統計哈爾濱機場冬季降雪頻次與ENSO事件之間關系

李裕赫 陳欣彤 喇果濤

1.黑龍江空管分局 黑龍江 哈爾濱 150000;2.張家口市氣象局 河北 張家口 075000

哈爾濱機場冬季降雪較多能見度低，跑道積雪積冰對冬季除雪除冰難度較大，對飛行有較大的影響。2019年-2020年的冬季，哈爾濱機場經歷多次數的降雪天氣。與2018年-2019年的冬季較為少雪的天氣狀況形成了鮮明的對比。2018年-2019年的降雪次數以及天數在十年中都屬于較低水平。人們主觀感受一個冬季的降雪多與少往往降水量和降雪的頻次都有關系，但是更多還是與發生的頻次和天數有關。影響冬季降雪的因素有很多，如ENSO事件(厄爾尼諾-南方濤動)。本文對1986-2019完整冬季的降雪頻次和1986-2019年ENSO的的起止時間和強度等級進行數據處理，并分析ENSO事件與哈爾濱太平機場降雪頻次的相關性，探究冬季的降雪頻次和ENSO事件的關系，對機場預報方面具有指示意義，還能給相關的除雪單位帶來預警和幫助。

1 數據處理

1.1 數據的識別及處理 由于電子化月總簿信息從2000開始，通過整理分析2000年以后天氣簿的記錄降雪信息和1986-2000年氣象要素降雪頻次獲得哈爾濱機場冬季降雪頻次，并對其進行數據標準化處理。設定標準化公式：zij=(xij-xi)/si，其中zij為標準化后的變量值；xij為實際變量值。通過計算得到哈爾濱太平機場1986年-2019年標準化處理的降雪頻次及標準化處理過后的34年中逐個的年頻次以及月頻次。

1.2 統計年限的劃分 由于哈爾濱冬季漫長，按自然年份的統計易忽視冬季實際降雪月份和ENSO發生時長，為了更好的研究ENSO和冬季降雪頻次的關系，除自然年的頻次統計，還因按實際降雪的起止統計1986-2019完整冬季的降雪頻次。

1.3 相關性數據分析 對統計的數據，利用相關系數公式，如下：

計算出具體數據，得到各個指數之間的相關性。

2 結果與分析

2.1 1986-2019年ENSO的起止時間和強度等級 根據中國氣象局國家氣候中心提供的《ENSO事件特征量綜合表(氣候場81-10)》和中國氣象局國家氣候中心產品赤道太平洋海溫指數序列B(自92年至今)。分析得到1989和1990年無明顯的冷暖事件，未查到赤道太平洋海溫指數，數據統計時為中性，以零代替。通過對NioZ區海溫指數分割冷暖事件分析發現，1986-2011年的ENSO事件特征量綜合表分析得到暖事件7次、冷事件七次，冷暖事件長度不同，最長的暖事件持續16個月，最長的冷事件持續31個月。1986年、1987年、1991年、1992年、1994年、1997年(98年因冬季降雪月份為拉尼娜事件排除)存在厄爾尼諾。2001-2013年全球變暖速度緩慢，2015-2016年發生了近十多年來最強的厄爾尼諾事件。從整體來看，冷暖時間發生時間和發生長度均不同，1986-1988年發生一次極強的暖事件，之后1997-1998年極強暖事件，1998-2001年發生強的冷事件，到2015末-2016初發生最強的暖事件，見表1-2。

表1 1983年-2012年冷暖事件判別表

表2 1992年-2019年冷暖事件補充判別表

3.2 哈爾濱太平機場降雪頻次變化趨勢 在1999年前哈爾濱機場降雪頻次處在一個較低的水平，1999-2001年處在較高水平，2001年后進入低頻次階段，2009年再次處于高頻次階段，2018年降雪頻次降低，2019年后回升到高頻水平。哈爾濱太平機場整體從2009年后始終處于降雪次數較多的水平。由于兩種數據有差異，對1995年、2004年、2008年、2009年、2011年、2012年、2016年和2019年的按實際降雪頻次更有參考價值。實際冬季標準化頻次數據得到，2018年、2011年和2015年冬季處在降雪較低頻次，2004年降雪頻次最少，2013年頻次最多。完整冬季數據得到2002年冬季頻次最少，2010和2012年冬季最多，見圖1，正值表示34年內較高的降雪頻次，負值代表較低的降雪頻次。

圖1 34年哈爾濱太平機場兩種方式統計降雪頻次

3.3 ENSO事件與哈爾濱太平機場降雪頻次的相關性 1989和1990無厄爾尼諾年或者拉尼娜年，無指數，標定為0。暖事件人為標定為+2，冷事件標定為-2。冷暖指數處在正值時(暖事件)，頻次大部分處在低頻次區域，反之亦然。1993年和1998年降雪月份的差異，冷暖標定存在爭議。1996年、2003年、2013年和2016年全年冷暖事件的交替，指數較弱，人指數標定絕對值設定為1，體現差異見圖2。得到1986 -1994年標準化降雪頻次較低，1988年為冷事件標定。1995年降雪頻次較高，標定冷事件。1999-2001年間降雪頻次較高，標定冷事件。2002 -2008年降雪頻次較低，2002-2006年標為暖事件，2007年和2008年標定為冷事件。2009 -2017年降雪較高水平，2009年標定為暖事件，2010-2013年和2017年標定為冷事件，2014-2016年標定為暖事件。2018年降雪頻次降到十年來最低水平，2019年大幅度提升。但是18,19兩年都是暖事件。從完整冬季標準化的數據來看，大部分和年標準化數據一致，差異集中在1995年、2004年、2008年和2011年差異較小。1998年之前只要有冷暖事件發生，降雪量幾乎都處在34年中低頻次的范圍內。1998年后大部分年際和冬季的冷暖判定中，冷事件時往往會出現降雪頻次大幅增高的情況。如相對明顯的1999年、2000年、2008年、2010年、2012年、2013年和2017年。暖事件標定時，往往會出現降雪頻次有所降低的情況，如最明顯的2002年-2006年和2018年。

圖2 1986-2019年的年標準化降雪頻次和完整冬季標準化降雪頻次

根據相關性數據公式，設X為年標準化降雪頻次指數，Y為完整冬季標準化降雪頻次指數，Z為冷暖標定指數，得相關系數，見表4.得到年標準化降雪頻次和冷暖事件呈弱負相關性，暖事件發生時降雪頻次易出現下降趨勢。完整冬季標準化降雪頻次與冷暖事件相關性較低。對完整冬季標準化降雪頻次與年標準化降雪頻次做散點圖，見圖。完整冬季標準化降雪頻次與年標準化降雪頻次趨勢相同。

表3 年標準化降雪頻次和冷暖事件相關性

圖3 完整冬季標準化降雪頻次與年標準化降雪頻次

5 結論

1.986-2019年，1999年前哈爾濱太平機場降雪頻次較低，1999-2001短暫上升，2002-2008年短暫低頻，2009-2019年再次進入高頻次降雪階段。冷暖事件的交替，影響降雪頻次大幅度變化。

2.986-2019年哈爾濱太平機場降雪頻次和暖事件呈負相關，暖年會導致降雪頻次減少，冷年降雪頻次增加。在降雪的頻次的多種要素中ENSO事件具有一定的啟示預報作用。