近55 a赤峰地区霜冻的时空分布及其异常性、影响分析评估

胡桂杰，于栋阁，王雨婷，李超，王利平

（赤峰市气象局，内蒙古赤峰024000）

近55 a赤峰地区霜冻的时空分布及其异常性、影响分析评估

胡桂杰，于栋阁，王雨婷，李超，王利平

（赤峰市气象局，内蒙古赤峰024000）

赤峰市是重要的粮食生产基地，作物无霜期长短是制约粮食产量的重要因素。霜冻灾害是赤峰地区仅次于旱灾的气象灾害，其发生的早晚与轻重对农业生产影响巨大。近年来随着气候变暖，平均无霜期延长，作物品种也随之调整；气候异常，出现的霜冻灾害，给全市粮食产量带来一定的损失。本文利用赤峰市14个气象观测站建站、区域自动站2011-2015年的逐日最低气温、日平均气温资料，分析了赤峰地区不同级别的初终霜冻日期、无霜期的时空分布特征，进行异常性及影响分析评估研究，为减少霜冻灾害损失提供科学有效的决策支持信息，提高气象灾害防御的科技水平，从而达到促进赤峰市社会经济可持续发展的目的。

霜冻；无霜期；异常性；影响；分析评估

1 资料选取、指标划分

选取赤峰市14个气象观测站建站（最早1951年）-2015年的逐日最低气温、日平均气温资料，区域自动站2011-2015年逐日最低气温、日平均气温资料。赤峰市民政局的霜冻灾害资料。

霜冻害是指在秋初春末季节，由于地表温度下降使植株茎、叶温下降到0℃以下，使正在生长发育的植物受到冻伤，从而导致减产、品质下降或绝收。终霜冻日为由寒冷季节向温暖季节过渡期间最后一天出现霜冻的日期；初霜冻日，为由温暖季节向寒冷季节过渡期间第一天出现霜冻的日期。本文采用最低气温（≤2℃）作为划分霜冻害等级的主要依据。0℃＜T（最低气温）≤2℃为轻度霜冻；-2℃＜T≤0℃为中度霜冻；T≤-2℃为严重霜冻。

2 时间分布及异常性

2.1 时间分布

初霜日、终霜日在进行统计计算时，为了方便，常转换成数据序列的形式（将1月1日定义为1，1月2日定义为2……，并由此重建初终霜日的数据序列），称初霜日序、终霜日序。

统计赤峰市14个气象观测站从1961-2015年平均2℃初霜日、终霜日资料，分析得出，赤峰市平均2℃初霜日、终霜日、无霜期年际波动较大（图1-2），总体来讲，终霜日有提前趋势，初霜日有推迟趋势，无霜期有延长趋势。

图1 赤峰市平均2℃初终霜日逐年分布图

图2 赤峰市平均2℃无霜期逐年分布图

2.2 时间异常性分析评估

以2℃为例，赤峰市平均终霜最早4月28日，最晚5月22日（1995年），平均5月9日；初霜最早9月10日（2006年9月9日全市普遍出现早霜冻，由于54027出现在10月9日，平均为10 d），最晚10月9日，平均9月23日；无霜期最短120 d（1995年），最长154 d（1998年），平均136 d，最长与最短年相差34 d。随着气候变暖，70、80年代无霜期有变长趋势，90年代以后变化不大（表1）。林东站最不稳定，2℃无霜期95-153 d，且2001年后有明显延长趋势，21世纪初比90年代平均延长20 d，和林东站相邻的富河、天山、大板、乌丹4站平均，21世纪初比90年代平均延长1 d，可能是林东站2000年后城市大规模扩建，影响气象环境，形成小气候所致。

表1 赤峰市平均气温、2℃无霜期年代变化

3 空间分布及异常性

3.1 初终霜、无霜期模型

选取赤峰市14个气象观测站最低气温，分别查询2℃、0℃、-2℃霜冻的初终日序、无霜期，用逐步回归法，F检验值为3.0，建立数据模型为：

2℃终霜日日序Y=-73.5716+4.3083X1+ 0.0244X2RR(复相关系数)=0.9183

2℃初霜日日序Y=432.4171-3.5426X1-0.0206X2RR(复相关系数)=0.8669

2℃无霜期Y=500.1521-7.7456X1-0.0448X2RR(复相关系数)=0.9090

其中，X1为纬度，X2为海拔高度。可见初终霜、无霜期与地理位置地形密切相关。

0℃、-2℃霜冻，略。

加入区域站的最低气温模型为：

8月21日-9月20日Y=34.43-0.462*X1-0.00619*X2RR(复相关系数)=0.9183

4月21日-5月20日Y=41.08-0.720*X1-0.00680*X2RR(复相关系数)=0.9183

3.2 初终霜、无霜期空间异常性分析评估

全市霜冻分布与地理地势分布匹配，全市从东南部到西北部，随着纬度、海拔高度的增大，终霜日推迟，初霜日提前、无霜期缩短。霜冻灾害主要为农业损失，农田气温与城市气温有误差，模型推算出的空间分布分析，可尽可能地平滑掉城市热岛效应引起的数据误差。

表2 不同等级2℃终霜冻发生频率

4 时空异常性分析评估

4.1 霜冻时间早晚等级划分指标

终霜冻指标：以各站历年平均终霜日期为依据，当年终霜日期比历年平均日期早或晚不到3 d为正常，晚3-6 d为轻霜冻，晚7-10 d为中霜冻，晚10 d以上为重霜冻[1]。

初霜冻指标：以各站历年平均初霜日期为依据，当年初霜日期比历年平均日期早1-4 d为轻等霜冻，早5-7 d为中等霜冻，早8 d及以上为重霜冻，持平或晚1 d以上为正常。

4.2 异常性分析评估

根据以上指标算得各地区不同程度初终霜冻发生频率（1981-2010年）见下表：

由表2可见，全市2℃终霜冻正常的年份为63%，出现轻霜冻的年份为20%，发生中等霜冻的年份为10%，严重霜冻的年份为7%。

由表3可见，2℃初霜正常年份的发生频率平均为58%；轻霜冻发生频率平均为16%；中霜冻发生频率平均为10%；重霜冻发生频率为15%，约6 a一遇，最多的林东、锦山和宝国吐地区各为27、23、23%，约4 a一遇，最少的经棚仅为3%。

表3 不同级别2℃初霜冻发生频率

从地理分布看，重终霜冻主要发生在富河、林东、经棚、岗子、浩尔吐。重初霜冻主要发上在林东、浩尔吐、锦山、赤峰。重初霜冻发生频率是重终霜冻发生频率的两倍多。

近10 a重初霜冻发生频率增加，尤其赤峰、天义、新慧、乌丹、富河增加较多。

5 霜冻灾害影响分析

霜冻灾害影响除了与霜冻时间早晚有关，还与灾害程度（低温强度及影响时间长短）有关。影响严重的是重霜冻，且低温强、持续时间长，损失大。

春季5-6月份和秋季8月下旬—9月下旬，是霜冻对农牧业生产最易产生危害的时段，也是重点防御时段。尤其是初霜冻主要发生在秋季作物成熟期之前，一旦发生，将无再恢复的可能，常常造成粮食作物严重减产。

2006年9月9日赤峰市普遍出现早霜冻，受灾乡镇70余个，受灾作物471万亩，减产粮食约5亿公斤，农业损失4亿多元。

1995年9月9-14日赤峰市普降秋霜冻，由于前期春夏连旱严重，大田作物播种期推迟，发育期严重推迟，生长季光热不足，秋霜降临早，大部地区的秋霜日期接近历史最早年份，无霜期最短只有120 d，加之低温强度强，持续时间长，从而导致作物在霜前未能正常成熟而被冻死，所以受灾损失重。受灾农田950万亩（约占总播种面积对2/3），减产粮食约9.6亿公斤。

2012年5月14-16日，赤峰市宁城县、喀喇沁旗部分乡镇遭受不同程度低温冻害，农作物受灾面积4.8万亩。8月21-22日克什克腾旗、翁牛特旗、松山区部分地区出现初霜冻，农作物受灾面积35.08万亩，绝收19.80万亩，损失1.75亿元。9月12-13日，克什克腾旗大部、林西县大部、巴林右旗北部、翁牛特旗西部、松山区西北部、喀喇沁旗西部、宁城县西部和东部、巴林左旗部分地区出现了轻霜或霜冻天气，农作物受灾面积94.20万亩，损失1.80亿元。

6 结论

（1）近55 a赤峰地区平均终霜冻日为5月9日，年际波动大，最早4月28日，最晚5月22日（1995年）。平均初霜冻日为9月23日，年际波动大，最早9月10日，最晚10月9日。平均无霜期136 d，年际波动大，最短120 d，最长154 d，最长与最短年相差34 d。70、80年代无霜期有变长趋势，90年代以后变化不大。

（2）全市霜冻分布与地理地势分布匹配，全市从东南部到西北部，随着纬度、海拔高度的增大，终霜日推迟，初霜日提前、无霜期缩短。

（3）局地小气候和地形对林东站初终霜日、无霜期影响巨大。

（4）近10 a重初霜冻发生频率增加。

（5）终霜冻日的提前结束，初霜冻推迟，无霜期延长，使农作物生长季延长，但遭受重霜冻危害的可能性增大，这增加了农作物受害的可能性和农作物布局的复杂性。

[1]DB15/T 1008-2016，霜冻灾害等级[S]．北京：中国标准出版社，2016．

1002－252X(2016)04－0021－03

2016－9－1

胡桂杰（1965-），女，内蒙古赤峰市人，北京气象学院，本科生，高级工程师.