九、冷暖、旱涝与灾害性天气

（一）冷暖变化及特征

冷暖时段的划分

用北京 250 年的热量资料进行冷暖时段的划分，将气温距平累加曲线上升段做为偏暖段，下降段做为偏冷段。同时，还参考了滑动平均曲线、逐年演变曲线，从图 4－24 a、b、c 看出，各种曲线型表现的年平均气温的变化有明显的阶段性。

按上述划分要求及 t 检验的结果，年平均气温分为四个偏冷段和三个偏暖段（见表 4－33）。在偏冷段中，冷年出现的概率为 28％，几乎三年一遇，暖年概率极低仅为 3％，此期间的温度一般比常年低 0.2—0.5℃，个别年份有时低 1℃以上。在偏暖段中则暖年出现概率多于冷年，温度平均比常年高0.2—0.4℃。冷暖段的长度都约为 40 年左右（首尾两时段不包在内），也就

是说平均一个冷暖周期长度为 88 年左右。

从北京各项热量冷暖时段比较图（图 4－25）看出。除负积温外，资料较长的年平均温、≥0℃积温以及资料较短的其它界温的积温变化趋势基本一致。所以，他们之间具有准同步的气候振动特征。标志着冬季寒冷程度的负积温，其冷暖段的位相变化同其它各项热量相比，差异较大。1852—1879 年、1936—1950 年间，各项积温均还在偏暖段，而负积温已处于偏冷段了。说明，

负积温要比其它热量条件提前 22 年进入下一个不同的气候时段。

1950—1969 年北京各项积温都先后进入历史上的较冷段。而负积温却提

前在 1936 年进入冷段。自 1972 年以后，气温回升，已出现 6 个暖冬（1973

—1978 年）。而反映作物积极生长期的≥15℃的积温则急剧下降，1979 年达历史最低值，形成相反的位相，表明负积温可能出现转折，其它各项积温的冷段仍将持续。

冷暖时段的持续时间

北京各项热量随时间的变化存在有两年以上的各种周期活动。（图 4－ 25）反映了北京各项积温的冷暖时段差异不大。但偏冷时段持续年数略大于偏暖时段。平均周期为 70—90 年，接近世纪周期。此外，还有次振动大约在

30 年以下。值得注意的是，22 年的太阳黑子周期（海尔周期），月亮 19 年周期的选中，说明日、月、星球对温度振动和气候冷暖变化是有一定的影响。

各项积温和偏冷偏暖段的振幅

各项积温在不同冷暖时段里的振幅有明显的差异（见表 4－35）。年平均温在冷段及第一暖

表 4-33 年平均气温的冷暖段划分

编号	偏冷段（ D ）	偏暖段（ N ）	t 检验
	年代	年数	暖年	正常年	冷年	距平（℃）	编号	年代	年数	暖年	正常年	冷年	距平（℃）	DiNi	NiDi ＋ 1
D1	1730_1742	13	0	11	2	0.0	N1	1743 — 1778	36	15	20	1	0.4	D1N1* *	N1D2**
D2	1779 — 1823	45	1	29	15	-0.4	N2	1824 — 1876	53	13	35	5	0.2	D2N2* *	N2D3**
D3	1877 — 1918	42	3	31	8	— 0.2	N3	1919 — 1963	45	11	30	4	0.2	D3N3* *	N3D4**
D4	1964 — 1979	16	0	9	7	— 0.5	N4	—
总计	116	4	80	32	—	总计	—	134	39	85	10	—
时段	平均	43.6	2	30	12.5	—	时段	平均	44.7	13	28.5	3.3	—
特征	频率（％）	—	3	69	28	—	特征		频率（％）	—	29	63	7	—

注：①表中冷暖年按：暖年＞ T +Sn，正常年T +Sn-÷-Sn，冷年T -Sn

统计，其中T 代表序列平均值，Sn 为标准差。计算结果正常年占 2/3，冷暖年概率共占 1/3，近于正态。

②若 ta＜t0.05 则在阶段。 DN 上方记*为显著， ta＞t0.01 时记**为极显著。

图 4－24 1724—1979 年平均气温变化图图 4－25 北京各项热量冷暖时段比较图

段最大振幅分别是-0.5℃和 0.4℃。冷段积温最大振幅，≥ 0℃积温是-102.7

℃，≥10℃及≥15℃积温分别是-131.6℃、－205.9℃，负积温振幅最小为- 23.6℃。暖段以≥10℃积温振幅最大为 118.9℃，负积温最小为 22.9℃。

60 年代前后，北京各项积温先后由偏暖段进入偏冷段。1964—1979 年的

年平均温低于 250 年平均值（0.5℃），为有资料以来最冷气候段。其它各项

积温也都有表现，其中以≥15℃积温降温最多，比 1830—1979 年平均值 3772

℃少 205.9℃， 26 年来以平均 8℃/年的速度下降，1979 年达历史最低值，为 3038.2℃。负积温降温最少，44 年平均降低了 23.6℃，下降速

表 4-34 各项热量的不同时段特征值比较

热量	多年平均值（℃）	多年标准差（℃）	偏冷段（ D ）	偏暖段（ N ）
			编号	年代	平均值	距平	编号	年代	平均值	距平
年平均	11.8	0.6	D1	— 1742	11.8	0.0	N1	1743 — 1778	12.2	0.4
			D2	1779 — 1823	11.4	-0.4	N21	1824 — 1876	11.9	0.1
			D3	1877 — 1918	11.6	-0.2	N3	1919 — 1963	12.0	0.2
			D4	1964 — 1979	11.3	-0.5
≥ 0 ℃ 积温	4590.0	156.8	D1	— 1742	4570.4	-22.6	N1	1743 — 1778	4677.9	84.9
			D2	1779 — 1823	4490.0	-102.7	N2	1824 — 1876	4624.5	31.5
			D3	1877 — 1918	4563.8	-29.2	N3	1919 — 1963	4691.9	87.2
			D4	1964 — 1979	4476.0	-85.3
≥ 10 ℃ 积温	4234.0	171.0	D2	1779 — 1823	4085.3	-131.6	N2	1824 — 1876	4293.8	59.6
			D3	1877 — 1918	4206.6	-27.7	N3	1919 — 1963	4353.2	118.9
			D4	1964 — 1979	4122.0	-112.2
≥ 15 ℃	3772.0	191.0	D3	1877 — 1918	3748.5	-26.3	N3	1824 — 1876	3842.7	69.2
			D4	1964 — 1979	367.6	-205.9	N3	1919 — 1963	3858.2	86.2
＜ 0 ℃	-294.0	90.1	D3	1872 — 1918	-305.7	-12.4	N2	1823 — 1876	-205.9	84.9
			D4	1964 — 1979	-324.7	-23.6	N3	1919 — 1963	-207.8	22.9

度只有 0.5℃/年。该冷段同前一个冷段相比，强度明显的增强（见表 4－34），同建国初期的暖段相比，年平均温降低了 0.7℃，对秋粮作物影响较大的≥ 15℃积温偏低了 292.1℃。负积温偏低了 46.5℃。表明夏季振幅大于冬季振幅。

综上所述，各项积温的冷暖变化，呈周期性交替出现。在每个偏冷或偏暖段中又存在各种不同尺度的小振动，主周期为 70—90 年，短周期在 30 年以下。一般讲，偏冷段持续时间及振幅都略大于偏暖段。各积温之间比较是夏季振幅大于冬季。从 60 年代起，已处于凉夏的偏冷气候段里。

未来气候趋势估计

对北京近 250 年的冷暖变化进行分析，可以得出现在的第四偏冷段仍是

处于 102 年时间尺度的偏冷段。因为，若温度按正态分布，以 2.4 倍标准差

（Sn）推算，则波动重现尺度近于 102 年；以 3.3 倍标准差（Sn）推算，近

于 102 年尺度变化。现以年平均气温为例，1969 年为 10.6℃，较常年 11.8

℃偏低 1.2℃，是目前第四寒冷段最冷的一年。从表 4－35 可知，平均气温的常年标准差 Sn=0.6℃，可推知 102 年降温值为 0.6℃×2.4＝1.4℃＞1.2

°。说明目前寒冷段尚属于 102 年尺度的振动。鉴于前面两次偏冷段维持时

间大约在 40—50 年间，这次冷段若从 60 年代算起则接近 20 年，还将持续

20 年左右甚至更长一些。因此，推测未来气候演变趋势是直到下个世纪初，北京同全国一样仍处于第四个偏冷时段里。

从热量逐年及十年滑动平均值的计算的结果看，其值同实际值拟合程度还是相当接近的。对未来的 20 年计算结果也表明到本世纪末主要是处于低温

段。但在这个偏冷段未结束前会有小的温度回升，可能出现在 80 年代末至

90 年代初。这同张家诚先生用祁连山树木年轮指数的分析预报结果基本是一致的（图 4－26）。

a. 祁连山园柏年轮指数十年滑动平均值变化曲线（1063—1975） b.北京年平均气温十年滑动平均值变化曲线（1730—1979）

图 4－26 年轮指数图