林骏杰，黄思源，黄淼

（连山县气象局，广东连山 513200）

连山壮族瑶族自治县，隶属广东省清远市，地处南岭五岭之一的萌诸山脉之中，位于粤、湘、桂三省（区）结合部。西至广西壮族自治区贺州市八步区、北与湖南省江华瑶族自治县相接，有不少海拔1 000 m以上的山峰，北部和南部年平均气温相差接近5℃，冬春季常受北方南下的强冷空气和寒潮的影响，或受持续补充的冷空气影响，常会造成低温、霜冻天气。低温和霜冻常使越冬的农作物、水产鱼类、禽畜等受冻害，以致减产或死亡，是连山冬春季主要的灾害性天气［1］。

在全球变暖的气候背景下，极端温度变化特征的区域性和季节性存在差异［2］。许多学者对我国过去几十年低温和霜冻日数变化趋势进行了研 究［3-5］。林 良勋 等［6］、李 达 旋 等［7］、郭 媚媚［8］、余江华［9］对广东省清远市区、肇庆市以及开平市的低温霜冻情况进行了分析，但对地处山区的连山县，低温、霜冻的研究甚少，本研究对连山低温、霜冻气候特征及其演变趋势等进行统计分析，以得出低温、霜冻天气变化的规律，对进一步改善低温、霜冻预报、防灾减灾以及充分利用气候资源，针对性地为精准扶贫农业项目的规划和调整提供科学依据，进一步推动实施精准扶贫项目的发展等都有重要意义。

1 资料与方法

利用广东清远连山气象站1962—2010年低温、霜冻资料，根据业务规定［10］和广东省的天气气候特点［11］，定义日最低气温≤5℃为一个低温日；霜冻的定义是将秋季第一次地面出现白霜或地面温度≤0℃的日期定为初霜冻日，翌年春季最后一次地面出现白霜或地面温度≤0℃的日期定为终霜冻日，将每年10月至翌年4月观测到的霜日记录定义为当年的霜冻。当年终霜冻日与初霜冻日之间的日数总和称为无霜冻期。将全年日期按顺序进行编号：1、2、……、364、365（366）分别表示1月1日、1月2日、……、12月30日、12月31日。

本研究采用数理统计、Mann-Kendall和Morlet小波分析、滑动 t检验，Yamamoto等方法［12-14］分析连山低温、霜冻的变化特征。

2 结果及分析

2.1 低温、霜冻日数年际变化

统计可知，连山近50年以来，共出现低温日数2 137 d，年平均低温日数43.6 d；霜冻日数共605 d，年平均霜冻日数12.3 d（图1）。年低温日数最多出现在2008年，有71 d，1962、1984年次之，有66 d，最少的是1997年，也有21 d；霜冻日数最多是1962年，有36 d，次之是1975年，有34 d，最少的日数出现在1987—1988年，0 d。霜冻日数的回归系数b为-0.168 9 d/年，说明随时间的增加，霜冻日数呈下降趋势，每10年减少近1.7 d；低温日数的回归系数 b为 -0.244 d/年，低温日数呈明显减少趋势，每10年减少2.44 d。从5年滑动平均曲线可以看出，低温、霜冻的趋势变化十分接近，从侧面反映出两者之间较为密切的关系。从20世纪60年代到70年代初、中期，低温、霜冻都呈现稳定的减少趋势，70年代后期到80年代中期出现先下降再上升的阶段，80年代中期往后波动性下降趋势较明显，到了2000年代，再次呈现出上升趋势，低温日数上升趋势较明显，霜冻上升趋势较缓。总体上低温、霜冻天气是在减少的，这与全球气候变暖有关。

图1 连山低温和霜冻日数逐年分布

2.2 低温、霜冻日数月变化

从表1可以看出，低温、霜冻天气一般出现在每年11月至翌年3月，但主要集中在12月至翌年2月。

表1 低温、霜冻日逐月分布

低温天气1、12月的频率占全年的64.62%，而霜冻出现在这两个月的占比为78.69%；低温日数出现最多月份为1月，平均15.5 d，其次为12月，平均12.7 d，对于霜冻，出现最多月份则为12月，平均 5.2 d，1月份次之，平均 4.6 d；4和10月，出现低温、霜冻几率极低，近50年来只有1969年的4月和1991年的10月出现过霜冻，出现低温的年份也极少，而3月出现低温的概率大于出现霜冻几率，3月份出现低温的频率也有5.76%。

2.3 初霜和终霜冻日

通过对初霜冻的统计分析，连山县最早初霜冻日出现在1991年10月29日，平均初霜冻日12月9日（图2）。初霜冻总体呈现推迟趋势，每10年初霜冻日推迟1.3 d，近50年出现2年没有初霜冻日，分别是1997、2002年，20世纪60年代到70年代中期，初霜日略有推迟，而在20世纪70年代中期到后期，则是略有提前，80年代开始到80年代末期为一个稳定期，90年代初期出现大幅提前，中期后期又迅速转为推迟，直至2000年后又逐渐小幅提前。初霜冻日主要出现在11月下旬、12月上旬，而12月中、下旬与出现初霜冻的频率一致，仅次于12月上旬，从10月下旬开始一直到翌年1月上旬均有初霜冻出现。

图2 连山初霜冻日的年变化

连山县最晚终霜冻日出现在1969年4月6日，平均终霜冻日2月8日（图3）。近50年，终霜冻总体呈现提早趋势，每10年终霜冻日提早近5.3 d，20世纪60年代到70年代中期，终霜冻日基本上呈波动提前趋势，20世纪70年代中期到后期小幅度推迟，70年代后期到80年代中期为一个提前期，80年代中后期为小幅度推迟，90年代至2000年代，小幅度提前，2000年后又逐渐小幅度推迟。终霜冻日主要出现在2、3月上旬和1月下旬，从1月上旬开始一直到3月中旬均有可能出现终霜冻。

图3 连山终霜冻日的年变化

2.4 无霜期

对连山无霜期的统计分析可知，连山县近50年来平均无霜期为305 d，存在3个较为明显的波动延长期，20世纪60年代到70年代中期，无霜期波动延长；70年代中、后期无霜期波动缩短，80年代初、中期为延长期，80年代中期到后期为缩短期，整个90年代为无霜期延长期，直至2000年后又进入缩短期。但无霜期总体上呈显著的延长趋势（图4）。

图4 连山无霜期的年变化

2.5 低温、霜冻日数突变检验

1）Mann-Kendall突变检验。

采用Mann-Kendall法（图略），通过对连山近50年逐年低温、霜冻序列进行突变分析，UF为年低温、霜冻日顺序时间序列曲线，UB为年低温、霜冻日逆序时间序列曲线。UF＜0，可以说明低温、霜冻整体上是呈减少趋势。在显著水平α=0.05时，低温在 1965—1967、1980—1983、1997—2010年，而霜冻在2000—2003年均超过信度的下限，说明这些时段减少趋势非常显著。

2）滑动t检验、Yamamoto检验。

为进一步验证突变年份，本研究利用滑动t检验、Yamamoto检验方法（图略）对连山低温、霜冻日数可能的突变点进行检验，分别取步长n1=n2=5，给定α=0.05的显著性水平检验，两种方法表明，低温、霜冻均不存在突变年。

2.6 低温、霜冻日数小波分析

从低温、霜冻日数时序小波分析实部图（图5）中可以清晰看到小波系数分布形成了各种正负相间的震荡中心，表明连山近50年低温、霜冻日数变化趋势包含多个不同时间尺度的周期变化。

图5 连山逐年低温日数（a）和霜冻日数（b）小波实部

低温在20世纪80年代末期至2010年存在着准5年，60到80年代中期存在准10年的周期，而准16和21年周期则贯穿了近50年的时间。对于霜冻，周期震荡较为有规律，存在准5、10、17年多重时间周期尺度上的嵌套结构现象，其中10和17年存在较为明显的正负闭合中心，为主要震荡周期，尤其17年的震荡为最强，存在明显的霜冻多-少-多-少-多-少交替的周期变化，周期变化为8～9年。

3 灾害个例

1）2011年12月21—25日，连山县出现了局部低温霜冻天气，最低气温下降到-1℃，据农业局初步统计，农作物受霜冻损失，蔬菜867 hm2、绿肥 1 333 hm2、果树 400 hm2。

2）2016年1月23—25日由于受雨雪和早晨霜冰冻天气影响，连山县太保镇莲塘蔬菜种植基地和龙颈蔬菜种植基地，12 hm2蔬菜完全绝收，经济损失严重，经初步估计损失达50万元。吉田镇东风村委会造对、上台等村水果种植专业合作社、专业户的春桔受雪冰霜冻灾害面积67 hm2，造成经济损失1 500万元。小三江镇三才村蔬菜受灾面积1.1 hm2；省洞村委会山羊养殖合作社、养殖户霜冻冻死羔羊20头，经济损失0.4万元。

通过个例分析，可客观了解低温、霜冻对连山精准扶贫农业发展的影响较大。

4 防御措施

4.1 低温、霜冻预防主要方法

1）覆盖法［15-16］。用稻草杆、旧塑料薄膜、野草等覆盖作物，用以防止冷空气的侵袭，以减少土壤表面热量向外流失。

2）煨烟法。在预报有霜冻天气的夜间，当地面温度降至1℃左右时，即可在农田上风方煨烟，生成的烟幕可使降温减缓，起到保温作用，从而达到防范霜冻的日的。

3）浇水法。在预计低温、霜冻来临的前一天，对农田进行浇水灌溉，以延缓温度下降，从而保持土壤温度。

4.2 霜冻后的补救措施

1）作物遭受霜冻之后，在太阳出来之前，浇水或喷清水洗霜，可减轻作物霜冻危害。

2）对已发生冻害的作物，应及时进行清除。

3）加强田间管理。做好作物病虫害的防治。当农作物受到冻害后，其植株体会变得很脆弱，抵抗力变差，容易发生病虫害，所以作物遭受霜冻后，注意防范病虫害的发生，最大限度地减少由于病虫害所造成的损失；另外，需要加强土肥水综合管理，养根壮苗，增加产量。

4.3 建议

根据连山低温、霜冻气候特点，选育适应当地气候条件和抗霜冻能力强的作物品种，调整播种期、栽培期，在无霜期播种、合理施底肥，促进作物健壮生长，从而提高作物的抗寒性。多关注气象部门多渠道发布的天气预报预警信息，当遭受较强冷空气或强冷空气影响时，提前做好低温、霜冻防范准备工作。

5 结论

1）连山县年平均低温和霜冻日数分别为43.6和12.3 d。霜冻日数每10年减少近1.7 d；低温日数每10年减少2.4 d，总体上低温、霜冻都呈现减少趋势。

2）低温、霜冻主要集中在12月至翌年2月。低温天气出现在1、12月的频率占全年64.62%，而霜冻出现在这两个月的频率为78.69%；低温日数出现最多月份为1月，平均15.5 d，其次为12月，平均12.7 d；霜冻出现最多月份为12月，平均5.2 d，1月份次之，平均4.6 d。

3）平均初霜冻日为12月9日。初霜冻总体呈现推迟趋势，每10年初霜冻日推迟1.3 d，初霜冻日主要出现在11月下旬、12月上旬。平均终霜冻日2月8日。终霜冻总体呈现提早趋势，每10年终霜冻日提早近5.3 d，终霜冻日主要出现在2、3月上旬和1月下旬。平均无霜期为305 d，无霜期总体上呈显著的延长趋势。

4）低温在20世纪80年代末期至2010年存在着准5年的周期，60到80年代中期存在准10年的周期，而准16和21年则贯穿了近50年的时间。霜冻存在准5、10、17年多重时间周期尺度上的嵌套结构现象，其中10和17年为主要震荡周期，尤其17年的震荡为最强，周期变化为8～9年。低温、霜冻没有发生突变。

由于连山独特的地理位置，南北差异较大，而资料主要是连山中北部的国家一般气象站资料，难以较全面代表连山，所得结论还需要进一步的研究。