引言

全球气候变暖已成为科学家和公众共同关心的环境问题，从19世纪末到20世纪80年代，全球平均气温大约上升0.6℃^[1]。近百年来中国气候变化趋势与全球总趋势基本一致，全国气温上升了0.4~0.5 ℃，略低于全球平均的0.6℃^[2-4]。韦志刚等^[5]利用青藏高原上72个台站1962—1999年的资料，分析得出近38年来，青藏高原呈升温趋势，高原的升温是普遍性的。西藏气象工作者对高原温度的气候变化也做了大量的分析^[6-10]，认为西藏高原平均气温呈较为明显的増高趋势。

在増暖背景下，全球许多地区受到低温冷害的侵袭。霜冻是一个与农业有重要关系的一种自然现象，它的发生主要受温度变化的控制，因而温度的变化势必影响到霜冻的时空变化。Heino等^[11]发现，20世纪北欧的霜冻日数减少; Bonsal等^[12]发现加拿大也有类似特征。Easterling^[13]的研究结果表明，美国地区霜冻日数的变化趋势有明显的区域差异。在中国北方地区，近50年来霜冻日数有明显减少的趋势，变率的大小存在明显的区域差异，华北、西北东部和东北西南部是变率较大的地区^[14]。杜军等^[15]利用1954—1996年的白霜资料分析得出，拉萨1954—1988年总的趋势是初霜日提早、终霜日推迟、无霜期缩短; 1989年后表现为无霜期延长、初霜推迟、终霜提早的特点。

初霜冻异常提早，或终霜冻显著推迟，对农作物造成的危害最为严重。雅鲁藏布江中游是西藏粮、油主要产区，霜冻经常造成较为严重的经济损失。如1997年流域内大部分高寒农区初霜冻来得早，此时青稞还处在灌浆——乳熟期，霜冻致使作物灌浆受阻，减产较为严重。由此可见，分析和研究该流域霜冻异常特征，尤其是特早、偏早初霜冻或特晚、偏晚终霜冻变化规律，将有助于提高该地区对异常霜冻灾害的预测能力，为有效防御提供科学依据。

1 资料和方法

(1) 定量指标的确定

世界气象组织对气候异常事件提出两种判别标准，一是与多年平均值的差异超过标准差的2倍以上，二是它出现的几率为25年以上一遇。由于霜冻是因为大气温度降低而引起农作物受冻的一种灾害，因此它同气温一样具有正态分布特征。所以，挑选特早初霜冻和特晚终霜冻的概率值都以0.05较为合适，因为它反映了霜冻气候的异常小概率事件的特征。根据正态分布原理，其关系式^[16]为：

(1)

(2)

同理，挑选偏早和偏晚霜冻的概率值为0.11，即：

(3)

式中p为概率值(%)，x为初（终）霜冻日, μ为多年平均值，σ为标准差。

由上式可知，“异常”初、终霜冻日的标准为，＜-1.65σ和在-1.65σ~-σ之间者分别称为特早初霜冻和偏早初霜冻，＞1.65σ和在1.65σ~σ之间者分别称为特晚终霜冻和偏晚终霜冻。

(2) 气候突变

目前常见的气候突变检验方法有低通滤波方法、滑动的t-检验法（Mtt)、Cramer法、Yamamot法和Mann-Kendall法，其中Cramer法、Yamamot的原理与Mtt相同。气候突变分析的方法较多，文中使用信噪比^[17]，计算公式如下：

(4)

式中X₁、X₂为两气候阶段内的平均值，S₁、S₂为两气候阶段内的标准差。当S/N大于1.0时认为存在气候突变。

(3) 资料及站点

以日最低气温≤0℃作为霜冻指标，选取雅鲁藏布江中游农作物种植面积较大、资料年限长的拉萨、泽当、日喀则、江孜4个测站1961—2000年的日最低气温资料。初(终）霜冻的年际变化趋势采用线性趋势分析方法。多年平均值采用国际惯用的1961—1990年的平均值。

2 结果分析 2.1 初（终）霜冻的基本气候特征

雅鲁藏布江中游平均初霜日流域东段(拉萨、泽当）出现在10月中旬，最早可提前到9月下旬一10月上旬，此时大部分冬小麦还未播种，对粮食作物无影响，对露天蔬菜的生长有影响。日喀则出现在10月上旬，最早可提前到9月中旬，这时作物已成熟或已收割，对其无影响。江孜高寒农区出现在9月底，最早可提前到7月上旬，此时大部分青稞处于抽穗开花期或灌浆初期，遇霜冻，籽粒灌浆将受阻，影响干物质的积累，造成千粒重下降，若低温持续几天，减产严重。

平均终霜日拉萨出现在4月中旬，最迟出现在5月上旬，此时越冬作物处于拔节期，遇霜对其影响较大，同时也会使喜温作物（玉米）、蔬菜幼苗受冻，造成损失。泽当出现在5月上旬，最晚可推迟到5月下旬，这时冬小麦正处于拔节孕穗期，抵抗低温的能力低，遇霜将造成冻害。日喀则、江孜出现在5月中、下旬，最迟出现在5月下旬一6月中旬，对正值拔节孕穗期的青稞不利。

流域平均无霜期为123~185d最长可达161~207d, 以拉萨最大; 最短可缩至54~160d, 海拔为4040m的江孜最小。80%保证率的无霜期在110~174d之间。

2.2 初（终）霜冻的年际变化趋势

根据近40年（1961—2000)雅鲁藏布江中游初（终）霜冻的年际变化趋势分析(表 1)，流域东段表现为初霜来得迟、终霜结束得早、无霜期延长的显著趋势，其中泽当表现得最为显著(图 1)，平均每10年初霜日推迟2.6d终霜日提早4.7d、无霜期延长7.3d。拉萨初霜日呈显著的推迟趋势，平均每10年初霜晚降1.7d;无霜期以2.5d/10a的速度延长（通过0.05的检验水平)。日喀则表现为不显著的初霜日推迟、终霜日提早、无霜期延长的趋势，而江孜则表现为初霜略推迟、终霜推迟、无霜期缩短的不显著趋势。

从近20年（1981—2000)初（终）霜冻的变化趋势来看（表 1)流域各站均表现为初霜来得迟、终霜结束得早、无霜期延长的趋势，其中泽当表现得极为显著，平均每10年初霜晚降10.0d、终霜早结束14.8d、无霜期延长24.8d。其次是日喀则，初霜日推迟、无霜期延长的幅度，分别达到了7.4d/10a和9.8d/10a。

2.3 初（终）霜冻的年代际变化

根据雅鲁藏布江中游初（终）霜日、无霜期的年代际变化分析（表略)，具有以下明显特点：（1)流域东段20世纪70、90年代初霜来得迟、终霜结束得早、无霜期长，以90年代最为明显，其中泽当90年代无霜期均长于多年平均值，偏长4~34d。20世纪60、80年代流域各站则表现为初霜来得早、终霜结束得晚、无霜期短的特点。(2)近40年江孜终霜日呈逐年代推迟的趋势，20世纪70年代到90年代初霜日也表现为逐年代推迟的趋势; 60年代初霜降得最晚、终霜结束得最早、无霜期最长。（3)20世纪70年代日喀则初霜来得最晚、终霜结束得最早、无霜期最长，其中1974年无霜期达到183d, 为40年最大值，较多年平均值延长了1个多月。80年代，日喀则有60%的年份初霜降得早、终霜结束得迟，无霜期短于多年平均值。

2.4 初（终）霜冻的异常分析 2.4.1 特早（晚）初（终）霜冻

表 2为近40年概率≤5%的雅鲁藏布江中游出现特早（晚）初（终）霜冻、特长(短）无霜期的频数，从表中可知，流域特早初霜冻频数为2~3次，以泽当最多。日喀则、泽当20世纪80年代各出现了2次特早初霜冻。江孜在20世纪70年代和90年代各出现了1次初霜来得特早的年份，其中1997年提早了32d, 致使处于灌浆期的青稞受冻，造成大面积的减产。中游地区特晚初霜冻发生的频数为0~3次，其中拉萨达3次，主要发生在20世纪90年代末; 而泽当在过去40年里，从未出现特晚初霜冻。

概率≤5 %的特晚终霜冻发生的频数为1~4次，泽当最少，江孜最多。其中江孜主要出现在20世纪90年代，达3次，1992、1993年连续2年终霜冻结束得特晚，造成部分播种较晚的青稞受冻。而中游地区终霜冻结束得特早的频数除拉萨未出现外，其它各站点均出现了2次，以20世纪90年代居多。

中游地区概率≤5%的无霜期特长（短）发生的频数为2~4次，以拉萨最多，20世纪60年代多出现特短无霜期年，特长无霜期却出现在20世纪90年代。泽当仅出现过2次特短无霜期的年份，发生在20世纪60年代末和80年代初。江孜、日喀则均出现过2次特短无霜期年，分别发生在20世纪70年代和80年代; 而20世纪60年代、70年代各出现了1次特长无霜期年。

2.4.2 偏早（晚）初（终）霜冻

雅鲁藏布江中游偏早初霜冻出现的频数除江孜为2次外，其余各站均为4次，其中拉萨、泽当主要发生在20世纪60年代，分别出现了2次和3次。日喀则偏早初霜冻发生频数多出现在20世纪80年代，且连续2年初霜冻偏早，即1983、1984年。偏晚初霜冻出现的频数在4~8次之间，以泽当最多，主要出现在20世纪90年代，占总次数的50%。

中游地区偏晚终霜冻发生频数为0~7次，以拉萨最多，其中又以20世纪80年代居多，70年代未出现。日喀则发生了3次，其中2次出现在20世纪90年代初。过去40年里，江孜从未出现过终霜冻偏晚的年份。而泽当20世纪90年代未出现终霜冻偏晚的现象。偏早终霜冻发生的频数为5~8次，仍以拉萨最多; 江孜出现过4次，其中3次发生在70年代末，且连续出现，即1978—1980年。

偏长无霜期发生的频数以泽当最多，达9次，且以20世纪90年代最多，为7次。日喀则出现了7次，其中20世纪70年代和90年代各出现了3次。拉萨出现的次数最少，仅有2次。偏短无霜期出现的频数为3~5次，以拉萨最多。

2.5 初（终）霜冻的气候突变分析

利用式(4)计算了雅鲁藏布江中游初霜日、终霜日、无霜期气候突变的时间，序列的长度取10、15年。计算发现，1961—2000年大部分气候段S/N小于1.0，为了増加突变信息，取连续5的峰值为突变点，通过t检验，若序列长度取10, S/N≥0.5相当于t₀＞1.581，达到85%信度以上的水平；若序列长度取15，S/N≥0.5相当于t₀＞1.936达到90%信度以上的水平。

通过计算，发现雅鲁藏布江中游只有泽当霜日发生了气候突变（图 2)，即1986年初霜从一个相对偏早期跃变为一个相对偏晚期，1990年终霜日从一个相对偏晚期跃变为一个相对偏早期、无霜期却从一个相对偏短期跃变为一个相对偏长期。

3 小结

(1) 近40年雅鲁藏布江中游东段表现为初霜来得迟、终霜结束得早、无霜期延长的显著趋势，使得生长季延长，其中泽当表现得最为显著。江孜则表现为初霜略推迟、终霜推迟、无霜期缩短的趋势。但从近20年初（终）霜冻的变化趋势来看，流域各站均表现为初霜来得迟、终霜结束得早、无霜期延长的趋势。

(2) 流域东段20世纪70、90年代初霜来得迟、终霜结束的早、无霜期长，以20世纪90年代最为明显。近40年江孜终霜日呈逐年代推迟的趋势，20世纪70年代到90年代初霜日也表现为逐年代推迟的趋势。80年代，日喀则有60%的年份初霜降得早、终霜结束得迟，无霜期短于多年平均值。

(3) 流域特早初霜冻频数为2~3次，以泽当最多。日喀则、泽当20世纪80年代各出现了2次特早初霜冻。江孜在20世纪70年代和90年代各出现了1次初霜来得特早的年份，其中1997年提早了32d，致使处于灌浆期的春青稞受冻，造成大面积的减产。特晚终霜冻发生的频数为1~4次，泽当最少，江孜最多，其中江孜主要出现在20世纪90年代。

(4) 雅鲁藏布江中游只有泽当初终霜冻发生了气候突变，1986年初霜冻从一个相对偏早期跃变为一个相对偏晚期，1990年终霜冻从一个相对偏晚期跃变为一个相对偏早期、无霜期却从一个相对偏短期跃变为一个相对偏长期。