巢湖市近46年的霜凍變化特征分析

曹 明 杜 骦 桂沁園 趙 莉

1 霜凍的類型

（1）平流霜凍。主要是由北方冷空氣向南侵襲降溫引起的霜凍，這類霜凍通常出現(xiàn)在早春或晚秋，強(qiáng)弱及影響范圍主要與冷空氣的強(qiáng)弱及范圍有密切關(guān)系；（2）輻射霜凍。通常發(fā)生在輻射較強(qiáng)的晴朗無風(fēng)夜晚，當(dāng)?shù)乇頊囟鹊陀诮貙涌諝鉁囟葧r，地面和物面向外的熱輻射致使地面氣溫和植物表面溫度下降至0℃以下而形成的霜凍；（3）混合霜凍。主要是由以上2種因素的混合作用形成的霜凍。出現(xiàn)在秋季的霜凍成為秋霜凍，又稱為早霜凍；發(fā)生在春季的霜凍稱為春霜凍，又稱為晚霜凍。

2 資料與方法

2.1 資料來源

采用了巢湖國家基本觀測站1970～2015年觀測記錄的霜凍數(shù)據(jù)及本站氣壓、氣溫、最低溫度、地面溫度、地面最低溫度、風(fēng)向、風(fēng)速、平均總云量等逐日地面觀測資料。

2.2 判斷標(biāo)準(zhǔn)

本文參考地面氣象觀測規(guī)范的規(guī)定，以最低地面溫度TDO≤0℃作為霜凍有無的判斷標(biāo)準(zhǔn)，即TDO≤0℃，有霜凍，否則無霜凍。當(dāng)-2℃＜ TDO≤0℃時，為輕微霜凍；當(dāng)-4℃＜TDO≤-2℃時，為一般霜凍；當(dāng)TDO≤-4℃時，為嚴(yán)重霜凍。

2.3 研究方法

利用統(tǒng)計軟件對46年霜凍資料及逐日地面觀測資料進(jìn)行統(tǒng)計分析，依據(jù)判斷標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行分類，利用線性回歸方法對霜凍發(fā)生規(guī)律進(jìn)行擬合，形成預(yù)報方程，并對預(yù)報方程進(jìn)行檢驗。

3 結(jié)果分析

3.1 巢湖霜凍發(fā)生時間變化特征

3.1.1 年變化

46年間，除個別年份以外，巢湖市霜凍年發(fā)生次數(shù)有逐漸減少的趨勢。同時，20世紀(jì)70～80年代霜凍發(fā)生幾率維持較高的狀態(tài)，但波動幅度較大，80年代后期至90年代中后期霜凍呈現(xiàn)減少的趨勢，但基本穩(wěn)定在50～60次之間，這種逐漸減少的趨勢持續(xù)到了2002年左右，相鄰年份間發(fā)生次數(shù)波動明顯加劇。然而在2007年以后又開始出現(xiàn)明顯上升趨勢。

3.1.2 月變化

巢湖市出現(xiàn)霜凍的時間從當(dāng)年10月份開始至次年4月份，歷時7個月，時間跨度較長。從各月分布情況看，1970～2015年3048次霜凍中，10、11、12、1、2、3、4月出現(xiàn)的比率分別為0.1%、7.2%、27.9%、33.6%、22.3%、8.5%、0.4%。可見霜凍出現(xiàn)最多的月份為12月和1月， 其次是2月， 11月和3月次數(shù)明顯減少，10月份為最少。

3.1.3 旬變化

統(tǒng)計各旬霜凍發(fā)生次數(shù)，發(fā)現(xiàn)1月下旬出現(xiàn)次數(shù)最多，共358次，占11.7%，其次是12月下旬，336次，占11.0%，1月上旬、1月中旬、2月上旬、12月中旬、12月上旬、2月中旬，出現(xiàn)概率分別為10.9%、10.8%、10.0%、9.2%、7.6%、7.4%，3月上旬、2月下旬、11月下旬明顯減少，占4.9%、4.8%和4.4%，11月中旬、3月中旬和下旬相對較少，均在2%左右，最少是10月下旬，僅出現(xiàn)6次，不足0.2%。

3.2 霜凍與氣象要素之間的關(guān)系

3.2.1 霜凍與地面氣壓的關(guān)系

霜凍與冷空氣的影響密切相關(guān)，冷空氣的強(qiáng)度主要通過氣壓、氣溫、風(fēng)等氣象要素來表征。

觀察1970～2015年間08時氣壓與霜凍發(fā)生概率的關(guān)系，不同氣壓下霜凍概率及霜凍級別如表1所示。當(dāng)8：00氣壓低于1020.0hPa時，發(fā)生霜凍的概率很低，當(dāng)8：00氣壓在1020.0～1025.0hPa之間時，發(fā)生霜凍的概率為32.4%，當(dāng)8：00地面氣壓在1025.0～1030.0hPa之間時，霜凍發(fā)生的概率明顯上升，達(dá)到59.4%，當(dāng)8：00氣壓超過1030.0hPa時，出現(xiàn)霜凍的概率超過了84%，當(dāng)8：00氣壓超過1035.0hPa時，出現(xiàn)霜凍的概率超過了88.4%，所以說霜凍次數(shù)是隨著氣壓的不斷上升而增多，因此在預(yù)報過程中，當(dāng)8：00地面氣壓超過1025.0hPa，還需結(jié)合其他要素考慮是否會出現(xiàn)霜凍，而當(dāng)?shù)孛鏆鈮阂坏┏^1030.0hPa，僅憑地面最低溫度和氣壓指標(biāo)預(yù)報霜凍準(zhǔn)確率就可以達(dá)到較高準(zhǔn)確率。

表1 不同氣壓下霜凍概率及霜凍級別

3.2.2 霜凍與最低氣溫的關(guān)系

46年來，氣溫～地溫差T～TD0最低不低于-6.9℃，最高不高于13.8℃，T～TD0＜0℃的情況占據(jù)樣本的百分比低于15.4%。而T～TD0在0℃～3.0℃之間的情況占據(jù)的最多，比例是61.6%，而T～TD0＞3℃的情況只占22.9%左右。那么這就不難看出，大部分情況下，最低氣溫比地面最低溫度還要高0℃～3℃。霜凍預(yù)報，即地面最低溫度的預(yù)報可以參考最低氣溫的預(yù)報，在其基礎(chǔ)上下降0℃～3℃，如預(yù)報最低氣溫2℃，那么地表最低溫度很有可能達(dá)到0℃以下，達(dá)到霜凍的標(biāo)準(zhǔn)。

氣溫～地溫差T～TD0的月變化也較大，T～TD0有兩個高值區(qū)，分別是在在11月前后和4月前后，最關(guān)鍵的是12月，T～TD0的月平均值達(dá)到了2.62℃，而當(dāng)年的8月，T～TD0只有0.67℃，可見不同的天氣背景下，T～TD0差異較大，其值在夏季最小，秋末冬初最大。

3.3 霜凍預(yù)報方程的建立與檢驗

利用10月～4月巢湖國家基本觀測站1970～2015年的本站氣壓、氣溫、最低溫度、地面溫度、地面最低溫度、風(fēng)向、風(fēng)速、平均總云量等資料，通過SPSS軟件計算15個因子與地面最低溫度的相關(guān)性，挑選出單相關(guān)系數(shù)大于0.4的7個氣象因子作為預(yù)報因子。單相關(guān)系數(shù)≥0.4以上的氣象要素如表2所示。

表2 單相關(guān)系數(shù)≥0.4以上的氣象要素一覽表

通過SPSS軟件的逐步回歸方法，建立地面最低溫度預(yù)報方程。并對建立的預(yù)報方程進(jìn)行檢驗，均滿足a=0.05的顯著性檢驗，表明選取的線性逐步回歸方程有效。得到如下所示的地面最低溫度預(yù)報方程：

Y=-2.528+0.834×日最低氣溫-0.408×（最低氣溫-地表最低溫度）+0.189×日平均總云量+0.113×前一日8：00地表溫度。

4 結(jié)語

從上文不難看出，1970年～2015年巢湖市國家基本觀測站對氣溫、氣壓、地溫、風(fēng)向風(fēng)速、平均總云量、相對濕度等相關(guān)方面的觀測數(shù)據(jù)，并對46年內(nèi)巢湖市的霜凍天氣狀況進(jìn)行分析得出以上結(jié)論，希望能對霜凍變化特征的分析起到一定的幫助作用。