焉耆县春季终霜的气候特征分析

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摘 要：利用焉耆县1951～2012年近62a的气候资料以及1977～1979年两个气象哨和2010年以后建设的3个区域自动站资料，采用线性倾向估计法和Mann-Kendall突变特征统计检验方法、累积距平等方法，分析焉耆地区春季终霜的年际变化趋势、地区差异和突变特征。

关键词：春季终霜；突变检测；小波系数

中图分类号：P463.1 文献标识码：A

1 引言

霜冻也是危害新疆农业生产的一种重要灾害性天气，是一种能使植物遭受冻害或死亡的农业气象灾害，在我国北方甚至南方地区频频发生。焉耆县春季霜冻的灾害，主要是对刚刚出苗的作物产生毁灭性的灾害。当地面最低温度降到0℃时，作物开始受害，为轻霜冻；当日最低气温降到0℃以下时，作物开始严重受害或死亡，为重霜冻。南疆霜冻主要以冷空气活动和地面辐射冷却同时作用而形成。本文主要用年际变化规律、趋势分析、突变检验等对0℃和2℃的终霜历年资料进行了分析，同时结合本县内已建的气象哨和区域自动站料，对比分析了各乡镇春季最低气温的差别情况，为更好开展农业气象服务工作，提供精细化的服务提供了技术保障。

焉耆县位于新疆维吾尔自治区中部，焉耆盆地腹心，地处E85°13′19″～86°44′00″，N41°45′31″～42°20′45″之间，东南面临近全国最大的内陆淡水湖—博斯腾湖。当地作物品种多样，主要种植作物有：春小麦、棉花、工业番茄、甜菜、小茴香等，而且近两年特色林果业也得到了前所未有的发展，尤其以酿酒葡萄最突出，所以研究焉耆县春季霜冻灾害的特点和变化规律，对保障粮食安全，保障特色林果业的健康发展有着举足轻重的作用。本文就利用年际变化规律、小波分析和突变检验等方法，对焉耆县1951～2012年的0℃和2℃终霜历年资料的分析，以及和县域内区域站或气象哨资料的对比分析后，找出其变化规律和特征，并提出了具体的建议措施，为开展好气象服务工作奠定基础。

2 资料年代及统计方法

2.1 资料选取

本文所用的霜冻和气象资料年代为焉耆国家基准气候站1952～2012年气候资料，良种场、东戈壁和西戈壁为2011～2012年区域自动站资料，七个星和工三团为1978～1979年观测资料，其中西戈壁区域站位于焉耆县西部霍拉山脚下，东戈壁和良种场距离较近在县良种场场办附近。本文所选站点基本覆盖焉耆全县范围。

2.2 统计方法

通过对焉耆县城本站0℃和2℃终霜序列进行年际变化、累积距平趋势分析、小波变换以及突变检测分析计算，来研究其变化规律。

“小波分析” 是分析原始信号各种变化的特性，进一步用于数据压缩、噪声去除、特征选择等。小波分析是利用多种 “小波基函数” 对 “原始信号” 进行分解。从数学来说是大半个世纪“调和分析”的结晶（包括傅里叶分析、函数空间等）。

3 终霜的气候特征分析

3.1 累积距平分析

累积距平曲线呈上升趋势，表示有正距平值，呈下降趋势则表示有负距平值。从曲线明显的上下起伏，可以判断其长期显著的演变趋势及持续性变化，甚至还可诊断出发生突变的大致时间。从0℃终霜累积距平曲线图2℃终霜累积距平曲线图可以分析出0℃和2℃终霜均在1963年之后开始出现负距平，但是不同的是，0℃终霜基本上都是以负距平为主，并且持续到近年。而2℃终霜在1972年之后由负距平转为正距平，持续到1999年，即2℃终霜的累积距平变化出现了两次由正距平转为负距平的现象，虽然0℃终霜在1972～1977年出现了短时期的上升趋势，主要是由于1973年5月16日出现异常值造成的，如果剔除异常因素的影响，2℃终霜在70～80年代的上升趋势较0℃终霜明显，转为下降趋势的时间0℃终霜在1990年，而2℃终霜在1999年，原因是在90年代的十年中有5年出现在5月上中旬，3年出现在4月下旬，而这段时期0℃终霜则均较历年偏早，所以可以看出0℃终霜的只有一个突变时期，而2℃终霜的有两个突变时期。

3.2 小波分析

小波系数实部值等值线图能反映序列不同时间尺度的周期变化及其在时间域中的分布，进而能判断在不同时间尺度上，0℃终霜序列的未来变化趋势，曲线图中横坐标为时间（年份），纵坐标为时间尺度，小波系数实部值为正值时代表偏晚，从0℃终霜小波系数实部等值线图可以分析出，0℃终霜序列存在着18～28a和8～12a两个时间尺度的周期变化规律，其中18～28a尺度上出现了3次明显的早、晚震荡，在8～12a有4次震荡，而且时间界限以80年代中后期为界，前期则以18～28a尺度的周期变化为主，之后则以8～12a尺度为主，并且都较为稳定。

和0℃相比，2℃的突变点则出现在2000年，从Uf曲线可以看出2℃的也有两次明显的偏早时期，但是第一次明显提前期发生后从60年代后期，出现了持续的偏晚趋势，并持续到90年代末期，之后则出现了突变点，通过突变检测的分析则更进一步印证了前面累积距平分析的结果。

4 总结

4.1对焉耆地区自1951～2012年0℃和2℃终霜资料

通过分析气候变化趋势，发现焉耆0℃和2℃终霜都有明显的偏早趋势，趋势变化率为0.204d/a，而且从5年滑动的曲线也可以分析出，0℃终霜的历年变化形势大致可以分成3个阶段，第1阶段是1951～1963年，第2阶段为1963～1997年，第3阶段为1998～2012年，3个阶段均值分别是4月24日、4月15和4月11日，提前的趋势明显。

4.2通过用累积均平

气候突变Mann-Kendall法等的分析发现：60年代初是0℃终霜的突变点，而2℃终霜的突变点则出现在2000年，从Uf曲线可以看出2℃的也有两次明显的偏早时期，但是第1次明显提前期发生后从60年代后期，出现了持续的偏晚趋势，并持续到90年代末期，之后则出现了突变点。

5总结

5.1焉耆0℃终霜的年际变化大致有3个阶段

并且变率最晚终霜日期为5月16日，分别出现在1973年和2010年，最早是3月28日，且都在近10内。

5.2 0℃和2℃终霜的变化周期和突变点不一致

0℃终霜突变点出现在1965年前后，而2℃终霜的突变点则出现在2000年。

5.3县域内春季最低气温各乡镇差别较大

县城南部地区和县城气温差别不大，仅在初春时期，降温较县城明显，约偏低2～3℃，而县城西部的七个星镇一带较县城升温和降温都比县城明显。

参考文献

[1] 杨虎，胡玉萍.霜冻灾害的研究[J].农业灾害研究，2012，2（1）：54-61.

[2] 叶殿秀，张勇.1961～2007年我国霜冻变化特征[J].应用气象学报，19（6）：661-665.

作者简介：牛鹏高（1977-），男，汉，河南省南阳市唐河县人，中专学历，助工，从事农业气象。