平均氣溫、2℃無霜期年代變化

3 空間分布及異常性

3.1 初終霜、無霜期模型

選取赤峰市14個氣象觀測站最低氣溫，分別查詢2℃、0℃、-2℃霜凍的初終日序、無霜期，用逐步回歸法，F檢驗值為3.0，建立數據模型為：

2℃終霜日日序Y=-73.5716+4.3083X1+ 0.0244X2RR(復相關系數)=0.9183

2℃初霜日日序Y=432.4171-3.5426X1-0.0206X2RR(復相關系數)=0.8669

2℃無霜期Y=500.1521-7.7456X1-0.0448X2RR(復相關系數)=0.9090

其中，X1為緯度，X2為海拔高度。可見初終霜、無霜期與地理位置地形密切相關。

0℃、-2℃霜凍，略。

加入區域站的最低氣溫模型為：

8月21日-9月20日Y=34.43-0.462*X1-0.00619*X2RR(復相關系數)=0.9183

4月21日-5月20日Y=41.08-0.720*X1-0.00680*X2RR(復相關系數)=0.9183

3.2 初終霜、無霜期空間異常性分析評估

全市霜凍分布與地理地勢分布匹配，全市從東南部到西北部，隨著緯度、海拔高度的增大，終霜日推遲，初霜日提前、無霜期縮短。霜凍災害主要為農業損失，農田氣溫與城市氣溫有誤差，模型推算出的空間分布分析，可盡可能地平滑掉城市熱島效應引起的數據誤差。

表2 不同等級2℃終霜凍發生頻率

4 時空異常性分析評估

4.1 霜凍時間早晚等級劃分指標

終霜凍指標：以各站歷年平均終霜日期為依據，當年終霜日期比歷年平均日期早或晚不到3 d為正常，晚3-6 d為輕霜凍，晚7-10 d為中霜凍，晚10 d以上為重霜凍[1]。

初霜凍指標：以各站歷年平均初霜日期為依據，當年初霜日期比歷年平均日期早1-4 d為輕等霜凍，早5-7 d為中等霜凍，早8 d及以上為重霜凍，持平或晚1 d以上為正常。

4.2 異常性分析評估

根據以上指標算得各地區不同程度初終霜凍發生頻率（1981-2010年）見下表：

由表2可見，全市2℃終霜凍正常的年份為63%，出現輕霜凍的年份為20%，發生中等霜凍的年份為10%，嚴重霜凍的年份為7%。

由表3可見，2℃初霜正常年份的發生頻率平均為58%；輕霜凍發生頻率平均為16%；中霜凍發生頻率平均為10%；重霜凍發生頻率為15%，約6 a一遇，最多的林東、錦山和寶國吐地區各為27、23、23%，約4 a一遇，最少的經棚僅為3%。

表3 不同級別2℃初霜凍發生頻率

從地理分布看，重終霜凍主要發生在富河、林東、經棚、崗子、浩爾吐。重初霜凍主要發上在林東、浩爾吐、錦山、赤峰。重初霜凍發生頻率是重終霜凍發生頻率的兩倍多。

近10 a重初霜凍發生頻率增加，尤其赤峰、天義、新慧、烏丹、富河增加較多。

5 霜凍災害影響分析

霜凍災害影響除了與霜凍時間早晚有關，還與災害程度（低溫強度及影響時間長短）有關。影響嚴重的是重霜凍，且低溫強、持續時間長，損失大。

春季5-6月份和秋季8月下旬—9月下旬，是霜凍對農牧業生產最易產生危害的時段，也是重點防御時段。尤其是初霜凍主要發生在秋季作物成熟期之前，一旦發生，將無再恢復的可能，常常造成糧食作物嚴重減產。

2006年9月9日赤峰市普遍出現早霜凍，受災鄉鎮70余個，受災作物471萬畝，減產糧食約5億公斤，農業損失4億多元。

1995年9月9-14日赤峰市普降秋霜凍，由于前期春夏連旱嚴重，大田作物播種期推遲，發育期嚴重推遲，生長季光熱不足，秋霜降臨早，大部地區的秋霜日期接近歷史最早年份，無霜期最短只有120 d，加之低溫強度強，持續時間長，從而導致作物在霜前未能正常成熟而被凍死，所以受災損失重。受災農田950萬畝（約占總播種面積對2/3），減產糧食約9.6億公斤。

2012年5月14-16日，赤峰市寧城縣、喀喇沁旗部分鄉鎮遭受不同程度低溫凍害，農作物受災面積4.8萬畝。8月21-22日克什克騰旗、翁牛特旗、松山區部分地區出現初霜凍，農作物受災面積35.08萬畝，絕收19.80萬畝，損失1.75億元。9月12-13日，克什克騰旗大部、林西縣大部、巴林右旗北部、翁牛特旗西部、松山區西北部、喀喇沁旗西部、寧城縣西部和東部、巴林左旗部分地區出現了輕霜或霜凍天氣，農作物受災面積94.20萬畝，損失1.80億元。

6 結論

（1）近55 a赤峰地區平均終霜凍日為5月9日，年際波動大，最早4月28日，最晚5月22日（1995年）。平均初霜凍日為9月23日，年際波動大，最早9月10日，最晚10月9日。平均無霜期136 d，年際波動大，最短120 d，最長154 d，最長與最短年相差34 d。70、80年代無霜期有變長趨勢，90年代以后變化不大。

（2）全市霜凍分布與地理地勢分布匹配，全市從東南部到西北部，隨著緯度、海拔高度的增大，終霜日推遲，初霜日提前、無霜期縮短。

（3）局地小氣候和地形對林東站初終霜日、無霜期影響巨大。

（4）近10 a重初霜凍發生頻率增加。

（5）終霜凍日的提前結束，初霜凍推遲，無霜期延長，使農作物生長季延長，但遭受重霜凍危害的可能性增大，這增加了農作物受害的可能性和農作物布局的復雜性。

[1]DB15/T 1008-2016，霜凍災害等級[S]．北京：中國標準出版社，2016．

1002－252X(2016)04－0021－03

2016－9－1

胡桂杰（1965-），女，內蒙古赤峰市人，北京氣象學院，本科生，高級工程師.