1961—2020年青海共和地區(qū)終霜凍氣候特征分析

婁仲山

摘要 利用青海省共和縣氣象局觀測1961—2020年的逐日最低氣溫資料，采用線性氣候趨勢、M-K氣候突變等數(shù)理統(tǒng)計方法，分析了共和地區(qū)終霜凍的氣候變化特征。結(jié)果表明：1961—2020年共和地區(qū)≤0℃霜凍的終日呈現(xiàn)極顯著提前的趨勢;終霜日的變異系數(shù)為9.5%，80%的保證率在5月3日;共和地區(qū)平均終霜凍日于1985年發(fā)生了提前突變。

關鍵詞 終霜凍;氣候特征;變化趨勢;共和

中圖分類號：S425 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）07–0042–03

霜凍是一種常見的農(nóng)業(yè)氣象災害，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局和耕作模式有一定的影響[1-2]。中國地域遼闊，農(nóng)業(yè)種植結(jié)構差異較大，霜凍產(chǎn)生的影響因地區(qū)不同也有所差異。初霜凍的提前和終霜凍的推遲都會嚴重危害農(nóng)作物，對安排農(nóng)事活動至關重要。為有效預防霜凍災害，各地學者對此課題進行了大量的分析研究[3-8]。陳芳[9]、嚴應存[10]、劉義花等[11]學者對青海省霜凍年際變化、風險區(qū)劃、霜凍的指標等開展了研究，為指導本區(qū)農(nóng)業(yè)防災減災發(fā)揮了重要作用。

地處青藏高原東北角的共和縣是青海藏區(qū)人口較多、地域遼闊、畜牧業(yè)經(jīng)濟比重較大的一個縣，平均海拔3 200 m，總面積1.73萬km2，總?cè)丝?3.6萬余人，在青海藏區(qū)經(jīng)濟發(fā)展布局中處于重要地位。全縣農(nóng)作物總播種面積達307.84 hm2，具有顯著的高原大陸性氣候特征。相關研究表明，該地區(qū)氣溫呈升高趨勢，隨著氣溫的變化，該地區(qū)的初終霜凍日隨之變化，而關于該地區(qū)終霜凍日的深入研究較少[12-14]。該地區(qū)每年都有不同程度的霜凍發(fā)生，及時準確地霜凍預報，對減輕農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害具有十分重要的意義。利用1961—2020年共和縣氣象局觀測的終霜凍日資料，利用現(xiàn)代氣候診斷分析方法，研究共和地區(qū)終霜凍日氣候變化特征，以期為共和地區(qū)終霜凍氣候變化的預測和預報研究提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

取自1961—2020年青海省共和縣氣象局觀測的的逐日最低氣溫資料，將日最低氣溫≤0℃作為霜凍標準，終霜日定義為前半年最后一次出現(xiàn)日最低氣溫≤0℃的日期[15-16]。用儒歷日[17]定義終霜凍日期，將每年的1月1日定義為1，1月2日定義為2，……，2月10日即可定義為41。由此構建歷年終霜凍日的數(shù)據(jù)序列。多年平均值采用1981—2010年的30年平均值。

1.2 研究方法

（1）一元線性趨勢法。運用一元線性趨勢[18]分析共和地區(qū)1961—2020年終霜凍終日的變化趨勢并用t檢驗對其進行信度檢驗。

（2）80%保證率。保證率是指某一界限以上或以下要素各值出現(xiàn)概率的總和[19-20]。

（3）絕對變率。用文獻式子計算初終霜日和無霜期的絕對變率。

（4）采用Mann-Kendall（M-K）法檢測終霜凍日的突變。

2 結(jié)果與分析

2.1 霜凍終日變化趨勢

1961—2020年共和地區(qū)霜凍終日日序呈現(xiàn)出波動提前的趨勢，5年滑動平均也呈平穩(wěn)下降趨勢，霜凍終日的氣候傾向率為3.0 d/10年，霜凍終日與年份之間的相關系數(shù)為0.412，通過信度0.001的顯著性檢驗。

1961—2020年共和地區(qū)≤0℃霜凍終日呈現(xiàn)極顯著的提前趨勢，提前了18.1 d。共和地區(qū)≤0℃平均霜凍終日出現(xiàn)在5月10日，最早出現(xiàn)在1992年4月17日，最晚出現(xiàn)在1969年6月16日，最早與最晚相差60 d。通過計算得出，共和地區(qū)≤0℃霜凍終日的絕對變率為9.7，變異系數(shù)為9.5%，80%的保證率為5月3日，終霜凍日的穩(wěn)定性較差（圖1）。

2.2 霜凍終日年代際變化趨勢

1961—2020年近60年來共和地區(qū)≤0℃霜凍終日隨著年代際呈現(xiàn)出提前的趨勢，20世紀60～80年代和2011—2020年霜凍終日分別出現(xiàn)在5月24日、5月20日、5月18日和5月11日，比多年平均日期分別偏晚14 d、10 d、8 d和1 d。20世紀90年代和21世紀00年代霜凍終日平均日期分別出現(xiàn)在5月6日和5月8日，比多年平均日期分別偏早4 d和2 d。可見，20世紀60～80年代霜凍終日呈顯著下降趨勢，20世紀90年代至21世紀00年代下降趨勢平穩(wěn)。根據(jù)計算，共和地區(qū)霜凍終日年代際的變異系數(shù)在5.9%～10.3%之間，其中以20世紀60年代霜凍終日變異系數(shù)最大，為10.3%;21世紀00年代霜凍終日的變異系數(shù)最小，僅為5.9%;其他年代霜凍終日的變化系數(shù)基本穩(wěn)定，在8.1%～9.0%之間（表1）。

2.3 霜凍終日的氣候突變

1961—2020年共和地區(qū)霜凍終日在1961—1968年、1972—1976年、1983—2012年時段呈現(xiàn)出提前的趨勢，其中以1983—2012年期間提前趨勢最明顯。霜凍終日在1969—1971年、1977—1982年、2013—2020年時段呈現(xiàn)出推遲趨勢，但推遲幅度較小。共和地區(qū)霜凍終日的UF曲線與UB曲線于1985年相交，UF線于1999年突破-1.96信度線，表明霜凍終日于1985年發(fā)生了一次顯著的氣候突變，從相對偏晚期轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬ζ缙冢蛔兒筝^突變前霜凍終日提前了11.3 d（圖2）。

3 結(jié)論

（1）1961—2020年共和地區(qū)≤0℃霜凍的終日以3.0 d/10年的氣候傾向率呈極顯著的提前趨勢，1961—2020年≤0℃霜凍終日日序提前了18.1 d。共和地區(qū)≤0℃霜凍終日平均日期為5月10日，最早日期為1992年4月17日，最晚日期為1969年6月16日，最早與最晚日序差值為60 d。≤0℃霜凍終日日序絕對變率為9.7，變異系數(shù)為9.5%，80%的保證率在5月3日。

（2）1961—2020年共和地區(qū)≤0℃霜凍終日隨著年代際呈現(xiàn)出提前的趨勢，1961—1970年代霜凍終日平均日期較多年平均日期偏晚14 d，霜凍終日變異系數(shù)最大為10.3%。1990—2000年霜凍終日平均日期較多年平均日期偏早4 d，變異系數(shù)最小僅為5.9%。其他年代霜凍終日的變化系數(shù)基本穩(wěn)定，在8.1%～9.0%之間。

（3）M-K氣候突變表明霜凍終日的提前突變發(fā)生于1985年，突變后較突變前霜凍終日提前了11.3 d。

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責任編輯：黃艷飛

Analysis of Climatic Cha-racteristics of Final Frost in Gonghe Area of Qinghai Province from 1961 to 2020

LOU Zhong-shan （Qinghai Gonghe County Meteorological Bureau， Gonghe， Qinghai 813099）

Abstract Based on the daily minimum temperature data observed by the Meteorological Bureau of Gonghe County， Qinghai Province from 1961 to 2020， the climate change characteristics of final frost in Gonghe area are analyzed by using mathematical statistical methods such as linear climate trend and m-k climate catastrophe. The results show that the whole day of frost ≤0℃ in the Republic area shows a very significant advance trend from 1961 to 2020; the coefficient of variation on the final frost day is 9.5%， and the guarantee rate of 80% is on May 3; the average final frost day in Gonghe area had an early mutation in 1985.

Key words Final frost; Climatic chara-cteristics; Change trend; Republic