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引言

寒潮天氣過程是一種大范圍的強(qiáng)冷空氣活動(dòng)過程［1］。寒潮天氣的主要特點(diǎn)是劇烈降溫和大風(fēng)，有時(shí)還伴有雨、雪、雨淞或霜凍。寒潮是河北省乃至全國最主要的災(zāi)害性天氣之一，寒潮帶來的劇烈降溫可使人、畜、農(nóng)作物等受到凍害;暴雪、凍雨、冰凍可導(dǎo)致道路結(jié)冰、河流封凍，影響交通和航空;雨淞可使電線結(jié)冰造成電力和通訊中斷。有文獻(xiàn)對(duì)全國或地方性寒潮做了統(tǒng)計(jì)分析［2－5］，錢維宏［6］、王遵婭［7］等對(duì)中國寒潮時(shí)空變化特征及可能的原因做了分析研究，還有不少學(xué)者對(duì)我國錯(cuò)綜復(fù)雜的寒潮天氣過程進(jìn)行了天氣動(dòng)力學(xué)診斷和數(shù)值模擬研究［8－10］，得到了不少有益的成果。河北省氣象臺(tái)［11］在1980年代初選取京津冀地區(qū)20個(gè)代表站，對(duì)1962～1980年河北省寒潮進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，得出了河北省寒潮的時(shí)空分布特征。本文統(tǒng)計(jì)分析了河北省142個(gè)氣象站點(diǎn)近47a寒潮的氣候特征，從寒潮出現(xiàn)的時(shí)間、空間分布來看與1960、1970年代相比有些變化，但總體分布特征基本一致，寒潮出現(xiàn)頻次總的趨勢是減少的，和冬季增暖的趨勢有明顯相關(guān)性。通過寒潮的氣候特征分析，為做好寒潮天氣的趨勢和預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。

1寒潮標(biāo)準(zhǔn)的確定

河北省寒潮天氣等級(jí)的劃分，主要以降溫幅度為依據(jù)，參考中國氣象局下發(fā)的有關(guān)寒潮預(yù)報(bào)及檢驗(yàn)的文件和規(guī)定，同時(shí)結(jié)合河北省天氣氣候特點(diǎn)及以往劃分標(biāo)準(zhǔn)［11］，將寒潮天氣劃分為寒潮和強(qiáng)寒潮2個(gè)等級(jí)。

1．1單站寒潮標(biāo)準(zhǔn)寒潮:某站①日最低氣溫≤4℃;②該日日平均氣溫24h下降≥6℃;48h下降≥8℃;日最低氣溫24h下降≥8℃;48h下降≥10℃。滿足①且滿足②中的任一種情況，定義該站該日為寒潮。強(qiáng)寒潮:某站①日最低氣溫≤4℃;②該日日平均氣溫24h下降≥8℃;48h下降≥10℃;日最低氣溫24h下降≥12℃;48h下降≥16℃。滿足①且滿足②中4種情況中的任一種情況，定義該站該日為強(qiáng)寒潮。

1．2全省性寒潮標(biāo)準(zhǔn)全省有1/3站同時(shí)或順序出現(xiàn)寒潮天氣，定為全省性寒潮。

1．3寒潮過程日期一次寒潮天氣過程，以全省氣象站中天氣過程最早出現(xiàn)寒潮日定為寒潮爆發(fā)當(dāng)日，最后出現(xiàn)寒潮日定為結(jié)束日。2資料考慮到資料的完整性，所用資料為河北省142個(gè)氣象站1962～2008年逐日最低氣溫、平均氣溫，分析了寒潮的時(shí)空分布特征，年、月際變化規(guī)律，最低氣溫極值分布、降溫幅度以及其他相關(guān)氣溫分布狀況等方面。

3結(jié)果與分析

3．1寒潮的年際分布特征1962～2008年河北省共出現(xiàn)全省性寒潮(寒潮與強(qiáng)寒潮總和，下同)424次(平均每年9次)。由全省性寒潮歷年總次數(shù)變化曲線(圖1)可以看出，1960年代(1962年到1970年)平均每年為9．2次，1970年代最多達(dá)到11次，1980年代和1990年代都為8．9次，2001年到2008年平均每年最少只有6．6次。即從1960年代中期開始，寒潮出現(xiàn)次數(shù)總的趨勢是下降的，這與全國寒潮變化趨勢也是相一致的。由圖1還可以看出，寒潮的年際變化比較大，最多的年份1987年和1971年，分別為17次和15次，最少年份1989年和2005年，分別只有2次和3次。年際變化最大的是從1987年到1989年，由近40a中的最多年份迅速變到了最少年份，這與大氣環(huán)流的調(diào)整有明顯關(guān)系。

3．2寒潮的季節(jié)分布特征從河北省1962～2008年歷年各月寒潮出現(xiàn)百分率(圖略)可以看出，寒潮活動(dòng)有明顯的季節(jié)性變化，主要出現(xiàn)在1～4月和10～12月，11月最多達(dá)18．3%，9月最少只有0．7%。從季節(jié)來看，秋季寒潮出現(xiàn)最多，11月和10月百分率分別為18．3%和12．5%;春季次之，3月和4月百分率分別為12．3%和8．9%;冬季(12月～2月)最少，在7．3%～8．1%之間。這是因?yàn)榇呵锛敬髿猸h(huán)流處于調(diào)整期間，冷暖空氣勢均力敵，相互更替頻繁，氣溫變化幅度大容易形成寒潮。而冬季天氣形勢穩(wěn)定，冷空氣處于絕對(duì)優(yōu)勢，氣溫變化小，雖然是一年中最冷的季節(jié)，但是能達(dá)到寒潮的幾率卻較小。從逐旬分布情況來看(圖2)，10月下旬到11月上中旬(秋末)出現(xiàn)寒潮的可能性最大，在20．1%～22．7%之間;其次是3月中下旬到4月上旬(初春)，在11．6%～15．9%之間。

3．3寒潮的地理分布特征從河北省歷年各站各月寒潮平均次數(shù)(圖略)、歷年各站年平均次數(shù)(圖3)、歷年各站寒潮最多次數(shù)(圖略)可以看出，河北省寒潮出現(xiàn)次數(shù)由西北高原山地向東南平原遞減。張家口壩上高原寒潮最多，張北歷年年平均次數(shù)達(dá)到39次，康保為37次。高原與丘陵地區(qū)略少于壩上，唐山、廊坊和保定以南平原地區(qū)明顯偏少，且各站相差不多(滄州中部、衡水東部、邢臺(tái)東部和邯鄲東部比周圍略偏多，與當(dāng)?shù)氐纳迟|(zhì)地貌、低洼地勢有關(guān))。

3．4寒潮降溫幅度特征從河北省歷年各站最低氣溫24h(圖4)和48h(圖略)降溫幅度極值分布情況來看，北部地區(qū)降溫幅度比南部地區(qū)大，這與北部地區(qū)為高原、山地和丘陵，地勢高有關(guān)，同時(shí)也與冷空氣來自北方有關(guān)。而南部的低洼地區(qū)及沙地等地區(qū)降溫幅度也比較大，與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境有關(guān)。全省24h最大降溫幅度達(dá)到了20℃，于1990年12月10日出現(xiàn)在張家口的張北縣，48h最大降溫幅度達(dá)到了27℃，于1966年2月22日出現(xiàn)在張家口的蔚縣。

3．5寒潮天氣氣溫分布概況(1)極端最低氣溫分布概況河北省各月(1～5月、9～12月)極端最低氣溫分布和歷年極端最低氣溫分布(圖略)表明，無論是歷年極端最低氣溫，還是歷年各月極端最低氣溫，全省分布情況基本一致，內(nèi)陸低、沿海高;高緯低、低緯高;南北差別大。河北省歷年極端最低氣溫極值達(dá)到－39．9℃，于2000年2月1日出現(xiàn)在張家口壩上地區(qū)的沽源。南端邯鄲地區(qū)的峰峰，歷年極端最低氣溫為－15．7℃(1958年1月16日)，比沽源高24．2℃。歷年1月～5月，9月～12月，河北省南部地區(qū)與北部地區(qū)月極端最低氣溫差值，在初春(3月)最大，晚秋及冬季(11月～2月)次之。年極端最低氣溫有90%的站出現(xiàn)在隆冬季節(jié)(1月、2月)。1月份有90%的站，月極端最低氣溫出現(xiàn)在中、下旬。2月份有65%的站，月極端最低氣溫出現(xiàn)在上、中旬。(2)日最低氣溫≤4℃的初終日為了便于掌握各站寒潮可能出現(xiàn)的最早和最晚時(shí)間概況，統(tǒng)計(jì)了全省各站日最低氣溫≤4℃的初日及終日。日最低氣溫≤4℃初日(以下簡稱初日):河北省各站初日的歷年平均日期、歷年最早日期和歷年最晚日期分布狀況基本一致，北部早、南部晚;內(nèi)陸早、沿海晚。就多年平均而言，北部的康保出現(xiàn)最早(8月21日)，南部的峰峰最晚(10月30日)，相差70d。平原地區(qū)多出現(xiàn)在10月中下旬。日最低氣溫≤4℃終日(以下簡稱終日):河北省各站終日的歷年平均日期、歷年最早日期和歷年最晚日期分布狀況與初日相反，北部晚，南部早，內(nèi)陸晚，沿海早。平均終日最晚為康保(6月13日)，最早為峰峰(4月3日)，相差71d。平原地區(qū)多出現(xiàn)在4月上中旬。另外，各站平均終日與康保的時(shí)間差均大于初日，說明河北省秋季自北向南的變冷快于春季自南向北的回暖。

4寒潮變化與冬季增暖

錢維宏［6］等的研究結(jié)果表明，冬季AO指數(shù)在1960～2002年期間呈現(xiàn)上升的趨勢，AO指數(shù)的上升表征西風(fēng)帶上天氣尺度斜壓波動(dòng)(氣旋)的減弱和減少，可以解釋我國北方以及華東寒潮頻次減少的趨勢。隨著全球增暖，特別是北半球高緯地區(qū)較高的冬季增溫，導(dǎo)致冬季南北溫差減小，結(jié)果使大氣的斜壓性減小，大風(fēng)頻次和冬季寒潮頻次減少。王遵婭［7］等指出，在氣候變暖的大背景下，西伯利亞高壓和冬季風(fēng)強(qiáng)度的減弱使得冬季中國地表溫度持續(xù)升高，而溫度的這種變化與中國寒潮頻次及其相伴隨大風(fēng)頻次的減少均有密切的聯(lián)系。西伯利亞高壓和冬季風(fēng)強(qiáng)度的減弱，西伯利亞上空低層冷堆溫度和中國地表溫度的顯著升高是中國寒潮及其相伴隨大風(fēng)頻次減少的可能原因。河北省寒潮主要分布在10月下旬到次年4月上旬期間，因此把10月15日到次年4月15日寒潮頻繁活動(dòng)的時(shí)段確定為冬半年時(shí)期，統(tǒng)計(jì)該時(shí)期平均氣溫、平均最高氣溫和平均最低氣溫的變化情況及其與寒潮變化的聯(lián)系。近47a來，河北省冬半年無論是平均最高氣溫、平均最低氣溫還是平均氣溫，總的趨勢是呈波動(dòng)性逐漸上升的。從年代際變化來看，從1960年代(1962年到1970年)到本世紀(jì)，均處于明顯上升趨勢中(表1)。但從升溫幅度上看，平均最低氣溫由1960年代的－5．03℃升到了最近的－2．16℃，升溫幅度達(dá)到2．87℃;而平均最高氣溫則由1960年代的7．39℃，升到了最近的9．01℃，升溫幅度為1．62℃;可見平均最低氣溫上升最為明顯。因此可見，寒潮減少與冬季增暖的趨勢有明顯的相關(guān)性，這與王遵婭等的研究結(jié)論也是一致的［7］，寒潮減少趨勢也是對(duì)全球變暖的一種響應(yīng)。

5結(jié)論

(1)河北省近47a共出現(xiàn)全省性寒潮424次，平均每年9次。秋末(10月下旬到11月上中旬)和春初(3月中下旬到4月上旬)是寒潮的多發(fā)期，寒潮出現(xiàn)最集中的11月、10月和3月，分別占總次數(shù)的18．3%、12．5%和12．3%。

(2)寒潮區(qū)域分布呈現(xiàn)出由西北高原山地向東南平原遞減的規(guī)律;降溫幅度與地理特征關(guān)系明顯，北部地區(qū)降溫幅度比南部地區(qū)大，而南部的低洼地區(qū)及沙地等地區(qū)降溫幅度也比較大。

(3)河北省冬季極端最低氣溫分布為內(nèi)陸低、沿海高，高緯低、低緯高，南北差別大。

(4)河北省各站日最低氣溫≤4℃初日的分布為北部早、南部晚，內(nèi)陸早、沿海晚，而終日相反，北部晚，南部早，內(nèi)陸晚，沿海早;全省秋季自北向南的變冷快于春季自南向北的回暖。

(5)近47a來，在氣候變暖的大背景下，河北省寒潮天氣出現(xiàn)次數(shù)整體呈減少趨勢;寒潮減少與冬季增暖的趨勢有明顯相關(guān)性，河北省冬半年平均氣溫呈波動(dòng)性上升趨勢，從年代際變化來看處于明顯上升趨勢中，而平均最低氣溫上升最為明顯。