近55 a赤峰地區(qū)霜凍的時(shí)空分布及其異常性、影響分析評(píng)估

胡桂杰，于棟閣，王雨婷，李超，王利平

（赤峰市氣象局，內(nèi)蒙古赤峰024000）

近55 a赤峰地區(qū)霜凍的時(shí)空分布及其異常性、影響分析評(píng)估

胡桂杰，于棟閣，王雨婷，李超，王利平

（赤峰市氣象局，內(nèi)蒙古赤峰024000）

赤峰市是重要的糧食生產(chǎn)基地，作物無霜期長(zhǎng)短是制約糧食產(chǎn)量的重要因素。霜凍災(zāi)害是赤峰地區(qū)僅次于旱災(zāi)的氣象災(zāi)害，其發(fā)生的早晚與輕重對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響巨大。近年來隨著氣候變暖，平均無霜期延長(zhǎng)，作物品種也隨之調(diào)整；氣候異常，出現(xiàn)的霜凍災(zāi)害，給全市糧食產(chǎn)量帶來一定的損失。本文利用赤峰市14個(gè)氣象觀測(cè)站建站、區(qū)域自動(dòng)站2011-2015年的逐日最低氣溫、日平均氣溫資料，分析了赤峰地區(qū)不同級(jí)別的初終霜凍日期、無霜期的時(shí)空分布特征，進(jìn)行異常性及影響分析評(píng)估研究，為減少霜凍災(zāi)害損失提供科學(xué)有效的決策支持信息，提高氣象災(zāi)害防御的科技水平，從而達(dá)到促進(jìn)赤峰市社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目的。

霜凍；無霜期；異常性；影響；分析評(píng)估

1 資料選取、指標(biāo)劃分

選取赤峰市14個(gè)氣象觀測(cè)站建站（最早1951年）-2015年的逐日最低氣溫、日平均氣溫資料，區(qū)域自動(dòng)站2011-2015年逐日最低氣溫、日平均氣溫資料。赤峰市民政局的霜凍災(zāi)害資料。

霜凍害是指在秋初春末季節(jié)，由于地表溫度下降使植株莖、葉溫下降到0℃以下，使正在生長(zhǎng)發(fā)育的植物受到凍傷，從而導(dǎo)致減產(chǎn)、品質(zhì)下降或絕收。終霜凍日為由寒冷季節(jié)向溫暖季節(jié)過渡期間最后一天出現(xiàn)霜凍的日期；初霜凍日，為由溫暖季節(jié)向寒冷季節(jié)過渡期間第一天出現(xiàn)霜凍的日期。本文采用最低氣溫（≤2℃）作為劃分霜凍害等級(jí)的主要依據(jù)。0℃＜T（最低氣溫）≤2℃為輕度霜凍；-2℃＜T≤0℃為中度霜凍；T≤-2℃為嚴(yán)重霜凍。

2 時(shí)間分布及異常性

2.1 時(shí)間分布

初霜日、終霜日在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算時(shí)，為了方便，常轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)序列的形式（將1月1日定義為1，1月2日定義為2……，并由此重建初終霜日的數(shù)據(jù)序列），稱初霜日序、終霜日序。

統(tǒng)計(jì)赤峰市14個(gè)氣象觀測(cè)站從1961-2015年平均2℃初霜日、終霜日資料，分析得出，赤峰市平均2℃初霜日、終霜日、無霜期年際波動(dòng)較大（圖1-2），總體來講，終霜日有提前趨勢(shì)，初霜日有推遲趨勢(shì)，無霜期有延長(zhǎng)趨勢(shì)。

圖1 赤峰市平均2℃初終霜日逐年分布圖

圖2 赤峰市平均2℃無霜期逐年分布圖

2.2 時(shí)間異常性分析評(píng)估

以2℃為例，赤峰市平均終霜最早4月28日，最晚5月22日（1995年），平均5月9日；初霜最早9月10日（2006年9月9日全市普遍出現(xiàn)早霜凍，由于54027出現(xiàn)在10月9日，平均為10 d），最晚10月9日，平均9月23日；無霜期最短120 d（1995年），最長(zhǎng)154 d（1998年），平均136 d，最長(zhǎng)與最短年相差34 d。隨著氣候變暖，70、80年代無霜期有變長(zhǎng)趨勢(shì)，90年代以后變化不大（表1）。林東站最不穩(wěn)定，2℃無霜期95-153 d，且2001年后有明顯延長(zhǎng)趨勢(shì)，21世紀(jì)初比90年代平均延長(zhǎng)20 d，和林東站相鄰的富河、天山、大板、烏丹4站平均，21世紀(jì)初比90年代平均延長(zhǎng)1 d，可能是林東站2000年后城市大規(guī)模擴(kuò)建，影響氣象環(huán)境，形成小氣候所致。

表1 赤峰市平均氣溫、2℃無霜期年代變化

3 空間分布及異常性

3.1 初終霜、無霜期模型

選取赤峰市14個(gè)氣象觀測(cè)站最低氣溫，分別查詢2℃、0℃、-2℃霜凍的初終日序、無霜期，用逐步回歸法，F(xiàn)檢驗(yàn)值為3.0，建立數(shù)據(jù)模型為：

2℃終霜日日序Y=-73.5716+4.3083X1+ 0.0244X2RR(復(fù)相關(guān)系數(shù))=0.9183

2℃初霜日日序Y=432.4171-3.5426X1-0.0206X2RR(復(fù)相關(guān)系數(shù))=0.8669

2℃無霜期Y=500.1521-7.7456X1-0.0448X2RR(復(fù)相關(guān)系數(shù))=0.9090

其中，X1為緯度，X2為海拔高度?？梢姵踅K霜、無霜期與地理位置地形密切相關(guān)。

0℃、-2℃霜凍，略。

加入?yún)^(qū)域站的最低氣溫模型為：

8月21日-9月20日Y=34.43-0.462*X1-0.00619*X2RR(復(fù)相關(guān)系數(shù))=0.9183

4月21日-5月20日Y=41.08-0.720*X1-0.00680*X2RR(復(fù)相關(guān)系數(shù))=0.9183

3.2 初終霜、無霜期空間異常性分析評(píng)估

全市霜凍分布與地理地勢(shì)分布匹配，全市從東南部到西北部，隨著緯度、海拔高度的增大，終霜日推遲，初霜日提前、無霜期縮短。霜凍災(zāi)害主要為農(nóng)業(yè)損失，農(nóng)田氣溫與城市氣溫有誤差，模型推算出的空間分布分析，可盡可能地平滑掉城市熱島效應(yīng)引起的數(shù)據(jù)誤差。

表2 不同等級(jí)2℃終霜凍發(fā)生頻率

4 時(shí)空異常性分析評(píng)估

4.1 霜凍時(shí)間早晚等級(jí)劃分指標(biāo)

終霜凍指標(biāo)：以各站歷年平均終霜日期為依據(jù)，當(dāng)年終霜日期比歷年平均日期早或晚不到3 d為正常，晚3-6 d為輕霜凍，晚7-10 d為中霜凍，晚10 d以上為重霜凍[1]。

初霜凍指標(biāo)：以各站歷年平均初霜日期為依據(jù)，當(dāng)年初霜日期比歷年平均日期早1-4 d為輕等霜凍，早5-7 d為中等霜凍，早8 d及以上為重霜凍，持平或晚1 d以上為正常。

4.2 異常性分析評(píng)估

根據(jù)以上指標(biāo)算得各地區(qū)不同程度初終霜凍發(fā)生頻率（1981-2010年）見下表：

由表2可見，全市2℃終霜凍正常的年份為63%，出現(xiàn)輕霜凍的年份為20%，發(fā)生中等霜凍的年份為10%，嚴(yán)重霜凍的年份為7%。

由表3可見，2℃初霜正常年份的發(fā)生頻率平均為58%；輕霜凍發(fā)生頻率平均為16%；中霜凍發(fā)生頻率平均為10%；重霜凍發(fā)生頻率為15%，約6 a一遇，最多的林東、錦山和寶國(guó)吐地區(qū)各為27、23、23%，約4 a一遇，最少的經(jīng)棚僅為3%。

表3 不同級(jí)別2℃初霜凍發(fā)生頻率

從地理分布看，重終霜凍主要發(fā)生在富河、林東、經(jīng)棚、崗子、浩爾吐。重初霜凍主要發(fā)上在林東、浩爾吐、錦山、赤峰。重初霜凍發(fā)生頻率是重終霜凍發(fā)生頻率的兩倍多。

近10 a重初霜凍發(fā)生頻率增加，尤其赤峰、天義、新慧、烏丹、富河增加較多。

5 霜凍災(zāi)害影響分析

霜凍災(zāi)害影響除了與霜凍時(shí)間早晚有關(guān)，還與災(zāi)害程度（低溫強(qiáng)度及影響時(shí)間長(zhǎng)短）有關(guān)。影響嚴(yán)重的是重霜凍，且低溫強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，損失大。

春季5-6月份和秋季8月下旬—9月下旬，是霜凍對(duì)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)最易產(chǎn)生危害的時(shí)段，也是重點(diǎn)防御時(shí)段。尤其是初霜凍主要發(fā)生在秋季作物成熟期之前，一旦發(fā)生，將無再恢復(fù)的可能，常常造成糧食作物嚴(yán)重減產(chǎn)。

2006年9月9日赤峰市普遍出現(xiàn)早霜凍，受災(zāi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)70余個(gè)，受災(zāi)作物471萬畝，減產(chǎn)糧食約5億公斤，農(nóng)業(yè)損失4億多元。

1995年9月9-14日赤峰市普降秋霜凍，由于前期春夏連旱嚴(yán)重，大田作物播種期推遲，發(fā)育期嚴(yán)重推遲，生長(zhǎng)季光熱不足，秋霜降臨早，大部地區(qū)的秋霜日期接近歷史最早年份，無霜期最短只有120 d，加之低溫強(qiáng)度強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，從而導(dǎo)致作物在霜前未能正常成熟而被凍死，所以受災(zāi)損失重。受災(zāi)農(nóng)田950萬畝（約占總播種面積對(duì)2/3），減產(chǎn)糧食約9.6億公斤。

2012年5月14-16日，赤峰市寧城縣、喀喇沁旗部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭受不同程度低溫凍害，農(nóng)作物受災(zāi)面積4.8萬畝。8月21-22日克什克騰旗、翁牛特旗、松山區(qū)部分地區(qū)出現(xiàn)初霜凍，農(nóng)作物受災(zāi)面積35.08萬畝，絕收19.80萬畝，損失1.75億元。9月12-13日，克什克騰旗大部、林西縣大部、巴林右旗北部、翁牛特旗西部、松山區(qū)西北部、喀喇沁旗西部、寧城縣西部和東部、巴林左旗部分地區(qū)出現(xiàn)了輕霜或霜凍天氣，農(nóng)作物受災(zāi)面積94.20萬畝，損失1.80億元。

6 結(jié)論

（1）近55 a赤峰地區(qū)平均終霜凍日為5月9日，年際波動(dòng)大，最早4月28日，最晚5月22日（1995年）。平均初霜凍日為9月23日，年際波動(dòng)大，最早9月10日，最晚10月9日。平均無霜期136 d，年際波動(dòng)大，最短120 d，最長(zhǎng)154 d，最長(zhǎng)與最短年相差34 d。70、80年代無霜期有變長(zhǎng)趨勢(shì)，90年代以后變化不大。

（2）全市霜凍分布與地理地勢(shì)分布匹配，全市從東南部到西北部，隨著緯度、海拔高度的增大，終霜日推遲，初霜日提前、無霜期縮短。

（3）局地小氣候和地形對(duì)林東站初終霜日、無霜期影響巨大。

（4）近10 a重初霜凍發(fā)生頻率增加。

（5）終霜凍日的提前結(jié)束，初霜凍推遲，無霜期延長(zhǎng)，使農(nóng)作物生長(zhǎng)季延長(zhǎng)，但遭受重霜凍危害的可能性增大，這增加了農(nóng)作物受害的可能性和農(nóng)作物布局的復(fù)雜性。

[1]DB15/T 1008-2016，霜凍災(zāi)害等級(jí)[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016．

1002－252X(2016)04－0021－03

2016－9－1

胡桂杰（1965-），女，內(nèi)蒙古赤峰市人，北京氣象學(xué)院，本科生，高級(jí)工程師.