紹興市四季變化的氣候特征分析

周弘媛，陳紅梅，葉建剛(.紹興市柯橋區(qū)氣象局，浙江 紹興 3000； .紹興市氣象局，浙江 紹興 3000)

紹興市四季變化的氣候特征分析

周弘媛1，陳紅梅2，葉建剛1
(1.紹興市柯橋區(qū)氣象局，浙江 紹興 312000； 2.紹興市氣象局，浙江 紹興 312000)

利用紹興市柯橋國家一般站1961—2016年逐日平均氣溫，計(jì)算分析紹興市四季開始時間、四季長度及其變化趨勢，揭示紹興四季變化對全球氣候變暖的響應(yīng)。研究表明，紹興近56 a四季開始的平均時間分別是3月27日、6月1日、9月29日、12月6日，四季長度分別為66.0、120.0、67.5和111.5 d。近56 a，春季開始時間共提前14.0 d，夏季開始時間共提前5.9 d，秋季開始時間共推后13.4 d，冬季開始時間共推后3.6 d。四季長度變化趨勢在紹興表現(xiàn)為春夏持續(xù)時間增長、秋冬持續(xù)時間縮短。春季開始時間較夏季開始時間的顯著提前致使春季持續(xù)時間延長；夏季持續(xù)時間延長的主要原因則是夏季開始時間提前，秋季開始時間推遲；而秋季開始時間較冬季開始時間推遲顯著致使秋季縮短；冬季開始時間推遲而春季開始時間提前是冬季縮短的原因。

氣候特征； 四季開始時間； 持續(xù)期； 紹興

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會發(fā)布的數(shù)次氣候評估報告指出近百年來全球變暖是真實(shí)存在的，特別是21世紀(jì)以來，全球氣溫增加速度明顯加劇。近十年中國平均氣溫上升0.5～0.8 ℃，略高于同期全球平均增加溫度[1]。而氣溫的升高使得我國不同地區(qū)的四季起止時間及長度發(fā)生了顯著變化，四季起止時間的氣候變化對農(nóng)業(yè)、人民生產(chǎn)和生活、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著直接影響。因此，在全球氣候變暖背景下，研究四季變化的氣候特征具有重要的社會意義和科學(xué)價值。

近年來，關(guān)于我國四季變化的分析，諸多氣象學(xué)者已有一些研究。王立靜等[2]發(fā)現(xiàn)，濱州市近50 a來，春季開始時間呈逐漸偏早的趨勢；秋季開始時間波動最大，呈逐漸偏晚的趨勢；夏季持續(xù)期波動最大，且呈增長趨勢。張靜等[3]對江蘇省四季變化的分析研究中指出，在過去幾十年里，江蘇各地區(qū)各季節(jié)的長度和起止時間均發(fā)生明顯變化。春季開始時間向前移了近10 d；夏季明顯變長，開始時間提前，結(jié)束時間推后；秋季時段整體向后移；冬季明顯縮短，特別是結(jié)束時間提前。而蘇佚等[4]在對濟(jì)南近44 a的四季變化的研究中發(fā)現(xiàn)，濟(jì)南春、夏和秋季持續(xù)時間呈增長趨勢，冬季持續(xù)時間呈縮短趨勢。吳智杰等[5]在對邢臺近57 a的四季研究中發(fā)現(xiàn)，季節(jié)長度和起止時間均發(fā)生明顯變化，最主要的變化特點(diǎn)為，春季發(fā)生的時段向前移了近13 d；夏季明顯變長，開始時間變化不太明顯，結(jié)束時間推后；秋季變化不明顯；冬季持續(xù)時間明顯縮短，比20世紀(jì)90年代縮短10 d。王新等[6]對山東四季的劃分及氣候變化的研究中指出，80年代中期以來，季節(jié)交替隨著全球氣候變暖而發(fā)生變化，大部分地區(qū)冬季開始時間提前1～2 d，春季開始時間提前1～6 d，夏季開始時間大部分地區(qū)推遲1～10 d，秋季開始時間推遲1～7 d。冬季縮短2～3 d；春季延長2～8 d，夏季大部分地區(qū)延長1～3 d，秋季縮短2～5 d。陳志超等[7]對山東五蓮縣四季變化特征的研究中發(fā)現(xiàn)，近56 a來，春季開始時間前移近1個月，而持續(xù)時間呈減小趨勢；夏季明顯變長，開始時間提前；冬季明顯縮短，結(jié)束時間提前。姜峰等[8]對連云港市季節(jié)變化的研究中指出，近50 a連云港市平均春季開始時間提前7.8 d，夏、秋、冬季開始時間分別推后3.5、5.5和2.8 d；平均冬季縮短10.0 d，秋季縮短5.0 d，夏季延長6.0 d，春季延長8.5 d，年平均氣溫增長1.3 ℃。趙國永等[9]對信陽市四季變化特征的研究中發(fā)現(xiàn)，春季開始時間提前、冬季開始時間推遲，春季長度增加，冬季長度縮短，平均氣溫具有升高趨勢，與IPCC報告最近100年溫度變化趨勢一致。在全球氣候變暖的背景下，各地四季變化特征不盡相同，把握紹興四季變化規(guī)律，有利于更好地指導(dǎo)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水利灌溉等，因此開展紹興四季變化的氣候分析具有重要意義。

1 數(shù)據(jù)來源及說明

選用紹興市柯橋國家一般站1961—2016年共56 a逐日平均氣溫資料，通過計(jì)算得出逐年四季開始時間和持續(xù)時間，使用線性傾向估計(jì)方法對其進(jìn)行分析，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)差；結(jié)合逐年四季起始時間與標(biāo)準(zhǔn)差的倍數(shù)關(guān)系，設(shè)定四季異常評價標(biāo)準(zhǔn)，以此標(biāo)準(zhǔn)評價四季開始時間的異常情況。

2 研究方法

2.1四季的劃分方法

春夏秋冬四季由于參考的標(biāo)準(zhǔn)不同，劃分方法也多樣。傳統(tǒng)上將“四立”(立春、立夏、立秋、立冬)分別作為四季之首。天文學(xué)上一般以“二分”(春分、秋分)、“二至”(夏至、冬至)或“四立”為四季界限。我國民間習(xí)慣用農(nóng)歷月份來劃分四季，以農(nóng)歷的1—3月為春季，4—6月為夏季，7—9月為秋季，10—12月為冬季。在氣候評價等日常的氣象服務(wù)中，常以3、4、5月份為春季，6、7、8月份為夏季，9、10、11月份為秋季，12、1、2月份為冬季。上述多種方法雖然簡單方便，但都忽略了各地區(qū)間氣候的明顯差異，就是各地都在同一天進(jìn)入同一個季節(jié)，這與各地區(qū)的實(shí)際情況有很大差別。

張寶堃[10]結(jié)合物候現(xiàn)象與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，首先提出了以候(5 d為1候)平均氣溫作為劃分四季的溫度指標(biāo)，又根據(jù)平均氣溫和物候間的關(guān)系，確定了10 ℃和22 ℃兩個溫度指標(biāo)。平均氣溫穩(wěn)定在10 ℃以下時期劃為冬季，平均氣溫穩(wěn)定在22 ℃以上的時期劃為夏季，平均氣溫在10～22 ℃之間的季節(jié)就是春季與秋季。這種方式劃分的四季與各地的自然景象和人們生活節(jié)奏基本吻合。鐘?；懙萚11- 13]在研究中發(fā)現(xiàn)，以候平均氣溫劃分會造成的人為割裂天氣過程的現(xiàn)象，為了更客觀劃分四季，在此標(biāo)準(zhǔn)下，用連續(xù)5 d滑動平均氣溫代替候平均氣溫。具體方法如下：連續(xù)5 d滑動平均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃時，5 d滑動平均首日為春季開始時間；連續(xù)5 d滑動平均氣溫穩(wěn)定≥22 ℃時，5 d滑動平均首日即為夏季開始時間；連續(xù)5 d滑動平均氣溫穩(wěn)定<22 ℃時，5 d滑動平均首日即為秋季開始時間；連續(xù)5 d滑動平均氣溫穩(wěn)定<10 ℃時，5 d滑動平均首日即為冬季開始時間。季節(jié)的持續(xù)期是按從穩(wěn)定進(jìn)入該季到穩(wěn)定進(jìn)入下一季節(jié)之間的時間計(jì)算。本文采用5 d滑動平均法作為紹興四季的劃分方法。另外，為了便于比較，對四季開始的時間進(jìn)行歸一化，即從每年1月1日算起，如春季開始時間為4月1日，歸一化后為91 d。

2.2分析方法

在分析氣候變化趨勢時，主要采用了相關(guān)分析、線性回歸的趨勢分析方法，并利用時間與變量之間的相關(guān)系數(shù)對變化趨勢進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)[14]。本文所使用的平均值是指1961—2016年的56 a算術(shù)平均值。

2.2.1 線性趨勢

用一次線性回歸方程表示氣象要素趨勢變化，建立氣候變量與其所對應(yīng)時間的一次線性回歸方程。

xi=a+bti，i=1，2，3，…，n(n為年份序號)。

其中，ti表示時間，xi為逐年值，a為回歸常數(shù)，取要素單位，b為回歸系數(shù)，a和b可以用最小二乘進(jìn)行估計(jì)[15]。

對觀測數(shù)據(jù)xi，對應(yīng)的時間ti，回歸系數(shù)b和常數(shù)a的最小二乘估計(jì)為：

回歸系數(shù)b常稱氣候傾向率，其符號表示氣候變量x的趨勢傾向，b值大小反映上升或下降的速率。

2.2.2 趨勢系數(shù)

趨勢系數(shù)也是描述變化趨勢的方法，趨勢系數(shù)能給出某一氣象要素在氣候變化中的升降程度，并可對其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。它定義為：

本文運(yùn)用上述方法計(jì)算了紹興市平均四季開始時間和四季長度的趨勢系數(shù)，并對其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，得到近56 a來紹興四季的基本變化特征。

3 結(jié)果與分析

3.1四季開始時間的變化趨勢

表1是紹興市1961—2016年四季開始時間的變化趨勢，該表展示了四季開始時間的氣候傾向率、趨勢系數(shù)與顯著水平。從表1可以看出，紹興市春夏兩季開始時間均提前，且春季開始時間顯著性提前；秋冬兩季開始時間推后，其中秋季開始時間顯著推遲。

表1 紹興市1961—2016年四季開始時間變化趨勢

圖1是紹興市1961—2016年四季開始時間變化趨勢圖。圖中3條平行直線中，中間直線代表四個季節(jié)氣候平均開始時間，上下直線分別代表正負(fù)1個標(biāo)準(zhǔn)差，黑色虛線代表線性趨勢線。紹興市春季氣候平均開始時間是在3月27日，隨著全球變暖，其開始時間提前趨勢顯著，其線性趨勢的相關(guān)系數(shù)通過了99%的顯著性檢驗(yàn)。從1961年以來，平均每10 a提前2.5 d，近56 a共提前14.0 d。若以正負(fù)1個標(biāo)準(zhǔn)差判定春季開始異常偏早和偏晚年份，近20年內(nèi)幾乎沒有異常偏晚年，但卻存在8個春季開始異常偏早年，進(jìn)一步證實(shí)了該地區(qū)春季開始時間趨于提前。夏季開始的氣候平均時間是6月1日，隨著時間演變，夏季開始時間也有所提前。1961—2016年期間，平均每10 a提前1.0 d，近56 a共提前5.9 d。秋季的氣候平均開始時間是9月29日，紹興市秋季開始時間顯著推后，平均每10 a推后2.4 d，56 a來共推后13.4 d。其線性趨勢線的系數(shù)超過99%顯著性檢驗(yàn)。該地區(qū)的冬季開始時間略有推后，平均每10 a推后0.6 d，56 a共推后3.6 d。這一變化趨勢亦符合近50 a來我國北方及華東、華中大部分地區(qū)四季開始日期年代際變化的基本特征，即春、夏季提早，秋、冬季推遲的變化趨勢[16]。

圖1 紹興市近56年四季開始時間變化趨勢

3.2四季長度的變化趨勢

表2是紹興市1961—2016年四季長度變化趨勢，指出了四季長度的氣候傾向率、趨勢系數(shù)與顯著水平?？梢钥闯觯合膬杉鹃L度有不同程度的延長，秋冬兩季長度有不同程度的縮短。

表2 紹興市1961—2016年四季長度變化趨勢

圖2是紹興市1961—2016年春夏秋冬四季的長度變化趨勢圖。分析顯示，紹興春日數(shù)平均每10 a延長1.4 d，近56 a共延長7.8 d；夏日數(shù)有較明顯的延長趨勢，每10 a延長3.4 d，近56 a共延長19 d；每10 a秋季縮短趨勢達(dá)到1.7 d，56 a來共縮短9.5 d；每10 a冬季縮短趨勢顯著達(dá)到3.3 d，56 a共推后18.4 d。

圖2 紹興市近56年四季長度變化趨勢

結(jié)合四季開始時間變化趨勢分析，可初步得出四季長度呈現(xiàn)春夏持續(xù)時間增長、秋冬持續(xù)時間縮短的直接原因。春季持續(xù)時間延長的主要原因是春季開始時間提前，且比夏季開始時間提前趨勢更為顯著；夏季持續(xù)時間延長的主要原因則是夏季開始時間提前，秋季開始時間推遲；而秋季開始時間較冬季開始時間推遲顯著是秋季縮短的主要原因；冬季開始時間推遲而春季開始時間提前是冬季縮短的原因。

4 小結(jié)

紹興市1961—2016年四季開始的平均時間分別是3月27日、6月1日、9月29日、12月6日，四季長度分別為66.0、120.0、67.5和111.5 d。在全球變暖的大背景下，紹興市各季節(jié)的持續(xù)時間和開始時間都發(fā)生了明顯變化。在1961—2016近56年內(nèi)，春季開始時間提前14.0 d，夏季開始時間提前5.9 d，秋季開始時間共推后13.4 d，冬季開始時間推后3.6 d。四季長度變化趨勢在紹興市表現(xiàn)為春夏季持續(xù)時間增長、秋冬季持續(xù)時間縮短。春季開始時間較夏季開始時間的顯著提前致使春季持續(xù)時間延長；夏季持續(xù)時間延長的主要原因則是夏季開始時間提前，秋季開始時間推遲；而秋季開始時間較冬季開始時間推遲顯著致使秋季縮短；冬季開始時間推遲而春季開始時間提前是冬季縮短的原因。

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(責(zé)任編輯：張瑞麟)

P467； F329.9

：A

：0528- 9017(2017)09- 1621- 05

2017- 07- 10

周弘媛(1990—)，女，浙江紹興人，助理工程師，本科，從事天氣預(yù)報研究工作，E- mail: 862802950@qq.com。

文獻(xiàn)著錄格式：周弘媛，陳紅梅，葉建剛. 紹興市四季變化的氣候特征分析[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(9)：1621- 1625.

10.16178/j.issn.0528- 9017.20170940