巢湖市近46年的霜冻变化特征分析

曹 明 杜 骦 桂沁园 赵 莉

1 霜冻的类型

（1）平流霜冻。主要是由北方冷空气向南侵袭降温引起的霜冻，这类霜冻通常出现在早春或晚秋，强弱及影响范围主要与冷空气的强弱及范围有密切关系；（2）辐射霜冻。通常发生在辐射较强的晴朗无风夜晚，当地表温度低于近地层空气温度时，地面和物面向外的热辐射致使地面气温和植物表面温度下降至0℃以下而形成的霜冻；（3）混合霜冻。主要是由以上2种因素的混合作用形成的霜冻。出现在秋季的霜冻成为秋霜冻，又称为早霜冻；发生在春季的霜冻称为春霜冻，又称为晚霜冻。

2 资料与方法

2.1 资料来源

采用了巢湖国家基本观测站1970～2015年观测记录的霜冻数据及本站气压、气温、最低温度、地面温度、地面最低温度、风向、风速、平均总云量等逐日地面观测资料。

2.2 判断标准

本文参考地面气象观测规范的规定，以最低地面温度TDO≤0℃作为霜冻有无的判断标准，即TDO≤0℃，有霜冻，否则无霜冻。当-2℃＜ TDO≤0℃时，为轻微霜冻；当-4℃＜TDO≤-2℃时，为一般霜冻；当TDO≤-4℃时，为严重霜冻。

2.3 研究方法

利用统计软件对46年霜冻资料及逐日地面观测资料进行统计分析，依据判断标准对其进行分类，利用线性回归方法对霜冻发生规律进行拟合，形成预报方程，并对预报方程进行检验。

3 结果分析

3.1 巢湖霜冻发生时间变化特征

3.1.1 年变化

46年间，除个别年份以外，巢湖市霜冻年发生次数有逐渐减少的趋势。同时，20世纪70～80年代霜冻发生几率维持较高的状态，但波动幅度较大，80年代后期至90年代中后期霜冻呈现减少的趋势，但基本稳定在50～60次之间，这种逐渐减少的趋势持续到了2002年左右，相邻年份间发生次数波动明显加剧。然而在2007年以后又开始出现明显上升趋势。

3.1.2 月变化

巢湖市出现霜冻的时间从当年10月份开始至次年4月份，历时7个月，时间跨度较长。从各月分布情况看，1970～2015年3048次霜冻中，10、11、12、1、2、3、4月出现的比率分别为0.1%、7.2%、27.9%、33.6%、22.3%、8.5%、0.4%。可见霜冻出现最多的月份为12月和1月， 其次是2月， 11月和3月次数明显减少，10月份为最少。

3.1.3 旬变化

统计各旬霜冻发生次数，发现1月下旬出现次数最多，共358次，占11.7%，其次是12月下旬，336次，占11.0%，1月上旬、1月中旬、2月上旬、12月中旬、12月上旬、2月中旬，出现概率分别为10.9%、10.8%、10.0%、9.2%、7.6%、7.4%，3月上旬、2月下旬、11月下旬明显减少，占4.9%、4.8%和4.4%，11月中旬、3月中旬和下旬相对较少，均在2%左右，最少是10月下旬，仅出现6次，不足0.2%。

3.2 霜冻与气象要素之间的关系

3.2.1 霜冻与地面气压的关系

霜冻与冷空气的影响密切相关，冷空气的强度主要通过气压、气温、风等气象要素来表征。

观察1970～2015年间08时气压与霜冻发生概率的关系，不同气压下霜冻概率及霜冻级别如表1所示。当8：00气压低于1020.0hPa时，发生霜冻的概率很低，当8：00气压在1020.0～1025.0hPa之间时，发生霜冻的概率为32.4%，当8：00地面气压在1025.0～1030.0hPa之间时，霜冻发生的概率明显上升，达到59.4%，当8：00气压超过1030.0hPa时，出现霜冻的概率超过了84%，当8：00气压超过1035.0hPa时，出现霜冻的概率超过了88.4%，所以说霜冻次数是随着气压的不断上升而增多，因此在预报过程中，当8：00地面气压超过1025.0hPa，还需结合其他要素考虑是否会出现霜冻，而当地面气压一旦超过1030.0hPa，仅凭地面最低温度和气压指标预报霜冻准确率就可以达到较高准确率。

表1 不同气压下霜冻概率及霜冻级别

3.2.2 霜冻与最低气温的关系

46年来，气温～地温差T～TD0最低不低于-6.9℃，最高不高于13.8℃，T～TD0＜0℃的情况占据样本的百分比低于15.4%。而T～TD0在0℃～3.0℃之间的情况占据的最多，比例是61.6%，而T～TD0＞3℃的情况只占22.9%左右。那么这就不难看出，大部分情况下，最低气温比地面最低温度还要高0℃～3℃。霜冻预报，即地面最低温度的预报可以参考最低气温的预报，在其基础上下降0℃～3℃，如预报最低气温2℃，那么地表最低温度很有可能达到0℃以下，达到霜冻的标准。

气温～地温差T～TD0的月变化也较大，T～TD0有两个高值区，分别是在在11月前后和4月前后，最关键的是12月，T～TD0的月平均值达到了2.62℃，而当年的8月，T～TD0只有0.67℃，可见不同的天气背景下，T～TD0差异较大，其值在夏季最小，秋末冬初最大。

3.3 霜冻预报方程的建立与检验

利用10月～4月巢湖国家基本观测站1970～2015年的本站气压、气温、最低温度、地面温度、地面最低温度、风向、风速、平均总云量等资料，通过SPSS软件计算15个因子与地面最低温度的相关性，挑选出单相关系数大于0.4的7个气象因子作为预报因子。单相关系数≥0.4以上的气象要素如表2所示。

表2 单相关系数≥0.4以上的气象要素一览表

通过SPSS软件的逐步回归方法，建立地面最低温度预报方程。并对建立的预报方程进行检验，均满足a=0.05的显著性检验，表明选取的线性逐步回归方程有效。得到如下所示的地面最低温度预报方程：

Y=-2.528+0.834×日最低气温-0.408×（最低气温-地表最低温度）+0.189×日平均总云量+0.113×前一日8：00地表温度。

4 结语

从上文不难看出，1970年～2015年巢湖市国家基本观测站对气温、气压、地温、风向风速、平均总云量、相对湿度等相关方面的观测数据，并对46年内巢湖市的霜冻天气状况进行分析得出以上结论，希望能对霜冻变化特征的分析起到一定的帮助作用。