1970年～2018年根河市降雪時間變化特征

郝晨陽，高 偉，馬秀枝，張 茹

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 林學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)根河市氣象局，內(nèi)蒙古 根河 022350)

在全球變化的大背景下，我國降水的頻率有所增加，北方地區(qū)增加更是顯著[1]。降雪作為降水的一部分也存在著顯著的時間動態(tài)變化[2，3]。根河市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市，大興安嶺北段西坡，地理坐標為東經(jīng)120°12′～122°55′，北緯50°20′～52°30′，是中國緯度最高的城市之一。森林覆蓋率高，占面積的91.7%，是大興安嶺林區(qū)的重要組成部分，主要樹種有興安落葉松、樟子松、闊葉樹白樺和山楊等。作為中國最冷的城市，年平均氣溫達到-5.3℃，極端低溫-58℃，寒冷濕潤，冬長夏短，春秋相連，一年中除了6月～8月均會出現(xiàn)降雪。降雪量的多少會影響農(nóng)林牧業(yè)的發(fā)展，一定量的積雪的覆蓋會對土壤起到保溫作用，還可抑制冬季因干燥所引起的火災(zāi)，但大范圍的或者大量的降雪會影響交通，甚至牧區(qū)牲畜的正常繁衍，嚴重影響人民的生活及經(jīng)濟發(fā)展[4]。因此，對于降雪的年際以及季節(jié)性變化的研究，對于根河市農(nóng)林牧業(yè)的發(fā)展有著極其重要的影響，也可以為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供一定的理論指導(dǎo)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

筆者根據(jù)Brown[5]對降雪的判定方法，根據(jù)根河市氣象站1970年～2018年的逐日降水量和氣溫數(shù)據(jù)來確定逐日降雪量(數(shù)據(jù)由內(nèi)蒙古氣象局提供)，提取出根河近48年的逐日降雪資料，當逐日平均氣溫≤-2℃時，降水的形式全部確定為降雪。文中降雪年定義為當年7月1日至翌年6月30日，降雪量為降雪年內(nèi)日降雪≥0.1mm的雪量合計，降雪日數(shù)為降雪年內(nèi)出現(xiàn)降雪的天氣日數(shù)，降雪強度為降雪量與降雪日數(shù)之間的比值[6]。

1.2 分析方法

1.2.1 線性趨勢法。線性趨勢法：依據(jù)兩個變量(自變量和因變量)之間的數(shù)據(jù)關(guān)系構(gòu)建一元線性回歸方程:y=ax+b。式中y為因變量，指各個變化的量，x是自變量，指所對應(yīng)年份，分別分析降雪量、降雪日數(shù)、降雪強度與年份存在的線性關(guān)系，其中把a×10稱為變化傾向率。

1.2.2 Mann-Kendall突變法。M-K突變法是一種非參數(shù)檢驗方法[7]，在氣象領(lǐng)域的趨勢和突變分析中應(yīng)用廣泛。文中通過定義UF和UB兩個統(tǒng)計值并進行序列分析，從而得到原降雪序列的變化趨勢，當UF>0，表現(xiàn)為增長趨勢，當UF<0，表現(xiàn)為下降趨勢。當曲線UF超過信度線(95%的置信水平)，即表示存在顯著的變化趨勢，如果兩條曲線在信度線之間相交，交叉點即為突變點，所對應(yīng)的年份為突變年。

2 結(jié)果與分析

2.1 降雪量、降雪日數(shù)、降雪強度的年際變化特征

根河市1970年～2017年總體上降雪量、降雪強度為增加趨勢，降雪日數(shù)為減少趨勢(見圖1)。由圖1(a)可知，降雪量變化較為穩(wěn)定，以0.86mm/10a的速率緩慢增長，通過0.05的信度檢驗，48a降雪量的平均值為33.93mm，變化范圍為17.1mm～58.2mm；降雪日數(shù)與降雪量的變化趨勢正好相反(見圖1(b))，以2.1d/10a的速率呈下降趨勢，未通過0.05的信度檢驗，平均日數(shù)為45.71，降雪日數(shù)最少的年份為2015年，僅為22d，最多的年份為2012年，為62d。降雪強度呈增加趨勢(見圖1(c))，速率為0.06mm·d-1，通過0.05的信度檢驗，其中1995年的降雪強度最大，主要是由于1995年的降雪量較大，而降雪日數(shù)較少。從表1可以看出，降雪量、降雪日數(shù)和降雪強度之間存在顯著相關(guān)性，其中，降雪量與降雪日數(shù)和降雪強度均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.400和0.686，降雪日數(shù)與降雪強度呈顯著負相關(guān)。

圖1 根河市1970年～2017年降雪量、降雪日數(shù)、降雪強度的年際變化特征

表1 根河市降雪量、降雪日數(shù)、降雪強度的相關(guān)性分析

2.2 降雪量、降雪日數(shù)、降雪強度的季節(jié)變化特征

根河地區(qū)由于緯度高，氣溫偏低，除春季外，其余3個季節(jié)均有降雪。由圖2知，降雪量和降雪日數(shù)季節(jié)變化為冬季>秋季>春季，其中冬季占比最大。降雪量冬、秋、春季的占比分別為39%、37%和24%，降雪日數(shù)冬、秋、春季的占比分別為54%、27%、19%；降雪強度為秋季最大，占比達到53%。各月的分配中(見表2)，降雪量主要集中在11月和12月，11月最大，多年降雪量平均值為7.9mm；降雪日數(shù)12月最多為10.48d，11月其次為9.27d；降雪強度9月最大為2.35mm·d-1，5月最小。降雪量和降雪日數(shù)在秋末冬初最大，在初秋和春末最少，而降雪強度主要在秋初最大。

圖2 根河1970年～2017年降雪量、降雪日數(shù)、降雪強度季節(jié)分布比例

表2 根河1970年～2017年降雪量、降雪日數(shù)、降雪強度季節(jié)變化特征

2.3 降雪量、降雪日數(shù)、降雪強度的M-K突變特征

根河降雪量、降雪日數(shù)、降雪強度在1970年～2017年間均發(fā)生過突變(見圖3)，降雪量的UF為上升的趨勢，UF和UB相交于1985年，說明降雪量的突變年為1985年；降雪日數(shù)在1975年～1976年和2013年發(fā)生過兩次突變，但是變化較為平緩，UF基本在臨界值(-1.96～1.96)內(nèi)；降雪強度在1991年發(fā)生突變，變化趨勢與降雪量大致相同，1970年～1992年之間UF上下波動，1992年以后呈上升趨勢，進入2002年增長趨勢顯著。

圖3 根河1970年～2017年降雪量、降雪日數(shù)、降雪強度突變特征分析

3 結(jié)束語

筆者利用1970年～2018年根河的逐日降水量和氣溫資料，提取出近48a的降雪數(shù)據(jù)，分析了根河降雪量、降雪日數(shù)及降雪強度的時間和季節(jié)變化特征及突變關(guān)系，得出如下結(jié)論：①根河市近48a總的降雪量和降雪強度呈增加趨勢， 降雪日數(shù)呈減少趨勢。②根河市夏季沒有降雪，降雪量和降雪日數(shù)冬季>秋季>春季，降雪強度秋季>春季>冬季；降雪量和降雪日數(shù)主要集中在11月和12月，占全年的42%和43%。③突變方面，降雪量在1985年發(fā)生突變，降雪日數(shù)在1975年～1976年和2013年有突變，降雪強度的突變年為1991年。