1961—2019年青海共和地區霜凍氣候特征分析

楊玉平

摘要 根據青海省共和縣氣象局觀測的1961—2019年近59年逐日最低氣溫資料，采用氣候統計方法，對共和地區初、終霜凍變化規律進行分析研究，得出共和地區霜凍的氣候特征。結果表明：1961—2019年共和地區≤0℃霜凍的終日以每10年3.4 d的速率呈極顯著的提前趨勢，初日以每10年3.9 d的速率呈顯著的后延趨勢，終日提前的幅度小于初日后延的幅度;無霜期以每10年7.3 d的速率呈現極顯著延長趨勢。初、終霜日的絕對變率小于無霜期的絕對變率。霜凍初、終日80%的保證率分別在5月3日和9月19日，無霜期80%的保證率為121 d。

關鍵詞 霜凍;氣候特征;變化趨勢;共和

中圖分類號：S425 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2020）04-0-02

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.04.033

霜凍是指植物生長季節里因土壤表面和植株體溫度降低至0℃或0℃以下而引起植物凍害，是一種常見的農業氣象災害，歷來就是農業科學、氣象科學及其他相關科學研究的重點問題[1-2]。在作物剛開始生長階段或作物成熟階段出現霜凍，會對農作物造成嚴重危害。為了有效地預防霜凍災害，許多學者對霜凍的發生規律、形成機理、預防措施及對農業生產的影響等方面進行了研究[3-8]。陳芳等[9]認為近45年來，青海省大部分地區早（秋）霜凍初日推遲，晚（春）霜凍終日提前，無霜期延長，并且隨著氣候變暖使早霜凍危害減輕，晚霜凍危害加重;嚴應存等[10]認為青海省種植區均有霜凍災害，發生時段主要在4—9月，5月發生頻率最高;劉義花等[11]認為近50年來湟水河流域無霜期在94～155 d，以每10年4 d的速率延長。

共和縣地處青藏高原東北角，平均海拔3 200 m，總面積17 300 km2，總人口136 000余人，全縣農作物總播種面積達2.96×104 km2。具有顯著的高原大陸性氣候特征。主要氣象災害有：大風、沙塵暴、干旱、霜凍、冰雹、山洪、雪災等。共和地區每年都有不同程度的霜凍發生，霜凍災害是制約當地農業生產發展的主要因素之一，但目前對共和地區霜凍研究的文獻還比較少見[12-14]。因此，對共和地區初、終霜凍氣候特征進行分析，為做好霜凍的預報和防御、合理利用氣候資源、調整種植結果、分析當地熱量提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 資料來源

選取青海省共和縣氣象局觀測的1961—2019年共59年的逐日最低氣溫數據，計算霜凍初終日期間的無霜期日數。把日最低氣溫≤0℃作為霜凍標準，終霜日定義為前半年最后一次出現日最低氣溫≤0℃的日期，初霜日定義為后半年首次出現日最低氣溫≤0℃的日期[15]。無霜期是一年中終霜后至初霜前的一整段時間，在這一期間內，沒有霜凍出現[16]。采用1981—2010年的30年平均值為多年平均值。

1.2 研究方法

1.2.1 JuLian日換算方法 即將霜凍初日、終日出現日期轉換為距離1月1日的實際日數，得到霜凍初日、終日的時間序列[17]。

1.2.2 線性傾向估計法 運用線性傾向估計法分析霜凍初日、終日、無霜期的變化規律[18]。

1.2.3 80%保證率 保證率是指某一界限以上或以下要素各值出現機率的總和。利用如下方法計算80%的保證率[19-20]。

式中是P80%的保證率;為均方差;為序列的均值;為變異系數，可由下式算出。

1.2.4 絕對變率 用以下式子計算初終霜日及無霜期的絕對變率。

2 結果與分析

2.1 霜凍終日變化趨勢

1961—2019年近59年共和地區霜凍終日日序呈現出波動提前的趨勢，以每10年3.4 d的速率提前，線性相關系數為0.476，通過99.99%的顯著性檢驗（圖1）。

近59年≤0℃霜凍終日日序提前了20.2 d，提前趨勢顯著。共和地區≤0℃霜凍終日歷年平均日序為129.9（5月10日），最早日序為106.0（1992年4月17日），最晚日序為166.0（1969年6月16日），最早與最晚日序差值60 d?！?℃霜凍終日日序絕對變率為9.7，變異系數為9.5%，80%的保證率在5月3日（表1）。

2.2 霜凍初日變化趨勢

近59年來共和地區≤0℃霜凍初日日序呈現出波動延遲的趨勢，氣候傾向率為3.9 d/10年，線性相關系數為0.687，通過99.99%的顯著性檢驗（圖2）。

近59年來≤0℃霜凍初日日序推遲了22.9天，推遲趨勢極顯著。共和地區≤0℃霜凍歷年平均日序為272.6（9月30日），初霜日發生日序最早為241.0（1962年8月30日），最晚為286.0（2000年10月14日），最早與最晚日序差值為45 d?！?℃霜凍初日日序的絕對變率為7.9，變異系數為3.6%，80%的保證率在9月19日（表1）。

上述結果表明，共和地區初霜日的絕對變率要小于終霜日的絕對變率，初霜日較終霜日穩定，年際差異相對較小。從最小值和最大值的差值來看，終霜日為60 d，初霜日為45 d，說明共和地區的終霜日年際差異較大，穩定性差，對農作物的苗期以及果樹的花期產生不利影響。

2.3 無霜期的變化趨勢

農作物的生長期也與無霜期有著密切關系，無霜期長，生長期也長。近59年來無霜期日數呈現出波動延長的趨勢，其氣候傾向率為7.3 d/10年，線性相關系數為0.719，通過99.99%顯著性水平檢驗，即近59年來顯著延長了43.1 d（圖3）。

共和地區無霜期日數的歷年平均值為141.6 d，絕對變率為14.1，變異系數為12.9%，80%的保證率在121 d（表1）。

隨著年份的增加，共和地區霜凍的終日提前、初日延遲、無霜期延長，這與許多學者的研究結論相一致，說明隨著全球氣候變暖，不同地區的霜凍的年際變化規律具有相似性[21-23]。

3 結論

（1）1961—2019年共和地區≤0℃霜凍的終日歷年平均日期為5月10日，初日歷年平均日期為9月30日，無霜期日數的歷年平均值為141.6 d。

（2）1961—2019年共和地區≤0℃霜凍的終日3.4 d/10年的速率呈極顯著的提前趨勢，初日以3.9 d/10年的速率呈顯著的后延趨勢，終日提前的幅度小于初日后延的幅度;無霜期以7.3 d/10年的速率呈現極顯著延長趨勢。

（3）初、終霜日的絕對變率小于無霜期的絕對變率。霜凍終日80%的保證率在5月3日，初日80%的保證率在9月19日，無霜期80%的保證率在121 d。

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責任編輯：黃艷飛