绍兴市四季变化的气候特征分析

周弘媛，陈红梅，叶建刚(.绍兴市柯桥区气象局，浙江 绍兴 3000； .绍兴市气象局，浙江 绍兴 3000)

绍兴市四季变化的气候特征分析

周弘媛1，陈红梅2，叶建刚1
(1.绍兴市柯桥区气象局，浙江 绍兴 312000； 2.绍兴市气象局，浙江 绍兴 312000)

利用绍兴市柯桥国家一般站1961—2016年逐日平均气温，计算分析绍兴市四季开始时间、四季长度及其变化趋势，揭示绍兴四季变化对全球气候变暖的响应。研究表明，绍兴近56 a四季开始的平均时间分别是3月27日、6月1日、9月29日、12月6日，四季长度分别为66.0、120.0、67.5和111.5 d。近56 a，春季开始时间共提前14.0 d，夏季开始时间共提前5.9 d，秋季开始时间共推后13.4 d，冬季开始时间共推后3.6 d。四季长度变化趋势在绍兴表现为春夏持续时间增长、秋冬持续时间缩短。春季开始时间较夏季开始时间的显著提前致使春季持续时间延长；夏季持续时间延长的主要原因则是夏季开始时间提前，秋季开始时间推迟；而秋季开始时间较冬季开始时间推迟显著致使秋季缩短；冬季开始时间推迟而春季开始时间提前是冬季缩短的原因。

气候特征； 四季开始时间； 持续期； 绍兴

联合国政府间气候变化专门委员会发布的数次气候评估报告指出近百年来全球变暖是真实存在的，特别是21世纪以来，全球气温增加速度明显加剧。近十年中国平均气温上升0.5～0.8 ℃，略高于同期全球平均增加温度[1]。而气温的升高使得我国不同地区的四季起止时间及长度发生了显著变化，四季起止时间的气候变化对农业、人民生产和生活、社会经济发展有着直接影响。因此，在全球气候变暖背景下，研究四季变化的气候特征具有重要的社会意义和科学价值。

近年来，关于我国四季变化的分析，诸多气象学者已有一些研究。王立静等[2]发现，滨州市近50 a来，春季开始时间呈逐渐偏早的趋势；秋季开始时间波动最大，呈逐渐偏晚的趋势；夏季持续期波动最大，且呈增长趋势。张静等[3]对江苏省四季变化的分析研究中指出，在过去几十年里，江苏各地区各季节的长度和起止时间均发生明显变化。春季开始时间向前移了近10 d；夏季明显变长，开始时间提前，结束时间推后；秋季时段整体向后移；冬季明显缩短，特别是结束时间提前。而苏佚等[4]在对济南近44 a的四季变化的研究中发现，济南春、夏和秋季持续时间呈增长趋势，冬季持续时间呈缩短趋势。吴智杰等[5]在对邢台近57 a的四季研究中发现，季节长度和起止时间均发生明显变化，最主要的变化特点为，春季发生的时段向前移了近13 d；夏季明显变长，开始时间变化不太明显，结束时间推后；秋季变化不明显；冬季持续时间明显缩短，比20世纪90年代缩短10 d。王新等[6]对山东四季的划分及气候变化的研究中指出，80年代中期以来，季节交替随着全球气候变暖而发生变化，大部分地区冬季开始时间提前1～2 d，春季开始时间提前1～6 d，夏季开始时间大部分地区推迟1～10 d，秋季开始时间推迟1～7 d。冬季缩短2～3 d；春季延长2～8 d，夏季大部分地区延长1～3 d，秋季缩短2～5 d。陈志超等[7]对山东五莲县四季变化特征的研究中发现，近56 a来，春季开始时间前移近1个月，而持续时间呈减小趋势；夏季明显变长，开始时间提前；冬季明显缩短，结束时间提前。姜峰等[8]对连云港市季节变化的研究中指出，近50 a连云港市平均春季开始时间提前7.8 d，夏、秋、冬季开始时间分别推后3.5、5.5和2.8 d；平均冬季缩短10.0 d，秋季缩短5.0 d，夏季延长6.0 d，春季延长8.5 d，年平均气温增长1.3 ℃。赵国永等[9]对信阳市四季变化特征的研究中发现，春季开始时间提前、冬季开始时间推迟，春季长度增加，冬季长度缩短，平均气温具有升高趋势，与IPCC报告最近100年温度变化趋势一致。在全球气候变暖的背景下，各地四季变化特征不尽相同，把握绍兴四季变化规律，有利于更好地指导当地的农业生产、水利灌溉等，因此开展绍兴四季变化的气候分析具有重要意义。

1 数据来源及说明

选用绍兴市柯桥国家一般站1961—2016年共56 a逐日平均气温资料，通过计算得出逐年四季开始时间和持续时间，使用线性倾向估计方法对其进行分析，计算出标准差；结合逐年四季起始时间与标准差的倍数关系，设定四季异常评价标准，以此标准评价四季开始时间的异常情况。

2 研究方法

2.1四季的划分方法

春夏秋冬四季由于参考的标准不同，划分方法也多样。传统上将“四立”(立春、立夏、立秋、立冬)分别作为四季之首。天文学上一般以“二分”(春分、秋分)、“二至”(夏至、冬至)或“四立”为四季界限。我国民间习惯用农历月份来划分四季，以农历的1—3月为春季，4—6月为夏季，7—9月为秋季，10—12月为冬季。在气候评价等日常的气象服务中，常以3、4、5月份为春季，6、7、8月份为夏季，9、10、11月份为秋季，12、1、2月份为冬季。上述多种方法虽然简单方便，但都忽略了各地区间气候的明显差异，就是各地都在同一天进入同一个季节，这与各地区的实际情况有很大差别。

张宝堃[10]结合物候现象与农业生产，首先提出了以候(5 d为1候)平均气温作为划分四季的温度指标，又根据平均气温和物候间的关系，确定了10 ℃和22 ℃两个温度指标。平均气温稳定在10 ℃以下时期划为冬季，平均气温稳定在22 ℃以上的时期划为夏季，平均气温在10～22 ℃之间的季节就是春季与秋季。这种方式划分的四季与各地的自然景象和人们生活节奏基本吻合。钟保粦等[11- 13]在研究中发现，以候平均气温划分会造成的人为割裂天气过程的现象，为了更客观划分四季，在此标准下，用连续5 d滑动平均气温代替候平均气温。具体方法如下：连续5 d滑动平均气温稳定≥10 ℃时，5 d滑动平均首日为春季开始时间；连续5 d滑动平均气温稳定≥22 ℃时，5 d滑动平均首日即为夏季开始时间；连续5 d滑动平均气温稳定<22 ℃时，5 d滑动平均首日即为秋季开始时间；连续5 d滑动平均气温稳定<10 ℃时，5 d滑动平均首日即为冬季开始时间。季节的持续期是按从稳定进入该季到稳定进入下一季节之间的时间计算。本文采用5 d滑动平均法作为绍兴四季的划分方法。另外，为了便于比较，对四季开始的时间进行归一化，即从每年1月1日算起，如春季开始时间为4月1日，归一化后为91 d。

2.2分析方法

在分析气候变化趋势时，主要采用了相关分析、线性回归的趋势分析方法，并利用时间与变量之间的相关系数对变化趋势进行显著性检验[14]。本文所使用的平均值是指1961—2016年的56 a算术平均值。

2.2.1 线性趋势

用一次线性回归方程表示气象要素趋势变化，建立气候变量与其所对应时间的一次线性回归方程。

xi=a+bti，i=1，2，3，…，n(n为年份序号)。

其中，ti表示时间，xi为逐年值，a为回归常数，取要素单位，b为回归系数，a和b可以用最小二乘进行估计[15]。

对观测数据xi，对应的时间ti，回归系数b和常数a的最小二乘估计为：

回归系数b常称气候倾向率，其符号表示气候变量x的趋势倾向，b值大小反映上升或下降的速率。

2.2.2 趋势系数

趋势系数也是描述变化趋势的方法，趋势系数能给出某一气象要素在气候变化中的升降程度，并可对其进行统计检验。它定义为：

本文运用上述方法计算了绍兴市平均四季开始时间和四季长度的趋势系数，并对其进行统计检验，得到近56 a来绍兴四季的基本变化特征。

3 结果与分析

3.1四季开始时间的变化趋势

表1是绍兴市1961—2016年四季开始时间的变化趋势，该表展示了四季开始时间的气候倾向率、趋势系数与显著水平。从表1可以看出，绍兴市春夏两季开始时间均提前，且春季开始时间显著性提前；秋冬两季开始时间推后，其中秋季开始时间显著推迟。

表1 绍兴市1961—2016年四季开始时间变化趋势

图1是绍兴市1961—2016年四季开始时间变化趋势图。图中3条平行直线中，中间直线代表四个季节气候平均开始时间，上下直线分别代表正负1个标准差，黑色虚线代表线性趋势线。绍兴市春季气候平均开始时间是在3月27日，随着全球变暖，其开始时间提前趋势显著，其线性趋势的相关系数通过了99%的显著性检验。从1961年以来，平均每10 a提前2.5 d，近56 a共提前14.0 d。若以正负1个标准差判定春季开始异常偏早和偏晚年份，近20年内几乎没有异常偏晚年，但却存在8个春季开始异常偏早年，进一步证实了该地区春季开始时间趋于提前。夏季开始的气候平均时间是6月1日，随着时间演变，夏季开始时间也有所提前。1961—2016年期间，平均每10 a提前1.0 d，近56 a共提前5.9 d。秋季的气候平均开始时间是9月29日，绍兴市秋季开始时间显著推后，平均每10 a推后2.4 d，56 a来共推后13.4 d。其线性趋势线的系数超过99%显著性检验。该地区的冬季开始时间略有推后，平均每10 a推后0.6 d，56 a共推后3.6 d。这一变化趋势亦符合近50 a来我国北方及华东、华中大部分地区四季开始日期年代际变化的基本特征，即春、夏季提早，秋、冬季推迟的变化趋势[16]。

图1 绍兴市近56年四季开始时间变化趋势

3.2四季长度的变化趋势

表2是绍兴市1961—2016年四季长度变化趋势，指出了四季长度的气候倾向率、趋势系数与显著水平。可以看出，春夏两季长度有不同程度的延长，秋冬两季长度有不同程度的缩短。

表2 绍兴市1961—2016年四季长度变化趋势

图2是绍兴市1961—2016年春夏秋冬四季的长度变化趋势图。分析显示，绍兴春日数平均每10 a延长1.4 d，近56 a共延长7.8 d；夏日数有较明显的延长趋势，每10 a延长3.4 d，近56 a共延长19 d；每10 a秋季缩短趋势达到1.7 d，56 a来共缩短9.5 d；每10 a冬季缩短趋势显著达到3.3 d，56 a共推后18.4 d。

图2 绍兴市近56年四季长度变化趋势

结合四季开始时间变化趋势分析，可初步得出四季长度呈现春夏持续时间增长、秋冬持续时间缩短的直接原因。春季持续时间延长的主要原因是春季开始时间提前，且比夏季开始时间提前趋势更为显著；夏季持续时间延长的主要原因则是夏季开始时间提前，秋季开始时间推迟；而秋季开始时间较冬季开始时间推迟显著是秋季缩短的主要原因；冬季开始时间推迟而春季开始时间提前是冬季缩短的原因。

4 小结

绍兴市1961—2016年四季开始的平均时间分别是3月27日、6月1日、9月29日、12月6日，四季长度分别为66.0、120.0、67.5和111.5 d。在全球变暖的大背景下，绍兴市各季节的持续时间和开始时间都发生了明显变化。在1961—2016近56年内，春季开始时间提前14.0 d，夏季开始时间提前5.9 d，秋季开始时间共推后13.4 d，冬季开始时间推后3.6 d。四季长度变化趋势在绍兴市表现为春夏季持续时间增长、秋冬季持续时间缩短。春季开始时间较夏季开始时间的显著提前致使春季持续时间延长；夏季持续时间延长的主要原因则是夏季开始时间提前，秋季开始时间推迟；而秋季开始时间较冬季开始时间推迟显著致使秋季缩短；冬季开始时间推迟而春季开始时间提前是冬季缩短的原因。

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(责任编辑：张瑞麟)

P467； F329.9

：A

：0528- 9017(2017)09- 1621- 05

2017- 07- 10

周弘媛(1990—)，女，浙江绍兴人，助理工程师，本科，从事天气预报研究工作，E- mail: 862802950@qq.com。

文献著录格式：周弘媛，陈红梅，叶建刚. 绍兴市四季变化的气候特征分析[J].浙江农业科学，2017，58(9)：1621- 1625.

10.16178/j.issn.0528- 9017.20170940