徐相明,顾品强,姚寅秋,王正大,汤晨阳,尹荔阳

(奉贤区气象局,上海 201416)

在全球变暖的气候背景下，我国冬季气温也呈现出明显的增温趋势，如孔祥伟等[1]发现大气环流异常和城市化共同导致兰州冬季显著增温，张博宇[2]、王淼[3]、纪凡华[4]、刘炳涛[5]等分析发现陕西、山东、上海等地冬季、春季增温比秋季、夏季显著。冬季升温有利于农作物安全越冬、取暖能源消耗降低[6]，但导致油菜等出现冬季旺长[7]、蔬菜抽薹及果树萌动提前，提升农作物遭遇“倒春寒”及低温冻害致灾风险[8]，加剧病虫害爆发[9]，且不利于蜜蜂安全越冬[10]，并增大人类呼吸道感染疾病的发病概率[9]。

奉贤作为上海南部郊区，年平均气温也呈升高趋势，主要由冬季、春季增温引起[11]，与上海气温变化趋势一致，且导致近年暖冬出现频次趋多。而随着暖冬的持续，作物栽培品种及农户管理模式等亟需转变，以适应气候变化对奉贤农业安全生产带来的影响。目前针对奉贤地区暖冬现象的研究极少，因此，本文在统计分析1960—2019年奉贤冬季平均气温变化特征的基础上，分析冬季冷暖事件发生特征，为更好地服务当地冬季工农业生产、城市运行及提升气象防灾减灾能力提供参考。

1 材料与方法

1960—2019年气温、降水、日照等地面观测资料均来源于上海市奉贤区气象台。采用线性分析、累计距平等方法对温度特征进行分析。冬季为上年12月—当年2月，即2019年冬季是指2018年12月至2019年2月。常年冬季气候值统计时段为1981—2010年。暖冬、冷冬等级采用《GB/T 21983—2008暖冬等级》《GB/T 33675—2017冷冬等级》中的单站暖(冷)冬等级划分指标,即：Δt≥1.29δ为强暖冬，0.43δ≤Δt<1.29δ为弱暖冬，-0.43δ<Δt<0.43δ为常冬，-0.43δ≤Δt<-1.29δ为弱冷冬，Δt≤-1.29δ为强冷冬，Δt为当年冬季气温与常年冬季气候值的差值，δ为冬季气温标准差。通过对1960—2019年奉贤地区冬季气温求标准差，得出δ=1.04 ℃，即0.43δ、1.29δ分别为0.45 ℃、1.34 ℃。

2 奉贤地区冬季气温变化特征

2.1 冬季及冬季各月平均气温年际变化

经统计，奉贤地区1960—2019年冬季平均气温最低为1.8 ℃(1968年)，最高为7.4 ℃(2017年)，常年气候值为5.4 ℃。奉贤地区近60年的冬季平均气温呈波动式上升趋势，气候倾向率为0.32 ℃/10 a(通过α=0.01显著性检验)，仅20世纪80年代中期、21世纪00年代中期至10年代前期气温偏低。以1980年、2010年为界，对奉贤地区60年冬季平均气温分段求线性趋势(图1)，得出1960—1979年、1980—2009年、2010—2019年三段温度序列的气候倾向率分别为0.27 、0.54、1.62 ℃/10 a，即奉贤地区冬季气温增温速率呈增大趋势，但仅1980—2009年气候倾向率通过了α=0.01显著性检验。统计1960—2019年历年冬季平均气温的距平值(以常年值为基准，下同)，可发现距平累计值从1960年开始逐年下降，1986年达到最低值(-19.6 ℃)，随后开始逐年振荡回升(2019年回升至-2.9 ℃)，即近60年冬季平均气温以1986年为界，之前各年基本低于常年值，而之后则相反，与图1冬季平均气温年际间变化趋势相一致。同时，发现60年冬季平均气温排序前三位的年份均出现在21世纪，即2017年(7.4 ℃)、2001年(6.9 ℃)、2019年(6.8 ℃)，可以看出奉贤地区近年遭遇冬季偏暖的气候概率越来越高。

奉贤地区冬季各月(12月、1月、2月)平均气温常年值分别为6.4、4.1、5.6 ℃，即1月是冬季气温最低月份。各月平均气温均呈增温趋势，气候倾向率分别为0.24、0.32、0.41 ℃/10 a(均通过α=0.01显著性检验)，说明2月增温最明显，12月增温不明显。统计冬季各月平均气温距平值，发现各月距平累计值均呈先下降后上升的变化趋势，最低值分别为-18.5 ℃(1988年)、-22.2(1986年)、-34.7 ℃(1996年)，即12月、1月最低值均出现在20世纪80年代中后期，与冬季平均气温累计距平最低值出现年份相近，而2月最低值出现在20世纪90年代中期，表明12月、1月增温较早，2月较晚。

图1 奉贤地区1960—2019年冬季平均气温年际变化(虚线为趋势线)

2.2 冬季平均最高、最低气温年际变化

经统计，奉贤地区1960—2019年冬季平均最高、最低气温的常年值分别为9.7、1.9 ℃，两者气候倾向率分别为0.24、0.34 ℃/10 a(表1)，均通过α=0.01显著性检验，表明最低气温对奉贤地区冬季增暖贡献大于最高气温，且最高、最低气温的非对称性变化导致气温日较差趋小(气候倾向率为-0.11 ℃/10 a)。各月平均最高、最低气温也均呈升温趋势，且各月平均最低气温均较平均最高气温升温明显，尤其是1月。

表1 奉贤地区1960—2019年冬季及冬季各月平均最高气温、最低气温气候倾向率 单位：℃/10 a

3 奉贤地区冷暖事件变化特征

3.1 冷暖冬的变化

对奉贤地区1960—2019年进行冷暖冬划分(表2)，发现奉贤地区冷冬、暖冬、常冬均以20世纪90年代为界，之前冷冬偏多，之后暖冬偏多，与潘先洁等[12]得出的淮南在20世纪90年代以后有明显的变暖趋势一致。各年代常冬发生概率为20%～40%，其中90年代之前为20%～30%，之后为30%～40%，即奉贤地区随着年份推移，常冬出现频次有所增多。各年代冷冬发生概率为10%～60%，90年代之前各年代均为60%，之后各年代均下降至10%。其中，弱冷冬、强冷冬发生概率分别由30%～40%、20%～30%下降至10%、0%，最后一次强冷冬出现在1986年。暖冬出现的趋势与冷冬相反，各年代暖冬发生概率为10%～60%，90年代之前为10%～20%，之后上升至50%～60%。其中，弱暖冬、强暖冬发生概率分别由10%～20%、0%上升至20%～40%、10%～30%。第一次强暖冬出现在1999年，之后再相继出现5次强暖冬。总之，奉贤地区60年冷冬逐渐减少，暖冬逐渐增加，且1987年以来未出现强冷冬，1999年强暖冬开始出现并趋多，即奉贤地区1960—2019年冬季升温导致暖冬频率及强度均有所增加。

表2 奉贤地区1960—2019年各年代冷暖冬出现年份

3.2 冷暖冬对气象要素的响应

计算1960—2019年逐年冬季气温与上年、当年、下年的年平均气温、年降水量、年降水日数、年日照时数、年极端最高气温、≥35 ℃日数、汛期(6—9月，下同)降水量、汛期降水日数、汛期气温等气象要素的相关系数(表3)，发现年日照时数与冬季气温呈负相关，其余气象要素均呈正相关；上年、当年、下年的年平均气温与冬季气温的相关性最好，均通过α=0.01显著性检验，但降水日数、极端气温与冬季气温相关性均较差；当年的气象因子与冬季气温的相关性大多强于上年、下年,仅当年的年平均气温、年降水日数、汛期气温与冬季气温的相关性略弱于上年。冬季气温与当年的年降水量、汛期降水量呈显著正相关，均通过α=0.01显著性检验。说明奉贤地区冬季气温对年平均气温及当年的年降水量、汛期降水量具有指示性意义。

表3 奉贤地区1960—2019年逐年冬季气温与上年、同年、下年的气象要素的相关系数

奉贤地区汛期正处于作物生长、生殖关键期，如汛期降水的多寡直接影响水稻等生长及品质的形成[13]，且汛期降水占年降水量比率大，年际间降水差异性大，对作物生产、城市安全运行等带来诸多影响。奉贤地区1960—2019年汛期降水量(R汛)常年值、标准差分别为597.9、201.6 mm，以597.9±0.43×201.6 mm为阈值对汛期降水量进行划分，取R汛≤511.2 mm为偏少、511.2 mm

表4 奉贤地区1960—2019年冷暖冬的当年汛期降水量分布情况 单位：a

4 结论与讨论

(1)奉贤地区1960—2019年冬季及冬季各月的平均、最高、最低气温均呈升温趋势，其中2月增温最明显。最低气温对冬季变暖贡献较大。冬季及冬季各月平均气温距平累计值均呈先下降后上升的变化趋势，冬季平均气温在21世纪以来遭遇极端偏暖的气候概率偏高。

(2)奉贤地区1960—2019年冬季升温导致暖冬频率及强度均有所增加，呈现出以冷冬为主转为以暖冬为主。奉贤地区常冬、冷冬、暖冬均以20世纪90年代为界，常冬、暖冬呈增多趋势，冷冬则大幅减少，且1987年以来未出现强冷冬、于1999年强暖冬开始出现并趋多。奉贤地区冷暖冬变化趋势显示近年出现暖冬属于大概率事件，2020年奉贤冬季气温创1960年以来新高，再次出现强暖冬。

(3)冬季气温与上年、同年、下年的年平均气温及当年的年降水量、汛期降水量呈显著正相关。冷冬年汛期降水量以正常至偏少为主，暖冬年汛期降水量以偏多至正常为主。今后，可利用冷暖事件及其变化特征对年平均气温、汛期降水量等开展预报预测，有效提升气象服务能力。