龙岩市近30年寒潮气候特征统计分析

苏慧君 刘 君 连晨方

(1.永定区气象局,福建 龙岩 364100; 2.龙岩市气象局,福建 龙岩 364000 )

1 概述

龙岩市地处福建西南部，区域内地貌多山地、丘陵，属于亚热带海洋性季风气候。冬半年转受冬季风影响，在大陆冷高压控制下，当天气系统强烈发展，高纬寒冷空气大范围向南入侵时，即为寒潮。寒潮天气以剧烈降温和大风为主，有时也会伴有雨、雪、雨凇或霜冻[1]。寒潮天气的剧烈降温往往给农作物带来冻害，对农业生产、农民增收造成严重影响。多年以来，国内多位专家学者对当地的寒潮天气进行了大量的分析研究，黄雪婷等[2]分析了闽北寒潮气候特征，根据现行标准下寒潮预报概念分型，主要侧重于寒潮过程、发生机理。王莉萍等[3]利用寒潮综合强度特征分析湖北省随州市寒潮频次、强度变化特征，得到随州市强寒潮较少，但中等和弱寒潮呈明显增多趋势结论。但目前暂未有专家学者针对龙岩市近30年寒潮气候特征进行探讨，因此本文利用近30年寒潮的观测资料，对龙岩市寒潮气候特征及其变化作统计分析，从而一定程度上提高寒潮天气的预测预报水平，精确做好预报预警，帮助地方政府及时采取针对性措施，最大程度上减少寒潮灾害所带来的各项损失。

2 资料来源与寒潮标准

2.1 资料来源

本文选用龙岩市7个气象站(见图1)1990—2019年共计30年逐日地面气象观测资料，选取每年的冬半年(10月1日—次年3月31日)逐日最低气温进行统计分析，共计1260个样本。

图1 龙岩市各县站分布示意图

2.2 寒潮标准

本研究采用《福建省天气预报技术手册》寒潮标准[4]，对于影响龙岩市的冷空气，其强度达到以下2个标准，则记为1次寒潮过程：①日最低气温24h降温≥8℃，或48h降温≥10.0℃，或72h降温≥12.0℃；②日最低气温≤5℃。全市性寒潮定义为：2/3国家级台站(龙岩市即指5个国家级台站)或以上同时出现寒潮，则统计为1次全市性寒潮。对于单站统计而言，如果24h达到了寒潮的标准,与此同时48h、72h也达到寒潮的标准,则仅将其计算为1次寒潮过程。

3 时空分布特点

3.1 年分布

依据上述标准对样本进行统计分析，得到龙岩市各站及全市寒潮发生次数(表1)。1990—2019年全市性寒潮出现次数共计24次,平均每年0.8次,寒潮活动大多具有阶段性、周期性特征[5]。龙岩市全市性寒潮最多一年发生4次,出现在1992年。其中1992—1993年、2000—2002年、2007—2010年都是寒潮次数偏多年份;龙岩市最长连续三年(2016—2018年)没有出现寒潮,究其原因是在全球气候变暖的大背景下,我国年均气温呈现上升趋势,并且台站周围环境城市化发展对最低气温的影响最大,最低气温增温幅度最强,进而导致最低气温没有达到寒潮的最低标准[6],造成寒潮出现次数减少。图2为1990—2019年龙岩市(全市)寒潮次数分布,线性趋势线(虚线)显示寒潮出现次数呈现波动性下降。

表1 1990—2019年龙岩市各站寒潮次数 单位：次

图2 1990—2019年龙岩市寒潮年平均次数分布

3.2 月分布

寒潮月际分布显示(表2)，10月无全市性寒潮发生，11-12月为龙岩市寒潮盛期。主要原因是11-12月属于龙岩市秋冬转换季，降温幅度较大，日极端最低气温也较易于满足低于5℃的寒潮标准要求，因此寒潮出现次数偏多；3月份处在春季，低层增暖明显，即使因系统不稳定造成明显的降温，但日极端最低气温通常高于5℃，不符合寒潮的标准。单站寒潮显示，除去连城站、长汀站，其余各站从11月份到12月份寒潮次数均逐渐增多；东南部测站从12月份至1月份寒潮次数均减少，大致体现了单站寒潮盛期从北往南随时间推进的一个过程。值得注意的是，10月份仅长汀站出现过一次寒潮。

表2 1990—2019年龙岩市寒潮月际以及平均分布

3.3 空间分布

龙岩市全市性寒潮年平均为0.8次，但各台站间寒潮的年平均次数存在显著差异(图3)。

图3 1990—2019年龙岩市各站寒潮年平均次数

从单站分析，长汀站以年平均寒潮次数2.6次位居各台站首位，新罗站以年平均寒潮次数0.9次居末位。寒潮年平均发生次数通常与测站经纬度、海拔高度、周围地形相关，总体而言北部寒潮发生次数多于南部。长汀县位于龙岩市北部，较其他县区更容易发生寒潮天气，且该站海拔高度为310m，是全市台站中的第三高；新罗区为龙岩市市区，城市热岛效应显著，造成最低气温明显上升，寒潮年平均次数最少。值得注意的是，永定站位于龙岩市最南部，且测站海拔高度为全市第三低(仅次于上杭站、漳平站)，寒潮发生次数却与西部武平站相当，考虑原因：一为永定区位于地势平坦开阔的汀江河谷下游,冷空气自北向南运动过程中受到山脉地形影响比新罗区小得多;二为永定站坐落在郊外山坡上,县城面积小、人口较少，城市化水平较低,也易达到寒潮标准。

4 降温幅度及最低气温

图4为1990—2019年龙岩市7个台站24～72h寒潮发生次数，合计发生333次，以48h达到寒潮标准为最多(当24h达到寒潮标准时，不计算入内)，发生了169次，频率约51%。由于24h降温超过8℃较为罕见，且同时日最低气温需小于5℃，因此次数比48h寒潮的总次数少,为97次，频率约29%。统计全市各站72h达标准寒潮的总次数为69次(当24h、48h达到寒潮标准时，不计算入内)，频率约为20%。研究表明华南寒潮平均过程降温居全国之首,80%以上集中10～19℃降温幅度内[7]，龙岩市各站72h寒潮最大降温幅度17.1℃，出现在新罗站(2002年12月7日)，该日最低气温1.9℃；龙岩市各站48h寒潮最大降温幅度17.9℃，出现在连城站(1998年3月19日)，该日最低气温2.2℃；龙岩市各站24h寒潮最大降温幅度15.2℃，出现在连城站(2005年3月11日)，该日最低气温2.4℃。

图4 1990-2019年龙岩市各站24～72h寒潮次数

5 寒潮天气

龙岩市出现寒潮并伴有降水(含雨、雪、雨凇)的概率为70.8%。按站点平均而言，当寒潮过程出现在11-12月时，平均日降水量均为1.3mm；出现在1月，平均日降水量1.8mm；出现在2月、3月，平均日降水量分别为3.9mm、6.1mm，其中站点单日降水量最大值为58.2mm，发生在连城站(2001年1月25日)。究其原因，是因为11月到次年1月受干冷的大陆气团影响，空气湿度小，偏北风量大。2-3月时，特别是在3月份，逐渐转为南风控制，湿度逐渐增大，因此寒潮过程日降水量前者小，后者大，且降水现象一般出现在达到寒潮标准之前。寒潮过程日最大风速的最大值为12.5m/s(北西北风)，出现在武平站(2010年2月11日)，其中偏北风向占比93.1%。统计发现全市性寒潮天气中大雨及以上量级降水，其中72.8%风力集中在4级及以下，且风速均小于等于10.8m/s(6级及以下)。

6 结论

①1990—2019年龙岩市全市性寒潮年平均次数为0.8次，最多1年出现4次，年际变化呈波动性下降趋势或与全球变暖、测站周围城市化水平有关。

②寒潮月际分布次数表明龙岩市单站寒潮盛期集中在11—12月，寒潮空间分布总体是北部多于南部，长汀站以年平均寒潮次数2.6次居首位，新罗站年平均寒潮次数0.9次居末位。

③48h寒潮占龙岩市全市寒潮的51%，为最多，24h寒潮占比29%次之,其中48h寒潮降温幅度最大，达17.9℃。

④寒潮同时伴有降水的概率为70.8%，2-3月因寒潮造成日降水量较大。寒潮过程以偏北风为主，当寒潮过程中大雨及以上量级降水出现时，风力大多集中在4级及以下。