曹興，毛煒嶧，尹冰霞，萬(wàn)瑜

（1.中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆烏魯木齊 830002；2.新疆維吾爾自治區(qū)氣象局，新疆烏魯木齊 830002；3.烏魯木齊市氣象局，新疆烏魯木齊 830002；4.新疆氣象臺(tái)，新疆烏魯木齊 830002）

不同定義指標(biāo)下的烏魯木齊寒潮過(guò)程氣候特征對(duì)比分析

曹興1，2，毛煒嶧1，尹冰霞3，萬(wàn)瑜4

（1.中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆烏魯木齊 830002；2.新疆維吾爾自治區(qū)氣象局，新疆烏魯木齊 830002；3.烏魯木齊市氣象局，新疆烏魯木齊 830002；4.新疆氣象臺(tái)，新疆烏魯木齊 830002）

利用烏魯木齊市1951—2015年逐日最低氣溫（TD）、日平均氣溫（TT）資料，依據(jù)《寒潮等級(jí)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以TD、TT為定義指標(biāo)來(lái)普查寒潮降溫過(guò)程，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)2種指標(biāo)統(tǒng)計(jì)的寒潮降溫氣候變化特征進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：2種指標(biāo)方法統(tǒng)計(jì)的降溫頻數(shù)存在顯著性差異，在年際、季節(jié)時(shí)間尺度上均呈不顯著減少趨勢(shì)，TT法統(tǒng)計(jì)的年降溫頻數(shù)減少趨勢(shì)顯著強(qiáng)于TD法；90%的降溫過(guò)程持續(xù)時(shí)間在1～3 d，TD、TT法統(tǒng)計(jì)的最長(zhǎng)降溫持續(xù)日數(shù)均出現(xiàn)在11月，且不同降溫幅度的頻數(shù)最大值亦在秋季；以TD、TT法統(tǒng)計(jì)的全年95.5%和94.6%的降溫過(guò)程達(dá)不到寒潮的標(biāo)準(zhǔn)，2種方法統(tǒng)計(jì)的寒潮等級(jí)頻數(shù)均表現(xiàn)為一般寒潮＞強(qiáng)寒潮＞特強(qiáng)寒潮；2種方法統(tǒng)計(jì)的寒潮頻數(shù)在年際、季節(jié)尺度上均呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，峰值期分別為4月和10月，20世紀(jì)50年代為多發(fā)期，2001—2015年為相對(duì)少發(fā)期；TT法統(tǒng)計(jì)寒潮頻數(shù)未來(lái)持續(xù)性強(qiáng)度弱于TD法；相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，寒潮頻數(shù)與年均TD、TT呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，且年均TD的相關(guān)性強(qiáng)于年均TT，表明TD是影響寒潮頻數(shù)變化的一個(gè)重要指標(biāo)參數(shù)。

烏魯木齊；寒潮；降溫；氣候；對(duì)比

在特定的天氣形勢(shì)下，高緯度地區(qū)大規(guī)模的強(qiáng)冷空氣南下，往往造成劇烈的降溫和大風(fēng)雪天氣，當(dāng)降溫幅度達(dá)到一定強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就形成一次寒潮過(guò)程。寒潮天氣的發(fā)生常伴有雨、雪、凍雨或霜凍，是冬半年主要的災(zāi)害性天氣之一，給農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、人民生活帶來(lái)極大不利影響。近年來(lái)，在全球變暖的大背景下，極端災(zāi)害性天氣頻發(fā)，許多學(xué)者對(duì)寒潮活動(dòng)的源地和途徑、時(shí)空分布特征、發(fā)生頻次和強(qiáng)度、形成機(jī)制及預(yù)報(bào)方法等進(jìn)行了深入的研究[1-10]。仇永康[11]等對(duì)我國(guó)38個(gè)冬半年的冷空氣活動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，寒潮和強(qiáng)冷空氣過(guò)程頻數(shù)存在較大的年際變化。李峰[12]等研究認(rèn)為，北極區(qū)和近極區(qū)環(huán)流系統(tǒng)的改變，造成1971—2000年我國(guó)強(qiáng)冷空氣爆發(fā)的事件特性發(fā)生年代際變化。王遵婭[13]等、康志明[14]等的研究表明，近50 a來(lái)中國(guó)寒潮強(qiáng)冷空氣活動(dòng)頻次逐年下降，強(qiáng)度減弱。王遵婭[13]等還指出，冬季西伯利亞高壓和東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度與中國(guó)寒潮頻次呈明顯正相關(guān)關(guān)系。錢維宏[15]等分析了1960—2005年我國(guó)寒潮時(shí)空變化與冬季增暖的關(guān)系，結(jié)果表明在過(guò)去的45 a中，寒潮和極端寒潮事件普遍呈減少趨勢(shì)，新疆、華北、東北和華東減少最為顯著。魏鳳英[16]研究亦表明，自20世紀(jì)90年代初我國(guó)冬春季氣溫顯著增暖以來(lái)，全國(guó)性的寒潮災(zāi)害頻次顯著減少，新疆是寒潮強(qiáng)度減弱的最顯著區(qū)域之一。以上文獻(xiàn)，對(duì)了解我國(guó)寒潮的時(shí)空變化特征提供了有益的參考。

新疆是我國(guó)寒潮發(fā)生最為頻繁的地區(qū)之一[17]，秋冬春季受寒潮影響嚴(yán)重。近年來(lái)，學(xué)者對(duì)新疆寒潮開(kāi)展了廣泛的研究。牟歡[18]等、趙俊榮等[19]、肉孜·阿基等[20]分別對(duì)新疆春季、冬季寒潮爆發(fā)的原因進(jìn)行了深入的分析。莊曉翠等[21]對(duì)氣候變暖背景下的阿勒泰地區(qū)寒潮變化特征進(jìn)行了研究。滿蘇爾·沙比提[22]分析了南疆1949—2008年間寒潮發(fā)生頻次、持續(xù)時(shí)間及其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。毛煒嶧等[23-25]以日最低氣溫為指標(biāo)，詳細(xì)地分析了烏魯木齊市1951—2015年之間的降溫過(guò)程、寒潮過(guò)程的基本氣候特征，及其頻數(shù)、強(qiáng)度變化和季節(jié)評(píng)估指標(biāo)等。以往的研究多以最低氣溫作為寒潮定義的指標(biāo)，根據(jù)《寒潮等級(jí)》（GB/T21987—2008）[26]，最低氣溫和日平均氣溫均可作為寒潮定義的指標(biāo)，而以日平均氣溫定義寒潮的相關(guān)研究極少。這2種寒潮定義指標(biāo)在統(tǒng)計(jì)上是否存在顯著差異？文章擬以烏魯木齊單站為例，采用2種定義指標(biāo)，對(duì)寒潮降溫氣候特征進(jìn)行對(duì)比分析，以期為寒潮定量影響評(píng)估提供參考依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

選取烏魯木齊市氣象站1951—2015年的逐日平均氣溫和最低氣溫?cái)?shù)據(jù)，分別以日最低氣溫（TD）、日平均氣溫（TT）作為寒潮定義指標(biāo)，對(duì)寒潮降溫過(guò)程進(jìn)行分析，以下分別簡(jiǎn)稱為TD法、TT法。季節(jié)劃分為3—5月為春季，6—8月為秋季，12月—翌年2月為冬季，根據(jù)文獻(xiàn)[26]將11月—翌年4月劃分為冷季。

1.2 寒潮標(biāo)準(zhǔn)選定

降溫過(guò)程：?jiǎn)握?4 h變溫ΔT24由≥0轉(zhuǎn)為＜0的第一天定義為降溫初日，持續(xù)到ΔT24再次出現(xiàn)≥0的前一天，稱為降溫終日；從初日到終日定義為降溫過(guò)程。降溫過(guò)程終日與初日前一天的氣溫差定義為過(guò)程降溫幅度（FD）。

寒潮標(biāo)準(zhǔn)：日最低氣溫（TD）或平均氣溫（TT）24 h內(nèi)降溫幅度≥8℃或48 h內(nèi)降溫幅度≥10℃，或72 h內(nèi)降溫幅度≥12℃，且日最低氣溫≤4℃，記為1次寒潮過(guò)程[23]。

1.3 分析方法

利用線性回歸、R/S等方法分析寒潮降溫過(guò)程的變化特征，并引入氣候異常事件和嚴(yán)重事件的判斷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)烏魯木齊寒潮活動(dòng)的異常特征進(jìn)行分析，方法詳見(jiàn)文獻(xiàn)[28]。

R/S分析法：通過(guò)計(jì)算Hurst指數(shù)值（H值），來(lái)判斷時(shí)間序列趨勢(shì)性成分的持續(xù)性，并由Hurst指數(shù)值的大小來(lái)判斷趨勢(shì)性成分的持續(xù)性或反持續(xù)性強(qiáng)度大小。0.5＜H＜1，表明時(shí)間序列過(guò)程具有持續(xù)性，反映在氣候要素上，則表明未來(lái)的氣候總體將和過(guò)去的變化趨勢(shì)一致，反之亦然。且H值越接近1，持續(xù)性就越強(qiáng)。0＜H＜0.5，表明時(shí)間序列總體趨勢(shì)與過(guò)去相反。

2 不同定義指標(biāo)的降溫過(guò)程分析

2.1 降溫過(guò)程總頻數(shù)變化特征

根據(jù)降溫過(guò)程的定義，以TD、TT作為指標(biāo)來(lái)普查烏魯木齊市1951—2015年降溫天氣過(guò)程。結(jié)果表明，以TD、TT法統(tǒng)計(jì)的降溫過(guò)程分別5834次和5159次，年均降溫頻數(shù)為89.6和79.4次，TD法偏多13.1%。從圖1可知，近65 a以來(lái)，TD、TT法統(tǒng)計(jì)的降溫頻數(shù)表現(xiàn)為不顯著的減少趨勢(shì)，傾向率分別為-0.1次·（10a）-1、-0.7次·（10a）-1（P＞0.05），TT法減少趨勢(shì)明顯強(qiáng)于TD法。在時(shí)間序列上，TD法統(tǒng)計(jì)降溫頻數(shù)曲線總體維持在TT法曲線之上，但呈基本一致的波動(dòng)過(guò)程。其中，TD法統(tǒng)計(jì)的年降溫頻數(shù)最大值為102次，最小值為76次；TT方法統(tǒng)計(jì)最大值和最小值分別90和69次。對(duì)降溫頻數(shù)年代分布特征分析表明，在各個(gè)年代上TD法統(tǒng)計(jì)的降溫頻數(shù)均高于TT法，TD法降溫頻數(shù)年代分布呈現(xiàn)為先升后降再升的過(guò)程，其中，20世紀(jì)80年代降溫過(guò)程出現(xiàn)最多，累計(jì)發(fā)生918次；TT法統(tǒng)計(jì)的降溫頻數(shù)表現(xiàn)為先降后升再緩降的年代分布特征，20世紀(jì)50年代降溫過(guò)程出現(xiàn)最多，為820次。

圖1 烏魯木齊市降溫過(guò)程頻數(shù)逐年變化曲線

為分析TD、TT定義的降溫頻數(shù)的差異，對(duì)2組數(shù)據(jù)序列進(jìn)行T檢驗(yàn)以及描述性統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，TD、TT法統(tǒng)計(jì)的降溫頻數(shù)序列存在顯著性差異（P=0.009），且數(shù)據(jù)離散程度大，表明降溫頻數(shù)年際間變化差異明顯。進(jìn)一步的相關(guān)性分析表明，2種方法統(tǒng)計(jì)的年降溫頻數(shù)呈弱相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.32，且通過(guò)了雙側(cè)顯著性檢驗(yàn)（P＜0.01），表明2種方法統(tǒng)計(jì)的年降溫頻數(shù)相關(guān)性較弱，且存在顯著性差異。

2.2 降溫過(guò)程季節(jié)變化特征

由表1可知，降溫過(guò)程在一年四季均有發(fā)生，冬季出現(xiàn)相對(duì)偏多，春秋季略少。在各個(gè)季節(jié)TD法統(tǒng)計(jì)的降溫頻數(shù)均高于TT法。2種方法統(tǒng)計(jì)的降溫頻數(shù)在各個(gè)季節(jié)均呈不顯著減少趨勢(shì)，TD法統(tǒng)計(jì)的降溫頻數(shù)在春、冬季減少趨勢(shì)強(qiáng)于夏季和秋季，TT法卻是春、秋季減少趨勢(shì)強(qiáng)于夏、冬季。各個(gè)季節(jié)的降溫頻數(shù)與年總頻數(shù)呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），其中，TD法統(tǒng)計(jì)的降溫頻數(shù)在夏季相關(guān)性最強(qiáng)，TT法統(tǒng)計(jì)的在秋冬季相關(guān)性最強(qiáng)。2種方法統(tǒng)計(jì)的降溫頻數(shù)在季節(jié)上的相關(guān)性分析認(rèn)為，在冬季相關(guān)性最強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)為0.52（P＜0.01），其次為春季、夏季、秋季，其中秋季和夏季均呈弱相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)＜0.4。以上分析表明，2種方法統(tǒng)計(jì)的降溫頻數(shù)在冬季具有較好的一致性。

表1 不同定義指標(biāo)下的降溫頻數(shù)季節(jié)分布特征

2.3 降溫過(guò)程持續(xù)日數(shù)分析

由圖2可知，烏魯木齊市1951—2015年降溫過(guò)程持續(xù)時(shí)間范圍為1～12 d，90%以上的降溫過(guò)程持續(xù)時(shí)間為1～3 d；隨著持續(xù)日數(shù)的增加，降溫過(guò)程頻數(shù)呈指數(shù)式遞減過(guò)程。其中，持續(xù)時(shí)間大于8 d的僅為個(gè)別強(qiáng)降溫過(guò)程；降溫持續(xù)10 d以上的，TD法統(tǒng)計(jì)的僅出現(xiàn)在2002年的11月28日—12月8日，過(guò)程極端低溫為-17.1℃；TT法統(tǒng)計(jì)的3次降溫過(guò)程持續(xù)時(shí)間超過(guò)10 d，分別為2009年11月6日—17日、1973年11月30日—12月11日、2005年11月14日—24日，過(guò)程極端低溫分別為-13.8、-14.5、-13.0℃。由此可見(jiàn)，TD、TT法統(tǒng)計(jì)的降溫持續(xù)日數(shù)雖有差異，最長(zhǎng)降溫持續(xù)日數(shù)卻均出現(xiàn)在秋季的11月。

圖2 降溫過(guò)程持續(xù)日數(shù)曲線

2.4 降溫幅度特征分析

分別利用TD、TT為指標(biāo)，普查出溫度降幅大于8、10和12℃的降溫過(guò)程，分別記為TDFD8、TTFD10（依次類推）。結(jié)果表明，近65 a以來(lái)不同降溫幅度的頻數(shù)均呈不顯著的減少趨勢(shì)（P＞0.05），其中TDFD8頻數(shù)變化傾向率為-0.4次·（10 a）-1（P＞0.05），明顯強(qiáng)于其它降溫幅度頻數(shù)。基于TD、TT法統(tǒng)計(jì)的降溫幅度在8℃以上，10℃以下的降溫頻數(shù)占總頻數(shù)的百分比分別為16.3%和21.4%。這表明，大部分降溫過(guò)程的降幅在8℃以內(nèi)，發(fā)生激烈降溫相對(duì)較少。TDFD8、TDFD10、TDFD12的降溫過(guò)程年均發(fā)生次數(shù)分別為14.8、8.2和4.4次，TTFD8、TTFD10、TTFD12的降溫過(guò)程年均為17.0、10.1和5.5次。由圖3可知，TD法統(tǒng)計(jì)的不同降幅的降溫過(guò)程頻數(shù)均表現(xiàn)為秋季＞冬季＞春季＞夏季，TT法統(tǒng)計(jì)的表現(xiàn)為秋季＞春季＞冬季＞夏季的季節(jié)分布特征，2種統(tǒng)計(jì)方法在不同溫度降幅上的季節(jié)分布差異，可能是因?yàn)槎倦S著強(qiáng)冷空氣的入侵，降溫激烈，TD較TT降幅表現(xiàn)明顯。

圖3 不同降溫幅度頻數(shù)占總降溫頻數(shù)的百分比

3 不同定義指標(biāo)下的寒潮變化特征

3.1 寒潮占總降溫頻數(shù)百分比分析

以TD、TT作為定義指標(biāo)，普查出1961—2015年烏魯木齊市寒潮頻數(shù)分別為265、279次，分別占總降溫頻數(shù)的4.5%、5.4%。由此可知，以TD、TT法統(tǒng)計(jì)的全年95.5%、94.6%的降溫過(guò)程達(dá)不到寒潮的標(biāo)準(zhǔn)，僅是氣溫波動(dòng)下降過(guò)程。由表2可知，TD法統(tǒng)計(jì)的結(jié)果中，寒潮頻數(shù)占總降溫頻數(shù)的百分比的季節(jié)分布由大到小依次為：春季、秋季、冬季；TT法統(tǒng)計(jì)結(jié)果中，寒潮頻數(shù)在秋季出現(xiàn)最多，其次為春季和冬季。這表明，烏魯木齊市寒潮主要為發(fā)生在春、秋季的劇烈降溫過(guò)程；原因可能是，夏季為一年中氣溫最高的季節(jié)，基礎(chǔ)氣溫較高，天氣系統(tǒng)主要受副熱帶高壓控制，降溫較弱、降溫后的最低氣溫難以降至4℃以下；春、秋季天氣系統(tǒng)不穩(wěn)定，氣溫處在較低水平，在強(qiáng)冷空氣頻繁影響下，降溫幅度大、且最低氣溫較低，導(dǎo)致寒潮多發(fā)。

表2 不同定義指標(biāo)下的寒潮占總降溫頻數(shù)及百分比

3.2 不同定義指標(biāo)下的寒潮等級(jí)分析

根據(jù)文獻(xiàn)[26]單站寒潮等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，將寒潮劃分為特強(qiáng)寒潮、強(qiáng)寒潮、一般寒潮3個(gè)等級(jí)。由表3可知，TD法統(tǒng)計(jì)結(jié)果中，近65 a以來(lái)3個(gè)等級(jí)的寒潮頻數(shù)由多到少依次為一般寒潮、強(qiáng)寒潮和特強(qiáng)寒潮，其中，一般寒潮過(guò)程頻數(shù)占寒潮總頻數(shù)的51.3%，特強(qiáng)寒潮和強(qiáng)寒潮的頻數(shù)合計(jì)占寒潮總頻次的48.7%；特強(qiáng)寒潮、強(qiáng)寒潮和一般寒潮在季節(jié)的分布上基本一致，均在春季出現(xiàn)最多。TT法統(tǒng)計(jì)結(jié)果中，不同等級(jí)寒潮頻數(shù)的排序與TD法統(tǒng)計(jì)結(jié)果相同，一般寒潮最多，占寒潮總頻數(shù)的49.9%，特強(qiáng)寒潮和強(qiáng)寒潮的頻數(shù)合計(jì)占寒潮總頻數(shù)的50.1%；在季節(jié)分布上，特、超強(qiáng)寒潮和強(qiáng)寒潮頻數(shù)由多到低依次為春季、秋季和冬季，而一般寒潮在秋季最多，其次為春季和冬季。這與TD法統(tǒng)計(jì)的結(jié)果有所差異。這表明，以TT為指標(biāo)定義寒潮時(shí)，溫度降幅較小的一般寒潮過(guò)程在秋季出現(xiàn)頻率最高。

由表3可知，TD法統(tǒng)計(jì)結(jié)果中，冷季寒潮過(guò)程出現(xiàn)188次，占寒潮總頻數(shù)的71.0%；TT法統(tǒng)計(jì)結(jié)果中，冷季寒潮過(guò)程出現(xiàn)176次，占寒潮總頻數(shù)的63.1%。在冷季TD法統(tǒng)計(jì)的各等級(jí)寒潮過(guò)程占寒潮總頻數(shù)的百分比均高于TT法統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。這可能是因?yàn)樵诶浼?，進(jìn)入深冬季節(jié)，日最低氣溫較日平均氣溫變化更為劇烈，更易達(dá)到寒潮的降溫標(biāo)準(zhǔn)。

表3 不同定義指標(biāo)下的烏魯木齊寒潮等級(jí)特征

3.3 寒潮年代際變化特征分析

對(duì)烏魯木齊市寒潮頻數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析得出，TD法統(tǒng)計(jì)的年均寒潮頻數(shù)為4.1次，其中在1952年最多，為10次，1972年未出現(xiàn)寒潮。由圖4可知，近65 a以來(lái)寒潮頻數(shù)呈顯著的減少趨勢(shì)，傾向率為-0.39次·（10 a）-1（P＜0.05），這與王遵婭[10]等研究的全國(guó)寒潮變化趨勢(shì)較為一致。分析發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)50年代寒潮頻數(shù)為正距平狀態(tài)，減少趨勢(shì)較為明顯；20世紀(jì)60年代前期，寒潮頻數(shù)基本維持穩(wěn)定；60年代后期至90年代末，寒潮頻數(shù)呈頻繁的波動(dòng)態(tài)勢(shì)；21世紀(jì)以來(lái)，寒潮減少趨勢(shì)增強(qiáng)，為負(fù)距平狀態(tài)。從年代際平均的寒潮頻數(shù)來(lái)看，由多到少依次排列為20世紀(jì)50年代、60年代、90年代、80年代和70年代，21世紀(jì)最近15 a，進(jìn)入寒潮相對(duì)少發(fā)期。TT方法統(tǒng)計(jì)的年均寒潮頻數(shù)為4.3次，在1952年最多，為9次，1980年未出現(xiàn)寒潮。寒潮頻數(shù)呈顯著的減少趨勢(shì)，傾向率為-0.26次·（10 a）-1（P＜0.05），減少趨勢(shì)弱于TD法。年代際平均寒潮頻數(shù)由多到少排列依次：20世紀(jì)50年代、90年代、60年代、70年代和80年代，21世紀(jì)以來(lái)為寒潮相對(duì)少發(fā)期。寒潮頻數(shù)年代際分布上與TD法結(jié)果有所差異，但是寒潮多發(fā)期和少發(fā)期較為一致。進(jìn)一步對(duì)兩種方法統(tǒng)計(jì)的年寒潮頻數(shù)序列進(jìn)行相關(guān)分析，65 a來(lái)2個(gè)年寒潮頻數(shù)序列之間的相關(guān)系數(shù)為0.62（P＜0.01）。

圖4 烏魯木齊市寒潮過(guò)程總頻數(shù)逐年變化曲線

表4 不同定義指標(biāo)下的寒潮頻數(shù)相關(guān)系數(shù)

對(duì)寒潮頻數(shù)與TD、TT的相關(guān)分析表明，兩種方法下，寒潮頻數(shù)和年均TD、TT均呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，均通過(guò)了信度為0.01的顯著性檢驗(yàn)。TD法統(tǒng)計(jì)的寒潮頻數(shù)與年均TD的相關(guān)性強(qiáng)于年均TT，相關(guān)系數(shù)為-0.43。TT法統(tǒng)計(jì)的寒潮頻數(shù)與氣溫（TD、TT）的相關(guān)性均強(qiáng)于TD法。由表4可知，在冷季，兩種方法統(tǒng)計(jì)的寒潮頻數(shù)與年均TD的相關(guān)性均強(qiáng)于年均TT。由此可推斷，在寒潮多發(fā)的冷季，TD在一定程度上決定了TT的變化，年均TD與寒潮頻數(shù)關(guān)系最為顯著，是影響寒潮頻數(shù)變化的一個(gè)重要指標(biāo)參數(shù)。

3.4 寒潮季節(jié)變化特征分析

烏魯木齊市寒潮活動(dòng)具有明顯的季節(jié)性特點(diǎn)，主要發(fā)生在9月—翌年5月，即除夏季外，其它季節(jié)均有寒潮發(fā)生，且在各個(gè)季節(jié)寒潮頻數(shù)均呈減少趨勢(shì)。其中，TD法統(tǒng)計(jì)的寒潮頻數(shù)春季減少趨勢(shì)最為明顯，傾向率為-0.27次·（10 a）-1（P＜0.01），依次為冬季和春季，在冷季寒潮頻數(shù)減少趨勢(shì)進(jìn)一步增大，傾向率為-0.38次·（10 a）-1（P＜0.01）；TT法統(tǒng)計(jì)的寒潮頻數(shù)季節(jié)變化趨勢(shì)基本與TD法一致，但其在全年及各季節(jié)寒潮頻數(shù)減少趨勢(shì)弱于TD法。

由圖5可知，寒潮頻數(shù)月際分布呈雙峰型，寒潮發(fā)生的峰期為4月和10—11月。TD法統(tǒng)計(jì)的寒潮在4月出現(xiàn)最大值（累計(jì)49次），占寒潮總數(shù)的18.5%；依次為11月、10月，分別占寒潮總數(shù)的15.1%和13.2%；9月寒潮頻數(shù)為最小值，僅為14次；從季節(jié)分布上，春季寒潮最多，其次為秋季、冬季。TT法統(tǒng)計(jì)的寒潮最大值出現(xiàn)在10月（累計(jì)63次），占寒潮總數(shù)的22.3%，依次為4月和11月，12月—翌年3月為寒潮少發(fā)期，9月寒潮最少；在季節(jié)分布上表現(xiàn)為：秋季＞春季＞冬季，這與TD法統(tǒng)計(jì)的結(jié)果有所差異。綜上分析，兩種指標(biāo)方法寒潮主要集中發(fā)生在4月、10月和11月，12月—翌年的3月為少發(fā)期，有關(guān)研究認(rèn)為這種月際分布特點(diǎn)與西風(fēng)環(huán)流及相應(yīng)的天氣系統(tǒng)活動(dòng)有關(guān)[19]。4月和10—11月，處在季節(jié)轉(zhuǎn)換期，大氣環(huán)流調(diào)整和變動(dòng)較為劇烈，冷空氣活動(dòng)頻繁，易導(dǎo)致大幅度降溫；12月—翌年3月，烏魯木齊處在冬季，天氣系統(tǒng)穩(wěn)定少動(dòng)，雖有冷空氣入侵，但因其氣溫處在較低水平，導(dǎo)致大幅度降溫的過(guò)程相對(duì)較少，寒潮活動(dòng)少。

圖5 1951—2015年烏魯木齊市寒潮頻數(shù)月際分布特征

進(jìn)一步對(duì)TD和TT作為定義指標(biāo)統(tǒng)計(jì)的寒潮頻數(shù)在季節(jié)上的相關(guān)性分析表明，在春季、秋季、冬季均呈極顯著的相關(guān)性（P＜0.01），其中在秋季相關(guān)系數(shù)最大，為0.62，其次為冬季、春季。根據(jù)以上分析可以認(rèn)為，兩種方法統(tǒng)計(jì)的寒潮頻數(shù)在秋季具有較好的一致性，頻數(shù)差異較小。

3.5 寒潮氣候異常特征分析

對(duì)烏魯木齊寒潮活動(dòng)的異常特征進(jìn)行分析，結(jié)果表明：近65 a以來(lái)TD法統(tǒng)計(jì)的寒潮無(wú)異常偏少年份，在1952、1953、1968年寒潮異常偏多；寒潮頻繁的年份累計(jì)有7 a，主要集中在20世紀(jì)50年代前期；寒潮少有年份有9 a，集中在最近15 a。TT法統(tǒng)計(jì)的寒潮在1980年異常偏少，在1952、1958年寒潮異常偏多，寒潮頻繁年份有9 a，集中在20世紀(jì)50年代前期、90年代后期；寒潮少有年分別出現(xiàn)在1980、1988、1999年。由此可知，兩種方法的寒潮異常偏多和頻繁年份均出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代，但寒潮異常偏少和少有年份存在一定差異。

3.6 寒潮變化趨勢(shì)分析

對(duì)烏魯木齊市寒潮頻數(shù)進(jìn)行R/S分析表明，TD法統(tǒng)計(jì)的寒潮H值大于0.5（表5），表明寒潮未來(lái)變化趨勢(shì)具有持續(xù)性，即寒潮在年際及季節(jié)的時(shí)間尺度上，未來(lái)還將維持減少的趨勢(shì)；在持續(xù)性強(qiáng)度上，持續(xù)性強(qiáng)度季節(jié)特征為：秋季＞冬季＞春季。由此可推斷，秋季寒潮將維持較強(qiáng)的減少趨勢(shì)，春季未來(lái)持續(xù)減少的強(qiáng)度較弱，結(jié)合傾向率，春季寒潮未來(lái)將保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

利用TT法統(tǒng)計(jì)的寒潮未來(lái)變化趨勢(shì)亦表現(xiàn)為持續(xù)性特征，但持續(xù)性強(qiáng)度弱于TD法；在季節(jié)上表現(xiàn)為：冬季＞春季＞秋季，表明冬季寒潮未來(lái)維持較強(qiáng)的減少趨勢(shì)，秋季寒潮維持減少?gòu)?qiáng)度較弱，這與TD法差異明顯。在冷季，TT法計(jì)算的Hurst指數(shù)值為0.74，明顯高于TD法計(jì)算的Hurst指數(shù)值，說(shuō)明利用TT法統(tǒng)計(jì)的冷季寒潮維持減少的趨勢(shì)更強(qiáng)。

表5 不同定義指標(biāo)下的寒潮Hurst指數(shù)值及傾向率

4 結(jié)論

（1）以TD、TT作為降溫定義指標(biāo)，普查出烏魯木齊市近65 a以來(lái)的降溫頻數(shù)均呈不顯著減少趨勢(shì)，傾向率分別為-0.1次·（10 a）-1和-0.7次·（10 a）-1；在各個(gè)季節(jié)兩種方法統(tǒng)計(jì)的降溫頻數(shù)均呈不顯著減少趨勢(shì)，TD法統(tǒng)計(jì)的降溫頻數(shù)在春、冬季減少趨勢(shì)強(qiáng)于夏季和秋季，而TT法卻是春、秋季強(qiáng)于夏、冬季。

（2）90%的降溫過(guò)程持續(xù)時(shí)間為1～3 d，TD、TT法統(tǒng)計(jì)的最長(zhǎng)降溫持續(xù)日數(shù)均出現(xiàn)在秋季的11月。大部分降溫幅度在8℃以內(nèi)，劇烈降溫過(guò)程相對(duì)較少；兩種方法統(tǒng)計(jì)的不同降溫幅度的頻數(shù)均在秋季出現(xiàn)最大值，但在其他季節(jié)上分布存在明顯差異。

（3）以TD、TT法統(tǒng)計(jì)的全年95.5%、94.6%的降溫過(guò)程達(dá)不到寒潮的標(biāo)準(zhǔn)，兩種方法普查的寒潮等級(jí)頻數(shù)均表現(xiàn)為一般寒潮＞強(qiáng)寒潮＞特強(qiáng)寒潮；在冷季TD法統(tǒng)計(jì)的各個(gè)等級(jí)寒潮占總寒潮百分比均高于TT法統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

（4）近65 a以來(lái)TD、TT法統(tǒng)計(jì)的寒潮頻數(shù)均呈顯著的減少趨勢(shì)，20世紀(jì)50年代為多發(fā)期，最近15 a為相對(duì)少發(fā)期；寒潮頻數(shù)在季節(jié)上均表現(xiàn)為減少趨勢(shì)，峰值期分別為4月和10月；寒潮頻數(shù)與年均TD的相關(guān)性均強(qiáng)于年均TT，表明TD是影響寒潮頻數(shù)變化的重要指標(biāo)參數(shù)。

（5）寒潮異常偏多和頻繁年份均出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代，但異常偏少和少有年份兩種方法存在差異。R/S未來(lái)趨勢(shì)分析表明，寒潮頻數(shù)在未來(lái)均具有持續(xù)性，即維持減少的趨勢(shì)，但在年際尺度上，TT法統(tǒng)計(jì)寒潮頻數(shù)未來(lái)持續(xù)性強(qiáng)度弱于TD法。

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Analysis on the Climatic Characteristics of Cold Wave Processes with Different Indices in Urumqi

CAO Xing1，2，MAO Weiyi1，YIN Bingxia3，WAN Yu4
（1.Institute of Desert Meteorology，Chinese Meteorological Administration，Urumqi 830002，China；2.Xinjiang Meteorological Administration，Urumqi 830002，China;3.Urumqi Meteorological Administration，Urumqi 830002，China;3.Xinjiang Meteorological Observatory，Urumqi 830002，China）

Based on the data of daily minimum temperature（TD）and daily mean temperature（TT）of Urumqi from 1951 to 2015，TD and TT were taken as the defining indexes to survey the processes of cold wave according to the GB of“Grades of clod wave”，and the climatic characteristics of cold wave was analyzed by mathematical statistics.The results showed that there were significant differences in the frequency of cooling by both methods，and no significant decrease in the annual and seasonal time scales，the decreasing tendency of the TT method was significantly stronger than that of the TD method.90%of the cooling process was maintained with 1～3d，and the longest days in the fall of November.95.5%and 94.6%of the cooling process by two methods couldn’t reach to standard of clod wave，the grades frequency of cold wave with two methods manifestations included：cold wave＞strong cold wave＞super strong.The frequency of cold wave were decreased in the annual and seasonal time scales，the peak period was appeared in April and in October and the frequent period of cold wave was appeared in the 1950s，the relatively less occurred period over the last 15 years.The development intensity of cold wave with TT method was weaker than TD method;The correlation analysis indicated that there was a negative correlation between frequency of cold wave and TD、TT.The analysis showed that TD was important parameters of the variation of cold wave frequency.

Urumqi;cold wave;cooling process;climate;comparison

P468

B

1002-0799（2017）03-0031-07

曹興，毛煒嶧，尹冰霞，等.不同定義指標(biāo)下的烏魯木齊寒潮過(guò)程氣候特征對(duì)比分析[J].沙漠與綠洲氣象，2017，11（3）：31-37.

10.12057/j.issn.1002-0799.2017.03.005

2016-12-22；

2017-03-18

中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（IDM201502）“新疆區(qū)域降溫過(guò)程及極端低溫事件的年、季定量評(píng)估研究及應(yīng)用”資助。

曹興（1984-），男，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)闅夂蜃兓?。E-mail：cxidm@163.com