漠河市發展寒地測試產業氣候資源優勢分析

許麗玲，沈月釗，桂 花，朱 紅 ，劉春芳

(1.漠河市氣象局，黑龍江 漠河 165399；2.五常市氣象局， 黑龍江 五常 150200;3.海林市氣象局，黑龍江 海林 157100；4.齊齊哈爾市氣象局,黑龍江 齊齊哈爾 161006)

1 引言

大興安嶺地區漠河位于中國最北端，緯度最高，屬寒溫帶大陸性季風氣候， 冬季受西伯利亞冷空氣的影響，在極地大陸氣團和蒙古高壓控制下，冬季漫長寒冷而干燥，寒冷是大興安嶺地區特有的名片，充分利用冷資源優勢，獲取最大效益。 漠河月平均氣溫低于0 ℃有6 個月，平均結冰日數269 d，年平均日最低氣溫≤-20 ℃的日數130 d。 年平均降雪量是69.6 mm，最大積雪深度50 cm，冰雪期長達6 個月。2023 年1 月20-22 日漠河市連續3 d Tmin≤-50℃， 其中1 月22 日漠河市阿木爾鎮出現極端最低氣溫-53 ℃，突破北極村1969 年最低氣溫-52.3 ℃的歷史極值， 同時也刷新全國最低氣溫的歷史極值。 目前，大興安嶺地區把氣候冷資源轉化為發展的優勢，立足資源稟賦，大力發展“雙寒”產業，把“冷資源”做成“熱產業”。

歐美國家汽車工業起步最早， 在寒地汽車試驗場研究建設方面處于業界領先地位， 瑞典試驗場協會SPGA 的歷史追溯到20 世紀70 年代早期。 目前，寒地汽車試驗場在世界范圍內呈集群式分布。 在歐洲， 主要分布在北歐國家靠近北極圈的地區和俄羅斯遠東地區，包括瑞典阿杰洛格和阿維斯焦、芬蘭拉普蘭伊瓦洛鎮、俄羅斯聯邦薩哈(雅庫特)共和國等。在亞洲，主要分布在北部寒冷地區，包括中國的黑河和呼倫貝爾以及日本的北海道等[1]。 雖然與歐美國家相比，中國汽車工業和寒地汽車試驗場起步都較晚，但發展迅速。 20 世紀80 年代，一汽集團的解放卡車與上汽大眾的桑塔納轎車率先在黑河進行高寒環境試驗,拉開了國內汽車高寒環境試驗的序幕。 2006 年黑河建立第一家對外開放式的冬季汽車試驗場——紅河谷冬季汽車試驗場。 2008 年,德國博世集團在呼倫貝爾市牙克石市建設的冬季汽車試驗場建成并投入使用, 是呼倫貝爾市第一家冬季汽車試驗場，2010年自主品牌汽車逐漸崛起， 支撐企業自主研發的高寒試驗大量增加,在黑河市和呼倫貝爾市陸續涌現了一批冬季汽車試驗場,高寒試驗場地服務逐漸走向產業化[2]。 習近平總書記指出冰天雪地成為群眾致富、鄉村振興的“金山銀山”[3]，大興安嶺主動對接政策，并將“雙寒”產業提升到今后一個時期的主打產業。近年來， 大興安嶺加大招商引資力度， 重點建設汽車、建筑材料、高端裝備、電子產品等設施設備極寒測試天然試驗場,形成了國家寒地測試產業基地的核心區域，并在寒地試車、裝備制造業測試、電子產品測試、 配套設施建設、 人員生活保障等方面持續發力。 作為大興安嶺重點招商引資項目，漠河紅河谷寒地試車基地項目總投資1.07 億元，擁有40 多種試驗道路的設計建設能力以及零部件委托試驗、 整車委托試驗、專項委托試驗等業務。2022 年接待汽車測試企業66 家，帶動漠河市相關行業收入1000 多萬元。據大興安嶺統計部門數據顯示： 一季度大興安嶺參與GDP 增速核算的基礎指標共有31 項，其中21 項指標實現正增長， 合力拉動GDP 實現28.3 億元，大興安嶺地區一季度GDP 同比增長7.1%，位居黑龍江省第4 位[4]。

未來，大興安嶺寒地測試發展思路明確，將漠河市打造成汽車寒地測試基地[4]，形成與呼倫貝爾市、黑河市并駕齊驅的寒地測試產業發展態勢。 隨著各大汽車廠商對極寒天氣要求和標準逐年提高， 開展寒地測試氣候資源研究， 為寒地測試提供氣象理論和政策支撐依據，助力大興安嶺寒地經濟產業發展，為經濟高質量發展加速賦能具有一定意義。

2 數據與方法

利用世界氣象組織 （World Meteorological Organization） 在氣候變化監測會議中所定義的極端氣溫指數， 極端最低氣溫是年內各月日最低氣溫最低值[5]。 為了準確的表述寒冷程度，在氣象專業上制定了“寒冷程度等級表”，氣溫從-40 ℃以下至9.9 ℃,由低到高共分為八級(表1):一級為“極寒”，-40 ℃以下；二級為“酷寒”，-39.9 ℃至-30 ℃；三級為“嚴寒”，-29.9℃至-20 ℃[6]（本文選取三級）；

表1 寒冷程度等級表

本文選用時間序列1974-2022 年10 月-次年4月漠河國家地面氣象觀測站日最低氣溫（Tmin≤-20℃）數據，進行寒地氣候研究，并對漠河市、黑河市、牙克石市國家地面氣象觀測站氣象數據進行對比分析，找出漠河市發展寒地測試產業氣候優勢。

3 寒冷程度分析

3.1 嚴寒天氣年變化

1974-2022 年(10 月-次年4 月)漠河年平均嚴寒日數（-29.9-(-20) ℃）49 d（圖1），嚴寒天氣最早出現的日期是10 月15 日， 最晚出現的日期是4 月16日，48 a 平均嚴寒天氣開始的日期為10 月29 日，結束的日期為3 月30 日。從20 世紀70 年代中期至21世紀20 年代初，嚴寒日數有減少趨勢，其傾向率為-1.43 d/10 a，年嚴寒天氣日數最多是65 d（1979 年10月-1980 年3 月）， 最少只有23 d （2000 年10 月-2001 年3 月）。 當氣溫下降到-20 ℃以下時，耐寒測試汽車才算真正入門。

圖1 漠河嚴寒日數年變化

3.2 酷寒天氣年變化

1974-2022 年(11 月-次年3 月)漠河年平均酷寒日數（-39.9-(-30) ℃）68 d（圖2），酷寒天氣最早出現的日期是11 月3 日，最晚出現的日期是3 月30 日，48 a 平均酷寒天氣開始的日期為11 月16 日， 結束的日期為3 月15 日。 從20 世紀70 年代中期至21世紀20 年代初，酷寒日數傾向率為0.24 d/10 a，酷寒日數呈增加趨勢，其中20 世紀90 年代初至21 世紀10 年代中期，年酷寒天氣增多明顯，年酷寒天氣日數最多是85 d（2008 年11 月-2009 年3 月），最少是45 d（2020 年11 月-2021 年3 月）。 測試中的“冷啟動”項目只有氣溫下降至-35 ℃才能開展。

圖2 漠河酷寒日數年變化

3.3 極寒天氣年變化

1974-2022 年（11 月-次年3 月）漠河年平均極寒天氣（≤-40 ℃）13 d（圖3），年極寒天氣最早出現的日期是11 月17 日， 最晚出現的日期是3 月12日，48 a 平均極寒天氣開始的日期為12 月21 日，結束的日期為2 月4 日。 從20 世紀70 年代中期至21世紀20 年代初，極寒日數傾向率為-2.5 d/10 a（通過0.05 顯著性檢驗），極寒日數呈減少趨勢，漠河年極寒天氣日數最多是47 d （2000 年11 月-2001 年2月），最少是0 d，在1992 年11 月-1993 年3 月沒有出現極寒天氣[7]。在2000 年10 月-2001 年3 月期間，是出現極寒日數最多的一年， 同時也是出現嚴寒天氣日數最少的一年，正好相反，也就是說，嚴寒日數減少，相對于極寒和酷寒天氣增多。

圖3 漠河極寒日數年變化

4 降雪量和雪深分析

4.1 降雪量年變化分析

1974-2022 年漠河年平均降雪量是69.6 mm。 其中漠河年降雪量最多為152.1 mm （圖4）， 出現在1998 年，最少為30.0 mm，出現在2013 年，漠河降雪量存在明顯的年際變化，年降雪量波動較大，總體呈增加趨勢。這和《東北區域氣候變化評估報告：2020 決策者摘要》東北區域降水呈增加趨勢，降水變化空間差異大，北部和東部呈增加趨勢分布特征相一致[8]。

圖4 漠河降雪量年變化

4.2 降雪量月變化分析

1974-2022 年(10 月-次年4 月)漠河月平均降雪量最多出現在10 月， 為16.7 mm， 其次是4 月，為14.8 mm。 漠河降雪最早初日為9 月22 日，最晚終日為5 月22 日，48 a 平均降雪初日在10 月8 日，終日在4 月27 日。

4.3 積雪深度月變化分析

1974-2022 年（10 月下旬-次年4 月上旬）漠河各月平均積雪深度都在9 cm 以上，其中3 月平均積雪深度最大，為24 cm。 漠河地理位置偏北，降溫早，升溫晚。 春、秋兩季雖然降雪偏多，由于冷暖交匯，春季氣溫回暖，積雪開始融化，雪深減小，秋季氣溫下降，開始出現降雪，雪深偏小。

5 氣候空間對比分析

5.1 寒冷級別對比分析

從寒冷級別對比分析（表2），漠河嚴寒、酷寒、極寒平均初日比黑河和牙克石早，極寒、酷寒、嚴寒平均終日比黑河和牙克石晚， 其中酷寒和極寒時段均比黑河和牙克石時段長，漠河≤-20 ℃日數130 d，比黑河多42 d，比牙克石多21 d，寒冷期長。 2023 年1月漠河（阿木爾鎮）極端最低氣溫達到-53 ℃，突破1969 年北極村最低氣溫-52.3 ℃，同時也刷新全國最低氣溫歷史極值，寒地測試挑戰-53 ℃極限，是國內最極寒的地區，極寒條件非常適合汽車及零部件、電子產品、建筑材料、高端裝備，軍工等設施設備極寒測試的天然實驗場，每年10 月末-次年4 月上旬，可以滿足不同溫度環境下測試實驗， 均適宜開展冬季汽車測試活動，是開展冬季測試的理想目的地。

表2 寒冷級別對比分析

5.2 冰雪狀況對比分析

從降雪狀況對比分析（表3），漠河年降雪量69.6 mm，比黑河和牙克石降雪量均偏多，漠河降雪平均初日比黑河和牙克石早， 平均終日比黑河和牙克石晚，積雪日數169 d，比黑河和牙克石積雪期長，漠河最大積雪深度50 cm， 比黑河和牙克石均偏多。 漠河結冰日數244 d， 比黑河和牙克石均偏多。 漠河冰封期長達6 個月， 冰層厚達1-3 m， 冰質清澈，有全國第三大河黑龍江， 水項目形成的測試冰面可為開展冰上汽車提供優質的冰資源。 當江面冰層厚度達到80 cm 以上時， 低附著力的冰雪路面便成為測試底盤、電子設備的最好選擇，ABS（防抱死剎車系統）等底盤剎車輔助功能和牽引力控制系統的好壞，都是在冰雪路面測試出來的。

表3 氣象要素對比分析

5.3 開展寒地測試優勢分析

低溫寒冷： 漠河年平均極寒天氣（≤-40 ℃）13 d， 現在車企越來越看重在極端低溫條件下試車，2023 年1 月漠河出現-53 ℃極寒天氣，具備-50 ℃測試環境。

寒冷期長：漠河市年平均日最低氣溫≤-20 ℃的日數130 d，在各種寒冷程度級別環境溫度下，進行寒地測試。

冰雪期長：漠河冰雪期從10 月下旬開始至第二年4 月中旬結束， 共6 個月， 而黑河和牙克石從11月上旬開始至第二年3 月下旬結束，共5 個月，比漠河少1 個月。

6 結論

本文利用1974-2022 年大興安嶺地區漠河國家地面觀測站日最低氣溫≤-20 ℃、降雪量和積雪深度等氣象要素進行統計分析，并與黑河市、牙克石市的氣候進行對比，得出如下結論：

（1） 漠河市年平均日最低氣溫≤-20 ℃的日數130 d，根據寒冷程度，選取一級極寒、二級酷寒、三級嚴寒進行研究，氣溫決定著發動機冷啟動性能試驗、采暖性能試驗、輪胎試驗、非金屬制品，電子器件等寒區適應性試驗、寒區高速行駛試驗、整車寒區可靠性及振動噪聲試驗等項測試能否正常實行。

（2）通過降雪量和積雪深度分析，在積雪地面進行性能測試、積雪地面最大牽引力測定快動力系統、轉向系統、 制動系統、 燃料供給系統寒區適應性試驗、雪花侵入試驗這些測試項目。 當江面冰層厚度達到80 cm 以上時， 低附著力的冰雪路面便成為測試底盤、電子設備的最好選擇，ABS（防抱死剎車系統）等底盤剎車輔助功能和牽引力控制系統的好壞，都是在冰雪路面測試出來的。

（3）漠河開展寒地測試產業的氣候優勢是低溫寒冷，寒冷期長，冰雪期長。 現在車企越來越看重在極端低溫條件下試車，2023 年1 月漠河出現-53 ℃極寒天氣，具備-50 ℃測試環境。 開展寒地測試氣候資源研究， 為漠河寒地測試產業提供氣象理論和政策支撐依據，助力寒地經濟產業發展，為經濟高質量發展加速賦能具有一定意義。