紹興市四季變化的氣候特征分析

周弘媛，陳紅梅，葉建剛(.紹興市柯橋區氣象局，浙江 紹興 3000； .紹興市氣象局，浙江 紹興 3000)

紹興市四季變化的氣候特征分析

周弘媛1，陳紅梅2，葉建剛1
(1.紹興市柯橋區氣象局，浙江 紹興 312000； 2.紹興市氣象局，浙江 紹興 312000)

利用紹興市柯橋國家一般站1961—2016年逐日平均氣溫，計算分析紹興市四季開始時間、四季長度及其變化趨勢，揭示紹興四季變化對全球氣候變暖的響應。研究表明，紹興近56 a四季開始的平均時間分別是3月27日、6月1日、9月29日、12月6日，四季長度分別為66.0、120.0、67.5和111.5 d。近56 a，春季開始時間共提前14.0 d，夏季開始時間共提前5.9 d，秋季開始時間共推后13.4 d，冬季開始時間共推后3.6 d。四季長度變化趨勢在紹興表現為春夏持續時間增長、秋冬持續時間縮短。春季開始時間較夏季開始時間的顯著提前致使春季持續時間延長；夏季持續時間延長的主要原因則是夏季開始時間提前，秋季開始時間推遲；而秋季開始時間較冬季開始時間推遲顯著致使秋季縮短；冬季開始時間推遲而春季開始時間提前是冬季縮短的原因。

氣候特征； 四季開始時間； 持續期； 紹興

聯合國政府間氣候變化專門委員會發布的數次氣候評估報告指出近百年來全球變暖是真實存在的，特別是21世紀以來，全球氣溫增加速度明顯加劇。近十年中國平均氣溫上升0.5～0.8 ℃，略高于同期全球平均增加溫度[1]。而氣溫的升高使得我國不同地區的四季起止時間及長度發生了顯著變化，四季起止時間的氣候變化對農業、人民生產和生活、社會經濟發展有著直接影響。因此，在全球氣候變暖背景下，研究四季變化的氣候特征具有重要的社會意義和科學價值。

近年來，關于我國四季變化的分析，諸多氣象學者已有一些研究。王立靜等[2]發現，濱州市近50 a來，春季開始時間呈逐漸偏早的趨勢；秋季開始時間波動最大，呈逐漸偏晚的趨勢；夏季持續期波動最大，且呈增長趨勢。張靜等[3]對江蘇省四季變化的分析研究中指出，在過去幾十年里，江蘇各地區各季節的長度和起止時間均發生明顯變化。春季開始時間向前移了近10 d；夏季明顯變長，開始時間提前，結束時間推后；秋季時段整體向后移；冬季明顯縮短，特別是結束時間提前。而蘇佚等[4]在對濟南近44 a的四季變化的研究中發現，濟南春、夏和秋季持續時間呈增長趨勢，冬季持續時間呈縮短趨勢。吳智杰等[5]在對邢臺近57 a的四季研究中發現，季節長度和起止時間均發生明顯變化，最主要的變化特點為，春季發生的時段向前移了近13 d；夏季明顯變長，開始時間變化不太明顯，結束時間推后；秋季變化不明顯；冬季持續時間明顯縮短，比20世紀90年代縮短10 d。王新等[6]對山東四季的劃分及氣候變化的研究中指出，80年代中期以來，季節交替隨著全球氣候變暖而發生變化，大部分地區冬季開始時間提前1～2 d，春季開始時間提前1～6 d，夏季開始時間大部分地區推遲1～10 d，秋季開始時間推遲1～7 d。冬季縮短2～3 d；春季延長2～8 d，夏季大部分地區延長1～3 d，秋季縮短2～5 d。陳志超等[7]對山東五蓮縣四季變化特征的研究中發現，近56 a來，春季開始時間前移近1個月，而持續時間呈減小趨勢；夏季明顯變長，開始時間提前；冬季明顯縮短，結束時間提前。姜峰等[8]對連云港市季節變化的研究中指出，近50 a連云港市平均春季開始時間提前7.8 d，夏、秋、冬季開始時間分別推后3.5、5.5和2.8 d；平均冬季縮短10.0 d，秋季縮短5.0 d，夏季延長6.0 d，春季延長8.5 d，年平均氣溫增長1.3 ℃。趙國永等[9]對信陽市四季變化特征的研究中發現，春季開始時間提前、冬季開始時間推遲，春季長度增加，冬季長度縮短，平均氣溫具有升高趨勢，與IPCC報告最近100年溫度變化趨勢一致。在全球氣候變暖的背景下，各地四季變化特征不盡相同，把握紹興四季變化規律，有利于更好地指導當地的農業生產、水利灌溉等，因此開展紹興四季變化的氣候分析具有重要意義。

1 數據來源及說明

選用紹興市柯橋國家一般站1961—2016年共56 a逐日平均氣溫資料，通過計算得出逐年四季開始時間和持續時間，使用線性傾向估計方法對其進行分析，計算出標準差；結合逐年四季起始時間與標準差的倍數關系，設定四季異常評價標準，以此標準評價四季開始時間的異常情況。

2 研究方法

2.1四季的劃分方法

春夏秋冬四季由于參考的標準不同，劃分方法也多樣。傳統上將“四立”(立春、立夏、立秋、立冬)分別作為四季之首。天文學上一般以“二分”(春分、秋分)、“二至”(夏至、冬至)或“四立”為四季界限。我國民間習慣用農歷月份來劃分四季，以農歷的1—3月為春季，4—6月為夏季，7—9月為秋季，10—12月為冬季。在氣候評價等日常的氣象服務中，常以3、4、5月份為春季，6、7、8月份為夏季，9、10、11月份為秋季，12、1、2月份為冬季。上述多種方法雖然簡單方便，但都忽略了各地區間氣候的明顯差異，就是各地都在同一天進入同一個季節，這與各地區的實際情況有很大差別。

張寶堃[10]結合物候現象與農業生產，首先提出了以候(5 d為1候)平均氣溫作為劃分四季的溫度指標，又根據平均氣溫和物候間的關系，確定了10 ℃和22 ℃兩個溫度指標。平均氣溫穩定在10 ℃以下時期劃為冬季，平均氣溫穩定在22 ℃以上的時期劃為夏季，平均氣溫在10～22 ℃之間的季節就是春季與秋季。這種方式劃分的四季與各地的自然景象和人們生活節奏基本吻合。鐘保粦等[11- 13]在研究中發現，以候平均氣溫劃分會造成的人為割裂天氣過程的現象，為了更客觀劃分四季，在此標準下，用連續5 d滑動平均氣溫代替候平均氣溫。具體方法如下：連續5 d滑動平均氣溫穩定≥10 ℃時，5 d滑動平均首日為春季開始時間；連續5 d滑動平均氣溫穩定≥22 ℃時，5 d滑動平均首日即為夏季開始時間；連續5 d滑動平均氣溫穩定<22 ℃時，5 d滑動平均首日即為秋季開始時間；連續5 d滑動平均氣溫穩定<10 ℃時，5 d滑動平均首日即為冬季開始時間。季節的持續期是按從穩定進入該季到穩定進入下一季節之間的時間計算。本文采用5 d滑動平均法作為紹興四季的劃分方法。另外，為了便于比較，對四季開始的時間進行歸一化，即從每年1月1日算起，如春季開始時間為4月1日，歸一化后為91 d。

2.2分析方法

在分析氣候變化趨勢時，主要采用了相關分析、線性回歸的趨勢分析方法，并利用時間與變量之間的相關系數對變化趨勢進行顯著性檢驗[14]。本文所使用的平均值是指1961—2016年的56 a算術平均值。

2.2.1 線性趨勢

用一次線性回歸方程表示氣象要素趨勢變化，建立氣候變量與其所對應時間的一次線性回歸方程。

xi=a+bti，i=1，2，3，…，n(n為年份序號)。

其中，ti表示時間，xi為逐年值，a為回歸常數，取要素單位，b為回歸系數，a和b可以用最小二乘進行估計[15]。

對觀測數據xi，對應的時間ti，回歸系數b和常數a的最小二乘估計為：

回歸系數b常稱氣候傾向率，其符號表示氣候變量x的趨勢傾向，b值大小反映上升或下降的速率。

2.2.2 趨勢系數

趨勢系數也是描述變化趨勢的方法，趨勢系數能給出某一氣象要素在氣候變化中的升降程度，并可對其進行統計檢驗。它定義為：

本文運用上述方法計算了紹興市平均四季開始時間和四季長度的趨勢系數，并對其進行統計檢驗，得到近56 a來紹興四季的基本變化特征。

3 結果與分析

3.1四季開始時間的變化趨勢

表1是紹興市1961—2016年四季開始時間的變化趨勢，該表展示了四季開始時間的氣候傾向率、趨勢系數與顯著水平。從表1可以看出，紹興市春夏兩季開始時間均提前，且春季開始時間顯著性提前；秋冬兩季開始時間推后，其中秋季開始時間顯著推遲。

表1 紹興市1961—2016年四季開始時間變化趨勢

圖1是紹興市1961—2016年四季開始時間變化趨勢圖。圖中3條平行直線中，中間直線代表四個季節氣候平均開始時間，上下直線分別代表正負1個標準差，黑色虛線代表線性趨勢線。紹興市春季氣候平均開始時間是在3月27日，隨著全球變暖，其開始時間提前趨勢顯著，其線性趨勢的相關系數通過了99%的顯著性檢驗。從1961年以來，平均每10 a提前2.5 d，近56 a共提前14.0 d。若以正負1個標準差判定春季開始異常偏早和偏晚年份，近20年內幾乎沒有異常偏晚年，但卻存在8個春季開始異常偏早年，進一步證實了該地區春季開始時間趨于提前。夏季開始的氣候平均時間是6月1日，隨著時間演變，夏季開始時間也有所提前。1961—2016年期間，平均每10 a提前1.0 d，近56 a共提前5.9 d。秋季的氣候平均開始時間是9月29日，紹興市秋季開始時間顯著推后，平均每10 a推后2.4 d，56 a來共推后13.4 d。其線性趨勢線的系數超過99%顯著性檢驗。該地區的冬季開始時間略有推后，平均每10 a推后0.6 d，56 a共推后3.6 d。這一變化趨勢亦符合近50 a來我國北方及華東、華中大部分地區四季開始日期年代際變化的基本特征，即春、夏季提早，秋、冬季推遲的變化趨勢[16]。

圖1 紹興市近56年四季開始時間變化趨勢

3.2四季長度的變化趨勢

表2是紹興市1961—2016年四季長度變化趨勢，指出了四季長度的氣候傾向率、趨勢系數與顯著水平。可以看出，春夏兩季長度有不同程度的延長，秋冬兩季長度有不同程度的縮短。

表2 紹興市1961—2016年四季長度變化趨勢

圖2是紹興市1961—2016年春夏秋冬四季的長度變化趨勢圖。分析顯示，紹興春日數平均每10 a延長1.4 d，近56 a共延長7.8 d；夏日數有較明顯的延長趨勢，每10 a延長3.4 d，近56 a共延長19 d；每10 a秋季縮短趨勢達到1.7 d，56 a來共縮短9.5 d；每10 a冬季縮短趨勢顯著達到3.3 d，56 a共推后18.4 d。

圖2 紹興市近56年四季長度變化趨勢

結合四季開始時間變化趨勢分析，可初步得出四季長度呈現春夏持續時間增長、秋冬持續時間縮短的直接原因。春季持續時間延長的主要原因是春季開始時間提前，且比夏季開始時間提前趨勢更為顯著；夏季持續時間延長的主要原因則是夏季開始時間提前，秋季開始時間推遲；而秋季開始時間較冬季開始時間推遲顯著是秋季縮短的主要原因；冬季開始時間推遲而春季開始時間提前是冬季縮短的原因。

4 小結

紹興市1961—2016年四季開始的平均時間分別是3月27日、6月1日、9月29日、12月6日，四季長度分別為66.0、120.0、67.5和111.5 d。在全球變暖的大背景下，紹興市各季節的持續時間和開始時間都發生了明顯變化。在1961—2016近56年內，春季開始時間提前14.0 d，夏季開始時間提前5.9 d，秋季開始時間共推后13.4 d，冬季開始時間推后3.6 d。四季長度變化趨勢在紹興市表現為春夏季持續時間增長、秋冬季持續時間縮短。春季開始時間較夏季開始時間的顯著提前致使春季持續時間延長；夏季持續時間延長的主要原因則是夏季開始時間提前，秋季開始時間推遲；而秋季開始時間較冬季開始時間推遲顯著致使秋季縮短；冬季開始時間推遲而春季開始時間提前是冬季縮短的原因。

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(責任編輯：張瑞麟)

P467； F329.9

：A

：0528- 9017(2017)09- 1621- 05

2017- 07- 10

周弘媛(1990—)，女，浙江紹興人，助理工程師，本科，從事天氣預報研究工作，E- mail: 862802950@qq.com。

文獻著錄格式：周弘媛，陳紅梅，葉建剛. 紹興市四季變化的氣候特征分析[J].浙江農業科學，2017，58(9)：1621- 1625.

10.16178/j.issn.0528- 9017.20170940