汕頭12月歷史天氣氣候特點(diǎn)

董少柔，董彥彤，饒方成

（1.廣東省氣候中心，廣東廣州 510640；2.廣東海洋大學(xué)海洋與氣象學(xué)院，廣東湛江 524088）

原定于2022年12月20—28日在中國廣東汕頭舉行的第3屆亞青賽受新冠疫情影響取消。廣東省氣象局2021—2022年持續(xù)為相關(guān)部門提供了必要的天氣氣候背景分析及短期氣候預(yù)測，并及時(shí)更新會商結(jié)論意見，為活動的舉辦事宜提供建議。本研究的分析基于汕頭12月的歷史天氣氣候特點(diǎn)，為今后汕頭冬季賽事等活動的開展提出建議。汕頭地處粵東，瀕臨南海，是北回歸線經(jīng)過城市，同時(shí)也是“大珠三角”和“泛珠三角”經(jīng)濟(jì)圈的重要節(jié)點(diǎn)［1-3］，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候［4］，冬季偏北風(fēng)主導(dǎo)，夏季則為偏南風(fēng)或東南風(fēng)主導(dǎo)，秋季涼爽干燥，晴天居多，氣溫下降明顯，雖然冬無嚴(yán)寒，但仍受冷空氣影響［4-6］。近60年來，汕頭12月的月平均氣溫為15.9℃，相對濕度為73.5%，體感舒適，能見度較好，適合體育活動的開展［7］。

本研究對汕頭12月及原定亞青會期間的天氣氣候特征進(jìn)行分析，可為汕頭冬季時(shí)段的氣候變化規(guī)律及氣候預(yù)測提供參考。

1 資料和方法

本研究采用1961—2021年逐日、逐小時(shí)汕頭地面氣象觀測資料。其中，考慮不同時(shí)段小時(shí)數(shù)據(jù)的缺測樣本數(shù)占比對結(jié)果年份的影響，在保證樣本數(shù)目的前提下，對時(shí)段進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)整：降水、氣溫及10 min平均風(fēng)速風(fēng)向的小時(shí)數(shù)據(jù)選取1991—2021年時(shí)段，最高、最低氣溫，最大風(fēng)速、風(fēng)向以及極大風(fēng)速、風(fēng)向的小時(shí)數(shù)據(jù)則選取2008—2021年時(shí)段。日數(shù)據(jù)缺測數(shù)極少，因此直接選取1961—2021年時(shí)段。本研究采用頻次占比、均值及標(biāo)準(zhǔn)差、相關(guān)、線性傾向估計(jì)等常規(guī)統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析。其中，寒潮的定義為日平均氣溫在冷空氣到達(dá)后1 d內(nèi)急劇下降8℃或以上，或2 d內(nèi)下降10℃或以上，同時(shí)過程最低氣溫降至5℃或以下；強(qiáng)冷空氣的定義為日平均氣溫1 d內(nèi)下降8℃或以上，或2 d內(nèi)下降10℃或以上，但過程最低氣溫未能降到5℃或以下；或者，日平均氣溫1 d內(nèi)下降6～7.9℃，或2 d內(nèi)下降8～9.9℃，且過程最低氣溫降至7℃或以下；中等強(qiáng)度冷空氣的定義為日平均氣溫1 d內(nèi)下降4～5.9℃。

2 日變化

12月汕頭的氣溫及降水逐小時(shí)變化如圖1所示。對比1991—2021年及2008—2021年平均氣溫曲線可以看出，平均氣溫呈明顯增長趨勢且增長幅度較大的位于夜間，主要分布時(shí)段為22：00—10：00（北京時(shí)，下同）。同時(shí)，08：00—12：00的最高氣溫近似于平均氣溫，而16：00—07：00的最低氣溫近似于平均氣溫，20：00—07：00的最高、最低氣溫差異明顯小于日間時(shí)段，均進(jìn)一步體現(xiàn)了夜間增溫強(qiáng)于日間增溫的特點(diǎn)［8-9］。對比兩個(gè)時(shí)段平均逐小時(shí)降水的差異可以看出，近13年降水量有所增加，且12月汕頭日降水有兩個(gè)相對高峰時(shí)段，分別集中于早上06：00及20：00左右。

圖1 汕頭不同時(shí)段多年平均的12月月平均降水及氣溫逐小時(shí)分布

由圖2可以看出，汕頭12月夜間時(shí)段風(fēng)向由偏東風(fēng)轉(zhuǎn)東南風(fēng)，而日間則以偏東風(fēng)為主。日變化過程中，夜間相對風(fēng)速小而日間風(fēng)速大［10］，風(fēng)速峰值落在午間（14：00—15：00），次峰值落在夜間（21：00—22：00）。

圖2 汕頭2008—2021年多年平均的12月風(fēng)向風(fēng)速逐小時(shí)分布

圖3進(jìn)一步說明日間關(guān)鍵時(shí)次風(fēng)向風(fēng)速占比情況，08：00以東北風(fēng)為主、東風(fēng)次之，主導(dǎo)風(fēng)速為2～3 m／s；11：00轉(zhuǎn)東風(fēng)為主，風(fēng)速增大，3～5 m／s的占比增加；14：00東風(fēng)進(jìn)一步加強(qiáng)，占比逼近60%，東南風(fēng)頻次接近東北風(fēng)；17：00東風(fēng)占比依舊較大，風(fēng)速相對午間有所減弱，東南風(fēng)顯著加強(qiáng)且頻次占比顯然超過東北風(fēng)而成為第二主導(dǎo)風(fēng)向?？傮w上，汕頭12月月內(nèi)日間上午以東風(fēng)、東北風(fēng)為主，而下午轉(zhuǎn)東風(fēng)、東南風(fēng)為主；日間風(fēng)速約為2～3 m／s，上午風(fēng)速相對小，午后風(fēng)速加大而傍晚減弱。

圖3 汕頭1991—2021年12月不同時(shí)刻10 min平均風(fēng)玫瑰圖

3 月內(nèi)變化

由圖4汕頭1961—2021年12月逐日變量分布可以看出，原定亞青會時(shí)段氣候態(tài)平均氣溫為15.2℃，最低氣溫為11.9℃。多年平均來看，亞青會時(shí)段內(nèi)逐日最低氣溫均超過11℃，為月內(nèi)相對低值，體感舒適；平均日照約5.2 h，接近月內(nèi)平均水平（5.4 h）；日降水約為0.9 mm，略低于月平均水平（1.1 mm），且降水分布于時(shí)段前期的概率大。12月1—31日氣溫整體隨日期增長而下降，降水高值則主要分布在日照時(shí)長偏低時(shí)段即上旬后期、中旬中后期、下旬中期及末期。

圖4 汕頭1961—2021年12月逐日變量分布

日照時(shí)長與降水、氣溫分別呈現(xiàn)弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系和強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，且日照時(shí)長與最高氣溫相關(guān)系數(shù)超過0.7。此外，從月內(nèi)變化來看，降水與氣溫呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而秋末11月則負(fù)相關(guān)系數(shù)未通過信度檢驗(yàn)，這說明12月汕頭降水和冷空氣活動的聯(lián)系更為密切。

圖5統(tǒng)計(jì)了12月逐候風(fēng)向、風(fēng)速特征，從月內(nèi)情況來看，東風(fēng)始終占據(jù)主導(dǎo)，風(fēng)速主要為5～10 m／s，月內(nèi)變化不明顯。下半月與上半月相比，東風(fēng)頻次稍有減弱。12月汕頭第二、三主導(dǎo)風(fēng)向分別為東北風(fēng)、北風(fēng)，第四主導(dǎo)風(fēng)向則為東南風(fēng)。其中，上半月北風(fēng)頻次明顯低于東北風(fēng)，而下半月則北風(fēng)頻次與東北風(fēng)相當(dāng)。下半月東南風(fēng)頻次有所增加而風(fēng)速反而稍有減弱。冷空氣活動與偏北風(fēng)息息相關(guān)，而下半月北風(fēng)頻次的增加以及東北風(fēng)風(fēng)速的加大均說明12月下半月汕頭冷空氣活動的增強(qiáng)，因此汕頭冬季運(yùn)動會等活動的選取若選擇12月下半月則需尤其注意北方冷空氣南下造成的低溫影響。

圖5 汕頭1961—2021年12月逐候最大風(fēng)速風(fēng)向風(fēng)玫瑰圖

4 天氣事件概率分布

統(tǒng)計(jì)了1961—2021年及1991—2021年12月和原定亞青會時(shí)段兩個(gè)時(shí)段內(nèi)的日降水不同等級頻次及占比（表略）。對比可知，近30年與近60年相比，汕頭12月雨天明顯減少，中雨、大雨天數(shù)減少，而暴雨天數(shù)增多，這主要和低空增溫、相對濕度減弱有關(guān)［11］。近60年原定亞青會時(shí)段同期雨天的概率為23.0%，但大雨的比例小且歷史同期未出現(xiàn)暴雨及大暴雨記錄。此外，近30年12月20—28日中雨的概率相較近60年總體水平而言有所提高。值得提出的是，從日降水情況來看，該時(shí)段降水發(fā)生概率、中雨發(fā)生概率均超過12月整個(gè)月平均水平，而結(jié)合第3章分析，下旬中期容易出現(xiàn)降水過程，因此汕頭冬季賽事活動若選擇原定亞青會時(shí)段則需注意小到中雨、中雨及大雨降水對活動的影響。同時(shí)，該時(shí)段歷史同期小時(shí)雨量超過5 mm的樣本數(shù)少，因此極端小時(shí)雨量嚴(yán)重影響賽事的概率較低。

本研究還統(tǒng)計(jì)了1961—2021年及1991—2021年12月和原定亞青會兩個(gè)時(shí)段內(nèi)的不同級別冷空氣次數(shù)。近60年汕頭12月累計(jì)發(fā)生40次中等強(qiáng)度冷空氣、8次強(qiáng)冷空氣、2次寒潮過程，其中原定亞青會時(shí)段歷史同期共計(jì)出現(xiàn)9次中等強(qiáng)度冷空氣、4次強(qiáng)冷空氣、1次寒潮過程，因此若汕頭冬季賽事活動選擇12月下旬開展則受強(qiáng)冷空氣影響的可能性大，需留意大幅降溫對參會人員的影響。而全球變暖趨勢下，近30年汕頭12月各級別冷空氣過程頻次不僅沒有按比例減少反而有所增加，近60年12月汕頭2次寒潮均出現(xiàn)于1991—2021年時(shí)段，近60年12月汕頭8次強(qiáng)冷空氣中有6次出現(xiàn)于1991—2021年時(shí)段，因此，若汕頭冬季賽事活動選擇12月下半月開展則受偏強(qiáng)冷空氣影響的可能性高，需格外留意臨近預(yù)報(bào)滾動更新結(jié)果做好應(yīng)對強(qiáng)冷空氣南襲的準(zhǔn)備。另外，亞青會期間強(qiáng)風(fēng)及以上級別大風(fēng)出現(xiàn)的概率不高。

5 結(jié)論

1）汕頭12月夜間增暖強(qiáng)于日間，近13年降水量增多，降水日變化峰值為早上和傍晚，夜間風(fēng)速小且風(fēng)向于傍晚偏東風(fēng)主導(dǎo)轉(zhuǎn)凌晨東南風(fēng)主導(dǎo)，日間風(fēng)速大且風(fēng)向上午以東風(fēng)、東北風(fēng)為主而下午轉(zhuǎn)東風(fēng)、東南風(fēng)為主。

2）汕頭12月氣溫體感舒適，降水高值則主要分布在日照時(shí)長偏低時(shí)段即上旬后期、中旬中后期以及下旬中期，降水過程與冷空氣活動聯(lián)系密切。下半月北風(fēng)頻次增加且東北風(fēng)風(fēng)速加大，需注意亞青會期間北方冷空氣加強(qiáng)南下導(dǎo)致的降溫降水過程影響，原定亞青會期間出現(xiàn)中雨量級降水的可能性較大，而出現(xiàn)暴雨及以上級別降水的可能性小。