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探究青县境内近46年内初、终霜冻变化规律

2020-06-13 415 上传者：管理员

摘要：利用高青县1972—2017年近46a地面气象观测资料，采用气候统计方法，对高青县境内初、终霜冻变化规律进行分析研究，得出高青县霜冻的气候特征。结果表明，近46a来高青县初霜最早出现在10月9日(1981年)，最晚出现在11月17日(1998年)，平均出现在10月26日；终霜最早结束在2月11日(1977年)，最晚5月3日(1995年)，平均在4月8日；终霜的平均绝对变率大于初霜的平均绝对变率，除20世纪90年代(1990—1999年)无霜期缩短外，其它年份无霜期均为延长趋势，这表明90年代处于相对较冷期，其它年份处于相对较暖期。高青县出现偏早和特早初霜冻的频率为13%，偏晚和特晚终霜冻的频率为10.9%，虽然频率较小，但也会造成一定的危害，因此，霜冻是高青县主要的气象灾害之一。

关键词：
变化
气象灾害
气象科学
霜冻
高青县
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霜冻是一种常见的农业气象灾害，历来就是农业科学、气象科学及其它相关科学研究的重点课题。杨晓霞[1]等学者对山东省霜冻天气分区进行了分析，建立了山东省霜冻天气分区客观预报方法；杜军[2]等学者对近40a拉萨霜期变化的气候特征分析进行了研究；丁文魁[3]等学者对武威市初、终霜日气候特征进行了分析；许莹[4]等学者对安徽省冬小麦春霜冻害气象指标进行了研究；柴德美[5]等学者对定陶近53a无霜期变化特征进行了分析。高青县位于鲁中北部，属温带季风大陆性气候，光热资源较丰富，境内主要农作物有小麦、玉米、水稻、棉花，霜冻对农业生产的影响较大，但针对高青县霜冻期研究文献较少。对高青县初、终霜气候特征进行分析，对研究当地霜冻气候变化、预报和防御，以及合利利用气候资源、调整种植结构，分析当地热量提供参考。

1、资料来源及统计方法

所用资料取自高青县地面观测站1972—2017年共46a气象观测资料，参考《作物霜冻等级》气象行业标准和中国科学技术蓝皮书第5号《气候》[6,7]，把地面最低温度≤0℃作为霜冻标准，初霜日为首次出现地面最低温度≤0℃的日期，终霜日为次年最晚出现地面最低温度≤0℃的日期。采用数理统计、5a滑动平均法、线性趋势法等气候统计方法。

2、结果与分析

从近46a逐年变化曲线图可以看出，高青县初霜日（图1）最早出现在10月9日，最晚出现在11月17日，平均初霜日出现在10月26日；终霜日（图2）最早出现在2月11日，最晚出现在5月3日，平均终霜日出现在4月8日；从5a滑动平均曲线可以看出，1998年以前初霜日较平均值出现偏早，1998年以后较平均值持平或推迟，最早提前8d，出现在80年代后期；最晚推迟9d，出现在2016、2017年。终霜日1982—2006年、2011—2015年较平均值出现时间推迟，其它年份提前，最早提前27d，出现在70年代末至80年代初，最晚推迟13d，出现在1998年。初霜日推迟、终霜期提前，表明无霜期日数延长，热量条件增加，从以上分析结果得知，近10a来无霜期延长的趋势。

图1初霜日逐年变化曲线

2.1初、终霜期异常性判别

运用平均值x和均方差σ判断指标[8]对初终霜日进行异常性判别，若初、终霜日波动数值在x±σ之间，为初、终霜日正常波动，若初、终霜日波动数值在x±σ和x±2σ之间，为偏晚或偏早；若初、终霜日波劝数值在x±2σ之外，为初、终霜日特晚或特早。平均值，分析结果见表1。

表1高青县初、终霜异常等级年数

由表1可见，初霜日正常年数最多为33a，出现频率为71.7%，异常年数为13a，出现频率为28.3%，其中偏早出现5a、偏晚出现6a，特早1a，特晚1a。终霜日正常年数最多为37a，出现频率为80.4%，异常年数为9a，出现频率为19.6%，其中偏早出现3a、偏晚出现5a，特早1a。偏早和特早的初霜冻及偏晚或特晚的终霜冻会对农业生产造成不利影响，其他对农作物相对影响较小，由上分析可知，高青县出现偏早和特早初霜冻的频率为13%，偏晚和特晚终霜冻的频率为10.9%，虽然频率较小，但也会造成一定的危害，因此，霜冻是高青县主要的气象灾害之一。

图2终霜日逐年变化曲线

2.2初、终霜期及无霜期绝对变率

分别计算近46a高青县初、终霜日绝对变率，对高青县霜期时间序列的离散程度进行分析，得出近46a高青县霜期气候变化特征，绝对变率分为平均绝对变率、极差，其统计结果见表2。

由表2可见，高青县终霜日的平均绝对变率大于初霜日的平均绝对变率，这表明初霜日较终霜日较稳定，年际差异相对小；从极差值来看，初霜日39d，而终霜日81d，表明终霜的稳定性差，对小麦返青期生长较为不利。

表2霜期绝对变率统计

2.3初、终霜日气候变化频率

对近46a来初、终霜日距平均初、终霜日离散程度进行统计，采用5d为一周期，分别统计初终霜日提前（推迟）频率，统计结果见表3。

表3初、终霜日提前（推迟）频率表（单位：d)

表3为近46a高青县初(终)霜频率分布，从表2可以看出，初霜日以提早1～5d频率最大为32.61%，平均每3.1a一遇，提早6～10d、11～15d、16～20d频率分别为10.87%、8.70%、2.17%，分别为每9.2年、11.5a、46a一遇；初霜日推迟以6～10d频率最大为17.39%，平均每5.8a一遇；推迟1～5d、11～15d、16～20d、21～25d频率分别为15.22%、6.52%、2.17%、2.17%，平均每6.6a、15.3a、46a、46a一遇。终霜日提早以1～5d频率最大，为19.57%，平均每年5.1年一遇；提早6～10d11～15d、16～20d、26a以上频率分别为4.35%、8.70%、4.35%、4.35%，分别平均为每23a、11.5a、23a、23a一遇。推迟6～10频率最大为21.74%，平均每4.6a一遇；推迟1～5d、11～15d、16～20、21～25d频率分别为13.04%、10.87%、6.52%、2.17%，平均为每7.7a、9.2a、15.3a、46a一遇。

2.4初、终霜日及无霜期年代变化

表4给出高青县各年代（每10a）霜期变化情况，对于初、终霜日来说，正（负）值表示该时期的初、终霜来得晚（早）。

表4初、终霜日及无霜期年代变化

由表4可知，在70年代的8a中初霜期提前2d开始，终霜期提前19d结束，相应无霜期延长17d;80年代初霜期提前6d开始，终霜期推迟8d结束，无霜期缩短14d;90年代初霜期推迟2d开始，终霜日推迟7天，无霜期缩短5d;21世纪初10年，初霜期推迟1d，无霜期延长1d,2010—2017年近8年来，初霜日推迟5d，无霜期延长5天，除80、90年代无霜期缩短外，其它年份无霜期均为延长趋势，这表明当地热量条件有增加趋势，有利于农作物生长。

2.5初、终霜日及无霜期气候倾向率

对近46a初、终霜日气候变化趋势用线性倾向估计法[9]，即为线性气候倾向率，其表达式为：为气象要素，在这里指初、终霜日，t为时间，a1×10为每10a气候倾向率，表示每10a变化率，a0、a1y为系数，用最小二乘法确定，即满足统计结果见表4，初、终霜日为正表示推迟，为负则相反，无霜期为正表示延长。

由表5可以看出，近46a初霜日总的趋势为每10a推迟2.5d,70年代、90年代、2010—2017年以后分别为每年推迟1.5d、0.9d、1.0d,80年代、2001—2009年均为提前，分别每年提前0.6d、0.4d；终霜日总的趋势为每10a推迟2.4d,70、80、90年代每年平均推迟0.2d、0.1d、0.6d,2000年以后则每年分别提前0.1d、3.0d,2010—2017年终霜日提前最为明显，平均每年延长3.0d。

表5初、终霜日及无霜期气候倾向率

3、小结

(1)高青县初霜日最早出现在10月9日，最晚出现在11月17日，平均初霜日出现在10月26日；终霜日最早出现在2月11日，最晚出现在5月3日，平均终霜日出现在4月8日；初（终）霜日以提早1～5d频率最大，初（终）霜日推迟以6～10d频率最大。终霜日的平均绝对变率大于初霜日的平均绝对变率，这表明初霜日较终霜日较稳定，年际差异相对小；从极差值来看，终霜日较初霜日多42d，表明终霜的稳定性差，对小麦返青期生长较为不利。

(2)从年代变化看，在70年代初（终）霜期均提前，终霜日提前日数大于初霜日，故无霜期延长；80年代初霜期提前6d开始，终霜期推迟8d结束，无霜期缩短14d;90年代初霜期推迟2d开始，终霜日推迟7d，无霜期缩短5d;21世纪初10a，初霜期推迟1d，无霜期延长1d,2010—2017年初的8a来，初霜日推迟5d，无霜期延长5d，除80、90年代无霜期缩短外，其它年份无霜期均为延长趋势，这表明当地热量条件有增加趋势，有利于农作物生长。

(3)从以上结果可以看出，近年来初霜日推迟、终霜日提前，能短时避开农作物生育期，使作物免受霜冻灾害的影响，无霜期延长，对农作物生长提供充足的热量资源，但由于其稳定性差，对小麦、棉花等作物生长不利。

(4)确定合理的种植制度和作物布局，选择抗霜冻较强的作物品种，在农业管理上采取积极措施，如灌溉法、覆盖法，以减少霜冻对农业生产的影响。

参考文献：

[1]杨晓霞,高留喜.1999.山东省霜冻天气分区客观预报方法[J].气象,25(6):31—34.

[2]杜军，向毓意.近40年拉萨霜期变化的气候特征分析[J].应用气象学报,1999,10(3):379—383.

[3]丁文魁,杨晓玲，殷玉春，等.武威市初、终霜日气候特征[J].气象科技,2016,44(4):647—652.

[4]许莹,马晓群.2014.安徽省冬小麦春霜冻害气象指标的研究[J].气象,40(7):852—859.

[5]柴德美,刘瑞莲.定陶近53年无霜期变化特征分析[J].青海气象,2017(02):38—40.

[6]中国气象标准化信息网[EB/OL].(2012—01—19)[2015—08—14].

[7]国家科学技术委员会.中国科学技术蓝皮书第5号《气候》[M].北京：科学技术文献出版社，1990:25—26.

[8]邹京发.运用平均值和均方差判断指标的异常波动[J].冶金动力，1981(1):55—56.

[9]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,2007:37—41.