摘要:
基于达坂城气象站1960~2020年的逐日气温资料，利用GB/T21987-2017寒潮等级国家标准，对1960~2020年逐年出现的各类寒潮进行统计，并对达坂城寒潮变化特征进行研究分析。结果表明：1) 寒潮出现的年际变化并不明显，仅以0.2次/10a的速率呈不显著(P = 0.05)的上升趋势，但年际波动较大，平均每年出现4.5次，其中最多的年份2018年出现了12次，最少的年份仅有1次，曾出现过4年；2) 从年代际变化来看，各年代分布不均匀，其中2011~2020年代寒潮过程出现最为频繁，出现了58次，占总次数的20.4%，20世纪80年代寒潮过程最少，仅出现了37次，占总次数的13%；3) 寒潮具有明显的季节分布特征，冬季最多，占寒潮总次数的42.5%。从月际分布来看，11月、12月和翌年的1月、2月寒潮出现的频次最高，约占总次数的57.5%；4) 61 a来共出现各类寒潮天气过程285次，其中一般寒潮出现的频率最高为216次，占寒潮总次数的75.8%；强寒潮出现的频次相对一般寒潮较低，61 a来总出现过55次，约占寒潮总次数的19.3%；特强寒潮最少，共出现过14次，仅占寒潮总次数的4.9%。
Abstract:
Based on the daily temperature data of Dabancheng Meteorological Station from 1960 to 2020, all kinds of cold waves from 1960 to 2020 were counted by GB/T21987-2017 national standard, and the variation characteristics of cold waves at Dabancheng were analyzed. Results showed that: 1) Cold wave of interannual variation was not obvious, only at a rate of about 0.2 times/10a which showed a not significant (P = 0.05) rising trend. However, the annual fluctuation was large, with an average of 4.5 occurrences per year, with the largest number of occurrences occurring 12 times in 2018 and the smallest number occurring only 1 time in four years; 2) From the point of view of interdecadal variation, the distribution of each decade was not uniform, among which the cold wave process from 2011 to 2020 was the most frequent, with 58 times, accounting for 20.4% of the total number. The cold wave process in the 1980s was the least, with only 37 times, accounting for 13% of the total number; 3) Cold waves had obvious seasonal distribution characteristics, with the largest number in winter, accounting for 42.5% of the total number of cold waves. In terms of monthly distribution, the frequency of cold waves in November, December and January and February of the next year was the highest, accounting for 57.5% of the total number of cold waves; 4) There were 285 cold wave weather processes in 61 a, and the frequency of general cold wave was 216, accounting for 75.8% of the total number of cold wave. The frequency of strong cold wave was lower than that of ordinary cold wave, which was 55 times in 61a, accounting for 19.3% of the total number of cold wave. The extreme cold wave was the least, 14 times, accounting for only 4.9% of the total number of cold waves.
1. 引言
近年来，我国寒潮天气频发，由寒潮引发的大风、霜冻、雪灾、雨凇等灾害对农业、交通、电力以及人们的健康带来巨大的影响。在全球气候变暖背景下 [1]，气候异常事件增多，极端天气频发，为最大程度减轻灾害损失，确保人民群众生命财产安全，需将防御极端天气气候灾害纳入防灾减灾事业中。
针对寒潮天气事件的频发，国内外众多气象学者均开展了关于寒潮天气过程的研究 [2] - [18]。钱维宏 [2]、王遵亚 [3]、魏凤英 [4]、张艳梅 [5] 等对我国的寒潮过程进行研究分析，结果表明，北方寒潮频次的减少比南方明显，北方寒潮减少趋势最为明显；段均泽 [6] 等对比分析了1951~2016年中亚地区阿拉木图与乌鲁木齐寒潮气候特征，研究发现，年寒潮过程频数均呈显著线性减少趋势，且阿拉木图的寒潮过程强度减弱趋势更加显著；博尔楠·哈不都拉 [7] [8] 等分析了1954~2016年阿勒泰市春季寒潮的气候特征，结果表明，春季寒潮频数以每0.1次/10a的速率在递减；月际尺度上，3月和5月发生寒潮过程频数在递减，4月递增。毛炜峄 [9] [10] 在多项研究中对乌鲁木齐的降温天气及其强度进行对比分析。郑玉萍 [11] 等研究发现近53 a来乌鲁木齐市寒潮季呈现出气温上升、降水增加、风速减小的气候特点。孙淑芳、阎琦等 [12] - [18] 分析了强寒潮的天气个例过程，并对寒潮天气的影响系统在空间尺度上进行讨论研究。达坂城寒潮天气 [19] 主要受中亚低槽系统影响，欧洲脊东南衰退，西西伯利亚冷空气南下东移，带来大范围的降温降水天气。
本文利用达坂城气象站资料，统计并分析了近61 a达坂城寒潮气候特征及变化趋势，为达坂城的气象防灾减灾、农牧业生产提供参考依据。
2. 资料与分析方法
2.1. 资料来源
本文采用的资料，均由新疆气象局信息中心提供，要素为1960~2020年达坂城气象站逐日最低气温、平均气温，数据经过了严格的质量审核，具有较好的准确性、代表性和比较性。
2.2. 分析方法及等级划分
利用线性回归分析寒潮的变化趋势及寒潮变化特征。
寒潮标准的等级划分采用中华人民共和国GB/T21987-2017寒潮等级国家标准，具体划分的方法如下：
寒潮：使某地的日最低气温24 h内降温幅度 ≥ 8℃，或48 h降温幅度 ≥ 10℃，或72 h降温幅度 ≥ 12℃，而且使该地日最低气温 ≤ 4℃的冷空气活动。
强寒潮：使某地的日最低气温24 h内降温幅度 ≥ 10℃，或48 h降温幅度 ≥ 12℃，或72 h降温幅度≥14℃，而且使该地日最低气温 ≤ 2℃的冷空气活动。
特强寒潮：使某地的日最低气温24 h内降温幅度 ≥ 12℃，或48 h降温幅度 ≥ 14℃，或72 h降温幅度 ≥ 16℃，而且使该地日最低气温 ≤ 0℃的冷空气活动。
3. 结果与分析
3.1. 年际变化
Figure 1. Cold wave process frequency from 1960 to 2020
图1. 1960~2020年寒潮过程频数
图1为达坂城1960~2020年寒潮过程变化趋势图，近61 a来寒潮频数以每0.2次/10a的速率呈不显著(P = 0.05)的上升趋势，寒潮频数的年际变化并不明显，但年际波动仍然较大，1960~2020年达坂城共发生寒潮过程285次，平均每年出现4.7次，其中2018年出现寒潮过程最多，共有12次；有4 a仅出现过1次寒潮天气过程，分别出现在1987年、2002年、2003年和2011年。
将年寒潮过程 ≤ 2次的划分为异常偏少年份；寒潮过程 ≥ 5次的划分为异常偏多年份，按此标准从图1中可以挑出1960~2020年寒潮过程异常偏少的年份共有10 a，在这异常偏少的10 a中，有1 a出现在1980年以前，4 a出现在1980年以后，有5 a出现在2000年以后；寒潮过程 ≥ 5次的异常偏多年份共有29 a。在异常偏多的29 a中，其中有8 a出现在1980年以前，11 a出现1980年以后，有10 a出现在2000年以后。可见寒潮从20世纪80年代开始趋于明显的增加，尤其从2000年以后增加的趋势更加显著。
3.2. 月、季变化
Figure 2. Intermonthly distribution map of cold wave
图2. 寒潮月际分布图
达坂城区寒潮从年内月份的分布来看(图2)，主要集中在当年的11月至翌年2月，其中11月共出现寒潮过程43次，12月41次，1月43次，2月37次，占全年寒潮总数的58%，此期间出现的寒潮对牲畜越冬和幼崽的生产影响极大。4月和5月份寒潮出现的次数也比较频繁，其中4月共出现寒潮过程22次，5月28次，约占寒潮总数的18%，正是果树的花期、庄稼的出苗期和蔬菜的栽苗期，此期间出现寒潮对农业生产极为不利，将会造成严重的损失和重大灾情。9月和10月寒潮也占一定的份额，其中9月共出现寒潮过程14次，10月23次，约占寒潮总数的13%左右，此期间的寒潮对传统农作物已不会造成影响，对未采摘完的蔬菜和新兴经济作物会造成严重影响，如雪菊将直接终止花朵的采摘。其它月份出现寒潮的频率相对较低，8月仅在1968年出现过2次寒潮天气过程，6月出现过7次寒潮天气过程，且均出现在1991年以前，7月份未出现过寒潮。
从寒潮的季节分布来看(见表1)，寒潮冬季出现的频次最多，占寒潮总频次的42.5%，其次是秋季和春季，分别占28.1%和26.3%，夏季寒潮出现的次数最少，仅占总次数的3.2%。61 a来强寒潮和特强寒潮分别出现55次和14次，占寒潮总频次的19.3%和4.9%，秋季与冬季出现特强寒潮次数相同，均为6次，春季最少仅为2次；冬季出现强寒潮次数最多为24次，其次是春季出现次数为17次，秋季出现强寒潮的次数略少于春季为14次，夏季仅出现过7次一般寒潮，未出现强寒潮。
Table 1. Cold wave frequency from 1960 to 2020
表1. 1960~2020年寒潮频次
从图3可以看出寒潮的年代际变化具有明显的上升，且以19.14次/10a的速率呈现出显著(P = 0.01)的上升趋势，从20世纪70年代开始除20世纪80年代和2001~2010年代略低于均值外，其它年代均表现为较强的上升趋势，尤其是20世纪60年代和2011~2020年代高居53次和58次，分别占总次数的17.9%和20.4%。
Figure 3. Cold wave interdecadal change and trend chart
图3. 寒潮年代际变化及趋势图
3.3. 强寒潮和特强寒潮变化特征
1960~2020年共发生强寒潮过程55次，从图4可以看出近61 a来强寒潮频次以0.2次/10a的速率呈不显著(P = 0.05)的上升趋势，平均每年出现0.9次，其中2018年出现强寒潮过程最多，共有6次，其次为2010年，共有5次，共计有23a未出现强寒潮过程。强寒潮发生频次在2000年以后呈明显增加趋势，2000~2020年代强寒潮天气过程共出现27次，约占强寒潮总次数的49.1%，其次为20世纪60年代和70年代强寒潮出现的频次也较高，占强寒潮总次数的34.5%，20世纪80年代和90年代最少，仅出现了10次。
Figure 4. The frequency of the strong cold wave in 1960~2020
图4. 1960~2020年强寒潮过程频数
1960~2020年特强寒潮共出现14次(见图5)，均出现在不同的年份(同一年未曾出现两次)，共计有47a未出现特强寒潮。特强寒潮的分布特征不明显，20世纪90年代相对较多，共出现过4次，60年代与2001~2020年次之，分别出现了3次，70年代与80年代相对较少，分别仅出现了2次。
Figure 5. Extra-strong cold wave process frequency from 1960 to 2020
图5. 1960-2020年特强寒潮过程频数
4. 结论
1) 通过线性回归分析表明，寒潮年际变化趋势并不明显，仅以0.2次/10a的速率呈不显著(P = 0.05)的略微上升趋势，但年际波动较大。
2) 寒潮具有显著的年代际变化特征，随年代际上升趋势较明显，除20世纪60年代和2001~2010年代略低外，其它年代均呈现明显的增加趋势。
3) 寒潮具有明显的季节分布特征，冬季最多，秋季和春季次之，分别占28.1%和26.3%，夏季最少。寒潮具有显著的月际变化特征，11月、12月和翌年的1月、2月寒潮出现的频次最高，3到5月次之，其它月份相对较少。
各类寒潮中一般寒潮出现的次数最高，占寒潮总次数的75.8%，强寒潮次之，约占19.3%，特强寒潮最少，仅占寒潮总次数的4.9%。