林明丽，安 明，何 宁，邓洁琼，刘二影
湘潭市气象局，411100
摘要：利用1961～2020年60a湘潭3个国家气象观测站冬季 (上年12 月至当年 2 月) 气温资料，分析了湘潭冬季气温变化，根据 《暖冬等级》标准及暖冬指数定义，分析全市暖冬时空分布特征及暖冬事件变化，并对暖冬的成因及其影响进行初步分析。结果表明：近60a湘潭暖冬事件和强暖冬事件呈增加趋势；湘潭共出现暖冬22次 (年)，各站暖冬频率为35.0~36.7%，特别是90年代以来，暖冬事件频繁，并发生强暖冬事件， 6a出现了区域性强暖冬，以1999 年与2017年暖冬范围最广、强度最大。暖冬的成因主要有人类活动、厄尔尼诺（El Nino）现象、环流特征量等，对农业、林业、电力及人们的健康生产生活有一定影响。
关键词：暖冬事件；变化；成因；影响
引言
随着全球变暖的日益突出，许多学者对暖冬的研究都取得了很多进展 [1-4]。据有关论述，中国20世纪60、70年代频发冷冬，而从1986/1987年冬季开始，已连续经历了21个暖冬。近60a来湘潭气候表现为与全球一致的变暖趋势，20世纪 80年代后期开始气温持续上升，尤以 90年代后增温最为明显，以冬春季气温升幅最大。暖冬带来的影响是全方位的，已有很多暖冬气候特征及其成因分析的研究成果。2017年冬湘潭又出现了与1999年并列范围最广、强度最大的暖冬。由此，本文依据中华人民共和国国家标准《暖冬等级标准》[11]，得出湘潭单站及区域暖冬发生等级，计算暖冬指数，分析湘潭1961～2020年暖冬事件的时空变化及暖冬的成因，以便更好地利用冬季气候资源，为湘潭防灾减灾及各行业生产提供依据。
1 资料与方法
1.1 资料来源
本文所用资料为湘潭国家气象观测站（湘潭市、湘乡市、韶山市）1961～2020年冬季逐日气温观测资料（包括平均气温、最高气温、最低气温），所有观测资料均为省气象档案馆经过质量审核的器测记录。
选取1981～2010年30a平均值作为常年平均值，冬季指上年12月至当年2月（如2011年冬季指2010年12月～2011年2月）。
1.2方法
主要运用气候倾向率分析冬季气温及暖冬指数的变化趋势，并用 t检验方法检验趋势的显著性水平。
采用三分位方法,将冬季平均气温序列划分为等概率的偏高、正常和偏低3类气候事件 ,相应得到偏冷、偏暖的气候边界阈值，以偏暖阈值 0.43σ(σ为标准差)定义为单站暖冬的阈值。
2 冬季气温的变化
2.1平均气温的年代际变化
从湘潭1961～2020年冬季气温距平变化趋势图可以看出（图1），湘潭冬季平均气温以0.19 ℃/10 a的趋势率升高，通过0.05显著性检验；各站冬季平均气温增温趋势均明显，升幅为0.19~0.24℃/10 a，韶山增幅最大，为0.24℃/10a (湘潭、湘乡通过0.05显著性检验，韶山通过0.01显著性检验)。60～80年代，湘潭冬季平均气温多负距平，占66.7%，特别是1967～1977年期间，冬季气温均以负距平为主，持续了11年的偏冷阶段，平均偏低1.01℃，最大负距平值出现在1972年（-2.1℃），是历史最低值；90年代开始，冬季气温以正距平为主，占67.9%，气温偏高0.34℃，最大距平值出现在1999年、2017年（2.1℃），是历史最高值，为最强暖冬，2015年、2020年 （偏高1.7℃）为历史第二暖冬年。
每30年气候值比较，1981～2010年冬季平均气温的气候平均值，较1971～2000年偏高0.2～0.3℃，而1991年以来冬季平均气温与1981～2010年相比，偏高了0.3℃，较1971～2000年偏高了0.5～0.6℃，说明近30年来湘潭冬季增温更为明显。
可见，从20世纪90年代开始，湘潭市冬季气温的上升趋势明显增强，暖冬的出现越来越频繁。
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2.2最高气温、最低气温及各月气温变化
据分析，近60a湘潭冬季平均最高气温升高较为显著，以0.44℃/10a的趋势率升高，平均最低气温上升速率平缓，为0.13℃/10a。最高、最低气温的上升，冬季趋于偏暖愈加明显。
从冬季各月气温变化上看，各月平均气温均呈现上升趋势，尤以2月气温对冬季增暖贡献最大，以0.43℃/10a的趋势率上升，通过 0. 05 显著性检验。
逐月最高、最低气温中除12月外，其他各月最高、最低气温均呈上升趋势，特别是2月最高气温增幅最为显著，以0.82℃/10a的趋势率升高，并通过了0. 05 显著性检验（表1）。
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3 暖冬指标及等级划分
3.1单站暖冬
根据GB/T21983-2008《暖冬等级标准》附录A中暖冬阈值计算方法，将冷、暖气候边界的阈值定义为－0. 43σ和0. 43σ；强暖冬属于暖冬事件中的极端(异常)气候事件，本文取发生概率为 10 %，其阈值界定为 1.29σ；根据此阈值，将单站暖冬划分为弱和强2个等级，单站弱暖冬: 0. 43σ≤ΔT ＜1. 29σ; 单站强暖冬: ΔT≥1. 29σ。
由上阈值范围计算得出湘潭单站强弱暖冬标准（阈值），统计出1961～2020年（共60a）各站暖冬年份及强度等级（见下表2）。
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3.2区域暖冬
区域内暖冬站数超过区域总站数的50%，即为区域暖冬。在区域暖冬年内，强暖冬站数与暖冬站数百分比≥50%，即为区域强暖冬[4]。根据表2，湘潭区域暖冬及强弱等级如下表（表3）。
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4 暖冬成因与影响分析
4.1 成因分析
暖冬的成因，近年来国内许多学者都做了大量的研究 [13-15] ，主要归纳有人类活动、厄尔尼诺（El Nino）现象、环流特征量（西太平洋副热带高压、极涡、欧亚中高纬的经纬差异）等。
4.1.1 人类活动
人类活动对气候的影响，表现为：人们生活质量的提高，各种需求相应日益增长，如汽车消费，其尾气的排放，导致大气成份改变，引起气候变化；人类燃烧煤、石油、天然气等，向大气排放大量的二氧化碳（CO2）等，加上森林被严重破坏，二氧化碳（CO2）等浓度增加，大气的温室效应增强，保温效应明显，引起气温升高，特别是冬季气温偏高，导致暖冬的形成。
4.1.2 厄尔尼诺（El Nino）现象
厄尔尼诺是赤道太平洋东部和中部海水异常增温的一种现象，一般情况下，El Nino的发生，常常导致我国冬季温度上升，形成暖冬。
选取了1961～2020年发生的19次El Nino年来分析，在El Nino发生年，湘潭出现冬季平均气温正距平的有12次，占El Nino年的63.2%，其中有8次达到暖冬标准。特别
是90年代以来，8次El Nino年出现冬季偏暖有7次，达暖冬标准5次。这表明赤道东太平洋海温发生暖事件时，湘潭冬季以偏暖为主，这与El Nino影响我国冬季气候的结论一致，且20世纪90年代以来，El Nino影响冬季气温更为显著。
4.1.3 环流特征指数
据研究表明，气候异常与大气环流的异常有着非常密切的关联，特别是在冬季最冷时段，亚洲地区极涡面积的扩大与缩小，西太平洋副热带高压的强度、西伸脊点位置等对中国温度分布趋势具有决定性的意义。根据对1990年以来湘潭出现的15个暖冬年的环流特征指数进行了统计，可以看出，15a暖冬中，冬季亚洲区(60E～150E)极涡与常年相比面积偏小的有9a，占60%，其中最暖的2个暖冬年(1999、2017年)中，极涡面积都明显偏小。西太平洋副高脊线位置指数偏强的有9a,占60%。暖冬年冬季纬向环流相比常年优势更明显的有11a，占73%。这说明冬季亚洲区极涡面积偏小时，极涡往往蜷缩于极地附近，西风带纬向环流占优势更显著，西太平洋副热带高压脊线位置偏西，来自极地的冷空气不易南下，导致湘潭冬季气温偏高，易出现暖冬现象。
4.2影响分析
暖冬不仅影响人类的健康和日常生活，而且对经济建设、农业生产和生态环境也有直接或间接的影响，有利也有弊。
⑴对农业生产的影响：暖冬温高雨少，土壤蒸发量大，墒情低，对农作物的出苗和生长不利，增加了冬春连旱的严重趋势。另外，冬季气温偏高，特别是最低气温的升高，病虫卵易于越冬存活，使病虫害加重。
⑵对林业生产的影响：冬季气温偏高，越冬虫卵不易被冻死，次年林木病虫害发生的几率会增高。据湘潭市林业局统计，2017年暖冬，促使了马尾松毛虫的发生，特别是湘乡市发生面积就有6万多亩，全市林业有害生物发生面积较去年同期增多。同时，由于暖冬年份，降水偏少，土壤蒸发大，空气较干燥，林内干物质可燃度高，增高了森林火险等级。2020年全市共发生森林火灾14起，较上年偏多6起，受害森林面积24公顷。
⑶对人体健康的影响：据学者大量的研究证实，寒冷可以造成脑血管疾病、恶性肿瘤和心脏病这三类疾病的死亡人数的增加。因此，暖冬可以减少居民特别是老年人上述疾病的发作和死亡人数。此外，暖冬适合各种病毒、病菌的生长、繁殖和传播，据相关调查表明，暖冬使流行性感冒、流脑、支原体肺炎等发病率增加，还会削弱人体上呼吸道的防御功能，诱发各种呼吸道疾病。
⑷对供电的影响：每年冬季是用电高峰期，供电压力很大。但如果是暖冬年，采暖用电相对减少，供电压力就会小一些，所以冬季气温偏高，供暖时有利于节约能源。2020年冬季湘潭出现强暖冬，通过对2020年湘潭城区逐日气象敏感用电量条件等级分析，冬季没有高敏感用电量等级，以一级和二级气象敏感用电量为主，说明在暖冬年，居民用电量需求较常年相比有所降低。
5 小结
⑴近 60 a湘潭冬季气温的上升趋势明显增强，暖冬的出现越来越频繁。
⑵冬季逐月平均气温及最高气温、最低气温中，尤以2月平均气温及最高气温增幅最为显著，对冬季增暖贡献最大。
⑶1961～2020年湘潭各站暖冬指数(IWs) 以0.28~0.44℃/10a上升，暖冬发生频率为35.0~36.7%。80年代前各站少数年份有暖冬事件发生，自90年代开始，暖冬事件发生频率增加，各站均发生了15年暖冬，占暖冬事件的68%。
⑷单站强暖冬事件主要出现90年代以后，湘潭7年，湘乡、韶山分别为6年；60～80年代各站基本上没有出现强暖冬事件（除湘乡在1987年出现强暖冬外）。
⑸暖冬的成因，主要归纳有人类活动、厄尔尼诺（El Nino）现象、环流特征量（西太平洋副热带高压、极涡、欧亚中高纬的经纬差异）等。
（6）暖冬对农林业生产、人体健康和经济建设有直接或间接的影响。
参考文献
[1] 王凌, 张强, 陈裕 等. 1956～2005年中国暖冬和冬季变化. 气候变化研究进展, 2007, 3(1): 26～30.
[2]孙林海, 赵振国. 我国暖冬气候及其成因分析. 气象, 2004, 30(12): 57～60.
[3]贺皓, 罗慧, 高红燕 等. 陕西冷暖冬年的标准及平均环流特征分析. 高原气象, 2007, 26(4): 759～764.
[4]陈峪, 任国玉, 王凌 等. 近56年我国暖冬气候事件变化. 应用气象学报, 2009, 20(5): 539～545.
作者简介：林明丽（1969.08.）女，汉族，广西博白县人，本科学历，高级工程师，从事研究方向或职业：气象服务与应用气象。