黑龍江省初霜凍與無霜日數(shù)時(shí)空變化特征及預(yù)防措施

楊娃娃 高 峰 潘華盛

(1.黑龍江省氣象臺(tái)；2.寶清縣生產(chǎn)力促進(jìn)中心)

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黑龍江省初霜凍與無霜日數(shù)時(shí)空變化特征及預(yù)防措施

楊娃娃1高 峰2潘華盛1

(1.黑龍江省氣象臺(tái)；2.寶清縣生產(chǎn)力促進(jìn)中心)

為了達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)減輕對(duì)農(nóng)業(yè)災(zāi)害損失的目的。利用實(shí)際監(jiān)測1961—2011年初霜日、無霜日數(shù)資料。采用趨勢分析和突變計(jì)算，等級(jí)的劃分等方法，分析了近51年初霜日、無霜日數(shù)年際變化及空間分布特點(diǎn)。結(jié)果表明，20世紀(jì)80年代后伴隨全球氣候變暖，初霜日大有后延及無霜日數(shù)增加特點(diǎn)；初霜日51年來后延速率1.2天/10a 計(jì)后延6天，突變時(shí)間在1983年。無霜日數(shù)增加速率為3天/10a，計(jì)51年增加15天。一旦發(fā)出早霜預(yù)警，應(yīng)盡早盡快做好預(yù)防早霜各項(xiàng)措施。

初霜日 無霜日數(shù) 時(shí)空變化 氣候變暖

引言

黑龍江省位于我國中高緯地區(qū)屬溫帶和寒溫帶氣候，農(nóng)作物生長季短，每年秋季作物將要成熟時(shí)，經(jīng)常受到來自北方強(qiáng)冷空氣的侵襲，產(chǎn)生初霜凍，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來損失，糧食減產(chǎn)，品質(zhì)降低。統(tǒng)計(jì)表明，出現(xiàn)初霜凍早的年份可造成糧食平均減產(chǎn)在一成左右[1-2]。氣象專家對(duì)霜凍災(zāi)害的研究較多，大多從初霜、終霜的氣侯變化特征預(yù)報(bào)方法及對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響去分析[3-6]；很少研究了初霜凍無霜日數(shù)的等級(jí)劃分和它們的空間分布特征。本文基于黑龍江省初霜凍及無霜日數(shù)的變化特征，深入研究了它們的時(shí)空變化，特別指出在全球氣候變暖的大背景下，初霜凍日大有后延及無霜日數(shù)增加特點(diǎn)。一旦有初霜凍預(yù)警，應(yīng)采取有效的防范措施，減少糧食損失。

1 初霜凍發(fā)生規(guī)律及時(shí)空分布特點(diǎn)

1.1 初霜凍發(fā)生規(guī)律

初霜凍定義：在每年秋季日最低氣溫≤0℃的日期為初霜凍日也稱秋霜凍日。經(jīng)統(tǒng)計(jì)黑龍江省62個(gè)市(縣)氣象站1961～2011a監(jiān)測資料平均顯示，近51年全省平均初霜日為9月22日，逐年變化見圖1 。51年來全省初霜日呈緩慢上升趨勢，上升(延后)速率1.2天/10a，計(jì)51年后延6天。出現(xiàn)最早日在1966年9月10日，出現(xiàn)最晚日在1994年10月6日，最晚最早相差27天。并所見本世紀(jì)以來初霜日發(fā)生較晚的頻次大大增加。

圖1 黑龍江省平均初霜凍日變化 縱座標(biāo)霜凍日>9.30的日數(shù)為10月初日如9.35為10月5日

1.2 初霜日年代際變化

圖2 黑龍江省初霜日年代際變化

從初霜日年代際變化來看見圖2，上世紀(jì)60年代初霜日發(fā)生較早平均為9月19日早3天；70年代初霜日平均在9月21日較歷年略早1天。80年代開始初霜日發(fā)生期較歷年偏晚，80，90年代均出現(xiàn)在9月23日后延一天，本世紀(jì)初的11年初霜日后延明顯，較歷年后延4天。表明自上世紀(jì)80年代以來氣候變暖初霜日具有明顯后延特征，51年來后延7天。

1.3 初霜日空間變化

為更好表示黑龍江省初霜日出現(xiàn)早晚的程度，將初霜日出現(xiàn)劃分為5個(gè)等級(jí)為好，即出現(xiàn)最早、較早、正常、偏晚、最晚等5級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 黑龍江省初霜日出現(xiàn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(日期)

按以上標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行全省初霜日等級(jí)空間劃分，其分布見圖3 。由圖3所見黑龍江省初霜日等級(jí)基本呈由北向南帶狀分布，北部出現(xiàn)最早和較早等級(jí)，西南部和東北部出現(xiàn)最晚。其中出現(xiàn)最早和較早等級(jí)主要分布在北部的大、小興安嶺。其中初霜日出現(xiàn)最早的是大興安嶺全部；除黑河市和遜克外的黑河所有區(qū)域；還有伊春的五營、鐵力；齊齊哈爾市的克東、拜泉；出現(xiàn)較早等級(jí)分布在齊齊哈爾市的克山、依安；綏化的明水、望奎、青崗、綏陵、海倫、慶安；伊春本市及烏伊嶺。正常級(jí)分布在中部地區(qū)其中包括齊齊哈爾市區(qū)及富裕、訥河；大慶轄區(qū)的林甸、安達(dá)；綏化市區(qū)及蘭西；哈爾濱轄區(qū)的巴彥、木蘭、通河、尚志、延壽、方正；還有牡丹江市區(qū)及林口和穆棱；佳木斯市區(qū)及湯源；伊春轄區(qū)的嘉蔭；鶴崗市及蘿北。出現(xiàn)較晚的有，齊齊哈爾的龍江；大慶市；綏化轄區(qū)的肇東；哈爾濱市及呼蘭、阿城、雙城、五常；牡丹江轄區(qū)的海林、寧安；佳木斯轄區(qū)的樺川、樺南；鶴崗轄區(qū)的綏濱；還有雞西轄區(qū)的虎林。出現(xiàn)最晚的主要分布在我省的西南部和三江平原。其中包括齊齊哈爾轄區(qū)的甘南、泰來；大慶轄區(qū)的肇源；哈爾濱轄區(qū)的賓縣；牡丹江轄區(qū)的東寧；鶴崗市；雙鴨山市及集賢、寶清、僥河；雞西市及密山、雞東；七臺(tái)河市及勃力；佳木斯的富錦、同江和扶遠(yuǎn)。

圖3 黑龍江省1961-2011年平均初霜日等級(jí)空間分布

1.4 初霜日的突變分析

突變理論其要點(diǎn)在于考察某種系統(tǒng)或過程從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)的飛躍。從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度，可以把突變現(xiàn)象定義為從一個(gè)統(tǒng)計(jì)特性到另一個(gè)統(tǒng)計(jì)特性的急劇變化，即從考察統(tǒng)計(jì)特征值的變化來定義突變[7]。氣象水文上經(jīng)常采用M-K方法(同見[7])。文中對(duì)1961～2008年黑龍江省初霜凍日期進(jìn)行突變檢驗(yàn)，取顯著性水平0.05，±1.96作為臨界線，根據(jù)UF和UB值曲線交點(diǎn)的位置，即是突變點(diǎn)。從圖4可見，初霜凍日期在1983～1984年開始出現(xiàn)突變，說明初霜凍日期在1983年后時(shí)段較1983年前時(shí)段發(fā)生顯著變化。經(jīng)統(tǒng)計(jì)1961～1982年初霜凍平均日期為9月20日；1983～2011年初霜凍平均日期為9月24日，明顯后延4天，也較多年平均晚2天。表明黑龍江氣候變暖初霜凍日大有后延的趨勢。

圖4 黑龍江省初霜日期UB、UF值M-K分析圖

2 無霜日天數(shù)年際變化及空間分布

2.1 無霜日天數(shù)年際變化

圖5 黑龍江省無霜日天數(shù)年際變化

從1961～2011a近51年無霜日天數(shù)年際變化來看(見圖5)，51年全省無霜日數(shù)平均為137天，51年來呈線性增加的趨勢，增加速率為3天/10a，計(jì)51年增加15天。從圖5明顯所見，1961～1985a為無霜日天數(shù)偏少時(shí)期，平均133天偏少4天；1986～2011a為無霜日天數(shù)偏多時(shí)期，平均天數(shù)為141天，較前一時(shí)期延長8天，較歷年延長4天。無霜日數(shù)最少年為1966年為121天，最多年2000年153天，最多最少相差32天；可見氣候變暖后無霜日天數(shù)在延長。

2.2 無霜日天數(shù)空間分布特點(diǎn)

基本與初霜日等級(jí)對(duì)應(yīng)劃分，將全省無霜日天數(shù)劃分5個(gè)等級(jí)即無霜日數(shù)最多、偏多、正常、偏少、最少等5級(jí)見表2 。無霜日數(shù)等級(jí)空間分布(見圖6)，由圖所見，無霜日數(shù)也同樣具有由北向南帶狀分布特點(diǎn)，即北部無霜日天數(shù)最少和偏少等級(jí)≤136天；西南部和東北部無霜日天數(shù)最多等級(jí)≥143天。其中無霜日最少天數(shù)等級(jí)主要分布在北部的大、小興安嶺，其中包括大興安嶺、黑河、伊春轄區(qū)；齊齊哈爾東北部的克山、克東和拜泉；綏化北部的海倫、明水，其中極少天數(shù)為大興安嶺的漠河。無霜日偏少等級(jí)分布在齊齊哈爾北部的訥河、依安；綏化及以北的望奎、綏棱、慶安；哈爾濱東部的木蘭、尚志、延壽、方正、通河；牡丹江北部的林口、穆棱。正常級(jí)分布在齊齊哈爾市及富裕；大慶北部的林甸；綏化西南的蘭西、肇東；哈爾濱東北的巴彥、依蘭，南部的五常；牡丹江市及海林、寧安；還有鶴崗及蘿北；佳木斯及樺川、湯源；還有雞西市。無霜日數(shù)偏多級(jí)分布在大慶市及安達(dá)；綏化南部的肇東；哈爾濱市及南部的阿城、雙城，還有東部的賓縣，無霜期天數(shù)最多級(jí)分布在黑龍江省西南部，包括齊齊哈爾西部的甘南、龍江、泰來，大慶的肇源。

圖6 無霜期天數(shù)空間分布

表2無霜期天數(shù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(天數(shù))

3 做好防御秋季早霜凍工作

上世紀(jì)80年代以來黑龍江省同全國全球一樣氣溫升高，氣候呈暖化趨勢[8-11]。對(duì)發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來機(jī)遇，初霜日后延，無霜日數(shù)增加，作物生長季延長，糧食產(chǎn)量增加。隨著氣候變暖極端天氣增多，做好應(yīng)對(duì)初早霜保障糧食安全是一項(xiàng)重要工作。措施如下。

3.1 是做好早霜預(yù)警預(yù)報(bào)完善防早霜預(yù)案

在氣候預(yù)測早霜凍趨勢的基礎(chǔ)上，進(jìn)入9月初，氣象部門加密會(huì)商次數(shù)，縝密判斷，秋季的冷空氣活動(dòng)，特別是第一場寒潮天氣過程的出現(xiàn)。一旦預(yù)測初霜凍日期，及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息。密切關(guān)注天氣變化，根據(jù)各地最低氣溫和日平均氣溫，準(zhǔn)確預(yù)測早霜發(fā)生的區(qū)域和影響程度。根據(jù)秋收作物的生育進(jìn)程研究制定或完善防范預(yù)案，提前做好防早霜技術(shù)及資金、物資等各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，適時(shí)采取措施。

3.2 狠抓各項(xiàng)防范措施落實(shí)

根據(jù)天氣變化情況，指導(dǎo)農(nóng)民適時(shí)采取促早熟、防早霜措施。在霜前噴施抗寒劑，增強(qiáng)玉米、大豆等作物的抗寒能力，確保作物安全度過初霜期；采取人工煙熏等辦法，提高局部環(huán)境溫度，努力減輕早霜危害。采取促進(jìn)作物安全成熟的綜合措施，加快秋收作物生育進(jìn)程。對(duì)玉米適時(shí)采取隔行去雄、割除空稈植株和無效穗、站稈扒皮晾曬等辦法促進(jìn)早熟；對(duì)大豆噴施葉面肥，促進(jìn)植株快速生長；對(duì)部分貪青晚熟的水稻，突出搞好水層管理，采取晚間灌水、白天排水，保持田間濕潤，減緩降溫速度。對(duì)遭受輕霜危害的作物，適時(shí)晚收，促進(jìn)后熟，脫水提質(zhì)。

3.3 切實(shí)加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)

各級(jí)農(nóng)業(yè)部門要在當(dāng)?shù)攸h委、政府的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，深入生產(chǎn)第一線，靠前指揮，廣泛動(dòng)員，精心組織，加強(qiáng)指導(dǎo)，務(wù)求實(shí)效，狠抓落實(shí)。要充分利用廣播、電視、報(bào)紙等媒體，加強(qiáng)防范早霜的宣傳，引導(dǎo)廣大農(nóng)民群眾克服消極畏難情緒，增強(qiáng)防范災(zāi)害的緊迫性和自覺性。積極組織農(nóng)業(yè)干部和農(nóng)技人員深入基層，動(dòng)員組織可能發(fā)生凍害地區(qū)的廣大農(nóng)民群眾迅速投入到防寒救災(zāi)工作中來，指導(dǎo)農(nóng)民及時(shí)采取防范措施，切實(shí)加強(qiáng)田間管理，確保各項(xiàng)防范措施落到實(shí)處。

4 小結(jié)

霜凍是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一，初霜凍來的早年份，使作物不能安全成熟，造成減產(chǎn)。上世紀(jì)80年代以來隨著全球氣候變暖，平均溫度的升高，積溫的增加造成了黑龍江省初霜凍日與無霜日數(shù)都有后延和增加的趨勢，近51年來初霜凍日后延6天，無霜日數(shù)增加15天，初霜日突變時(shí)間在1983年。另一方面隨著氣候變暖極端天氣增多1995、1997年發(fā)生了初霜日出現(xiàn)最早等級(jí)，嚴(yán)重的影響了糧食產(chǎn)量。因此做好防御秋季早霜凍工作是擺在氣象部門和農(nóng)業(yè)部門一項(xiàng)重要工作，也是實(shí)現(xiàn)糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要舉措。

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責(zé)任編輯：徐永飛

校 對(duì)：王 卉

Temporal-spatial ChangeCharacteristics of the First Frost Date andthe Day Without Frost Date Numberand Preventive Measures inHeilongjiang province

YangWawaGaoFengPanHuasheng

(First-author's addrsess:Meteorological Center of Heilongjiang Province,Harbin 150030,China)

In order to achieve the purpose of disaster prevention and reduction to reduce the agricultural disaster losses. Using the actual monitoring 1961-2011 year-end,first frost date, the day without frost date number , Using the trend analysis and mutation methods computation, the division of grade methods, analysis of nearly 51 years on the first frost date and the day without frost date number interannual change and spatial distribution characteristics. Results show that after the 1980 s with global climate warming, the first frost date and the day without frost date number is delayed and the increase . 51 years delayed rate 1.2 days / 10 a meter off 6 days, mutations in 1983; the day without frost date number increase rate for 3 days / 10 a, 51 years increase 15 days. Once the first frost warning, should do a good job in a variety of measures for prevention and early frost as soon as possible as early as possible.

first frost date; the day without frost date number；temporal-spatial change；Climate warming

國家軟科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目資助 ,編號(hào)2012GXS4B071；黑龍江省科技攻關(guān)項(xiàng)目“七星河濕地生態(tài)系統(tǒng)變化、原因及環(huán)境保護(hù)措施的研究”(GC09C106)。

楊娃娃，女，1969年生，大學(xué)，黑龍江哈爾濱市人,工程師,從事天氣氣候工作

2016-12-25