黑龙江省春季强降温天气分析与服务

2016-02-09王蕾张舒

黑龙江气象 2016年4期

关键词：区域性降温黑龙江省

王蕾，张舒

（黑龙江省气象服务中心，黑龙江哈尔滨150030）

黑龙江省春季强降温天气分析与服务

王蕾，张舒

（黑龙江省气象服务中心，黑龙江哈尔滨150030）

利用黑龙江省45个站点1984-2014年共30 a的春季（3-5月）最低气温资料，采用统计学方法分析了春季强降温天气的变化特征和分布规律。结果表明：黑龙江省春季强降温次数的地域分布存在明显差异，平原地区明显少于山区。强降温天气具有较明显的区域性特征，随着强降温次数的增多其区域性越明显。强降温年代、年际次数总体呈增多趋势，并且其年际变化具有显著性特点；强降温天气主要发生在3月，5月份仅在大兴安岭地区有强降温天气发生；各强度强降温次数的变率较大，随着降温强度的增大，强降温次数迅速减少。

强降温；统计分析；最低气温

1 引言

黑龙江省春季天气变化频繁，各气象要素中气温的波动非常显著，强降温天气发生时，冷空气迅速进入，气温迅速下降，还经常引发大风、霜冻、雪灾、雨凇等灾害，不但给人民生活带来极大影响，更会对农业、交通、电力等行业生产造成直接的经济损失。尤其黑龙江是农业大省，春季的播种期是农业生产活动至关重要的环节，降温天气过程对春播的影响非同小可；晚春时节剧烈的降温还会引发霜冻，损害幼苗，导致产量降低[1]。所以做好强降温的预报工作具有十分重要的现实意义，对提高强降温的监测、预报、预警能力都有非常重要的作用，还会为政府部门提供准确及时的决策依据，对农业气象服务开展、气象灾害防御和促进地方经济发展都将有所贡献。文章应用近年的气象资料，对黑龙江省春季强降温天气进行统计分析，旨在了解强降温的发生规律和变化特征，并根据分析结果对强降温天气过程的预报和服务工作提出思路和建议，进一步提高强降温天气的预报服务水平。

2 资料和研究方法

2.1 资料选取

本文所用资料是黑龙江省81个站点的逐日最低气温资料，时间长度选取为1994年1月-2014年 12月。考虑资料的适用性,剔除了建站时间较晚、资料有缺失的站点后得到45个代表站，并根据不同地区的气候特点，并参考其对应的地理环境可以将黑龙江省划分为四个区域，分别以松嫩平原区域、三江平原区域，北部林区以及牡丹江地区为其命名，每个区域包含3-19个站点不等。

2.2 强降温标准

强降温过程各地标准不一，根据黑龙江省天气、气候实际状况，结合代表站地理位置的分布，参考《中短期天气预报质量检验办法》以及寒潮年鉴[1]，定义如下:

(1)单站强降温的标准为：日最低气温24 h下降幅度≥10℃，最低气温≤4℃；

(2)区域性强降温的标准为：划分区域内，达单站强降温标准的站数为总站数的三分之一及以上。

2.3 研究方法

统计分析方法：分析强降温的空间分布特征时，用同一站点不同年份的平均（n=30）表示多年平均强降温次数，并分析强降温的区域性特征；分析强降温的时间分布特征时，对不同年份出现的强降温天气次数进行对比，分析各年份强降温变化曲线，计算线性回归方程，研究强降温的年代际变化，分析各月份强降温次数。

3 结果分析

3.1 黑龙江省春季强降温天气的空间分布特征

3.1.1 强降温空间分布

黑龙江省地形复杂，地势参差不齐，平原与山区并存，春季强降温天气时有发生，且强降温的地域分布存在明显差异。分析45个代表站点强降温次数发现（图1）：1984-2014年春季（3-5月）中，全省年平均强降温天气40.1次，其中平均强降温次数呼中最多，占总站次数的10.6%，其次为漠河，占总站次数的9.0%，强降温次数最少的为鹤岗，仅占总站次数的0.001%。

图1 1984-2014年黑龙江省春季（3-5月）45站年平均强降温次数

各地区春季的强降温次数差异明显，其中北部林区整体次数较多，松嫩平原和三江平原地区平均强降温发生次数较少。结合黑龙江省的地形特点，可以发现春季强降温发生次数的分布与地形的分布特点较相似，平原地区的强降温发生次数明显少于山区或半山区等寒冷地带（表1）。

表1 1984-2014年黑龙江省各区域春季（3-5月）年平均强降温次数（单位：次）

3.1.2 强降温区域性特征

黑龙江省春季强降温天气具有较明显的区域性特征。统计发现，黑龙江省1984-2014年春季（3-5月）四个区域中有站点出现强降温天气的天数分别为292、108、109和49 d，定义相同区域内总站数的三分之一及以上站点达到强降温标准即为区域性强降温天气，则四个区域的区域强降温天数分别为142、60、39和17 d，分别占各区域强降温总天数的34.7-55.65%，且同时出现的站点一般为相邻站。可以得出结论：黑龙江省春季强降温天气中区域性强降温次数较多，其中北部林区区域性强降温天数占总降温天数的半数以上，且整体上看区域性强降温的比例是随着强降温总天数的增多而增大的。

3.2 黑龙江省春季强降温天气的时间变化规律

3.2.1 强降温年代际变化

表2为1984-2014年黑龙江省春季（3-5月）45站点逐年代年平均强降温总次数及距平（80年代和10年代分别为6 a和4 a的平均）。由表2可知，黑龙江省春季强降温次数随年代整体呈增多趋势，其中80年代强降温次数较少，90年代减少到最少，21世纪以后开始逐年代增加，21世纪10年代年平均强降温总次数最多。

表2 1984-2014年黑龙江省春季（3-5月）逐年代年平均强降温总次数及距平（单位：次）

3.2.2 强降温年代际变化

由图2可以看出，强降温次数的年际变化比较明显，逐年呈总体增多趋势。计算30 a强降温次数的一元线性回归方程，得到y=-75.692+0.055x，并经过F检验，通过了a=0.05的显著性检验。这一结论与王遵娅[2]等在2006年得出的全国大部分区域的寒潮频次在寒潮季都呈减弱趋势，东北地区尤其明显的研究结果并不一致，分析原因除了强降温与寒潮采用标准不同、年份和季节选取有差异以及统计方法不一致所致外，还与近30 a来黑龙江省春季极端天气较多，2000年以后强降温次数增多有关。根据统计分析发现，1984-2014年黑龙江省春季发生强降温天气站次最多的前20次中，2000年以后发生的占总次数的四分之三。这些原因造成了黑龙江省春季强降温天气呈总体增多趋势的情况。

图3为1984-2014年黑龙江省春季（3-5月）强降温发生站次的5点平滑曲线，分析平滑后的强降温站次演变规律可知，1984-1988年强降温站次呈小幅减少趋势，1988-1991年强降温站次有所增多，1991-1994年强降温站次转为减少趋势，1994年以后强降温站次一直呈现增多趋势，到2009年再次开始出现减少趋势。

图2 1984-2014年黑龙江省春季（3-5月）强降温发生站次的年际变化

图3 1984-2014年黑龙江省春季（3-5月）强降温发生站次的五点平滑曲线

3.2.3 强降温月际变化

在月际分布上，强降温次数明显3月份最多，占总次数的85.5%；4月份其次，占总次数的11.6%；5月最少，仅占总次数的2.8%。其中只有北部林区5月份有强降温天气发生，且集中在大兴安岭地区的漠河站和呼中站。

3.3 春季强降温强度特征

定义降温强度标准,按照一般强降温(10℃≤△T＜12℃)、较强降温(12℃≤△T＜14℃)和特强降温(△T＞14℃)将强降温进行等级划分，分析强降温强度的分布特征[3]。

按照上述标准，可统计出1984－2014年黑龙江省春季（3－5月）各等级强降温的次数占总次数的比例，可知各强度强降温次数变率很大，其中一般性强降温占总次数的56.6%，较强降温占总次数的25.5%，特强降温占总次数的17.9%。由此可见，随着强降温强度的增大，强降温次数迅速减少。

4 黑龙江省春季强降温天气的服务建议

4.1 强降温天气气象服务

黑龙江省春季天气变化频繁，气温波动幅度较大，强降温天气时有发生。2011年3月18日、2013年3月17日等日，黑龙江省都出现了大范围的强降温天气过程，全省各地温度大幅下降，给交通、电力等行业的正常生产以及公众的日常生活都带来较大影响[4]。

春季强降温天气往往是伴随着剧烈降温、大风和降雪天气发生的，降雪会引发道路湿滑和能见度降低，从而导致交通延误、旅客滞留等情况，影响铁路、公路、航道等领域的交通出行；降雪降温天气过程对农业生产也会造成不利影响，积雪和持续低温会妨碍春播进度，甚至出现低温冻害和晚霜冻，伤害种子和幼苗，导致减产乃至绝收，气温骤降也会使得棚内温度明显下滑，不利于部分作物的正常生长，影响农产品品质[5]；强降温天气还容易导致电线积冰和冰冻灾害，常造成断线、停电等比较严重的事故，甚至致使电缆断裂、供电设施倒塌，对电力系统的运行造成灾难性影响[6]；剧烈的降温还容易引发感冒等呼吸系统疾病，损害公众身体健康[7]。

4.2 强降温天气服务流程

由于强降温天气过程的有效服务既是重点又是难点，所以通过对强降温天气的分布特征和变化规律进行分析，能够为做好强降温天气服务提供思路，为行业的正常运行提供保障。根据上述分析结果，可制定黑龙江省春季强降温天气的气象服务流程[8－9]（图4）。

图4 黑龙江省春季强降温天气的气象服务流程

5 结论

（1）受地形地貌及山脉阻挡的影响，近30 a来黑龙江省春季（3－5月）强降温地域分布存在明显差异，其中北部林区整体次数较多，牡丹江地区次之，松嫩平原和三江平原地区平均强降温发生次数较少。强降温有明显的区域性特征，并且随着强降温次数的增多其区域性更加明显。

（2）黑龙江省春季强降温次数80年代强降温次数较少，90年代减少到最少，21世纪以后开始逐年代增加，21世纪10年代年平均强降温总次数最多；春季强降温次数的年际变化比较明显，整体呈增多趋势，并通过了显著性检验；春季强降温主要发生在3月份，5月份仅大兴安岭地区有强降温天气出现。

（3）黑龙江省春季各强度强降温次数的变率较大，强降温次数随着降温强度的增大而迅速减少。

（4）黑龙江省春季强降温天气将给交通、电力等行业的正常生产以及公众的日常生活都带来较大影响，应该从预报准确、预警及时，多样防治、及时救灾，部门联动、广泛宣传等角度建立黑龙江省春季强降温天气的气象服务流程。

[1]王明洁,周永吉,邹立尧.黑龙江省寒潮天气及预报[J].黑龙江气象,2000,30(3):29-32.

[2]王遵娅,丁一汇.近53年中国寒潮的变化特征及其可能原因[J].大气科学,2006,30(6):1068-1076.

[3]杨晓玲,丁文魁,马中华等.河西走廊东部强降温变化特征和典型环流型[J].气象,2016,42(6):756-763.

[4]周一,刘松涛,吴迎旭.黑龙江省灾害性天气统计分析[J].黑龙江气象,2008,25(4):30-32.

[5]王胜,田红,谢五三等.近50年安徽省冬半年寒潮气候特征及其对越冬作物的影响[J].暴雨灾害,2011,30 (2):188-192.

[6]尹东.对今年初冰冻气象灾害的思考与对策[J].前进论坛,2008-06-05.

[7]林良勋,吴乃庚,蔡安安等.广东2008年低温雨雪冰冻灾害及气象应急响应[J].气象,2009,35(05):26-33.

[8]罗文芳,刘贵玲.提高应对气象灾害应急气象服务能力的探讨与思考[J].防灾科技学院学报,2008,10(2): 77-80.

[9]王莘,我国公共气象服务现状、问题及对策[J].青海气象,2011,04:2-11.

表2 1961-2011年绥化市各县区年降水量极值及出现年份

从表2可见，1961-2011年绥棱、北林、望奎、青冈、明水、兰西、安达的年降水量极小值均出现在El Nino年（1969、1983、1998、2002年），其中庆安的年降水量极小值出现在El Nino次年（2010年）；绥棱、庆安、北林、望奎、明水的年降水量极大值均出现在El Nino次年（1988、1993、1998、2005年），其中兰西的年降水量极大值出现在El Nino次年（2004年）。由此可见，El Nino事件对绥化市各县区的年降水量有不同程度的影响，El Nino年绥化市年降水量会异常偏小，El Nino次年绥化市年降水量会异常偏多。