連山縣近50年低溫、霜凍的變化特征及防御措施

林駿杰，黃思源，黃淼

（連山縣氣象局，廣東連山 513200）

連山壯族瑤族自治縣，隸屬廣東省清遠市，地處南嶺五嶺之一的萌諸山脈之中，位于粵、湘、桂三?。▍^(qū)）結合部。西至廣西壯族自治區(qū)賀州市八步區(qū)、北與湖南省江華瑤族自治縣相接，有不少海拔1 000 m以上的山峰，北部和南部年平均氣溫相差接近5℃，冬春季常受北方南下的強冷空氣和寒潮的影響，或受持續(xù)補充的冷空氣影響，常會造成低溫、霜凍天氣。低溫和霜凍常使越冬的農(nóng)作物、水產(chǎn)魚類、禽畜等受凍害，以致減產(chǎn)或死亡，是連山冬春季主要的災害性天氣［1］。

在全球變暖的氣候背景下，極端溫度變化特征的區(qū)域性和季節(jié)性存在差異［2］。許多學者對我國過去幾十年低溫和霜凍日數(shù)變化趨勢進行了研 究［3-5］。林 良勛 等［6］、李 達 旋 等［7］、郭 媚媚［8］、余江華［9］對廣東省清遠市區(qū)、肇慶市以及開平市的低溫霜凍情況進行了分析，但對地處山區(qū)的連山縣，低溫、霜凍的研究甚少，本研究對連山低溫、霜凍氣候特征及其演變趨勢等進行統(tǒng)計分析，以得出低溫、霜凍天氣變化的規(guī)律，對進一步改善低溫、霜凍預報、防災減災以及充分利用氣候資源，針對性地為精準扶貧農(nóng)業(yè)項目的規(guī)劃和調(diào)整提供科學依據(jù)，進一步推動實施精準扶貧項目的發(fā)展等都有重要意義。

1 資料與方法

利用廣東清遠連山氣象站1962—2010年低溫、霜凍資料，根據(jù)業(yè)務規(guī)定［10］和廣東省的天氣氣候特點［11］，定義日最低氣溫≤5℃為一個低溫日；霜凍的定義是將秋季第一次地面出現(xiàn)白霜或地面溫度≤0℃的日期定為初霜凍日，翌年春季最后一次地面出現(xiàn)白霜或地面溫度≤0℃的日期定為終霜凍日，將每年10月至翌年4月觀測到的霜日記錄定義為當年的霜凍。當年終霜凍日與初霜凍日之間的日數(shù)總和稱為無霜凍期。將全年日期按順序進行編號：1、2、……、364、365（366）分別表示1月1日、1月2日、……、12月30日、12月31日。

本研究采用數(shù)理統(tǒng)計、Mann-Kendall和Morlet小波分析、滑動 t檢驗，Yamamoto等方法［12-14］分析連山低溫、霜凍的變化特征。

2 結果及分析

2.1 低溫、霜凍日數(shù)年際變化

統(tǒng)計可知，連山近50年以來，共出現(xiàn)低溫日數(shù)2 137 d，年平均低溫日數(shù)43.6 d；霜凍日數(shù)共605 d，年平均霜凍日數(shù)12.3 d（圖1）。年低溫日數(shù)最多出現(xiàn)在2008年，有71 d，1962、1984年次之，有66 d，最少的是1997年，也有21 d；霜凍日數(shù)最多是1962年，有36 d，次之是1975年，有34 d，最少的日數(shù)出現(xiàn)在1987—1988年，0 d。霜凍日數(shù)的回歸系數(shù)b為-0.168 9 d/年，說明隨時間的增加，霜凍日數(shù)呈下降趨勢，每10年減少近1.7 d；低溫日數(shù)的回歸系數(shù) b為 -0.244 d/年，低溫日數(shù)呈明顯減少趨勢，每10年減少2.44 d。從5年滑動平均曲線可以看出，低溫、霜凍的趨勢變化十分接近，從側面反映出兩者之間較為密切的關系。從20世紀60年代到70年代初、中期，低溫、霜凍都呈現(xiàn)穩(wěn)定的減少趨勢，70年代后期到80年代中期出現(xiàn)先下降再上升的階段，80年代中期往后波動性下降趨勢較明顯，到了2000年代，再次呈現(xiàn)出上升趨勢，低溫日數(shù)上升趨勢較明顯，霜凍上升趨勢較緩?？傮w上低溫、霜凍天氣是在減少的，這與全球氣候變暖有關。

圖1 連山低溫和霜凍日數(shù)逐年分布

2.2 低溫、霜凍日數(shù)月變化

從表1可以看出，低溫、霜凍天氣一般出現(xiàn)在每年11月至翌年3月，但主要集中在12月至翌年2月。

表1 低溫、霜凍日逐月分布

低溫天氣1、12月的頻率占全年的64.62%，而霜凍出現(xiàn)在這兩個月的占比為78.69%；低溫日數(shù)出現(xiàn)最多月份為1月，平均15.5 d，其次為12月，平均12.7 d，對于霜凍，出現(xiàn)最多月份則為12月，平均 5.2 d，1月份次之，平均 4.6 d；4和10月，出現(xiàn)低溫、霜凍幾率極低，近50年來只有1969年的4月和1991年的10月出現(xiàn)過霜凍，出現(xiàn)低溫的年份也極少，而3月出現(xiàn)低溫的概率大于出現(xiàn)霜凍幾率，3月份出現(xiàn)低溫的頻率也有5.76%。

2.3 初霜和終霜凍日

通過對初霜凍的統(tǒng)計分析，連山縣最早初霜凍日出現(xiàn)在1991年10月29日，平均初霜凍日12月9日（圖2）。初霜凍總體呈現(xiàn)推遲趨勢，每10年初霜凍日推遲1.3 d，近50年出現(xiàn)2年沒有初霜凍日，分別是1997、2002年，20世紀60年代到70年代中期，初霜日略有推遲，而在20世紀70年代中期到后期，則是略有提前，80年代開始到80年代末期為一個穩(wěn)定期，90年代初期出現(xiàn)大幅提前，中期后期又迅速轉為推遲，直至2000年后又逐漸小幅提前。初霜凍日主要出現(xiàn)在11月下旬、12月上旬，而12月中、下旬與出現(xiàn)初霜凍的頻率一致，僅次于12月上旬，從10月下旬開始一直到翌年1月上旬均有初霜凍出現(xiàn)。

圖2 連山初霜凍日的年變化

連山縣最晚終霜凍日出現(xiàn)在1969年4月6日，平均終霜凍日2月8日（圖3）。近50年，終霜凍總體呈現(xiàn)提早趨勢，每10年終霜凍日提早近5.3 d，20世紀60年代到70年代中期，終霜凍日基本上呈波動提前趨勢，20世紀70年代中期到后期小幅度推遲，70年代后期到80年代中期為一個提前期，80年代中后期為小幅度推遲，90年代至2000年代，小幅度提前，2000年后又逐漸小幅度推遲。終霜凍日主要出現(xiàn)在2、3月上旬和1月下旬，從1月上旬開始一直到3月中旬均有可能出現(xiàn)終霜凍。

圖3 連山終霜凍日的年變化

2.4 無霜期

對連山無霜期的統(tǒng)計分析可知，連山縣近50年來平均無霜期為305 d，存在3個較為明顯的波動延長期，20世紀60年代到70年代中期，無霜期波動延長；70年代中、后期無霜期波動縮短，80年代初、中期為延長期，80年代中期到后期為縮短期，整個90年代為無霜期延長期，直至2000年后又進入縮短期。但無霜期總體上呈顯著的延長趨勢（圖4）。

圖4 連山無霜期的年變化

2.5 低溫、霜凍日數(shù)突變檢驗

1）Mann-Kendall突變檢驗。

采用Mann-Kendall法（圖略），通過對連山近50年逐年低溫、霜凍序列進行突變分析，UF為年低溫、霜凍日順序時間序列曲線，UB為年低溫、霜凍日逆序時間序列曲線。UF＜0，可以說明低溫、霜凍整體上是呈減少趨勢。在顯著水平α=0.05時，低溫在 1965—1967、1980—1983、1997—2010年，而霜凍在2000—2003年均超過信度的下限，說明這些時段減少趨勢非常顯著。

2）滑動t檢驗、Yamamoto檢驗。

為進一步驗證突變年份，本研究利用滑動t檢驗、Yamamoto檢驗方法（圖略）對連山低溫、霜凍日數(shù)可能的突變點進行檢驗，分別取步長n1=n2=5，給定α=0.05的顯著性水平檢驗，兩種方法表明，低溫、霜凍均不存在突變年。

2.6 低溫、霜凍日數(shù)小波分析

從低溫、霜凍日數(shù)時序小波分析實部圖（圖5）中可以清晰看到小波系數(shù)分布形成了各種正負相間的震蕩中心，表明連山近50年低溫、霜凍日數(shù)變化趨勢包含多個不同時間尺度的周期變化。

圖5 連山逐年低溫日數(shù)（a）和霜凍日數(shù)（b）小波實部

低溫在20世紀80年代末期至2010年存在著準5年，60到80年代中期存在準10年的周期，而準16和21年周期則貫穿了近50年的時間。對于霜凍，周期震蕩較為有規(guī)律，存在準5、10、17年多重時間周期尺度上的嵌套結構現(xiàn)象，其中10和17年存在較為明顯的正負閉合中心，為主要震蕩周期，尤其17年的震蕩為最強，存在明顯的霜凍多-少-多-少-多-少交替的周期變化，周期變化為8～9年。

3 災害個例

1）2011年12月21—25日，連山縣出現(xiàn)了局部低溫霜凍天氣，最低氣溫下降到-1℃，據(jù)農(nóng)業(yè)局初步統(tǒng)計，農(nóng)作物受霜凍損失，蔬菜867 hm2、綠肥 1 333 hm2、果樹 400 hm2。

2）2016年1月23—25日由于受雨雪和早晨霜冰凍天氣影響，連山縣太保鎮(zhèn)蓮塘蔬菜種植基地和龍頸蔬菜種植基地，12 hm2蔬菜完全絕收，經(jīng)濟損失嚴重，經(jīng)初步估計損失達50萬元。吉田鎮(zhèn)東風村委會造對、上臺等村水果種植專業(yè)合作社、專業(yè)戶的春桔受雪冰霜凍災害面積67 hm2，造成經(jīng)濟損失1 500萬元。小三江鎮(zhèn)三才村蔬菜受災面積1.1 hm2；省洞村委會山羊養(yǎng)殖合作社、養(yǎng)殖戶霜凍凍死羔羊20頭，經(jīng)濟損失0.4萬元。

通過個例分析，可客觀了解低溫、霜凍對連山精準扶貧農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響較大。

4 防御措施

4.1 低溫、霜凍預防主要方法

1）覆蓋法［15-16］。用稻草桿、舊塑料薄膜、野草等覆蓋作物，用以防止冷空氣的侵襲，以減少土壤表面熱量向外流失。

2）煨煙法。在預報有霜凍天氣的夜間，當?shù)孛鏈囟冉抵?℃左右時，即可在農(nóng)田上風方煨煙，生成的煙幕可使降溫減緩，起到保溫作用，從而達到防范霜凍的日的。

3）澆水法。在預計低溫、霜凍來臨的前一天，對農(nóng)田進行澆水灌溉，以延緩溫度下降，從而保持土壤溫度。

4.2 霜凍后的補救措施

1）作物遭受霜凍之后，在太陽出來之前，澆水或噴清水洗霜，可減輕作物霜凍危害。

2）對已發(fā)生凍害的作物，應及時進行清除。

3）加強田間管理。做好作物病蟲害的防治。當農(nóng)作物受到凍害后，其植株體會變得很脆弱，抵抗力變差，容易發(fā)生病蟲害，所以作物遭受霜凍后，注意防范病蟲害的發(fā)生，最大限度地減少由于病蟲害所造成的損失；另外，需要加強土肥水綜合管理，養(yǎng)根壯苗，增加產(chǎn)量。

4.3 建議

根據(jù)連山低溫、霜凍氣候特點，選育適應當?shù)貧夂驐l件和抗霜凍能力強的作物品種，調(diào)整播種期、栽培期，在無霜期播種、合理施底肥，促進作物健壯生長，從而提高作物的抗寒性。多關注氣象部門多渠道發(fā)布的天氣預報預警信息，當遭受較強冷空氣或強冷空氣影響時，提前做好低溫、霜凍防范準備工作。

5 結論

1）連山縣年平均低溫和霜凍日數(shù)分別為43.6和12.3 d。霜凍日數(shù)每10年減少近1.7 d；低溫日數(shù)每10年減少2.4 d，總體上低溫、霜凍都呈現(xiàn)減少趨勢。

2）低溫、霜凍主要集中在12月至翌年2月。低溫天氣出現(xiàn)在1、12月的頻率占全年64.62%，而霜凍出現(xiàn)在這兩個月的頻率為78.69%；低溫日數(shù)出現(xiàn)最多月份為1月，平均15.5 d，其次為12月，平均12.7 d；霜凍出現(xiàn)最多月份為12月，平均5.2 d，1月份次之，平均4.6 d。

3）平均初霜凍日為12月9日。初霜凍總體呈現(xiàn)推遲趨勢，每10年初霜凍日推遲1.3 d，初霜凍日主要出現(xiàn)在11月下旬、12月上旬。平均終霜凍日2月8日。終霜凍總體呈現(xiàn)提早趨勢，每10年終霜凍日提早近5.3 d，終霜凍日主要出現(xiàn)在2、3月上旬和1月下旬。平均無霜期為305 d，無霜期總體上呈顯著的延長趨勢。

4）低溫在20世紀80年代末期至2010年存在著準5年的周期，60到80年代中期存在準10年的周期，而準16和21年則貫穿了近50年的時間。霜凍存在準5、10、17年多重時間周期尺度上的嵌套結構現(xiàn)象，其中10和17年為主要震蕩周期，尤其17年的震蕩為最強，周期變化為8～9年。低溫、霜凍沒有發(fā)生突變。

由于連山獨特的地理位置，南北差異較大，而資料主要是連山中北部的國家一般氣象站資料，難以較全面代表連山，所得結論還需要進一步的研究。