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第二节 气候研究

  黑龙江省的气候研究始于60年代中期,由于“文化大革命”,一度中断了研究工作。70 年代初恢复气候研究,至70年代末,主要运用日、地、海、气候资料和历史文献,以及通过 延伸历史气候资料的方法(树木年轮资料)重点研究黑龙江省的基本气候特征、冷暖和旱涝变 化规律。进入80年代,研究的重点放在气候资源考察和利用方面。据统计,到1985年共完成 气候研究课题25项(其中75%是在1975~1985年完成的)。此外,参与协作的课题有3项。在上 述研究成果中,《黑龙江省海伦县农业资源综合考察报告》在1982年和1985年分别获省政府 和国家农业区划委员会二等奖,《农业资源复查》1985年中国科学院二等奖。
    一、基本气候研究
    1964年,黑龙江省气象科学研究所和省气象台合署办公期间,编写并出版了第一部《黑 龙江省气候志》。该志分析了黑龙江省的气候成因,介绍了气候要素的时间和空间分布、变 化规律以及四季气候特征。 1966年初,绘制了一套《黑龙江省气候挂图》,后因“文化大革命”影响未能出版。
    1973年,在第二个十年阶段性基本气象资料整编成果的基础上,绘制并出版了彩色的《 黑龙江省气候图集》。该图集包括气候概况和8种气象要素图184幅。该图集首次采用热量和 水分两级指标作出气候区划,是了解黑龙江省基本气候特征时间和空间分布的一种实用图形 资料。
    旱涝是影响黑龙江省农业生产的重大自然灾害。长期以来,各地气象台站对当地的旱涝 分析作了许多工作。1975年,黑龙江省气象科学研究所气候研究室在参加编辑《中国近五百 年旱涝分布图集》过程中,整理编写了《黑龙江省1695年以来的旱涝史料》。史料中以灾情、 频率和5~9月降水量为指标,将旱涝划分为5个等级(涝、偏涝、正常、偏旱、旱),为气候变 化的研究和旱涝规律的分析提供了重要的基础资料。
    1976年,黑龙江省气象科学研究所气候研究室根据最新的气象资料和图表,重新编著并 出版了《黑龙江省气候》一书。进一步全面系统地分析了黑龙江省的气候特征。
    黑龙江省地处祖国东北端,冬季气候寒冷积雪多。应中国地理学会之约,1983年进行了 《黑龙江省积雪分布特征》的分析。从天气气候角度分析了造成冬季多雪和少雪的基本大气 环流形势特征。以最大积雪深度和积雪月数作指标,进行了积雪区划。根据重点建设的需要, 计算了哈尔滨三十年一遇的最大雪压。同年该文被中国地理学会选入《全国冰雪学术论文选 集》。
    二、气候变化规律与气候预报的研究
    气候变化是不同时间尺度的冷暖阶段或湿阶段交替迭加的自然变化,并以不同时段气候 统计量的差别表示。它的阶段长度有几年、几十年、几百年、甚至万年以上。引起气候变化 的机制是极其复杂的气候系统。
    70年代初,黑龙江省气象科学研究所气候研究室开展了气候变化规律及未来5年、10年的 超长期气候趋势预报研究。同期,部分台站也开展了当地的气候预测工作。
    1974年,根据黑龙江省第5个五年经济发展计划需要,进行了《黑龙江省旱涝规律》和《 1976年~1985年旱涝趋势分析》。通过历史文献资料和旱涝灾害的普查,结合降水变化特征、 作物产量、太阳活动及大气环流等资料的研究分析得出:1976年至1985年黑龙江省气候处于 干期向湿期的过渡时期,总趋势是旱涝相间;1976年至1980年仍处于干期的末期,降水偏少, 多旱年;1981年至1985年转向湿期,降水偏多、多涝年。根据黑龙江省气候资料室统计的全 省逐年平均降水量实际资料得到验证。(见表3-1)
    
    夏季低温冷害是影响黑龙江省粮食产量的主要气象灾害之一。1979年进行了“黑龙江省 夏季低温气候规律及其对粮食产量的影响”分析研究。以6—8月旬平均气温距平之和≤-4.5℃ 为夏季低温指标,采取方差和回归分析方法进行数据处理。发现夏季低温有3年左右出现一次 的规律。
    1979年又先后进行了黑龙江省旱涝和夏季低温变化规律及其未来趋势的研究,以哈尔滨、 牡丹江、齐齐哈尔的降水量资料为样本,用方差和谐波分析方法分析,方差分析法得到旱涝 有5、13、28年准周期,其中5年准周期最明显。谐波分析法得到有2、6、18、27、50、60年 的6年突出波振幅,其方差贡献为57.2%。结合太阳活动周期,预测进入80年代降水将偏多。
    用相对均方差的统计方法确定低温指标,以信息比的方法进行低温群落分析并通过滑动平均 谐波、方差等方法对气温进行周期性分析研究,得到年平均气温80年左右和夏季平均气温40 年左右的周期比较明显。
    为探明夏季低温冷害规律,1979年至1980年采用滑动平均谐波、功率谱方法和哈尔滨、 长春、沈阳等地的大量资料,进行了“东北区夏季气温的周期变化及低温群发性”的研究。 揭示出东北区夏季气温存在60—80年世纪周期和35~40年周期以及3~5年短周期。世纪周期 大约自上一世纪末到1918年为第一个低温半周期,1918年到1955年为高温半周期,1955年后 转为第二个低温半周期。从1881年以来又存在35~40年的变化周期,使百年来气温呈现出两 个高温期和三个低温期相间出现的变化规律。其中,30~40年周期的第二个低温期,在1935 年前后出现在世纪周期的高温半周期中,气温振幅较小;而35~40年周期的第一个和第三个 低温期与世纪周期的第一、二低温半周期叠加,气温振幅很大。研究表明:东北区夏季低温 具有群发性特征,主要集中在三个时期。第一个低温冷害群发生在1881年至1918年间,共发 生8年低温冷害,间隔1至3年发生一次,其中1911年至1913年低温持续3年,是百年来最大的 一个低温冷害群。第二个低温冷害群发生在1934年至1945年间,低温年仅出现2年(1934年、 1940年),是最小的一个低温冷害群。第三个低温冷害群从1956年开始,其后仅1964年至1972 年间曾出现4年全区性低温。研究得出,东北区发生低温年有两条基本规律:(1)只要出现世 纪周期的低温半周期与35~40年周期的低温期,就会发生低温冷害群;(2)当世纪周期、35~40 年周期和3~5年短周期的三种低温半周期重合就会发生低温年。
    三、气候资源考察
    气候资源是指人类凭借一定的手段、方式所能开发利用的那一部分气象条件。例如:风 能、太阳能、热量和降水资源等。它是人类可利用,形成财富或使用价值,并能影响劳动生 产率的自然物质和能量的一部分。随着人口、资源、环境三种问题日益严重,人们逐渐认识 到:清新的空气、优美的环境也是重要的资源;食品的产量和品质在很大程度上受气候的制 约;水的供应和能源的消耗与气候环境息息相关。因而,迫使人们为了今后的生存和发展, 在制定经济发展规划和安排经济建设时,把对自然资源的利用和保护提到了重要位置。黑龙 江省对气候资源及其利用的研究是从70年代为农业增产服务开始的。1973年1月,黑龙江省气 象局根据长期以来农业气象条件的试验观测,从气候资源角度向省领导报告提出:影响本省 粮食生产的重要自然灾害是低温冷害、涝和旱三种,其中热量资源不足及其波动起主导作用。 此后,有计划地组织全省气象台站进行了省、县农业气候区划,按热量和水分等气候资源调 整农作物品种和结构,促进了粮食稳产高产。
    1978年,黑龙江省气象科学研究所参加了黑龙江省科委组织的国家农业现代化试验基地 ——黑龙江省海伦县农业资源综合考察。进行了各种气候因子及其灾害的分布与变化特征、 农业气候条件和农业气候区划为主要内容的气候资料考察。该报告1982年、1985年分别获省 政府和国家农业区划委员会二等奖。
    1980年至1983年,省气象科研所进行了黑龙江省风能资源研究。该成果对黑龙江省风能 资源作了区划,分析了风能资源特点,指出开发风能资源与消费之间有着良好的匹配关系。 1984年黑龙江省被国家科委列入风能资源利用开发区之一。
    1983年,省气象科研所参加了中国科学院长春分院主持的“三江平源农业资源调查”工 作。承担了三江平原光能、热量、水分资源、气候灾害、百年来冷暖、干湿变化、农业气候 类型为主要内容的气候资源考察和分析。并对合理开发利用气候资源问题提出了建议。该成 果于1985年获中国科学院科技进步奖二等奖。
    黑龙江省农村能源较缺,冬季民房平均室温仅5~7℃。据估算,若提高到15℃,每年将 增耗秸杆约1 000万吨。1982年至1985年,省气象科研所进行了“黑龙江省农村住宅利用太阳 能采暖节能”的研究。调查和研究表明,黑龙江省冬半年虽然在水平面上各月太阳辐射量比 南方低纬度地区少,且随纬度增高而明显下降,但在南向垂直面上有较丰富的太阳能资源。 以日照时间最短的12月份计算,黑龙江省在50°N以南地区太阳辐射量达8.0~10.0千卡/平 方厘米·月,比水平面上多2~3倍;且优于南京、广州(见表3—2)。研究指出,冬季黑龙江 省因在极地大陆性气团控制下气候干而冷,太阳直接辐射强度略高于夏季;各月太阳辐射量 年际间变化稳定,一般在20%以下。若采光率以0.32%计算,便可获其1/3的能量,使采暖温 度维持在10℃左右;若采光率提高到0.40%,则采暖温度可达15℃左右。要提高太阳能在采 暖能源构成中的作用,必须同时逐步提高现有农村住宅的保温能力。
    
    四、应用气候研究
    应用气候分析是为某一专业或某个专门问题需要而进行的气候分析。如农业气候、军事 气候、建筑气候、医疗气候、旅游气候等。黑龙江省开展应用气候研究工作始于50年代后期。
    1969年3月我军取得珍宝岛自卫反击战胜利之后,黑龙江省气象部门为了做好军事气象保 障,开展了各军兵种行动与气象条件的关系,不同气象条件对各种兵器影响等军事气象调查, 并进行了军事气候的分析研究。1973年,黑龙江省气象科学研究所编制、出版了《黑龙江省 军事气候志》。该志以129幅图面、38种表及简要文字,在全面反映四季气候特征的同时,突 出了各种军事气候指标。与此同时,黑河和松花江地区气象局也出版了《黑河地区军事气候 志》、《松花江地区军事气候志》。1974年,黑龙江省气象科学研究所参加了由沈阳军区司 令部主持的东北三省气象部门参加的《东北区军事气候志》的编写工作,该志于1976年出版。
    三江平原是黑龙江省的主要农垦区。进入20世纪70年代后,该区由易涝变得易旱。黑龙 江省气象科学研究所于1980年进行了“三江平原降水变动和大气环流的关系”的专题应用气 候分析研究。研究结果表明,三江平原降水量变化和全省降水量变化趋势基本一致,50年代 偏多、60年代明显减少、70年代最少,三江平原降水量减少幅度比全省大10%。是气候进入干 期的表现。从海平面和500百帕高度的北半球大气环流变化和功率谱分析表明:三江平原降水 变化受欧洲、雅库茨克高压和西太平洋副热带高气压变化影响。7、8月降水变化有4年或8年 准周期。由此20年代还与台风北上次数减少有关。这一研究成果在1980年9月黑龙江省科协召 开的“三江平原地区合理开发利用和生态平衡学术讨论会议”上发表,受到与会者的重视, 为继续合理开发三江平原提供了气候依据。