近50a宿州积雪日数的气候变化特征及其影响因子分析.doc

近50年宿州积雪日数的气候变化特征及其影响因子分析
赵雪松
（安徽省宿州市气象局，安徽宿州，234000）

摘要：根据1961-2010年宿州年积雪日数及相关资料，运用线性趋势法、累积距平及完全相关系数法等数理统计方法，对宿州积雪日数进行气候变化特征及其影响因子进行分析。结果表明：50年来，宿州积雪期呈现出缩短的趋势；除20 cm积雪日数外，各级积雪日数呈现出不同程度的减少趋势；年积雪日数呈波动式下降趋势，年积雪日数以0.84天/10年的趋势在减少；影响宿州年积雪日数变化的主要气候因子为平均气温，其次为平均地表温度。
关键字：积雪 气候变化 影响因子
The Climate Changes of the Number of Days with Snow Cover and Their Influencing Climate Factors in Suzhou During the Near 50 Years
Zhao Xuesong, Wang Dong, Zhou Guibin
( Anhui Provincial Meteorological Bureau of Suzhou City, Anhui Suzhou, 234000)
Abstract:According to 1961-2010 Suzhou annual number of days with snow cover and related information, using the linear trend method, cumulative anomaly and completely correlation coefficient method and mathematical statistics method, the number of days with snow cover on Suzhou climate change characteristics and its influence factor analysis. The results show that: 50 years, Suzhou snow early days was the tendency to postpone, snow day is ahead of the trend, namely the snow cover period showed a tendency to shorten; in addition to the 20 cm days with snow, snow days all show varying degrees of decline; annual number of days with snow cover has a fluctuation trend of decline, years of snow the days of 0.84 days / 10A trends in reducing effect; Suzhou snow day changes the main climate factor for average temperature, followed by the average surface temperature.
Keywords: snow cover； climate change；Impact factor
1 引言
积雪是冰冻圈的主要存在形式之一。积雪以其高反射率、高相变潜热和低热传导等属性影响地表能量平衡，从而对气候系统变化产生重要影响[1]。宿州市地处黄淮平原，年平均积雪日数约为10天。对农业生产而言，积雪的保温保墒作用有利于冬小麦安全越冬，但也给交通运输业带来一些不利影响。积雪不仅直接关系到当地居民的生产的生活，还通过能水转换影响着局地及周边地区的气候变化。积雪一方面是大气环流的产物，另一方面也受气候影响，在气候变暖的大背景下，积雪日数也正经历着明显的变化[1]。
2 研究区概况
作者简介　赵雪松（1973－），男，安徽灵璧人，大学本科，工程师，从事综合地面气象观测方面的研究。
宿州地处黄淮平原南端，位于北温带亚湿润季风气候区，是南北气候过渡带，又是海陆气候过渡带，季风气候明显。宿州四季气候分明，寒暑悬殊，冬夏两季时间长，春秋两季时间短，降水适中，光照充足。年平均气温14.7℃，年降水量841.8mm，年平均积雪日数为 10.06 天，积雪期短。
3 资料及方法
3.1 资料
　　根据地面气象观测规范规定，雪（包括霰、米雪、冰粒）覆盖地面达到气象站四周能见面积一半以上称为积雪。当日天气现象中记载有积雪为一积雪日。笔者使用宿州国家气象基本站年积雪日数资料，资料的时间序列为1961年11月—2011年4月,将1961年11月—1962年4月积雪日数作为1961年资料，依此类推，共得到50个样本。气温、地面温度、降水量、日照时数和相对湿度也是采用与积雪日数同期的资料。
3.2 方法
利用线性趋势法、距平及累积距平分析积雪日数的变化特征；运用完全相关系数法分析影响积雪日数变化的气候因子并用线性趋势法分析影响因子的变化趋势。
4 积雪日数的变化特征分析
4.1积雪日数的气候统计特征
宿州市50年年平均积雪日数为 10.06 天，年最多积雪日是40天，出现在1968年，1982、1994、2006年三年度全年无积雪。平均积雪初日为12月27日，平均积雪终日为2月24日，平均积雪期近两个月。积雪初日最早出现日期为11月12日，出现在1976年，最迟出现日期为3月4日,出现在2001年；积雪终日最早出现日期为1月15日，出现在1961年，最迟出现日期为4月4日，出现在1969年。根据宿州市50年积雪初日和终日日期分析，积雪初日出现推迟的趋势，而积雪终日出现提前的趋势，即积雪期呈现缩短的趋势。
宿州市50年≥1cm、≥5cm、≥10cm、≥20cm各级积雪日数平均值分别为7.56、3.08、1.16和0.08天，无≥30cm的积雪，最大积雪深度出现在1989年2月23日，积雪深度为28厘米。年≥1cm最大积雪日数为28天，出现在1968年，年≥5cm和≥10cm最大积雪日数分别为22天和15天，都出现在1963年，年≥20cm最大积雪日数为3天，出现在1988年。除≥20cm积雪日外，各级年积雪日数呈现出不同程度的减少趋势。
宿州市50年来，11月平均积雪日为 0.34天，约占全年的 3.4%，12月为1.22天 ，约占全年的 12.1%，1月为3.76天，约占全年的 37.4%，2月为3.90天，约占全年的 38.8%，3月为0.80天，约占全年的 8.0%，4月仅为0.04天，约占全年的 0.4%。可以看出：2月份积雪日数最多，1月份次之，其他月份总量不足全年的24%，其中4月份最少。

图1 宿州年积雪日数变化曲线
Fig. 1 Suzhou annual number of days with snow cover change curve
4.2 积雪日数的年变化
从年积雪日数变化曲线（图 1）中可以看出，宿州市近 50 年积雪日数呈波动式下降趋势，年积雪日数以 0.84天/10年 的趋势在减少。
由年积雪日数逐年距平变化和累积距平曲线（图 2）可知，年积雪日数60年代到70年代前期呈现由少到多的态势，70年代中后期到80年代中期步入少积雪的时期，80年代后期至90年代初逐渐增加，90年中期至2003年又进入少雪期，2004年至今呈现出多、少雪交替的振荡。
图2 宿州年积雪日数距平和累积距平变化曲线
Fig.2 Suzhou annual number of days with Snow Cover Anomaly and cumulative anomaly change curve
5 积雪日数与影响因子分析
5.1 影响积雪日数的主要气象因子
影响积雪日数变化的因素众多，既有气象要素也有非气象要素，在气象要素中主要包括热力因子（空气温度、地表温度、日照时数等）；湿度因子（相对湿度、降水量、水汽压等）。本文主要选择了地表温度、气温、日照时数、降水量和相对湿度五个要素来分析其对积雪日数的影响。
降水量越多，负值越低，贡献越大。相反，正温和降雨量二者对积雪皆产生负的贡献。湿而冷的冬季最有利于积雪的形成，积雪偏多；暖而干的冬季最不利于积雪的形成和维持，积雪偏少；在暖湿和冷干两种情况下，积雪变化由降雪量和气温两者影响的大小来决定[2]。
5.2 积雪日数与影响因子的完全相关系数
由于影响积雪日数变化的因子很多，为了准确分析其主要影响因子，即该因子既与积雪日数有较高的相关性，又随时间发生了显著变化，本文采用完全相关系数[3]方法来分析影响积雪日数变化的主要因子，完全相关系数 R 的计算公式如下：
R=re.rt
式中，R 为完全相关系数，re为气象要素与积雪日数的相关系数，rt为气象要素与时间的相关系数。由此可见，只有当某气象要素不但与积雪日数相关性较强，且又随着时间发生显著变化时，其与积雪日数的完全相关系数才比较大。
分别计算各气象要素与时间、积雪日数的相关系数及完全相关系数，结果列于表1，可以看出：气温和地表温度与时间的相关系数为正值，说明气温和地表温度随着时间变化呈上升的趋势，这与全球气候变暖的大环境一致。相对湿度、降水、日照与时间的相关系数为负值，说明这些要素随时间均为减少的趋势。年积雪日数与平均气温、平均地表温度和日照时数的相关系数均为负值，与平均相对湿度和降水量的相关系数为正值，说明平均气温低、地表温度低、日照时数少、相对湿度大降水多则积雪日数多，反之，则积雪日数少。由各气象要素与积雪日数的完全相关系数可知，平均气温与积雪日数的完全相关系数相对较大，其次为平均地表温度，平均相对湿度、降水量、日照时数与积雪日数的完全相关系数较小。由此可知，平均气温既与积雪日数的相关性较强，又随时间发生了显著变化，是影响宿州市积雪日数变化的最主要气候因子，其次为平均地表温度，而平均相对湿度、降水量、日照时数虽然与积雪日数的相关性较强，但其随时间变化较小，因此对积雪日数变化的影响相对较小。
表1 气候要素与时间、积雪日数相关系数及完全相关系数
Table 1 climatic factors and time, number of days with snow cover of correlation coefficient and correlation coefficient
气候要素
Climatic factors
平均气温
average temperature
平均地表温度
average surface temperature
平均相对湿度
average relative humidity
降水量
precipitation
日照
sunshine
re
rt
R
-0.36
0.77
-0.2772
-0.36
0.64
-0.2304
0.41
-0.2
-0.082
0.28
-0.07
-0.0196
-0.37
-0.03
0.0111
5.3 影响因子的年变化趋势分析
根据不同气象要素的年变化趋势（图略），可以看出：宿州市的年平均地表温度和年平均气温均呈增加的趋势，升高速率分别为0.494℃/10年和0.398℃/10年，并都通过了α=0.01 的显著性检验，表明随着时间变化平均气温和平均地表温度升高趋势都比较显著；平均相对湿度、降水量、日照时数均呈减少的趋势，减少速率分别为 0.727%/10a、3.404mm/10a和2.179h/10年,但都没有通过显著性检验，说明平均相对湿度、降水量、日照时数虽随时间呈减少的趋势，但并不明显。
6 小结
（1）50年来宿州积雪初日呈推迟的趋势，积雪终日呈提前的趋势，即积雪期呈现出缩短的趋势。
（2）除20 cm积雪日数外，各级积雪日数呈现出不同程度的减少趋势。
（3）年积雪日数呈波动式下降趋势。
（4）年积雪日数与平均气温、平均地表温度以及日照时数呈负相关，与平均相对湿度和降水量呈正相关。影响宿州年积雪日数变化的主要气候因子为平均气温，其次为平均地表温度。

参考文献
[1]马丽娟,秦大河,卞林根等.青藏高原积雪日数的气温敏感度分析[J].气候变化研究进展,2010,6:1-6.
[2]李培基.新疆积雪对气候变暖的响应[J].气象学报,2001,4:491-501.
[3]刘波,马柱国,丁裕国.中国北方近45年蒸发变化的特征及与环境的关系[J].高原气象,2006,25:840-848.