貴州玉屏四季氣候季節(jié)的劃分及特征分析

吳麗華，楊 明，李小蘭，羅俊袆，何 為

(1.貴州省玉屏侗族自治縣氣象局，貴州 玉屏 554000；2.貴州省銅仁市氣象局，貴州 銅仁 554300)

1 引言

我國季節(jié)劃分通常有天文、氣象、節(jié)氣、農(nóng)歷、物候、候溫多種方法。目前，一般在開展氣候監(jiān)測、業(yè)務(wù)服務(wù)上，通常采用氣象劃分法：即3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月—次年2月為冬季。這種方法簡單，但與各地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際應(yīng)用存在著差異。玉屏縣位于貴州省東部，地處云貴高原向湘西丘陵傾斜的過渡地帶上，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候。為客觀科學(xué)地劃分玉屏四季，分析氣候季節(jié)出現(xiàn)的早晚、持續(xù)時間等變化特征，對做好氣候監(jiān)測、預(yù)測，公眾氣象服務(wù)，作物引種及充分挖掘和開發(fā)利用農(nóng)業(yè)氣候資源都具有十分重要的意義和應(yīng)用價值。本文以玉屏縣氣象觀測資料為基礎(chǔ)，根據(jù)《氣候季節(jié)劃分》方法，對玉屏縣四季進行氣候季節(jié)劃分并分析其特征。

2 資料和研究方法

2.1 資料

資料來源為貴州省氣象信息中心審核過的玉屏國家地面氣象觀測站1961—2016年逐日平均氣溫資料。

2.2 研究方法

①氣候季節(jié)劃分法

《氣候季節(jié)劃分》(QX/T15-2012)(中國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，簡稱氣象行標(biāo))[1]規(guī)定：春季為日平均氣溫或滑動平均氣溫≥10 ℃且<22 ℃，夏季為日平均氣溫或滑動平均氣溫≥22 ℃，秋季為日平均氣溫或滑動平均氣溫<22 ℃且≥10 ℃，冬季為日平均氣溫或滑動平均氣溫<10 ℃。

②確定常年四季起始日期及長度

對1981—2010年的各日平均氣溫序列進行30 a平均,得到常年氣溫序列，再按《氣候季節(jié)劃分》標(biāo)準(zhǔn)，來確定常年四季起始日期及長度。

③確定逐年四季起始日期及長度

按《氣候季節(jié)劃分》第5條款“當(dāng)年氣候季節(jié)界定方法”對逐年日平均氣溫進行5日滑動平均，來確定逐年四季起始日期及長度。

④趨勢變化及顯著性檢驗。采用最小二乘法對四季起始日期及長度進行線性趨勢擬合，分別以0.1、0.05、0.01表示趨勢性較顯著、顯著、極顯著[2-8]。

⑤采用累計距平法、信噪比法，分析逐年四季氣候趨勢變化是否發(fā)生突變[9]。

3 結(jié)果分析

3.1 常年四季起始日期及長度特征

玉屏縣常年四季起始日期：入春3月5日，入夏5月23日，入秋9月22日，入冬11月28日；常年四季長度，春季79 d，夏季122 d，秋季67 d，冬季97 d；夏季最長，秋季最短。

3.2 逐年四季起始日期、四季長度變化趨勢及突變特征

玉屏縣四季起始日期趨勢變化如圖1。由圖1可知：56 a來玉屏縣春季起始日期呈提前趨勢，氣候傾向率為-1.5 d/10 a，通過了0.05顯著性水平檢驗,秋季起始日期呈略推后趨勢，氣候傾向率為0.9 d/10 a，沒有通過0.1較顯著性水平檢驗。夏季、冬季起始日期趨勢變化不明顯。

玉屏縣四季長度趨勢變化如圖2。由圖2可知：玉屏縣春季長度呈增加趨勢，氣候傾向率為1.7 d/10 a，通過0.1較顯著性水平檢驗，冬季長度呈減少趨勢，氣候傾向率為-2.3 d/10 a，通過了0.05顯著性水平檢驗。夏季和秋季長度均無明顯變化。

玉屏縣各年代四季起始日期及長度如表1，由表1可知：玉屏春季起始日期及長度均在20世紀(jì)90年代前后出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折，起始日期在90年代之后比90年代之前提前了6 d，春季長度在90年代之后比90年代之前增加了8 d；夏季、秋季起始日期及長度無明顯轉(zhuǎn)折；冬季起始日期在90年代之后比90年代之前推后了2 d，長度減少了7 d。分析發(fā)現(xiàn)，春季長度增加、冬季長度減少，主要為春季起始日期提前所致。

通過累計距平法、信噪比法進一步分析可知：玉屏縣春季起始日期及長度分別在1985—1986年和1990—1991年出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折，但轉(zhuǎn)折前后10 a的信噪比S/N分別為0.61和0.48，均小于1.0(計算略)，由此可判斷，玉屏春季起始日期及長度在1985—1986年和1990—1991年雖然發(fā)生了轉(zhuǎn)折但是并沒有發(fā)生氣候突變。

圖1 玉屏縣1961—2016年四季起始日期趨勢變化圖(縱坐標(biāo)為起始日期，……為線性趨勢，——為9 a平滑曲線，(a):春季,(b):夏季,(c):秋季,(d):冬季)Fig.1 Trend change of the start date of four seasons from 1961 to 2016 in Yuping county(the ordinate is the start date,……Is linear trend, ——is a 9 year smooth curve, (a):spring, (b): summer,(c): autumn, (d): winter)

圖2 玉屏縣1961—2016年四季長度趨勢變化圖(縱坐標(biāo)為季節(jié)長度，……為線性趨勢，——為9 a平滑曲線，(a)：春季,(b)：夏季，(c)：秋季，(d)：冬季)Fig.2 The change of the four seasons' length in yuping county from 1961 to 2016(the ordinate is the length of the season, …… is linear trend,——is a 9 year smooth curve, (a): spring, (b): summer, (c): autumn, (d): winter)

年代起始時間(月-日)春季夏季秋季冬季四季長度/d春季夏季秋季冬季1961—19703-85-209-2211-2573122671031971—19803-115-239-1711-2873126631031981—19903-95-199-2011-297112470100平均3-95-219-2011-2772 124 67 102 1991—20003-15-209-2111-2980 125 68 92 2001—20103-55-219-2412-0177 126 68 94 2011—20163-35-249-2111-2782 120 67 98 平均3-35-229-2211-2980 124 68 95

3.3 玉屏縣四季起始日期異常特征分析

玉屏縣四季起始日期最早(晚)日期如表2。由表2可知：56 a來玉屏縣入春最早出現(xiàn)在2月22日(2010年、2011年)，比常年偏早2候，最晚出現(xiàn)在4月2日(1976年)，比常年偏晚5候多；入夏最早出現(xiàn)在5月7日(1990年)，比常年偏早3候，最晚出現(xiàn)在6月7日(1981年、2012年)，比常年偏晚3候；入秋最早出現(xiàn)在9月6日(1965年)，比常年偏早3候多，最晚出現(xiàn)在10月8日(2009年)，比常年偏晚3候多；入冬最早出現(xiàn)在11月11日(1976年)，比常年偏早3候多，最晚出現(xiàn)在12月22日(1977年)，比常年偏晚6候。

表2 玉屏縣四季起始日期統(tǒng)計表 (月-日)Tab.2 Statistical table of the start date of four seasons in Yuping county (month/day)

定義四季起始日期比常年偏早(晚)連續(xù)2候及以上，為四季起始日期異常年份。按此方法對逐年四季起始日期的異常年份進行統(tǒng)計如表3。由表3可知；玉屏縣春季起始日期異常偏早或偏晚分別達到了5 a和8 a，發(fā)生的概率為9%和14%；夏季起始日期異常偏早或偏晚分別達到了10 a和5 a，發(fā)生的概率為18%和9%；秋季起始日期異常偏早或偏晚分別達到了12 a和6 a，發(fā)生的概率為21%和11%；冬季起始日期異常偏早或偏晚分別達到了4 a和10 a，發(fā)生的概率為7%和18%。由此可見，玉屏縣四季起始日期的年際變幅大。

表3 玉屏縣四季起始日期異常偏早(或偏晚)年份及年數(shù)統(tǒng)計Tab.3 Yuping county four seasons start date abnormal early (or late) years and years statistics

統(tǒng)計中還發(fā)現(xiàn)，按氣象行標(biāo)法(含二次判定)確定了玉屏縣四季起始日期后，仍有低于季節(jié)指標(biāo)的連續(xù)候時段出現(xiàn)，如1996年是3月1日入春，可是在3月18日—4月5日滑動氣溫卻低于10 ℃，又如2009年是5月10日入夏，可是在5月19日—6月4日滑動氣溫卻低于22 ℃。由表4可知：入春后，滑動氣溫低于季節(jié)指標(biāo)時段≥1候出現(xiàn)了23 a概率為41%，≥2候出現(xiàn)了6 a，≥3候出現(xiàn)了1 a；入夏后，滑動氣溫低于季節(jié)指標(biāo)時段≥1候出現(xiàn)了6 a概率為11%，≥2候出現(xiàn)了4 a，≥3候的年份2 a；入秋后，滑動氣溫低于季節(jié)指標(biāo)時段≥1候出現(xiàn)了6 a概率為11%，未出現(xiàn)≥2候的年份；入冬后，滑動氣溫低于季節(jié)指標(biāo)時段≥1候出現(xiàn)了5 a概率為6%，≥2候出現(xiàn)了2 a，未出現(xiàn)≥3候的年份。由此可見，玉屏四季開始后，出現(xiàn)低于季節(jié)指標(biāo)時段≥1候的年份較多，尤其是春季達23 a概率41%，表明玉屏縣春季開始后出現(xiàn)倒春寒天氣的概率很大。

表4 玉屏縣四季開始后低于季節(jié)指標(biāo)連續(xù)候的年數(shù)統(tǒng)計Tab.4 The number of years after the beginning of four seasons in yuping county is lower than the seasonal index

3.4 氣象行標(biāo)法與穩(wěn)定通過法的四季起始日期及長度比較

按中國氣象局[10]規(guī)定全國各氣象臺站計算界限溫度起止日期采用5日滑動平均法，此方法適用于確定某一年穩(wěn)定通過界限溫度的起始日期：即按5日滑動平均值選取的≥某界限溫度的5日滑動平均值，其后的5日滑動平均值不再低于該界限溫度，然后從此序列中的第1個5日滑動平均值的5 d中，選取第1日平均氣溫≥該界限溫度的日期，則此日期為穩(wěn)定通過該界限溫度的起始日期；同理，選取最后1個≥該界限溫度的5日滑動平均值，從組成該5日滑動平均溫度的5 d中，選取最后一個日平均溫度≥該界限溫度的日期，則此日期為穩(wěn)定通過該界限溫度的終止日期。將各年某界限溫度起始日期、持續(xù)天數(shù)進行平均而得到的平均起始日期、持續(xù)天數(shù)作為四季起始日期及長度，定義為穩(wěn)定通過法。該方法與行標(biāo)法差異在于：穩(wěn)定通過后的界限溫度平均值，其后不再有低于該界限溫度的平均值出現(xiàn)，而行標(biāo)法按某界限溫度統(tǒng)計后，仍有低于某界限溫度的時段出現(xiàn)，這在3.3節(jié)已有統(tǒng)計。相同之處則均是以≥10 ℃(<10 ℃)、≥22 ℃(<22 ℃)來確定春、夏、秋、冬四季起始日期及長度。按穩(wěn)定通過法統(tǒng)計得到四季起始日期、季節(jié)長度如表5。從表5可以看出：氣象行標(biāo)法與穩(wěn)定通過法比，在起始日期上春季、夏季偏早19 d和14 d，秋季、冬季偏晚7 d；在季節(jié)長度上春季、夏季偏多6 d和20 d，秋季一致，冬季偏少26 d，由此可以看出，氣象行標(biāo)法對玉屏縣的四季劃分更能滿足于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。

表5 玉屏縣行標(biāo)法與穩(wěn)定通過法四季起始日期及長度Tab.5 The start date and length of four seasons in Yuping county

4 小結(jié)

①玉屏縣常年四季起始日期：入春3月5日，入夏5月23日，入秋9月22日，入冬11月28日；常年四季長度，春季79 d，夏季122 d，秋季67 d，冬季97 d；夏季最長，秋季最短。

②玉屏縣春季起始日期呈提前趨勢，氣候傾向率為-1.5 d/10 a，長度呈增加趨勢，氣候傾向率1.7 d/10 a，起始日期及長度均在20世紀(jì)90年代前后出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折，但沒有發(fā)生氣候突變。夏季起始日期及長度趨勢變化不明顯。秋季起始日期呈推后趨勢，氣候傾向率為0.9 d/10 a，長度趨勢變化不明顯。冬季起始日期趨勢變化不明顯，長度卻呈減少趨勢，氣候傾向率為-2.3 d/10 a。春季長度增加、冬季長度減少主要為春季起始日期提前所致。

③玉屏縣四季起始日期的年際變幅較大，起始日期比常年偏早(晚)連續(xù)2候以上的異常年份，春季為23%，夏季為27%，秋季為32%，冬季為25%。

④玉屏縣春季開始后出現(xiàn)低于季節(jié)指標(biāo)≥1候的概率達41%，表明玉屏縣春季出現(xiàn)倒春寒天氣的概率很大。

⑤比較氣象行標(biāo)法與穩(wěn)定通過法的四季起始日期及長度，氣象行標(biāo)法對玉屏縣的四季劃分更能滿足于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。