倒春寒气象指标在包头地区的应用与讨论

赵怡卿，王 东，夏雪莲

包头市气象局，内蒙古包头 014030

包头市地处内蒙古自治区西部偏东位置，南邻黄河，北靠蒙古国，中部阴山山脉横亘其中，山南、山北表现出明显的气候差异。春季全市气温回升快但不稳定，寒潮、霜冻、倒春寒时有发生，显著影响着果树开花、作物播种、接羔保育等农牧业生产。倒春寒作为不易区分于寒潮、霜冻的低温天气，国内许多学者都对倒春寒进行了指标、时空分布规律、灾害影响等方面的研究。如高操[1]、徐岩岩[2]、张丽君[3]等对倒春寒的时空分布特征展开了研究；陈翔[4]、王梓[5]、流畅[6]等围绕倒春寒对树木、小麦等的灾害影响进行了分析；杨文刚[7]、卢尧[8]、赵刚[9]等研究了倒春寒的气象指标和程度评估。依据《倒春寒气象指标》（GB/T 34816—2017）[10]的国家标准，对包头地区市区、土右旗、固阳县、达茂旗1991—2020年倒春寒的发生情况进行了分析，以统计包头倒春寒发生频次、程度，判断倒春寒天气是否是主要的气象灾害。

1 资料和方法

1.1 数据来源

利用1991—2020年，市区、土右旗、固阳县、达茂旗国家基本气象站3—5月逐日平均气温、最低气温，以及1981—2010年气候标准值进行相关计算。

1.2 计算方法

根据《倒春寒气象指标》国家标准，对市区、土右旗、固阳县、达茂旗4个代表站倒春寒过程进行筛选，再利用倒春寒气象指标公式进行计算：

其中，K为倒春寒气象指标，T1为前期偏暖程度，T2为后期偏冷程度，L为倒春寒过程持续时间。

根据标准，T1为春季某时段气温较常年偏低时，此前连续10 d平均气温距平为T1，T1值应≥0℃，表示前期气温为偏暖。基于此，选取逐日平均气温满足连续10 d或以上（平均气温向前10 d做平均）较常年气温距平值均为正或0℃的情况下，判断最后一个气温正距平对应日期是否达到以此日为中点的前后5 d内，至少有3 d气温距平值≤-1℃，若满足，则取当前日期为倒春寒初日。

T2为春季平均气温较常年同期偏低的程度，用偏冷期间偏冷程度最大的连续10 d平均气温距平作为后期气温偏冷程度的指标，T2＜0℃，表示后期偏冷。在此选择初日之后5 d滑动平均出现5个距平值均为＞-1℃的值时（至少有3个距平值＞-1℃），定此日为倒春寒终日。从初日至终日间选取10日平均气温距平中的最小值，即为T2。

L为过程持续天数，即初日和终日之间天数。

将T1、T2、L值 代 入 公 式，计 算K值，根据标准进行分级。当K≤3时，评价为轻度倒春寒；当3＜K＜5时，为中度倒春寒；当5≤K时，为重度倒春寒。

2 结果与分析

2.1 倒春寒时间分布

在农业气象中，定义倒春寒是指初春气温回升较快，而在春季后期气温较正常年份偏低，并对农业生产造成影响的天气气候现象[11]，并且强调日最低气温≤2℃。兼顾倒春寒的农业气象定义和国家气象标准可知，1991—2020年，市区、土右旗、固阳县、达茂旗4个代表站发生倒春寒天气过程6～18次，各站每年发生的倒春寒次数为0次或1次。位于阴山以南地区的市区、土右旗倒春寒发生次数分别为17和18次，分别占考察年份的56.6%和60.0%；阴山以北的固阳县、达茂旗倒春寒发生次数分别为8和6次，分别占考察年份的26.7%和20.0%。山北地区倒春寒发生次数大幅少于山南地区，也看得出阴山山脉造成的南北气候差异。

从倒春寒出现时间来看，1991—2020年，山南地区最早的倒春寒始于3月18日，最晚结束于4月28日；山北地区最早始于4月22日，最晚结束于5月21日。

从各地倒春寒年际间变化来看，1991—2020年，市区、土右旗在2000—2010年间发生频次最多；固阳县、达茂旗在2011年以后发生的次数占到总过程数的50%或以上。

2.2 倒春寒程度分布

通过各地倒春寒指标计算结果可知，包头市倒春寒发生程度总体偏轻（表1）。

表1 全市各站倒春寒发生时间、等级

1991—2020年，市区、土右旗分别有13、12年未发生倒春寒；固阳县、达茂旗分别有22、24年未出现倒春寒。在出现倒春寒的年份中，市区发生轻度倒春寒年份占76.4%、土右旗占88.9%、固阳县占75.0%、达茂旗占66.7%，其余全部为中度倒春寒，全市未出现过重度倒春寒。

从倒春寒的持续时间来看，4～8 d的倒春寒过程在市区、土右旗分别占当地总过程数的61.1%、72.2%，在固阳县、达茂旗分别占50%、66.7%。

2.3 致灾影响分析

倒春寒不仅会使作物的播种期推迟，还会使作物幼苗受冻而影响发育，因此，山南、山北的农民都有着不同的农事活动时间。山南地区农民一般在3月下旬视天气情况首先播种小麦，玉米播种时间推后10～20 d，马铃薯播种时间接近玉米；山北农民自4月中旬视天气情况、土壤墒情开始播种，至5月中旬结束粮食作物的播种。这期间也是倒春寒主要的发生时段，发生倒春寒的年份缩短了作物适宜播种期。

由于发生倒春寒期时日最低气温多在2℃以下，这与霜冻、寒潮的预报条件有相同之处，事实上，倒春寒过程经常与寒潮、霜冻伴随发生，因此造成的灾害损失也不易区分。通过2020—2021年全国自然灾害风险普查包头地区的结果来看，检索到有关低温冷害灾情的信息：2012年（具体月份不详）、2014年5月、2020年4月出现了相关灾情信息。2014年5月，全市因低温冷害共计造成2 287人次受影响，115.6 km2作物受灾。2020年4月全市低温冷害受灾人口1 309人，农作物受灾158.18 km2。对比计算得到的倒春寒发生程度，上述两年全市有轻度或中度的倒春寒发生。

2.4 讨论

通过对倒春寒气象指数的计算发现，对计算结果影响较大的项是偏冷程度T2和持续时间L，短期的大幅降温会加大偏冷程度，持续多天的连续降温会延长倒春寒过程。根据列举出的倒春寒过程，中度倒春寒过程持续时间多在10 d以上。

倒春寒的不利影响多数与农牧业生产有关，国内的许多学者对倒春寒的等级划分，也多与作物播种期、发育期相结合。但由于缺少本地关于低温冷害足够数量与精确的灾情信息，未对标准公式中各项系数进行调整。

3 结束语

倒春寒是常见但不易区分的一种低温冷害，发生程度较轻时，持续时间短，不易被察觉，只有气温大幅偏低或者气温偏低时段相对较长时才容易被关注。利用《倒春寒气象指标》（GB/T 34816—2017）国家标准，可以对包头地区1991—2020年间的倒春寒发生的时空分布、发生程度进行讨论。

1991—2020年，包头市发生倒春寒过程6～18次，山南地区倒春寒发生次数明显多于山北地区，山南地区在2000—2010年出现最频繁的倒春寒，山北地区在2010年以后出现相对集中的发生频次；全市倒春寒发生程度以轻度为主，未有重度倒春寒过程；过程持续时间多为4～8 d，中度倒春寒过程持续时间多在10 d以上。