牡丹江地區(qū)46 a 初終霜日及無霜期的變化分析

冀昭元,姜 虹

（牡丹江市氣象局，黑龍江 牡丹江 157000）

1 引言

霜是貼近地面的空氣受地面輻射冷卻的影響而降溫到霜點( 指露點低于0 ℃)以下，在地面或物體上凝華而成的白色冰晶[1]，一般出現(xiàn)在深秋至初春時晴朗無風(fēng)的夜間或清晨。 霜凍是指植物生長季節(jié)里因土壤表面和植株體溫度降低到0 ℃或0 ℃以下而引起植物凍害[2]，是一種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。 雖然霜、霜凍形成的主要原因均是降溫， 但發(fā)生霜凍時不一定出現(xiàn)霜，出現(xiàn)霜時也不一定發(fā)生霜凍[2]。 如低溫高于露點，則不會出現(xiàn)霜，但此時溫度已降至0 ℃或以下，農(nóng)作物同樣會受害， 此時植物體內(nèi)結(jié)冰， 使莖葉呈水浸狀，后期枝葉逐漸枯萎死亡變成灰黑色，這種不出現(xiàn)霜的凍害，稱為“黑霜”[3]，黑霜凍害比白霜嚴(yán)重。 霜凍是造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)的主要原因之一。

2 資料與處理方法

2.1 研究區(qū)域概況

牡丹江地區(qū)位于黑龍江省東南部， 地處中緯度128°02′-131°18′E，43°24′-45°59′N， 地形以山地、丘陵為主；屬于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，處于西風(fēng)環(huán)流控制下， 四季分明，季風(fēng)顯著［4］。 1967-2012年平均氣溫為 3.9 ℃，年平均降水量 518.0 mm，無霜期平均為136 d，主要種植玉米、水稻、大豆等農(nóng)作物。

2.2 資料和方法

選取牡丹江地區(qū)海林、寧安、牡丹江、穆棱、林口、東寧、綏芬河7個市縣1967-2012年地面觀測資料初、終霜日及無霜期資料。 采用絕對變率［5-6］、標(biāo)準(zhǔn)差［5］分析其變化差異［7-8］；采用線性傾向估計法、5 a滑動平均分析其變化趨勢［9］。 其中，絕對變率(n 為樣本數(shù)，X 為平均值)。

3分析與結(jié)果

3.1 初霜日的變化

根據(jù)牡丹江各站地面氣象資料統(tǒng)計1967-2012年初霜和終霜的出現(xiàn)的次數(shù)（表1）。牡丹江各站初霜都出現(xiàn)在每年的9月份和10月份，除東寧外，初霜80%的幾率出現(xiàn)在9月。

表1 1967-2012年牡丹江各站初霜出現(xiàn)次數(shù)

除東寧外， 牡丹江其他各站初霜日平均大體相當(dāng)。 東寧因受局地小氣候影響，初霜日要比其他各地推遲10 d 左右，終霜日比其他各地要提前10 d 左右結(jié)束，無霜期也延長20 d，平均達到154 d，是牡丹江地區(qū)最長的。

46 a 來牡丹江地區(qū)初霜日歷年平均值為9月23日，最早初霜日出現(xiàn)在9月9日，最晚出現(xiàn)在10月10日，極差為 31 d，時間序列絕對變化率 5.27 d，標(biāo)準(zhǔn)差為 6.76。

牡丹江地區(qū)初霜日變化（圖1）線性傾向率為2.6 d/10a，說明牡丹江地區(qū)初霜日變化差異較大，不利于初霜日的預(yù)報服務(wù)工作。 初霜早或晚，對本地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有較大影響，初霜早，不利于農(nóng)作物灌漿成熟，易造成農(nóng)作物產(chǎn)量低下。 滑動平均曲線顯示，牡丹江地區(qū)初霜日在60年代后期有個小幅延后趨勢；70-80年代，基本在歷年平均值下呈平穩(wěn)波動狀態(tài)；進入90年代后，呈緩慢上升平穩(wěn)趨勢并保持至今。 牡丹江地區(qū)初霜日整體呈緩慢上升趨勢，特別是90年代后的大部分曲線和趨勢線均在平均線之上， 說明初霜日呈緩慢延遲趨勢，初霜日偏晚，對農(nóng)作物的生長發(fā)育有積極影響。 46 a 來牡丹江地區(qū)初霜日平均推遲了12 d， 而黑龍江省初霜凍1961-2013年平均推遲約8.2 d［10］。

圖1 1967-2012年牡丹江地區(qū)初霜日變化

3.2 終霜日的變化

牡丹江各地終霜基本出現(xiàn)在4月份和5月份，偶發(fā)在6月份，除東寧外，終霜80%的幾率出現(xiàn)在5月；東寧因受當(dāng)?shù)鼐值匦夂虻挠绊?，初終霜出現(xiàn)的幾率相當(dāng)（表2）。

表2 1967-2012年牡丹江各站終霜出現(xiàn)次數(shù)

牡丹江地區(qū)終霜日變化顯示（圖2），終霜日最早出現(xiàn)在4月25日，最晚出現(xiàn)在5月22日，極差為27 d，終霜日歷年平均值為5月9日。 46 a 來終霜日時間序列絕對變率為 5.20 d，標(biāo)準(zhǔn)差為 6.36，線性傾向率為-1.90 d/10 a， 雖然牡丹江地區(qū)終霜日比初霜日年際變化差異小， 也要注意春季晚霜的預(yù)警預(yù)報工作。分析可見牡丹江地區(qū)終霜日呈下降-上升-下降的變化趨勢，46 a 終霜日平均提前了9 d， 呈提前趨勢。

圖2 1967-2012年牡丹江地區(qū)終霜日變化

3.3 無霜期的變化

對牡丹江地區(qū)無霜期變化進行分析（圖3），46 a牡丹江地區(qū)無霜期平均值為136 d，最長161 d，最短109 d， 極差為52 d。 無霜期時間序列絕對變率為8.26 d，標(biāo)準(zhǔn)差為 10.69，線性傾向率為 4.50 d/10 a，大于全省 3.07 d/10 a［11］。 因無霜期隨初、終霜日的變化而改變，初霜日趨勢逐漸推遲，而終霜日趨勢逐漸提前，因此無霜期線性傾向有增長的趨勢。 無霜期滑動平均線性傾向呈逐漸上升狀態(tài)， 這與牡丹江地區(qū)初霜日線性傾向呈上升和終霜日線性傾向呈下降趨勢互相一致［12］。

圖3 1967-2012年牡丹江地區(qū)無霜期變化

從利用氣候資源角度分析， 無霜期越長熱量資源就越豐富， 對農(nóng)作物生長有利， 從防御災(zāi)害的角度分析， 無霜期變化越不穩(wěn)定， 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上躲避霜凍的難度越大， 遭災(zāi)的危險性越高［8］。 通過以上分析可知， 牡丹江地區(qū)無霜期相對穩(wěn)定， 線性傾向呈小幅上升趨勢， 即無霜期逐漸平緩變長， 這將促使熱量資源趨于穩(wěn)定， 有利于作物充分利用光、 熱資源， 提高作物干物質(zhì)質(zhì)量積累， 從而提升農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)。

4 小結(jié)與討論

（1）初霜日的絕對變率為 5.27 d，標(biāo)準(zhǔn)差為 6.76，線性傾向為2.6 d/10a，說明初霜日呈逐年推遲趨勢，逐漸偏晚，有利于農(nóng)作物的生長。 對于初霜日預(yù)報要注意其變化趨勢。

（2）終霜日的絕對變率為 5.20 d，標(biāo)準(zhǔn)差為 6.36，線性傾向為-1.90 d/10a， 表明終霜日變化趨勢提前，應(yīng)加強春季霜凍預(yù)報，減少霜凍對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

（3）無霜期的絕對變率為 8.26 d，標(biāo)準(zhǔn)差為 10.69，線性傾向率為4.50 d/10a。 表明無霜期有逐年延長的趨勢，有利于農(nóng)作物的發(fā)育和生長。

（4）牡丹江地區(qū)霜區(qū)變化符合我國50 a 霜期變化特征，霜期逐漸縮短，初霜日逐漸推遲，終霜日逐步提前［2］。 作物生長季延長，在利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時要注意極端氣象災(zāi)害防御工作。