赵小宁，胡晓黎

(商洛市气象局，陕西商洛 726000)

霜是一种天气现象，通常当地面或靠近地面的物体和空气温度降至0 ℃以下时，水汽在地面或靠近地面物体上凝华而成[1]。无霜期是反映地区热量情况的指标之一。据研究，随着全球气候变暖，美国的初霜日推后，终霜日提前，无霜期延长[2]。德国、奥地利、瑞士和爱沙尼亚的无霜期延长[3]。最新研究表明，1955—2000年中国的无霜期呈延长趋势，特别是1980—2000年，无霜期的延长明显加快；1957—2006年中国大部分地区初霜日逐渐推迟，终霜日不断提前，且终霜日提前的趋势比初霜日推后的趋势明显[4]。

商洛位于秦岭南麓，地势西北高，东南低。区域地理地貌及气侯差异明显，农业布局呈现出多样性。因此对热量资源要求敏感，特别是无霜期的变化对农业产业结构调整及生物繁衍产生较大影响。本文利用1961—2016年商洛市7县(区)气象观测资料，对商洛初、终霜日及无霜期的气候变化特征及规律进行分析，为农业产业结构优化、作物布局和霜冻灾害预报和防御提供参考。

1 数据来源与研究方法

选取商洛市7县(区)1961—2016年初、终霜日及无霜期资料，建立全市初、终霜日数据序列，所有站点均为连续观测数据，记录年限最少为48 a，由于各站数据序列变化趋势基本相同，采用7个站同期算术平均值得到区域逐年数据序列。统计分析各县(区)初、终霜日和无霜期的气候特征，并采用线性倾向估计法分析其区域变化趋势[5]；采用Mann-Kendall检验法(M-K法) 分析区域初、终霜日和无霜期的变化趋势及突变特征[6]。

2 结果与分析

2.1 商洛初、终霜日及无霜期空间分布

受地形和纬度影响，商洛初、终霜日及无霜期日数等值线呈纬向分布，初霜日随纬度和海拔高度的增加提前(图1)，终霜日随纬度和海拔高度的增加推迟(图2)，无霜期随纬度海拔高度的增加缩短[7]。商洛各县(区)多年平均初霜日在10月20至11月8日之间，终霜日在3月22日至4月9日之间，平均无霜期在194～228 d(图3)。

2.2 商洛初霜日变化特征

商洛56 a区域平均初霜日为10月31日，最早为10月15日，最晚为11月19日(表1)。其中最早初霜日为1997年9月26日(洛南)，最晚初霜日为1981、1987年12月17日(商南)，全市区域平均初霜日时间序列绝对变率7.04 d，标准差为8.48 d，说明商洛初霜日年际差异较大。商洛近56 a初霜日呈明显推迟趋势(图4)，线性倾向率为2.1 d/10 a(通过0.005显著性水平检验)。从年代际变化看,20世纪60—70年代平均初霜日变化不大，平均日期为10月28日。20世纪80年代初霜日较平均日期推迟较为明显，平均为11月2日。1989—2002年大多年份初霜日都较平均日期提前，2003年以后初霜日明显推迟。

图1 商洛市1961—2016年初霜日(月/日)分布图

图2 商洛市1961—2016年终霜日(月/日)分布图

图3 商洛市1961—2016年无霜期(单位为d)分布图

时段最早最晚平均平均绝对变率/d标准差/d1961—1970年10月15日11月8日10月28日6.997.881971—1980年10月15日11月11日10月28日5.667.411981—1990年10月18日11月9日11月2日6.517.391990—2000年10月20日11月4日10月27日4.254.902001—2010年10月20日11月15日11月3日4.906.562011—2016年10月26日11月19日11月10日8.039.081961—2016年10月15日11月19日10月31日7.048.48

图4 商洛市1961—2016年初霜日年际变化

2.3 商洛终霜日变化特征

商洛56 a区域平均终霜日为3月29日，最早为3月17日，最晚为4月15日(表2)。其中最早终霜日为1999年2月3日(丹凤)，最晚终霜日为1972年5月15日(洛南)。全市平均终霜日时间序列绝对变率5.54 d，标准差为7.14 d。与初霜日相比，商洛终霜日年际差异较小，稳定性相对较好，商洛56 a来终霜日呈提前趋势(图5)，线性倾向率为-1.0 d/10 a(通过0.05显著性水平检验)。从年代际变化看，各年代平均日期变化不大，其中20世纪60年代大多数年份较平均日期推迟，60年代后期—80年代中期，大多数年份终霜日较平均值推迟，80年代后期—2003年前后，终霜日呈小幅波动，2003年以后终霜日较平均值明显提前。

表2 商洛市1961—2016年终霜日特征值

图5 商洛市1961—2016年终霜日年际变化

2.4 商洛无霜期变化特征分析

商洛56 a区域平均无霜期为214.7 d，最短为187.1 d，最长为238.6 d(表3)，其中最短无霜期为洛南，1972年无霜期141 d，最长无霜期为商南，1990年无霜期285 d。全市区域平均无霜期序列绝对变率9.71 d，标准差为11.87 d。与初霜日和终霜日变化相比较，商洛无霜期年际差异较大，稳定性相对较差。商洛近56 a来无霜期日数呈明显增多趋势(图6)，线性倾向率为3.1 d/10 a(通过0.002显著性水平检验)。由于无霜期随初霜日、终霜日变化而变化，商洛初霜日推后，终霜日提前，导致无霜期延长。其年代际变化与初、终霜日变化基本一致，20世纪60—80年代前期，大多数年份无霜期少于平均值，80年代中、后期大多数年份大于平均值，90年代—2003年前后，大多数年份无霜期少于平均值，2003年以后大多年份多于平均值，且增长趋势明显。

无霜期越长，热量资源越丰富，有利于作物生长[8]。随着无霜期延长，商洛农业种植业发生较大变化，冬小麦种植面积逐年减少，而马铃薯、油菜种植面积增多，可见生长期短的粮食作物逐步增多。同时也显示商洛核桃、油桐、红豆杉等的适宜栽植区也不断向北扩展。无霜期变化范围越大，热量资源的稳定性越差，气候资源利用风险大[9]。商洛无霜期相对较稳定，且呈明显增长趋势，促使热量资源稳定上升，将有利于农业生产，有助于提高农产品产量[8]。

表3 商洛市1961—2016年无霜期特征值 d

图6 商洛市1961—2016年无霜期年际变化

2.5 商洛初、终霜日及无霜期突变特征

图7为商洛近56 a平均初、终霜日及无霜期突变特征曲线，由图7可见，商洛初霜日日期序列在1976年前呈下降趋势，自1976年开始逐渐增加，到2008年增加趋势达到0.05显著性水平，2015年达到0.01显著性水平，表明初霜日推迟趋势十分显著，其中UF和UB曲线在2003年相交于0.05显著性水平线之间，表明商洛初霜日在2003年发生突变，初霜日推迟明显。商洛终霜日日期序列呈现先增加后下降的变化趋势，1999年之前，呈波动增加趋势，从1999年开始呈持续减小趋势，但未能通过0.05显著性水平，没有发生突变。商洛无霜期在1985年前呈减少趋势，自1985年开始逐渐增加，2011年前后达到0.05显著性水平，2014年达到0.01显著性水平，表明商洛无霜期增加趋势十分显著，其中UF和UB曲线在2007年相交于0.05显著性水平线之间，表明无霜期在2007年发生突变，无霜期增加显著。

图7 商洛市1961—2016年平均初、终霜日及无霜期突变曲线

3 小结与讨论

(1)商洛初、终霜日及无霜期日数等值线分布呈纬向分布。随纬度和海拔高度的增加，初霜日逐渐提前，终霜日推迟，无霜期缩短。平均初霜日在10月20至11月8日之间，终霜日在3月22日至4月9日之间，平均无霜期在193.5～227.6 d。

(2)商洛近56 a平均初霜日为10月31日，平均终霜日为3月29日，平均无霜期为214.7 d。近56 a商洛初霜日呈推迟趋势，终霜日呈提前趋势，无霜期呈增长趋势，平均初霜日线性倾向率为2.1 d/10 a，终霜日线性倾向率-1.0 d/10 a，平均无霜期线性倾向率为3.1 d/10 a，其变化有利于农作物生长季延长。

(3)商洛近56 a来，初霜日呈先减小后增大的趋势，初霜日推迟趋势十分显著，在2003年发生突变；终霜日呈先增加后减小的变化趋势，无明显突变，无霜期日数呈现先减小后增大趋势，在2007年发生突变，无霜期增长显著。

参考文献：

[1] 钱锦霞，张霞，张建新，等.近40年山西省初终霜日的变化特征[J].地理学报，2010，65(7)：801-808.

[2] EASTERLING D R. Recent changes in frost days and the frost-free season in the United States[J]. Bulletin of the American Meteorological Society，2002，83(9)：1327-1332.

[3] MENZEL A，JAKOBI G，AHAS R，et al.Variations of the climatological growing season (1951-2000) in Germany compared with other countries[J]. International Journal of Climatology，2003，23(7)：793-812.

[4] 许艳，王国复，王盘兴.近50a中国霜期的变化特征分析[J].气象科学，2009，29(4)：427-433.

[5] 张林梅，李建丽，张建.阿勒泰地区霜冻变化特征分析[J].陕西气象，2014(6)：13-18.

[6] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].2版.北京：气象出版社，2007.

[7] 柏秦凤，李星敏，朱琳.近50年陕西省无霜期的变化及果区霜冻风险分布[J].干旱区资源与环境，2013，27(8)：65-70.

[8] 谷新波，王佳，萨日娜，等. 阿尔山市35 年初终霜日及无霜期变化分析[J]. 内蒙古气象，2008(3)：26-28.

[9] 苗运玲，张林梅，卓世新.哈密地区霜冻气候特征分析及其对农业的影响[J].陕西气象，2016(3)：12-16.