倒春寒氣象指標在包頭地區的應用與討論

趙怡卿，王 東，夏雪蓮

包頭市氣象局，內蒙古包頭 014030

包頭市地處內蒙古自治區西部偏東位置，南鄰黃河，北靠蒙古國，中部陰山山脈橫亙其中，山南、山北表現出明顯的氣候差異。春季全市氣溫回升快但不穩定，寒潮、霜凍、倒春寒時有發生，顯著影響著果樹開花、作物播種、接羔保育等農牧業生產。倒春寒作為不易區分于寒潮、霜凍的低溫天氣，國內許多學者都對倒春寒進行了指標、時空分布規律、災害影響等方面的研究。如高操[1]、徐巖巖[2]、張麗君[3]等對倒春寒的時空分布特征展開了研究；陳翔[4]、王梓[5]、流暢[6]等圍繞倒春寒對樹木、小麥等的災害影響進行了分析；楊文剛[7]、盧堯[8]、趙剛[9]等研究了倒春寒的氣象指標和程度評估。依據《倒春寒氣象指標》（GB/T 34816—2017）[10]的國家標準，對包頭地區市區、土右旗、固陽縣、達茂旗1991—2020年倒春寒的發生情況進行了分析，以統計包頭倒春寒發生頻次、程度，判斷倒春寒天氣是否是主要的氣象災害。

1 資料和方法

1.1 數據來源

利用1991—2020年，市區、土右旗、固陽縣、達茂旗國家基本氣象站3—5月逐日平均氣溫、最低氣溫，以及1981—2010年氣候標準值進行相關計算。

1.2 計算方法

根據《倒春寒氣象指標》國家標準，對市區、土右旗、固陽縣、達茂旗4個代表站倒春寒過程進行篩選，再利用倒春寒氣象指標公式進行計算：

其中，K為倒春寒氣象指標，T1為前期偏暖程度，T2為后期偏冷程度，L為倒春寒過程持續時間。

根據標準，T1為春季某時段氣溫較常年偏低時，此前連續10 d平均氣溫距平為T1，T1值應≥0℃，表示前期氣溫為偏暖。基于此，選取逐日平均氣溫滿足連續10 d或以上（平均氣溫向前10 d做平均）較常年氣溫距平值均為正或0℃的情況下，判斷最后一個氣溫正距平對應日期是否達到以此日為中點的前后5 d內，至少有3 d氣溫距平值≤-1℃，若滿足，則取當前日期為倒春寒初日。

T2為春季平均氣溫較常年同期偏低的程度，用偏冷期間偏冷程度最大的連續10 d平均氣溫距平作為后期氣溫偏冷程度的指標，T2＜0℃，表示后期偏冷。在此選擇初日之后5 d滑動平均出現5個距平值均為＞-1℃的值時（至少有3個距平值＞-1℃），定此日為倒春寒終日。從初日至終日間選取10日平均氣溫距平中的最小值，即為T2。

L為過程持續天數，即初日和終日之間天數。

將T1、T2、L值 代 入 公 式，計 算K值，根據標準進行分級。當K≤3時，評價為輕度倒春寒；當3＜K＜5時，為中度倒春寒；當5≤K時，為重度倒春寒。

2 結果與分析

2.1 倒春寒時間分布

在農業氣象中，定義倒春寒是指初春氣溫回升較快，而在春季后期氣溫較正常年份偏低，并對農業生產造成影響的天氣氣候現象[11]，并且強調日最低氣溫≤2℃。兼顧倒春寒的農業氣象定義和國家氣象標準可知，1991—2020年，市區、土右旗、固陽縣、達茂旗4個代表站發生倒春寒天氣過程6～18次，各站每年發生的倒春寒次數為0次或1次。位于陰山以南地區的市區、土右旗倒春寒發生次數分別為17和18次，分別占考察年份的56.6%和60.0%；陰山以北的固陽縣、達茂旗倒春寒發生次數分別為8和6次，分別占考察年份的26.7%和20.0%。山北地區倒春寒發生次數大幅少于山南地區，也看得出陰山山脈造成的南北氣候差異。

從倒春寒出現時間來看，1991—2020年，山南地區最早的倒春寒始于3月18日，最晚結束于4月28日；山北地區最早始于4月22日，最晚結束于5月21日。

從各地倒春寒年際間變化來看，1991—2020年，市區、土右旗在2000—2010年間發生頻次最多；固陽縣、達茂旗在2011年以后發生的次數占到總過程數的50%或以上。

2.2 倒春寒程度分布

通過各地倒春寒指標計算結果可知，包頭市倒春寒發生程度總體偏輕（表1）。

表1 全市各站倒春寒發生時間、等級

1991—2020年，市區、土右旗分別有13、12年未發生倒春寒；固陽縣、達茂旗分別有22、24年未出現倒春寒。在出現倒春寒的年份中，市區發生輕度倒春寒年份占76.4%、土右旗占88.9%、固陽縣占75.0%、達茂旗占66.7%，其余全部為中度倒春寒，全市未出現過重度倒春寒。

從倒春寒的持續時間來看，4～8 d的倒春寒過程在市區、土右旗分別占當地總過程數的61.1%、72.2%，在固陽縣、達茂旗分別占50%、66.7%。

2.3 致災影響分析

倒春寒不僅會使作物的播種期推遲，還會使作物幼苗受凍而影響發育，因此，山南、山北的農民都有著不同的農事活動時間。山南地區農民一般在3月下旬視天氣情況首先播種小麥，玉米播種時間推后10～20 d，馬鈴薯播種時間接近玉米；山北農民自4月中旬視天氣情況、土壤墑情開始播種，至5月中旬結束糧食作物的播種。這期間也是倒春寒主要的發生時段，發生倒春寒的年份縮短了作物適宜播種期。

由于發生倒春寒期時日最低氣溫多在2℃以下，這與霜凍、寒潮的預報條件有相同之處，事實上，倒春寒過程經常與寒潮、霜凍伴隨發生，因此造成的災害損失也不易區分。通過2020—2021年全國自然災害風險普查包頭地區的結果來看，檢索到有關低溫冷害災情的信息：2012年（具體月份不詳）、2014年5月、2020年4月出現了相關災情信息。2014年5月，全市因低溫冷害共計造成2 287人次受影響，115.6 km2作物受災。2020年4月全市低溫冷害受災人口1 309人，農作物受災158.18 km2。對比計算得到的倒春寒發生程度，上述兩年全市有輕度或中度的倒春寒發生。

2.4 討論

通過對倒春寒氣象指數的計算發現，對計算結果影響較大的項是偏冷程度T2和持續時間L，短期的大幅降溫會加大偏冷程度，持續多天的連續降溫會延長倒春寒過程。根據列舉出的倒春寒過程，中度倒春寒過程持續時間多在10 d以上。

倒春寒的不利影響多數與農牧業生產有關，國內的許多學者對倒春寒的等級劃分，也多與作物播種期、發育期相結合。但由于缺少本地關于低溫冷害足夠數量與精確的災情信息，未對標準公式中各項系數進行調整。

3 結束語

倒春寒是常見但不易區分的一種低溫冷害，發生程度較輕時，持續時間短，不易被察覺，只有氣溫大幅偏低或者氣溫偏低時段相對較長時才容易被關注。利用《倒春寒氣象指標》（GB/T 34816—2017）國家標準，可以對包頭地區1991—2020年間的倒春寒發生的時空分布、發生程度進行討論。

1991—2020年，包頭市發生倒春寒過程6～18次，山南地區倒春寒發生次數明顯多于山北地區，山南地區在2000—2010年出現最頻繁的倒春寒，山北地區在2010年以后出現相對集中的發生頻次；全市倒春寒發生程度以輕度為主，未有重度倒春寒過程；過程持續時間多為4～8 d，中度倒春寒過程持續時間多在10 d以上。