1964年～2015年河源市寒露風日數特征分析

甘 海，巫燕輝，賀發勝

（河源市氣象局，廣東河源517000）

1964年～2015年河源市寒露風日數特征分析

甘 海，巫燕輝，賀發勝

（河源市氣象局，廣東河源517000）

利用1964年~2015年河源市寒露風觀測資料，采用線性傾向估計分析、小波分析、Mann-Kendall檢驗和合成分析方法，研究了河源市寒露風天氣的氣候變化特征。結果表明：1964年~2015年河源寒露風日數減少趨勢較為明顯，1994年寒露風日數發生突變；河源寒露風日數存在明顯的年際及年代際變化特征，在1973年~1983年、20世紀80年代后期有顯著的2~4年周期變化；寒露風活動強弱與同期500hPa和850hPa大氣環流密切相關，在寒露風強年，500hPa東亞大槽加深，西太平洋副熱帶高壓偏弱，位置偏南；850hPa偏北氣流偏強，南海偏南氣流偏弱。

寒露風；小波分析；副熱帶高壓

寒露風是指“寒露”節氣前后因北方冷空氣入侵引起急劇降溫、大風的天氣現象[1]。寒露風是南方晚稻生育期的主要氣象災害之一。每年秋季“寒露”節氣前后，是華南晚稻抽穗揚花的關鍵時期，這時如遇低溫危害，就會造成空殼、癟粒，導致減產。寒露風出現的早晚、影響范圍的大小與東亞槽的強弱及副熱帶高壓的位置等有著密切的關系[2]。江西、湖南、廣西、廣東地區均有不少專家學者對寒露風的時空分布特征、氣候變化情況及對晚稻的影響與預防措施都進行了相關的研究[3-11]。2004年10月，持續半個月以上的寒露風天氣給河源市晚稻造成了嚴重影響。認識河源寒露風的特點，提前做好防御，對減少寒露風帶來的災害具有重要意義。因此有必要對河源市寒露風天氣氣候特征進行研究，為做好農業氣象服務提供技術支撐。

1 資料和方法

寒露風標準為9月21日～10月20日間，日平均氣溫≤23℃，且連續3天或以上。利用河源市東源縣、紫金縣、龍川縣、連平縣、和平縣5個國家觀測站1964年~2015年完整的觀測資料，利用線性傾向估計分析方法、小波分析方法、Mann-Kendall檢驗方法分析河源市1964年~2015年寒露風日數變化趨勢、周期變化特征和突變年份[12]；采用合成分析對寒露風強弱年同期高度場、風場進行分析，討論與寒露風天氣關聯的大氣環流特征。

2 寒露風日數的變化特征

2.1 寒露風異常年份的劃分

對1964年~2015年河源市5個氣象站的逐年寒露風日數求和，作為該年寒露風頻數。本研究用以下兩種方法對寒露風強年進行選取：對1964年~2015年河源市5個氣象站的寒露風日數做EOF分析，第一時間序列標準化后，選取標準化值>1.0的年份定義為寒露風強年；對1964年~2015年河源市5個氣象站的寒露風日數進行距平運算，選取6個站點都是正距平年份為寒露風強年。以上兩種方法選取結果非常一致，綜合得到寒露風強年分別為：1966年、1967年、1969年、1976年、1979年、1988年、1993年（共7年）。同樣的方法，得到寒露風弱年分別為：1964、1983、2005、2006年、2007年、2008年、2009年（共7年）。

圖1 河源市1964年~2015年寒露風日數第一時間系數標準化序列

2.2 寒露風日數的氣候特征

圖1河源市1964年~2015年寒露風日數變化趨勢。從圖1可以看出，寒露風極強年出現在1979年，系數達到1.86，對應的寒露風頻數為113日；而寒露風極弱年出現在1983年和2009年，系數為-1.70和-1.72，對應寒露風頻數都是3日。另外，1993年前寒露風日數偏多，1993年后，寒露風日數明顯偏少。從整個時段來看，河源市寒露風日數的減少趨勢較為明顯，標準化后的傾向系數為-0.025，通過0.01的顯著性檢驗，這種減少趨勢與近年來全球大氣變暖有關。

2.3 寒露風日數的周期性

圖2 河源市寒露風日數的Morlet小波變換功率譜（陰影部分為通過90%的置信水平檢驗）

為了進一步研究52年來河源地區寒露風日數的年際及年代際變化特征，對寒露風頻數進行Morlet小波分析（圖2）。可以看出，寒露風日數在1973年~1983年、80年代后期存在顯著的2~4年周期變化，其中1973年~1983年以3年左右的周期振蕩最顯著，2005年~2010年存在5年左右的周期變化。整個52年來還存在9~12年左右的周期，但不顯著。

2.4 寒露風日數的突變檢驗

對河源市1964年~2015年寒露風日數用M-K法進行突變分析，結果見圖3。從圖中UF曲線的變化趨勢可以看到，河源寒露風日數有明顯的下降趨勢，兩個明顯下降的時段是在1969年～1975年、1994年～2010年。從UF曲線與UB曲線交點來看，1994年寒露風日數發生減少性突變，突變年后年平均比突變年前平均減少4.7天。2010年后，UF持續維持較低的數值，都在下邊界線以下，表明變化趨勢顯著，近年內寒露風日數有明顯減少趨勢。

圖3 河源市寒露風日數M-K突變檢驗

3 寒露風強弱年同期高度場和風場異常特征分析

寒露風日數存在年際及年代際變化特征，為了更好地建立與大氣環流之間的關系，用合成分析方法對其進行研究。合成分析是分析高值年對應的平均氣象要素場與一般年對應的平均氣象要素場的差值場，合成分析的優點在于放大了高值年對應的氣象要素場的差異。

圖4 河源9~10月寒露風日數強、弱年500hPa位勢高度距平合成場（單位：gmm）和850hPa風場差值（單位：m/s）

由寒露風活動強年500hPa位勢高度距平合成場（圖4a）可見，在寒露風活動強年，我國為負值區，在日本有一個負中心，貝加爾湖也有一個弱的負中心，表示在寒露風強年我國500hPa位勢高度偏低，冷空氣活動頻繁。在寒露風活動弱年（圖4b），為正值區，在黃海有一個正值中心。綜合得出，在寒露風強年，東亞大槽加深，西太平洋副熱帶高壓偏弱，位置偏南，冷空氣活動頻繁。從850hPa風場氣候平均分布（圖略）來看，我國大部在9~10月受中心位于河南的反氣旋環流控制，廣東主要受反氣旋東南部的東北風場影響。從寒露風強弱年850hPa風場差值分布（圖4c）可以看出，在強年反氣旋中心東側的偏北氣流比弱年要強得多，有利于北方的冷空氣南下影響華南。反氣旋中心西側也是弱的偏北氣流，表明寒露風強年南海向大陸輸送暖濕氣流的偏南氣流偏弱。

4 結論

1964年~2015年河源寒露風日數減少趨勢較為明顯，1994年寒露風日數發生減少性突變，突變年后平均比突變前年平均減少4.7天；河源寒露風日數存在明顯的年際及年代際變化特征，在1973年~1983年、80年代后期有顯著的2~4年周期變化；寒露風活動強弱與同期500hPa和850hPa大氣環流密切相關，在寒露風強年，500hPa東亞大槽加深，西太平洋副熱帶高壓偏弱，位置偏南，冷空氣活動頻繁；850hPa偏北氣流偏強，南海偏南氣流偏弱，有利于冷空氣南下造成南方寒露風天氣。

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S16

A

10.14025/j.cnki.jlny.2017.22.055

甘海，本科學歷，助理工程師，研究方向：天氣預報。