黑龙江省初霜冻与无霜日数时空变化特征及预防措施

杨娃娃 高 峰 潘华盛

(1.黑龙江省气象台；2.宝清县生产力促进中心)



黑龙江省初霜冻与无霜日数时空变化特征及预防措施

杨娃娃1高 峰2潘华盛1

(1.黑龙江省气象台；2.宝清县生产力促进中心)

为了达到防灾减灾减轻对农业灾害损失的目的。利用实际监测1961—2011年初霜日、无霜日数资料。采用趋势分析和突变计算，等级的划分等方法，分析了近51年初霜日、无霜日数年际变化及空间分布特点。结果表明，20世纪80年代后伴随全球气候变暖，初霜日大有后延及无霜日数增加特点；初霜日51年来后延速率1.2天/10a 计后延6天，突变时间在1983年。无霜日数增加速率为3天/10a，计51年增加15天。一旦发出早霜预警，应尽早尽快做好预防早霜各项措施。

初霜日 无霜日数 时空变化 气候变暖

引言

黑龙江省位于我国中高纬地区属温带和寒温带气候，农作物生长季短，每年秋季作物将要成熟时，经常受到来自北方强冷空气的侵袭，产生初霜冻，给农业生产带来损失，粮食减产，品质降低。统计表明，出现初霜冻早的年份可造成粮食平均减产在一成左右[1-2]。气象专家对霜冻灾害的研究较多，大多从初霜、终霜的气侯变化特征预报方法及对农业生产影响去分析[3-6]；很少研究了初霜冻无霜日数的等级划分和它们的空间分布特征。本文基于黑龙江省初霜冻及无霜日数的变化特征，深入研究了它们的时空变化，特别指出在全球气候变暖的大背景下，初霜冻日大有后延及无霜日数增加特点。一旦有初霜冻预警，应采取有效的防范措施，减少粮食损失。

1 初霜冻发生规律及时空分布特点

1.1 初霜冻发生规律

初霜冻定义：在每年秋季日最低气温≤0℃的日期为初霜冻日也称秋霜冻日。经统计黑龙江省62个市(县)气象站1961～2011a监测资料平均显示，近51年全省平均初霜日为9月22日，逐年变化见图1 。51年来全省初霜日呈缓慢上升趋势，上升(延后)速率1.2天/10a，计51年后延6天。出现最早日在1966年9月10日，出现最晚日在1994年10月6日，最晚最早相差27天。并所见本世纪以来初霜日发生较晚的频次大大增加。

图1 黑龙江省平均初霜冻日变化 纵座标霜冻日>9.30的日数为10月初日如9.35为10月5日

1.2 初霜日年代际变化

图2 黑龙江省初霜日年代际变化

从初霜日年代际变化来看见图2，上世纪60年代初霜日发生较早平均为9月19日早3天；70年代初霜日平均在9月21日较历年略早1天。80年代开始初霜日发生期较历年偏晚，80，90年代均出现在9月23日后延一天，本世纪初的11年初霜日后延明显，较历年后延4天。表明自上世纪80年代以来气候变暖初霜日具有明显后延特征，51年来后延7天。

1.3 初霜日空间变化

为更好表示黑龙江省初霜日出现早晚的程度，将初霜日出现划分为5个等级为好，即出现最早、较早、正常、偏晚、最晚等5级，标准见表1。

表1 黑龙江省初霜日出现等级标准(日期)

按以上标准，进行全省初霜日等级空间划分，其分布见图3 。由图3所见黑龙江省初霜日等级基本呈由北向南带状分布，北部出现最早和较早等级，西南部和东北部出现最晚。其中出现最早和较早等级主要分布在北部的大、小兴安岭。其中初霜日出现最早的是大兴安岭全部；除黑河市和逊克外的黑河所有区域；还有伊春的五营、铁力；齐齐哈尔市的克东、拜泉；出现较早等级分布在齐齐哈尔市的克山、依安；绥化的明水、望奎、青岗、绥陵、海伦、庆安；伊春本市及乌伊岭。正常级分布在中部地区其中包括齐齐哈尔市区及富裕、讷河；大庆辖区的林甸、安达；绥化市区及兰西；哈尔滨辖区的巴彦、木兰、通河、尚志、延寿、方正；还有牡丹江市区及林口和穆棱；佳木斯市区及汤源；伊春辖区的嘉荫；鹤岗市及萝北。出现较晚的有，齐齐哈尔的龙江；大庆市；绥化辖区的肇东；哈尔滨市及呼兰、阿城、双城、五常；牡丹江辖区的海林、宁安；佳木斯辖区的桦川、桦南；鹤岗辖区的绥滨；还有鸡西辖区的虎林。出现最晚的主要分布在我省的西南部和三江平原。其中包括齐齐哈尔辖区的甘南、泰来；大庆辖区的肇源；哈尔滨辖区的宾县；牡丹江辖区的东宁；鹤岗市；双鸭山市及集贤、宝清、侥河；鸡西市及密山、鸡东；七台河市及勃力；佳木斯的富锦、同江和扶远。

图3 黑龙江省1961-2011年平均初霜日等级空间分布

1.4 初霜日的突变分析

突变理论其要点在于考察某种系统或过程从一种稳定状态到另一种稳定状态的飞跃。从统计学的角度，可以把突变现象定义为从一个统计特性到另一个统计特性的急剧变化，即从考察统计特征值的变化来定义突变[7]。气象水文上经常采用M-K方法(同见[7])。文中对1961～2008年黑龙江省初霜冻日期进行突变检验，取显著性水平0.05，±1.96作为临界线，根据UF和UB值曲线交点的位置，即是突变点。从图4可见，初霜冻日期在1983～1984年开始出现突变，说明初霜冻日期在1983年后时段较1983年前时段发生显著变化。经统计1961～1982年初霜冻平均日期为9月20日；1983～2011年初霜冻平均日期为9月24日，明显后延4天，也较多年平均晚2天。表明黑龙江气候变暖初霜冻日大有后延的趋势。

图4 黑龙江省初霜日期UB、UF值M-K分析图

2 无霜日天数年际变化及空间分布

2.1 无霜日天数年际变化

图5 黑龙江省无霜日天数年际变化

从1961～2011a近51年无霜日天数年际变化来看(见图5)，51年全省无霜日数平均为137天，51年来呈线性增加的趋势，增加速率为3天/10a，计51年增加15天。从图5明显所见，1961～1985a为无霜日天数偏少时期，平均133天偏少4天；1986～2011a为无霜日天数偏多时期，平均天数为141天，较前一时期延长8天，较历年延长4天。无霜日数最少年为1966年为121天，最多年2000年153天，最多最少相差32天；可见气候变暖后无霜日天数在延长。

2.2 无霜日天数空间分布特点

基本与初霜日等级对应划分，将全省无霜日天数划分5个等级即无霜日数最多、偏多、正常、偏少、最少等5级见表2 。无霜日数等级空间分布(见图6)，由图所见，无霜日数也同样具有由北向南带状分布特点，即北部无霜日天数最少和偏少等级≤136天；西南部和东北部无霜日天数最多等级≥143天。其中无霜日最少天数等级主要分布在北部的大、小兴安岭，其中包括大兴安岭、黑河、伊春辖区；齐齐哈尔东北部的克山、克东和拜泉；绥化北部的海伦、明水，其中极少天数为大兴安岭的漠河。无霜日偏少等级分布在齐齐哈尔北部的讷河、依安；绥化及以北的望奎、绥棱、庆安；哈尔滨东部的木兰、尚志、延寿、方正、通河；牡丹江北部的林口、穆棱。正常级分布在齐齐哈尔市及富裕；大庆北部的林甸；绥化西南的兰西、肇东；哈尔滨东北的巴彦、依兰，南部的五常；牡丹江市及海林、宁安；还有鹤岗及萝北；佳木斯及桦川、汤源；还有鸡西市。无霜日数偏多级分布在大庆市及安达；绥化南部的肇东；哈尔滨市及南部的阿城、双城，还有东部的宾县，无霜期天数最多级分布在黑龙江省西南部，包括齐齐哈尔西部的甘南、龙江、泰来，大庆的肇源。

图6 无霜期天数空间分布

表2无霜期天数等级标准(天数)

3 做好防御秋季早霜冻工作

上世纪80年代以来黑龙江省同全国全球一样气温升高，气候呈暖化趋势[8-11]。对发展农业生产带来机遇，初霜日后延，无霜日数增加，作物生长季延长，粮食产量增加。随着气候变暖极端天气增多，做好应对初早霜保障粮食安全是一项重要工作。措施如下。

3.1 是做好早霜预警预报完善防早霜预案

在气候预测早霜冻趋势的基础上，进入9月初，气象部门加密会商次数，缜密判断，秋季的冷空气活动，特别是第一场寒潮天气过程的出现。一旦预测初霜冻日期，及时发布预警信息。密切关注天气变化，根据各地最低气温和日平均气温，准确预测早霜发生的区域和影响程度。根据秋收作物的生育进程研究制定或完善防范预案，提前做好防早霜技术及资金、物资等各项准备工作，适时采取措施。

3.2 狠抓各项防范措施落实

根据天气变化情况，指导农民适时采取促早熟、防早霜措施。在霜前喷施抗寒剂，增强玉米、大豆等作物的抗寒能力，确保作物安全度过初霜期；采取人工烟熏等办法，提高局部环境温度，努力减轻早霜危害。采取促进作物安全成熟的综合措施，加快秋收作物生育进程。对玉米适时采取隔行去雄、割除空秆植株和无效穗、站秆扒皮晾晒等办法促进早熟；对大豆喷施叶面肥，促进植株快速生长；对部分贪青晚熟的水稻，突出搞好水层管理，采取晚间灌水、白天排水，保持田间湿润，减缓降温速度。对遭受轻霜危害的作物，适时晚收，促进后熟，脱水提质。

3.3 切实加强技术指导服务

各级农业部门要在当地党委、政府的统一领导下，深入生产第一线，靠前指挥，广泛动员，精心组织，加强指导，务求实效，狠抓落实。要充分利用广播、电视、报纸等媒体，加强防范早霜的宣传，引导广大农民群众克服消极畏难情绪，增强防范灾害的紧迫性和自觉性。积极组织农业干部和农技人员深入基层，动员组织可能发生冻害地区的广大农民群众迅速投入到防寒救灾工作中来，指导农民及时采取防范措施，切实加强田间管理，确保各项防范措施落到实处。

4 小结

霜冻是农业生产的主要气象灾害之一，初霜冻来的早年份，使作物不能安全成熟，造成减产。上世纪80年代以来随着全球气候变暖，平均温度的升高，积温的增加造成了黑龙江省初霜冻日与无霜日数都有后延和增加的趋势，近51年来初霜冻日后延6天，无霜日数增加15天，初霜日突变时间在1983年。另一方面随着气候变暖极端天气增多1995、1997年发生了初霜日出现最早等级，严重的影响了粮食产量。因此做好防御秋季早霜冻工作是摆在气象部门和农业部门一项重要工作，也是实现粮食稳产高产的重要举措。

[1]潘华盛,林谦,李彩霞,等.气候变化(暖)对黑龙江粮食生产的影响及适应对策[J].黑龙江大学工程学报,2014,5(4):8-13.

[2]李彩霞，李俏，孙天一，等.气候变化对黑龙江省主要农作物产量的影响[J].自然灾害学报，2013,23(6)：200-208.

[3]张健,刘玉莲,宋丽华.黑龙江省秋季初霜冻的气侯分析[J].黑龙江气象,2005,3:18-21.

[4]韩荣青,李维京,艾婉秀,等.中国北方初霜冻日期变化及其对农业的影响[J].地理学报,2010,65(5):525-532.

[5]杜军,向毓意.近40年拉萨霜期变化的气候特征分析[J].应用气象学报,1999,10(3):379-383.

[6]钱锦霞,武捷,班胜林.1951—2008年太原市霜冻发生特征分析[J].中国农学通报,2009,25(10):287-289.

[7]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术(第二版)[M].北京气象出版社,2007:63-66.

[8]潘华盛.20世纪80年代以来黑龙江气候变暖的初步分析[J].气候与环境研究，2003,8(3):348-355.

[9]潘华盛,王勇,邹滨,等.黑龙江省2012年后由暖干转暖湿型气候变化及预测分析[J].黑龙江大学工程学报,2013,4(3):45-50.

[10]周秀杰,张桂华,郑红,等.黑龙江省气候变暖对极端天气气事件的影响[J].气象,2004,30(11):47-50.

[11]郑红,郑凯,张桂华,等.气候变暖对黑龙江省灾害天气气候影响及减灾对策[J].自然灾害学报,2003,12(4):149-154.

责任编辑：徐永飞

校 对：王 卉

Temporal-spatial ChangeCharacteristics of the First Frost Date andthe Day Without Frost Date Numberand Preventive Measures inHeilongjiang province

YangWawaGaoFengPanHuasheng

(First-author's addrsess:Meteorological Center of Heilongjiang Province,Harbin 150030,China)

In order to achieve the purpose of disaster prevention and reduction to reduce the agricultural disaster losses. Using the actual monitoring 1961-2011 year-end,first frost date, the day without frost date number , Using the trend analysis and mutation methods computation, the division of grade methods, analysis of nearly 51 years on the first frost date and the day without frost date number interannual change and spatial distribution characteristics. Results show that after the 1980 s with global climate warming, the first frost date and the day without frost date number is delayed and the increase . 51 years delayed rate 1.2 days / 10 a meter off 6 days, mutations in 1983; the day without frost date number increase rate for 3 days / 10 a, 51 years increase 15 days. Once the first frost warning, should do a good job in a variety of measures for prevention and early frost as soon as possible as early as possible.

first frost date; the day without frost date number；temporal-spatial change；Climate warming

国家软科学研究计划项目资助 ,编号2012GXS4B071；黑龙江省科技攻关项目“七星河湿地生态系统变化、原因及环境保护措施的研究”(GC09C106)。

杨娃娃，女，1969年生，大学，黑龙江哈尔滨市人,工程师,从事天气气候工作

2016-12-25