1、1克拉玛依低温日的气候特征分析摘要:本文利用 1961 年到 2010 年克拉玛依气象站日最低气温资料, 分析克拉玛依低温日的气候特征和变化。结果表明: 克拉玛依各年代低温日数及过程次数 20 世纪 60 年代到 90 年代呈减少趋势，2000 年代有所增多。克拉玛依低温日存在 2-3 年的显著周期，并以 1986 年为突变点，1986 年后有显著减少的趋势。 关键词: 克拉玛依；低温日；气候特征 中图分类号： P462 文献标识码：A 文章编号： 低温天气对各行各业及人们日常生活都有影响。低温天气使工作时手脚打滑，或冻伤，跌跤摔伤，影响工作效率，也很容易造成交通事故，人身安全受到威胁。持续低
2、温，常常导致水管线，暖气管线冻裂，造成生活用水和取暖的困难。突然降温和长时期低温，使发病率增高，多消耗能源。 克拉玛依地处准葛尔盆地西北缘，由于大部分地区地势低，冬季冷空气易堆积，造成持续低温天气。而克拉玛依是我国重要的石油工业基地，-25的低温严寒天气滴水成冰，严重威胁着采油、输油、供水、交通、钻井、修井以及人民生活的取暖。-30的特冷天气使原油生产更加困难，取暖、采油、输油都要消耗大量的原油和原煤，低产低能井关闭，大量的野外工作停止。骤然的降温和长期持续低温将给生产造成2极大的危害，也很容易把人、畜冻伤冻死。如 2011 年克拉玛依持续 17天最低气温在-25以下，造成多个锅炉房锅炉管网冻
3、裂，最严重的是小拐 136 团场，持续停暖一周以上，对人们的生活和日常工作影响极大。本文通过分析 19612010 年克拉玛依低温天气的气候特征及变化，为更好地做好地方气象服务、做到趋利避害提供参考。 1 资料的选取及低温的定义 选取克拉玛依气象站 19612010 年（以 4 月到次年的 3 月为当年作统计）每日最低气温资料，日最低气温（Tn）Tn-25为 1 个低温日。将克拉玛依低温日分为 2 个等级，定义-30Tn-25为一般性低温，Tn-30为强低温。另定义，连续 3 天以上（含 3 天）Tn-25一个持续低温过程(以下简称为过程)。跨月的过程，各月占低温日数相等的计在后一月份，各月占
4、日数不相等的，计在占多数低温日的月份。为了分析持续低温过程的分布特点，将持续时间分为 4 个等级：35d、67d、810d 以及?10d。 2 克拉玛依低温天气的气候特点 19612010 年克拉玛依共出现 448 个低温日，平均每年出现 9.0d，其中一般性低温 7.3 天、强低温 1.7 天，分别占总次数的 81%和 19%。最多的年份是 1966 年 39d，最少是 0d（1962 年、1969 年、1972 年、1978年、1981-1982 年、1989 年、1991 年、1994 年、1996 年、1998 年、2002-2003 年、2006 年和 2008 年） 。低温日最早出
5、现在 11 月 25 日（1987 年） ，最晚结束在 3 月 4 日（1988 年） 。50a 间持续低温过程共出现 54 次，平均每年 1.1 次。过程次数各年差异明显，最少的 0 次，最多35 次。过程最早出现在 1987 年 11 月 25-29 日，最晚结束在 1988 年 2 月26-3 月 4 日。低温日和低温过程出现最早和最晚均出现在 1987 年冬季。而且 11 月和 3 月出现低温日数在克拉玛依历史气象记录里只有这一次。这也算是个特例。 2.1 低温天气的年（代）际变化 从图 1 可见，克拉玛依各年低温日数变化波动很大，总体呈现减少的趋势。60 年代初期到 60 年代末期、
6、70 年代中期到 80 年代中期为明显的低温日数高值阶段，80 年代中后期到 2000 年代初为明显的低温日数低值阶段。2000 年代前中期出现低温日数增多趋势。年持续低温过程次数总体也是呈减少的趋势。 图 1 年低温日数及年持续低温过程次数随时间变化曲线 克拉玛依各年代低温日数及过程次数 60 年代到 90 年代逐年代减少，90 年代达到最低值。2000 年代有增多的趋势。而从持续最长日数、极端最低气温、强低温日数和日最低气温-30过程来看，60 年代到 2000年代存在着年际振荡。这 5 个年代 60 年代最冷，80 年代次之，90 年代最暖。 表 1 各年代低温日数及持续低温天气过程主要
7、特征值 2.2 低温天气月分布特征 从表 2 可见，低温日主要集中在 12-2 月。1 月低温日数最多，占总4日数的 48%，12 月、2 月各占 19%和 31%，2 月比 12 月偏多。持续低温过程的月分布与低温日数基本一致。从持续时间上看，3-5d、6-7 天、8-10天、持续 10 天以上的过程 12-2 月均有出现。11 月有一次 3-5d 的过程，3 月有一次 8-10 天的过程，均出现在 1987 年。 表 2：50a 各月累计低温日数及持续低温过程 3 低温日数的周期和突变分析 3.1 周期分析 最大熵谱分析是取一组时间序列，使其自相关函数与一组已知数据的自相关函数相同，同时使
8、已知自相关函数以外的部分的随机性最强，以所取时间序列的谱作为已知数据的谱估值。最大熵法功率谱估值是一种可获得高分辨率的非线性谱估值方法，特别适用于数据长度较短的情况。 对克拉玛依市 50a 低温日数做了最大熵谱分析。由图 2 可看出，克拉玛依市年低温日数谱密度有一个明显的峰值区间：最高峰值为 2.324，对应的是 2.8 年周期，次峰值为 2.303，对应的是 2.6 年周期。可得出克拉玛依市低温日数有 2-3 年的显著周期。 图 2 克拉玛依 1961-2010 年最大熵谱谱密度图 3.2 突变分析 5Mann-kedall 法是一种非参数统计检验方法。 对于具有 n 个样本量的时间序列 x
9、,构造一序列： 可见 Sk 是第 i 时刻数值大于 j 时刻数值个数的累计数. 在时间序列随机独立的假定下，定义统计量： 其中 UF1=0, E(Sk), Var(Sk)是累计数 Sk 的均值和方差，在x1,x2,xn 相互独立，且有相同连续分布时，它们可由下式计算： UF 为标准正态分布，它是按时间序列 x 顺序下，x1,x2,xn 计算出的统计量。 按时间序列 x 逆序下，xn,xn-1,x1,重复计算上述过程，同时使UB=-UF，k=n,n-1,1,UB1=0。 分析 UF 和 UB 曲线，若 UF 或 UB 的值大于 0，则表明序列呈上升趋势，小于 0，则表明序列呈下降趋势，当它们超过
10、临界直线时，表明上升或下降趋势显著。超过临界线的范围确定为出现突变的时间区域。如果 UF 和UB 两条曲线出现交点，且交点在临界线之间，那么交点对应的时刻便是突变开始的时间。 由图 3 UF 曲线可见，1961-1967 年低温日有增多趋势，1967-1974年有减少趋势，1974-1985 年变化不大，1986 年到 2010 年有明显的减少6趋势，大大超过显著性水平 0.05 临界线，甚至超过 0.001 显著性水平（U0.01=2.56） ，表明克拉玛依低温日的减少趋势是十分显著的。根据 UF和 UB 曲线交点的位置，确定克拉玛依低温日 20 世纪 80 年代的减少是一突变现象，具体是从
11、 1986 年开始的。 图 3 克拉玛依 1961-2010 年低温日数曼-肯德尔统计量曲线 （直线为 =0.05 显著性水平临界值） 4 结 论 4.1 克拉玛依各年代低温日数及过程次数 60-90 年代呈减少趋势，2000 年代有所增多。 4.2 克拉玛依年平均低温日数 9.0d。各年低温日数变化波动很大，低温最多年份是 39 天，最少是 0 天，最早出现在 11 月下旬，最晚结束在 3 月上旬。持续低温过程年平均 1.1 次，最多年份 5 次，最少 0 次。最早出现 11 月下旬，最晚结束在 3 月中旬。 4.3 低温日主要集中在 12-2 月，1 月低温日数占总日数的 48%，12月、
12、2 月各占 19%和 31%。持续低温过程的月分布与低温日月分布基本一致。持续时间 35 天的过程最多，占过程总次数的 44%，最长的过程达25 天。1987 年冬季为一特例。低温 11 月下旬开始，3 月上旬结束。 4.4 克拉玛依低温日存在 2-3 年的显著周期，并以 1986 年为突变点，1986 年后有显著减少的趋势。 参考文献： 71 张家宝，史玉光，等.新疆气候变化及短期气候预测M.北京:气象出版社，2002: 37-50. 2 石油与气象编写组.石油与气象M.北京：气象出版社，1993：232-240. 3. 汪满贤，周建荣，谢云 克拉玛依市高温日的气候特征分析J.沙漠与绿洲气象，2010，5:27-30
