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摘要 利用临夏州1971—2015年6个气象站霜冻（地面最低温度≤0 ℃）资料，系统分析了该区域霜冻的时空分布、强度和持续性等气候特征。结果表明：临夏州霜冻天气主要发生在东乡、和政等高海拔地区，全州年、年代霜冻日数总体呈减少趋势，出现的时间主要在4月、5月及9月的中下旬；各种强度的霜冻日数差别很大，随着霜冻强度的增强，霜冻日数逐渐减少，同时霜冻的强度逐年减弱的趋势明显；4月上旬及中旬的前半旬每日临夏全州至少有1个站点出现霜冻的概率达99%以上，而6月至9月中旬每日临夏全州至少有1个站点出现霜冻的概率在5%以内。
关键词 霜冻；气候特征；甘肃临夏
中图分类号 P423.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）18-0194-03
Abstract Based on frost data（the lowest ground temperature ≤0 ℃） of six meteorological stations in Linxia from 1971 to 2015，the climate feat-ure about space-time，intensity and continuous in Linxia were systematically analyzed.The results showed that frost mainly occurred in the areas of high elevation like Dongxiang and Hezheng.Meanwhile，frost days were decreasing.Frost mainly occurred in April and the middle of May or September.Frost days decreased gradually along with the frost intensity′s enhancement.For frost intensity，there was a decreasing trend.By analyzing the probability distributions of frost，the result showed that at least one station whose probability was over 99% in the first half of early April and there was also at least one station whose probability bit under 5% between June and the middle of September.
Key words frost；climate feature；Linxia Gansu
霜冻是指在春、秋农作物生长季节里，温度骤然下降到0 ℃以下，致使因作物受到危害甚至死亡的低温冻害现象[1]。根据霜冻发生时的条件与特点不同，霜冻可分为平流霜冻、辐射霜冻和平流辐射霜冻3种类型。平流霜冻是由北方大规模的强冷空气侵袭而引起的，发生范围广，持续时间长，多发生于晚秋和早春；辐射霜冻是由于夜间地面或植物辐射冷却而引起的，发生范围小，危害性小；平流辐射霜冻（混合霜冻）则是冷平流和辐射冷却而引起的霜冻对农作物生产的影响。霜冻危害农作物的原因是低温促使植物细胞间隙的水形成冰晶，并继续夺取细胞中的水分，冰晶逐渐扩大，因此不仅消耗了细胞水分，而且引起原生质脱水使原生质胶体变质，从而使细胞脱水引起危害；同时，破坏细胞膜和原生质的结构，影响细胞代谢过程。霜冻会使农作物局部伤害，造成落花、落叶，失去食用价值或全株死亡[2-4]。
临夏地区强霜冻天气虽然出现概率小，但来势猛、影响范围大、对农业危害极其严重，是天气预报工作的重点与难点。随着气候变暖，霜冻出现的几率越来越少，人们对霜冻危害防范的意识有所减弱，而一旦出现在关键时期，将会造成不可估量的损失，如2015年5月10—11日出现在临夏州大范围的的霜冻天气虽然强度不是很大，但正值玉米、油菜、小麦、大豆等农作物的关键发育期，据民政部门统计，造成的直接农业经济损失达8319万元。因此，本文利用统计学方法，分析研究当地霜冻的空间分布、时间变化、强度特征，以便对预报预警服务工作有所帮助，能够在防灾减灾中及时准确地为相关部门提供决策依据。
1 资料与方法
按照甘肃省突发气象灾害预警信号标准，河东地区每年4月8日至9月30日为霜冻预警发布时段，48 h内地面最低温度将下降到-3～0 ℃发布蓝色预警信号，24 h内地面最低温度将下降到-5～-3 ℃发布黄色预警信号，24 h内地面最低温度将下降到-5 ℃以下发布橙色预警信号。因此，本文以地面最低温度作为霜冻指标（下文中以Dmin表示地面最低温度），研究时段定在4—9月，等级划分标准为：-3 ℃ 资料来源于临夏州永靖、东乡、广河、临夏市、和政、康乐6个气象站1971—2015年逐日气象观测资料，对霜冻求其旬、月、年及年代日数，分析其分布及变化特征。统计各站点霜冻日数、霜冻强度及霜冻类型并分析其变化规律。
2 结果与分析
2.1 霜冻时空变化特征
2.1.1 霜冻的空间分布。统计分析6个气象站1971—2015年4—9月日地面最低温度资料发现，近45年来Dmin≤0 ℃的霜冻天气出现日数最多的站是东乡与和政，分别为991 d和964 d，占总站次的44.0%；其次是康乐站，达718 d，占16.2%；广河668 d，占15.0%；临夏市614 d，占13.8%；永靖最少，只有489 d，占11.0%，不到东乡的1/2。这是由于东乡站海拔高度达2 428.6 m，有冷空气侵袭时降温最明显，同时由于冷平流的存在逆温层无法建立，这时高海拔造成的强辐射降温也是造成霜冻的原因之一，而晴好天气时逆温层的影响使得东乡站有较高的地面最低温度，因此东乡的霜冻主要是平流霜冻和混合霜冻；而海拔在2 136.4 m的和政站基本满足日最低温度低于海拔在2 136.4 m的康乐站的事实，说明逆温层对和政站最低温度的影响很小，而高于其他站点的海拔（除东乡站）使得和政站地面温度低于其他站点的同时更易受到冷空气侵袭，所以和政站的霜冻主要是辐射霜冻和强冷空气造成的平流霜冻；而其他站点的霜冻日数刚好与其所对应的海拔高度成正比。 2.1.2 霜冻的时间变化。
（1）年际、年代际变化。由图1可知，1971年以来临夏州年霜冻日数总体呈减少趋势，用线性回归分析45年来临夏州年总霜冻站次的增长率为-13.5 d/10年，对其增长率进行F检验，F=43.0（α=0.05时，Fα=4.07，F>Fα），通过了95%的置信度检验。全州年平均霜冻日数为16.5 d，各地出现最多的年份为：永靖1988年（20 d）、东乡1982年（32 d）、广河1972年（33 d）、临夏市1979年和1982年（21 d）、和政1978年（32 d）、康乐1978年（29 d）。
临夏州逐年代霜冻站数总体呈减少趋势。20世纪70年代最多，单站年平均达20.6 d；80—90年代震荡明显，有2个最大值，分别是1982年149站次，1997年133站次；21世纪以来临夏全州霜冻站次大幅减少，与20世纪70年代相比，单站年平均减少了7.5 d。
（2）旬际、月际变化。由表1可知，在月际分布上，临夏州各地霜冻天气以4月最多，占总霜冻日数的78.7%～88.1%；5月次之，占9.8%～15.6%；9月占2.1%～5.1%；6—8月很少出现霜冻，只占总数的0.5%，其中45年间6月共出现17次，7月出现1次，8月出现3次。
在旬际分布上，临夏州各地霜冻天气以4月上、中旬最多，占总霜冻日数的78.0%～87.3%；其次为4月下旬到5月上旬，占21.2%～34.7%；5月中、下旬及9月中、下旬共占6.3%～13.4%；其他各旬霜冻出现的很少，其中永靖和临夏市无霜冻，东乡最多，也只占1.3%。
2.2 霜冻强度特征
由表2可知，临夏州各强度霜冻日数的变率很大，随着霜冻强度的增强霜冻日数逐渐减少。其中轻度霜冻占霜冻总日数的64.4%～75.2%，中度霜冻占17.8%～21.7%，重度霜冻占6.8%～13.9%。
由图2可知，20世纪70年代霜冻最强，主要有1971年、1972年、1975年、1976年、1979年、1980年，20世纪80—90年代霜冻强度较强，20世纪开始全州霜冻强度明显减弱。各地最强霜冻出现时间：永靖为1991年4月1日（-10.1 ℃），东乡为1971年4月8日（-15.7 ℃），广河为1975年4月1日（-10.2 ℃），临夏市为1979年4月2日（-9.1 ℃），和政为1982年4月2日（-13.1 ℃），康乐为1972年4月7日（-12.3 ℃）；次强霜冻出现时间：永靖为1994年4月1日（-9.8 ℃），东乡为1980年4月13日（-14.7 ℃），广河为1976年4月2日（-9.0 ℃），临夏市为1976年4月2日（-8.3 ℃），和政为1990年4月7日（-12.5 ℃），康乐为1980年4月13日（-11.8 ℃）。由此可知，4月上旬是临夏出现最强霜冻的时段。
2.3 霜冻概率分析
由图3、4、5可知，4—5月随着时间的推移出现霜冻的概率逐渐减小，4月16日前每日至少有1个站点出现霜冻的概率都在99%以上，4月25日前每日至少有1个站点出现霜冻的概率都在80%以上，5月6日前每日至少有1个站点出现霜冻的概率都在60%以上，5月下旬至9月中旬每日至少有1个站点出现霜冻的概率都在20%以下，9月下旬每日至少有1个站点出现霜冻的概率都在30%～35%之间。其中，东乡出现霜冻的概率最高，其他站点依次为和政、康乐、广河、临夏市、永靖，这与各站点对应的海拔高度刚好成正比；6—8月每日至少有1个站点出现霜冻的概率均在5%以下，暂不予考虑。
3 结论与讨论
（1）临夏地区霜冻发生的空间差异很明显，主要发生在东乡、和政等高海拔地区，同一时段不同区域发生霜冻的概率也有很大的不同，与空间分布相似，随着海拔的升高发生的概率也增大。
（2）旬际、月际变化来看，临夏霜冻以发生在4—5月的晚霜为主，占全部的96.1%，而9月的初霜冻仅占3.4%。因此，晚霜冻在临夏地区比初霜冻的危害程度要更高，因为此时正值小麦、玉米、油菜及瓜果生长的关键时段，而研究发现4月25日前每日至少有一个站点出现霜冻的概率在80%以上；对霜冻强度的研究发现，4月上旬是临夏各地出现最强霜冻的时段。综上可知，4月为临夏霜冻的高发期，在这一时期为相关部门提供决策服务时应将霜冻的预报预警服务作为一个重要内容。
（3）年际、年代际变化来看，临夏霜冻日数总体呈减少趋势，且全州年霜冻总站次以13.5 d/10年的变率在减少，但在2015年全州仍发生了60多站次的霜冻，其中2015年5月10—11日出现在临夏州大范围的霜冻天气造成的直接农业经济损失达8 319万元，可见霜冻天气仍是制约临夏地区经济高速发展的最为重要的气象灾害之一。
4 参考文献
[1] 刘栋梁，刘德祥.甘肃气象[M].北京：气象出版社，2000.
[2] 杨晓玲，郭丽梅，丁文魁.武威市霜冻气候特征及预报[J].中国农业气象，2010（4）：130-134.
[3] 高原.霜冻对北方农作物的影响与防御[J].甘肃农业，2009（6）：103.
[4] 张养才，何维勋，李世奎.中国农业气象灾害概论[M].北京：气象出版社，1991.
[5] 李芬，张建新，武永利，等.近50年山西终霜冻的时空分布及其影响因素[J].地理学报，2013（11）：1472-1480.
[6] 李芬，张建新，王淑凤.1961—2012年山西终霜冻的区域特征研究[J].干旱区地理，2014（4）：656-666.
关键词 霜冻；气候特征；甘肃临夏
中图分类号 P423.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）18-0194-03
Abstract Based on frost data（the lowest ground temperature ≤0 ℃） of six meteorological stations in Linxia from 1971 to 2015，the climate feat-ure about space-time，intensity and continuous in Linxia were systematically analyzed.The results showed that frost mainly occurred in the areas of high elevation like Dongxiang and Hezheng.Meanwhile，frost days were decreasing.Frost mainly occurred in April and the middle of May or September.Frost days decreased gradually along with the frost intensity′s enhancement.For frost intensity，there was a decreasing trend.By analyzing the probability distributions of frost，the result showed that at least one station whose probability was over 99% in the first half of early April and there was also at least one station whose probability bit under 5% between June and the middle of September.
Key words frost；climate feature；Linxia Gansu
霜冻是指在春、秋农作物生长季节里，温度骤然下降到0 ℃以下，致使因作物受到危害甚至死亡的低温冻害现象[1]。根据霜冻发生时的条件与特点不同，霜冻可分为平流霜冻、辐射霜冻和平流辐射霜冻3种类型。平流霜冻是由北方大规模的强冷空气侵袭而引起的，发生范围广，持续时间长，多发生于晚秋和早春；辐射霜冻是由于夜间地面或植物辐射冷却而引起的，发生范围小，危害性小；平流辐射霜冻（混合霜冻）则是冷平流和辐射冷却而引起的霜冻对农作物生产的影响。霜冻危害农作物的原因是低温促使植物细胞间隙的水形成冰晶，并继续夺取细胞中的水分，冰晶逐渐扩大，因此不仅消耗了细胞水分，而且引起原生质脱水使原生质胶体变质，从而使细胞脱水引起危害；同时，破坏细胞膜和原生质的结构，影响细胞代谢过程。霜冻会使农作物局部伤害，造成落花、落叶，失去食用价值或全株死亡[2-4]。
临夏地区强霜冻天气虽然出现概率小，但来势猛、影响范围大、对农业危害极其严重，是天气预报工作的重点与难点。随着气候变暖，霜冻出现的几率越来越少，人们对霜冻危害防范的意识有所减弱，而一旦出现在关键时期，将会造成不可估量的损失，如2015年5月10—11日出现在临夏州大范围的的霜冻天气虽然强度不是很大，但正值玉米、油菜、小麦、大豆等农作物的关键发育期，据民政部门统计，造成的直接农业经济损失达8319万元。因此，本文利用统计学方法，分析研究当地霜冻的空间分布、时间变化、强度特征，以便对预报预警服务工作有所帮助，能够在防灾减灾中及时准确地为相关部门提供决策依据。
1 资料与方法
按照甘肃省突发气象灾害预警信号标准，河东地区每年4月8日至9月30日为霜冻预警发布时段，48 h内地面最低温度将下降到-3～0 ℃发布蓝色预警信号，24 h内地面最低温度将下降到-5～-3 ℃发布黄色预警信号，24 h内地面最低温度将下降到-5 ℃以下发布橙色预警信号。因此，本文以地面最低温度作为霜冻指标（下文中以Dmin表示地面最低温度），研究时段定在4—9月，等级划分标准为：-3 ℃
2 结果与分析
2.1 霜冻时空变化特征
2.1.1 霜冻的空间分布。统计分析6个气象站1971—2015年4—9月日地面最低温度资料发现，近45年来Dmin≤0 ℃的霜冻天气出现日数最多的站是东乡与和政，分别为991 d和964 d，占总站次的44.0%；其次是康乐站，达718 d，占16.2%；广河668 d，占15.0%；临夏市614 d，占13.8%；永靖最少，只有489 d，占11.0%，不到东乡的1/2。这是由于东乡站海拔高度达2 428.6 m，有冷空气侵袭时降温最明显，同时由于冷平流的存在逆温层无法建立，这时高海拔造成的强辐射降温也是造成霜冻的原因之一，而晴好天气时逆温层的影响使得东乡站有较高的地面最低温度，因此东乡的霜冻主要是平流霜冻和混合霜冻；而海拔在2 136.4 m的和政站基本满足日最低温度低于海拔在2 136.4 m的康乐站的事实，说明逆温层对和政站最低温度的影响很小，而高于其他站点的海拔（除东乡站）使得和政站地面温度低于其他站点的同时更易受到冷空气侵袭，所以和政站的霜冻主要是辐射霜冻和强冷空气造成的平流霜冻；而其他站点的霜冻日数刚好与其所对应的海拔高度成正比。 2.1.2 霜冻的时间变化。
（1）年际、年代际变化。由图1可知，1971年以来临夏州年霜冻日数总体呈减少趋势，用线性回归分析45年来临夏州年总霜冻站次的增长率为-13.5 d/10年，对其增长率进行F检验，F=43.0（α=0.05时，Fα=4.07，F>Fα），通过了95%的置信度检验。全州年平均霜冻日数为16.5 d，各地出现最多的年份为：永靖1988年（20 d）、东乡1982年（32 d）、广河1972年（33 d）、临夏市1979年和1982年（21 d）、和政1978年（32 d）、康乐1978年（29 d）。
临夏州逐年代霜冻站数总体呈减少趋势。20世纪70年代最多，单站年平均达20.6 d；80—90年代震荡明显，有2个最大值，分别是1982年149站次，1997年133站次；21世纪以来临夏全州霜冻站次大幅减少，与20世纪70年代相比，单站年平均减少了7.5 d。
（2）旬际、月际变化。由表1可知，在月际分布上，临夏州各地霜冻天气以4月最多，占总霜冻日数的78.7%～88.1%；5月次之，占9.8%～15.6%；9月占2.1%～5.1%；6—8月很少出现霜冻，只占总数的0.5%，其中45年间6月共出现17次，7月出现1次，8月出现3次。
在旬际分布上，临夏州各地霜冻天气以4月上、中旬最多，占总霜冻日数的78.0%～87.3%；其次为4月下旬到5月上旬，占21.2%～34.7%；5月中、下旬及9月中、下旬共占6.3%～13.4%；其他各旬霜冻出现的很少，其中永靖和临夏市无霜冻，东乡最多，也只占1.3%。
2.2 霜冻强度特征
由表2可知，临夏州各强度霜冻日数的变率很大，随着霜冻强度的增强霜冻日数逐渐减少。其中轻度霜冻占霜冻总日数的64.4%～75.2%，中度霜冻占17.8%～21.7%，重度霜冻占6.8%～13.9%。
由图2可知，20世纪70年代霜冻最强，主要有1971年、1972年、1975年、1976年、1979年、1980年，20世纪80—90年代霜冻强度较强，20世纪开始全州霜冻强度明显减弱。各地最强霜冻出现时间：永靖为1991年4月1日（-10.1 ℃），东乡为1971年4月8日（-15.7 ℃），广河为1975年4月1日（-10.2 ℃），临夏市为1979年4月2日（-9.1 ℃），和政为1982年4月2日（-13.1 ℃），康乐为1972年4月7日（-12.3 ℃）；次强霜冻出现时间：永靖为1994年4月1日（-9.8 ℃），东乡为1980年4月13日（-14.7 ℃），广河为1976年4月2日（-9.0 ℃），临夏市为1976年4月2日（-8.3 ℃），和政为1990年4月7日（-12.5 ℃），康乐为1980年4月13日（-11.8 ℃）。由此可知，4月上旬是临夏出现最强霜冻的时段。
2.3 霜冻概率分析
由图3、4、5可知，4—5月随着时间的推移出现霜冻的概率逐渐减小，4月16日前每日至少有1个站点出现霜冻的概率都在99%以上，4月25日前每日至少有1个站点出现霜冻的概率都在80%以上，5月6日前每日至少有1个站点出现霜冻的概率都在60%以上，5月下旬至9月中旬每日至少有1个站点出现霜冻的概率都在20%以下，9月下旬每日至少有1个站点出现霜冻的概率都在30%～35%之间。其中，东乡出现霜冻的概率最高，其他站点依次为和政、康乐、广河、临夏市、永靖，这与各站点对应的海拔高度刚好成正比；6—8月每日至少有1个站点出现霜冻的概率均在5%以下，暂不予考虑。
3 结论与讨论
（1）临夏地区霜冻发生的空间差异很明显，主要发生在东乡、和政等高海拔地区，同一时段不同区域发生霜冻的概率也有很大的不同，与空间分布相似，随着海拔的升高发生的概率也增大。
（2）旬际、月际变化来看，临夏霜冻以发生在4—5月的晚霜为主，占全部的96.1%，而9月的初霜冻仅占3.4%。因此，晚霜冻在临夏地区比初霜冻的危害程度要更高，因为此时正值小麦、玉米、油菜及瓜果生长的关键时段，而研究发现4月25日前每日至少有一个站点出现霜冻的概率在80%以上；对霜冻强度的研究发现，4月上旬是临夏各地出现最强霜冻的时段。综上可知，4月为临夏霜冻的高发期，在这一时期为相关部门提供决策服务时应将霜冻的预报预警服务作为一个重要内容。
（3）年际、年代际变化来看，临夏霜冻日数总体呈减少趋势，且全州年霜冻总站次以13.5 d/10年的变率在减少，但在2015年全州仍发生了60多站次的霜冻，其中2015年5月10—11日出现在临夏州大范围的霜冻天气造成的直接农业经济损失达8 319万元，可见霜冻天气仍是制约临夏地区经济高速发展的最为重要的气象灾害之一。
4 参考文献
[1] 刘栋梁，刘德祥.甘肃气象[M].北京：气象出版社，2000.
[2] 杨晓玲，郭丽梅，丁文魁.武威市霜冻气候特征及预报[J].中国农业气象，2010（4）：130-134.
[3] 高原.霜冻对北方农作物的影响与防御[J].甘肃农业，2009（6）：103.
[4] 张养才，何维勋，李世奎.中国农业气象灾害概论[M].北京：气象出版社，1991.
[5] 李芬，张建新，武永利，等.近50年山西终霜冻的时空分布及其影响因素[J].地理学报，2013（11）：1472-1480.
[6] 李芬，张建新，王淑凤.1961—2012年山西终霜冻的区域特征研究[J].干旱区地理，2014（4）：656-666.