陳旭東 田芳毓 陳思穎 蘇 筠

1環(huán)境演變與自然災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京師范大學(xué)，北京 100875 2北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部，北京 100875

1 概述

全球變化背景下，極端氣候事件的頻次和強(qiáng)度增加，造成的損失嚴(yán)重，研究其作用機(jī)制，有助于更為及時(shí)、有效地響應(yīng)(PAGES，2009;IPCC，2014)。極端氣候事件發(fā)生具有隨機(jī)性以及破壞性，通常通過模型模擬與歷史案例開展研究。案例研究優(yōu)勢在于其數(shù)量多、真實(shí)性強(qiáng)，有助于認(rèn)識(shí)極端氣候事件的作用機(jī)理，以便更好地為極端氣候事件的決策服務(wù)(IHOPE，2010)。而中國地區(qū)季風(fēng)氣候具有不穩(wěn)定、多變性，降水變率大，水旱災(zāi)害頻繁，且傳統(tǒng)中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，歷史時(shí)期中國的極端氣候事件記錄豐富，在歷史極端氣候事件的研究數(shù)據(jù)上擁有獨(dú)特優(yōu)勢(方修琦等，2014;鄭景云等，2014)。

極端冷冬事件是極端氣候事件的重要類型之一。在全球變暖的趨勢下，人類社會(huì)順應(yīng)變暖趨勢而采取適應(yīng)性生產(chǎn)、生活方式，更加重視高溫?zé)岷σ约捌浒樯闹T如干旱、沙塵暴等極端天氣事件，由于系統(tǒng)對(duì)低溫寒冷適應(yīng)性的降低，一旦產(chǎn)生低溫嚴(yán)寒事件往往產(chǎn)生更為嚴(yán)重的危害。例如，2008年中國南方的極端冷冬事件造成了超過1500多億元的直接經(jīng)濟(jì)損失(丁一匯等，2008)；2009—2010年歐洲、美國地區(qū)的寒潮事件造成了一系列寒冷天氣事件和罕見的降雪，進(jìn)而帶來巨大的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失(Cattiauxetal.，2010)；2012年1—2月歐洲與亞洲北部發(fā)生了影響范圍廣、持續(xù)時(shí)間長、損失極其嚴(yán)重的極端寒冷事件(王維國等，2012)；2021年2月美國的嚴(yán)寒與極端天氣及其次生災(zāi)害致死70多人。這些事件說明全球變暖導(dǎo)致的是極端氣候事件頻次和強(qiáng)度的增加，其中包括了極端寒冷事件，而隨著對(duì)變暖背景的整體適應(yīng)，極端寒冷事件更值得警惕。

歷史時(shí)期極端冷冬事件已有一些研究成果，多為案例研究。龔高法等(1986)利用縣志記錄重建了1892—1893年中國東南沿海地區(qū)的極端冷冬及其社會(huì)影響；王培華等(2004)利用元時(shí)劉岳的序文推斷1328—1330年的寒冷事件。隨著歷史時(shí)期更多的資料被發(fā)掘修訂，有更多的資料可用于寒冷事件的重建。張德二等(2014，2017)利用近代器測資料與諸如《中國三千年氣象記錄總集》等匯總資料，分別重建了1892—1893和1670—1671年的冬季嚴(yán)寒事件；蕭凌波等(2006)利用清代私人日記重建了湖南長沙1877—1878年冷冬事件；同樣利用私人日記，陳思穎等(2020)重建了1308—1309年太湖流域的冬季逐日情況，指出其可能是氣候向明清小冰期轉(zhuǎn)折的標(biāo)志年份?？傮w來說，歷史時(shí)期冷冬研究涉及資料源多樣，重建范圍主要集中于明清小冰期。

1929—1930年極端冷冬事件發(fā)生在民國時(shí)期，其研究相對(duì)較少。郝志新等(2011)基于文獻(xiàn)資料，在識(shí)別過去400年極端冷冬事件時(shí)指出1929—1930年出現(xiàn)過2年的極端冷冬連發(fā)事件，錢恒君等(2019)基于湖南馬尾松樹輪樣本重建了1854年以來的冬季極端低溫，從自然證據(jù)上證實(shí)了1927—1930年間發(fā)生了冷冬事件?！吨袊鴼鉁氐燃?jí)圖(1911—1980)》(氣象科學(xué)研究院天氣氣候研究所，1984)一書中指出1929年11月到1930年1月，中國地區(qū)有大面積的寒冷事件，其中1月份的寒冷程度、寒冷范圍都達(dá)到相對(duì)極端的程度。除此之外，當(dāng)時(shí)的報(bào)刊報(bào)道中也能看出本次冷冬事件的極端性： 例如《大公報(bào)》1930.1.4《誰信有此!!!慈母不忍聽兒啼 深夜活埋雪中》一文記載： “(母)以生存無望，深夜時(shí)將子活埋深雪之中，其母亦于次日凍死?！諄硖鞖鈬?yán)寒異常，水井亦結(jié)堅(jiān)冰，屋內(nèi)溫度降至華氏 表20 度，樹上烏鴉麻雀……往往墜地而死……”?？偨Y(jié)多個(gè)資料源可以得出，1929年11月到1930年2月這個(gè)冬季(下稱本次冬季)中國地區(qū)發(fā)生了極端嚴(yán)寒事件。但現(xiàn)有研究中，本次冷冬的極端程度缺少定量表達(dá)，且具體時(shí)空范圍刻畫不足。故本研究對(duì)本次冬季極端氣候事件進(jìn)行深入分析，通過挖掘時(shí)段內(nèi)的器測記錄與報(bào)刊記錄，對(duì)本次冷冬的極端性進(jìn)行定量表達(dá)，重建其空間范圍與時(shí)間過程，并討論本次冷冬的可能影響機(jī)制。研究結(jié)果可以豐富對(duì)本次極端冷冬事件的認(rèn)識(shí)，也可為氣候模式模擬提供參照與參數(shù)校訂的基礎(chǔ)。

2 資料來源與數(shù)據(jù)處理

2.1 器測資料來源與數(shù)據(jù)處理

本研究所采用的1929—1930年器測資料來源是民國時(shí)期國立中央研究院氣象研究所出版的《氣象月刊》(MonthlyMeteorologicalBulletin)。該刊物的核心內(nèi)容為當(dāng)時(shí)中國多個(gè)站點(diǎn)的氣象要素觀測資料。其權(quán)威性高，覆蓋空間范圍廣，時(shí)間分辨率高(大部分站點(diǎn)達(dá)到“天”尺度)，氣象要素齊全且測量規(guī)范，是研究該時(shí)段內(nèi)氣候變化與氣象災(zāi)害的良好資料源。對(duì)于該研究時(shí)段內(nèi)，從《氣象月刊》中分別提取站點(diǎn)名稱、經(jīng)緯度信息、逐日最低氣溫，刪除其中印刷污損嚴(yán)重、無法識(shí)別或通過均溫、最高溫推算的數(shù)據(jù)，共得到61個(gè)站點(diǎn)6692條站點(diǎn)日最低氣溫記錄，資料完整程度高達(dá)91.4%。站點(diǎn)分布如 圖1 所示。

底圖來源： 標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)系統(tǒng)(http: //bzdt.ch.mnr.gov.cn)，審圖號(hào)： GS(2019)1822圖1 1929—1930年《氣象月刊》中記錄的中國氣象站點(diǎn)空間分布Fig.1 Spatial distribution of meteorological stations in China recorded in Monthly Meteorological Bulletin in 1929-1930

表1 1929—1930年《氣象月刊》記錄站點(diǎn)的分區(qū)情況Table1 Stations and their areas recorded in Monthly Meteorological Bulletin in 1929-1930

此外，在每個(gè)站點(diǎn)區(qū)域中選取1個(gè)代表站點(diǎn)，并收集該站點(diǎn)的現(xiàn)代器測數(shù)據(jù)(現(xiàn)代無站點(diǎn)則選取經(jīng)緯度相近站點(diǎn))，統(tǒng)計(jì)站點(diǎn)的逐日最低溫度，計(jì)算各溫度對(duì)應(yīng)的累積頻率與重現(xiàn)期，用以判斷1929—1930年嚴(yán)寒事件在不同區(qū)域的極端程度?，F(xiàn)代氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http: //data.cma.cn/)，序列覆蓋時(shí)段為1951—2013年(部分站點(diǎn)為1978—2013年)；內(nèi)容為各站點(diǎn)逐年1—2月、11—12月的最低氣溫與平均氣溫。代表站點(diǎn)選擇如表2。

① 選擇“氣溫”關(guān)鍵詞是因?yàn)椴煌瑘?bào)道對(duì)降溫說法各有不同，但一般都涉及氣溫一詞，但本處排除非極端寒冷報(bào)道。

表2 各區(qū)域1929—1930年冬季代表站點(diǎn)以及用于對(duì)比的現(xiàn)代站點(diǎn)Table2 Representative sites for each region and modern station for comparison in winter，1929-1930

2.2 文獻(xiàn)資料來源與數(shù)據(jù)處理

器測資料能為定量化重建冷冬提供可靠的數(shù)據(jù)來源，但在20世紀(jì)初期，中國的氣象站點(diǎn)建設(shè)還處于起步階段，站點(diǎn)分布零散且均一性差，故需附加其他資料進(jìn)行佐證。而從19世紀(jì)起，中國各地陸續(xù)出現(xiàn)多家近代報(bào)刊。報(bào)刊多為日刊或者月刊，核心內(nèi)容是傳播全國的社會(huì)熱點(diǎn)問題。其中，涉及天災(zāi)人禍的民生問題更是為多數(shù)媒體所關(guān)注，這為研究當(dāng)時(shí)的災(zāi)害提供了豐富直觀的文字資料?，F(xiàn)有研究也表明，通過近代報(bào)刊來重建該時(shí)段高精度的氣象災(zāi)害是可行的(Chenetal.，2021;蘇筠等，2021)，因此本研究采用民國時(shí)期的報(bào)紙刊物作為器測資料的輔助資料進(jìn)行冷冬的時(shí)空范圍重建。

報(bào)刊資料主要依托于翰堂典藏近代報(bào)刊數(shù)據(jù)庫與中國水利水電科學(xué)研究院出版的《民國時(shí)期水旱災(zāi)害剪報(bào)》(中國水利水電科學(xué)研究院，2018)。前者是電子數(shù)據(jù)庫，收錄了近300種清末到民國的近代報(bào)刊，內(nèi)容豐富且不局限于災(zāi)害報(bào)道；后者是紙質(zhì)資料，整理了包括《大公報(bào)》《民國日?qǐng)?bào)》《新聞報(bào)》《申報(bào)》等當(dāng)時(shí)主流報(bào)刊的災(zāi)害剪報(bào)資料，共計(jì)5.1萬件，是研究該時(shí)段氣象災(zāi)害的重要數(shù)據(jù)源。

報(bào)刊資料存在“報(bào)道異常而不報(bào)道平?！碧攸c(diǎn)，一般的寒冷事件并不會(huì)作為新聞出現(xiàn)在報(bào)紙報(bào)道上，故認(rèn)為出現(xiàn)在報(bào)道中的寒冷事件程度相對(duì)嚴(yán)重。本研究結(jié)合上文劃定的研究時(shí)段(1929.11—1930.2)，以“嚴(yán)寒”“氣溫”①“凍餒”等作為關(guān)鍵詞，分別對(duì)翰堂近代報(bào)刊數(shù)據(jù)庫和《民國時(shí)期水旱災(zāi)害剪報(bào)》進(jìn)行閱讀查詢和精確查詢，篩選涉及本時(shí)段內(nèi)的寒冷事件報(bào)道，共計(jì)獲得147條記錄。前者共獲得120條記錄，后者共獲得27條記錄。對(duì)于每條記錄，分別提取其報(bào)道出處、寒冷事件時(shí)間、寒冷事件地點(diǎn)與寒冷事件描述；刪去其中缺少寒冷事件地點(diǎn)描述、關(guān)鍵詞重復(fù)的記錄，得到59條可用記錄。將整理獲得的59條記錄分別從時(shí)間、空間緯度進(jìn)行匯總，得到報(bào)刊報(bào)道的本次冬季嚴(yán)寒事件發(fā)生的空間范圍，以及每個(gè)省區(qū)涉及嚴(yán)寒事件的時(shí)間段(表3)。

表3 報(bào)刊中記錄有1929—1930年冷冬事件的地點(diǎn)和時(shí)段Table3 Location and time of the cold winter event which were recorded in newspapers in 1929-1930

3 1929—1930年中國冷冬概況

3.1 冷冬的空間范圍識(shí)別

明確本次冬季達(dá)到冷冬標(biāo)準(zhǔn)的空間范圍是分析冷冬事件的基礎(chǔ)。關(guān)于冷冬的定義采用《新中國60年新詞新語詞典》中提出的： 某年某一區(qū)域整個(gè)冬季(上年12月到次年2月)的平均氣溫低于常年值時(shí)，稱該年該區(qū)域?yàn)槔涠?。常年值本研究采用現(xiàn)代器測站點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果。特別說明，其中北疆地區(qū)由于本次冬季僅有1月份和2月份的器測記錄，故多年冬季平均溫中也采用多年1月份和2月份平均氣溫對(duì)比(表4)。

表4 分地區(qū)1929—1930年冬季平均氣溫與常年值Table4 Average temperature in winter and perennial winter mean temperature of each region in 1929-1930

結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)可以看出，本次冬季東北地區(qū)、華南地區(qū)和西南地區(qū)的平均氣溫高于多年冬季平均氣溫，三者不屬于冷冬范疇。華北地區(qū)、長江流域(重慶至入海口)和北疆地區(qū)的本次冬季平均氣溫低于常年值，故屬于冷冬范疇。

3.2 冷冬的時(shí)間范圍識(shí)別

逐月逐地區(qū)分析寒冷的極端性。因缺少研究時(shí)段的多年器測數(shù)據(jù)，故本研究用現(xiàn)代對(duì)應(yīng)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)構(gòu)建逐月的均溫概率密度曲線，并以此計(jì)算本次冬季各地區(qū)代表站逐月平均氣溫的累積分布函數(shù)，分析其寒冷的極端性。計(jì)算公式如下所示：

FTij(tij)=P(Tij≤tij)

其中FT為累積分布函數(shù)；t為本次冬季地區(qū)站點(diǎn)月的均溫；i表示站點(diǎn)；j表示月份。公式含義為： 某月某站點(diǎn)中所有小于等于本次冬季均溫t的氣溫出現(xiàn)概率的和?？紤]到冷月和極端事件的標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)為FTij(tij)低于50%的站點(diǎn)月偏冷，低于10%的站點(diǎn)月發(fā)生極端冷事件。

從計(jì)算結(jié)果(表5)可以得出，本次冬季東北地區(qū)、西南地區(qū)、華南地區(qū)的大部分月份偏熱，這與冷冬空間范圍的識(shí)別結(jié)果相吻合。

表5 1929—1930年中國極端冷冬事件的分地區(qū)逐月氣溫均值和最低氣溫及與現(xiàn)代器測結(jié)果的對(duì)比Table5 Monthly mean temperature and minimum temperature of extreme cold winter events in China during 1929-1930 and comparison with modern measurements

但華南地區(qū)1月份平均氣溫的累積分布函數(shù)為1.6%，達(dá)到極端冷事件水平，重現(xiàn)期超過五十年一遇。本次冬季中，華北地區(qū)的12月份、1月份偏冷，其中12月份達(dá)到了極端冷事件水平，重現(xiàn)期為十年一遇。長江上中游地區(qū)的12月份、1月份均達(dá)到了極端冷事件水平，前者的重現(xiàn)期接近二十年一遇，后者的重現(xiàn)期達(dá)到五十年一遇。長江下游地區(qū)的11月份、12月份、1月份均偏冷，其中12月份、1月份達(dá)到極端冷事件水平，1月份的極端性甚至超過百年一遇。北疆地區(qū)的1月份、2月份偏冷，前者達(dá)到了極端冷事件水平，且極端性異常強(qiáng)烈，超過千年一遇水平?？傮w來看，本次冷冬主要影響的時(shí)段是12月份到1月份，在冷冬影響空間范圍內(nèi)，12月份和1月份的月均溫極端性普遍超過了十年一遇水平，部分站點(diǎn)月達(dá)到百年一遇水平；此外大部分地區(qū)本次冬季2月份的月均溫較常年偏高。

同樣對(duì)逐月最低氣溫計(jì)算其累積分布函數(shù)，分析低溫的極端性。結(jié)果顯示： 在本次冷冬影響的時(shí)空范圍內(nèi)，長江下游地區(qū)12月份和1月份最低氣溫、北疆地區(qū)1月份最低氣溫的極端性強(qiáng)，均超過了十年一遇水平；其他站點(diǎn)月的最低氣溫極端性在15%～30%之間波動(dòng)，即約五年一遇水平。

因此，從極端性出發(fā)： 本次冷冬的核心時(shí)段為12月份和1月份，這2個(gè)月中多數(shù)地區(qū)的代表站點(diǎn)逐月均溫低于常年水平，甚至達(dá)到極端冷事件水平。各站點(diǎn)的11月份和2月份的均溫寒冷程度弱(除北疆地區(qū)外)，甚至較常年偏熱。此外，最低溫的極端性分析指示本次冷冬影響范圍內(nèi)大部分站點(diǎn)月的最低溫達(dá)到五年一遇水平，部分站點(diǎn)月超過十年一遇水平。

3.3 文獻(xiàn)資料對(duì)時(shí)空范圍的補(bǔ)充

從文獻(xiàn)資料來看，空間范圍上，本次冬季，內(nèi)蒙古中部地區(qū)、陜西省、山西省、浙江省和江蘇省全境受冷冬影響強(qiáng)烈，與器測資料指示的冷冬范圍大致相同。東北地區(qū)部分縣市出現(xiàn)冷冬的報(bào)道；甘肅、寧夏、河北、安徽、河南等省區(qū)存在寒冷事件報(bào)道，但其報(bào)道數(shù)量少(僅1篇)，且為窮舉全國寒冷區(qū)域的報(bào)道，缺少其他報(bào)道進(jìn)行相互印證，故其可靠性尚存疑。

時(shí)間范圍上，本次冬季全國大部分地區(qū)都有時(shí)段出現(xiàn)極端寒冷的情況。其中，12月份和1月份為寒冷報(bào)道最為頻繁的時(shí)段且內(nèi)容，其大概率指示著該時(shí)段是本次冬季較為寒冷的階段；11月份和2月份的寒冷報(bào)道相對(duì)較少，僅在河南省、浙江省和陜西省出現(xiàn)相關(guān)報(bào)道。特別地，在12月份和1月份的寒冷報(bào)道中，有明確時(shí)間點(diǎn)的寒冷報(bào)道多集中在12月11日到1月18日期間。

綜合器測資料與報(bào)刊報(bào)道資料得出，1929—1930年中國冬季發(fā)生了極端冷冬事件。該事件影響時(shí)段為1929年12月到1930年1月，其中12月份到1月上中旬應(yīng)為寒冷的核心時(shí)段；冷冬未影響到中國東北、華南和西南地區(qū)，在華北、長江流域(重慶至入?？冢峦?、北疆地區(qū)均十分突出，西北地區(qū)可能存在冷冬事件；其中12月的長江流域、華北地區(qū)和1月份的長江流域、北疆地區(qū)達(dá)到極端冷冬事件水平。與月均溫相比，本次冷冬的逐月最低溫極端性較不突出，除12月份長江下游與1月份北疆地區(qū)達(dá)到百年一遇以上的水平外，多地最低溫僅五年一遇水平。

特別說明，由于重建采用了2種特性不同的資料源，故二者分別指示的寒冷事件空間范圍存在差別。器測資料受限于站點(diǎn)的空間分布，而民國時(shí)期氣象站點(diǎn)建設(shè)還處在起始階段，因此很多地區(qū)尚缺少器測數(shù)據(jù)，影響寒冷事件的空間范圍識(shí)別。報(bào)刊資料受限于通訊、交通技術(shù)水平，導(dǎo)致遠(yuǎn)離辦報(bào)核心區(qū)的地區(qū)(如新疆等)缺少寒冷事件記錄；此外當(dāng)時(shí)的社會(huì)時(shí)事熱點(diǎn)(如饑荒、軍閥戰(zhàn)爭)也會(huì)影響并弱化寒冷事件的災(zāi)害報(bào)道。

4 1929—1930年中國冷冬的天氣過程明確本次冬季的極端性和時(shí)空范圍后，剖析冷冬降溫的天氣過程有助于更深入地了解本次冷冬的形成過程?，F(xiàn)行的國家寒潮標(biāo)準(zhǔn)(中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2017)從某地的日最低氣溫24h、48h、72h的降溫幅度和日最低溫出發(fā)定義了寒潮標(biāo)準(zhǔn)?；诖?，本研究分別計(jì)算本次冬季逐個(gè)站點(diǎn)的24h、48h、72h降溫幅度，并結(jié)合日最低溫來挑選本次冬季中降溫過程達(dá)到寒潮活動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的日期；此外，本標(biāo)準(zhǔn)中還給出冷空氣活動(dòng)(未達(dá)到寒潮水平，但引起區(qū)域氣溫顯著下降)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，本研究一并計(jì)算并提取。特別說明，標(biāo)準(zhǔn)將24h、48h、72h內(nèi)降溫幅度定義為： 某日14時(shí)以后，24h、48h、72h以內(nèi)的日最低氣溫與該日日最低氣溫之差。由于民國時(shí)期器測資料的數(shù)據(jù)限制性，未能獲取完全滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的降溫幅度氣象指標(biāo)，本研究將其修訂為當(dāng)日溫度與次日、后日和第3日溫度之差。以5日為時(shí)間間隔，計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)如 圖2 所示。

圖2中淺藍(lán)色部分代表達(dá)到冷空氣活動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，但未達(dá)到寒潮標(biāo)準(zhǔn)的降溫過程，深藍(lán)色部分代表達(dá)到寒潮標(biāo)準(zhǔn)的降溫過程，寒冷站點(diǎn)占比表示對(duì)應(yīng)時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)達(dá)到冷空氣活動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)以上的降溫站點(diǎn)數(shù)占總站點(diǎn)數(shù)的比例?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和研究結(jié)果中(王遵婭和丁一匯，2006)多以達(dá)到寒潮標(biāo)準(zhǔn)的單站站數(shù)占全國總站點(diǎn)數(shù)的15%劃定區(qū)域性寒潮，以30%劃定全國性寒潮，本研究也采用此劃定標(biāo)準(zhǔn)。特別指出，民國時(shí)期并無如現(xiàn)代大數(shù)量的氣象站點(diǎn)，且站點(diǎn)分布也相對(duì)不均勻，用此標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。逐時(shí)段分析如下：

1)本次冬季11月份。長江上、中游地區(qū)和西南地區(qū)的站點(diǎn)沒有達(dá)到冷空氣活動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的降溫站點(diǎn)；北疆地區(qū)站點(diǎn)在1930年起才建立，故也缺少數(shù)據(jù)。其他地區(qū)中： 華南地區(qū)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的降溫過程很少，其地處東南，冬季風(fēng)影響較為微弱，故雖處在降溫過程，但降溫幅度未達(dá)冷空氣—寒潮標(biāo)準(zhǔn)；長江下游、華北地區(qū)的降溫過程較為明顯，多站點(diǎn)多時(shí)段出現(xiàn)達(dá)到冷空氣—寒潮標(biāo)準(zhǔn)的降溫記錄。從站點(diǎn)數(shù)上看，6—10日、16—20日、21—25日期間存在分布較廣的降溫事件，其降溫站點(diǎn)數(shù)占比接近20%，從標(biāo)準(zhǔn)上看為發(fā)生區(qū)域性寒潮事件，結(jié)合具體站點(diǎn)推測該區(qū)域?yàn)闁|北地區(qū)、華北地區(qū)和長江下游地區(qū)。

淺藍(lán)色段代表該站點(diǎn)在該時(shí)段內(nèi)有達(dá)到冷空氣活動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的降溫幅度，深藍(lán)色代表該站點(diǎn)在該時(shí)段內(nèi)有達(dá)到寒潮活動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的降溫幅度圖2 1929年11月—1930年2月各站點(diǎn)達(dá)到冷空氣活動(dòng)—寒潮標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)段Fig.2 Time period of cold air and cold wave at each weather station from November 1929 to February 1930

2)本次冬季12月份。除新疆站點(diǎn)仍未有數(shù)據(jù)外，多地區(qū)均出現(xiàn)達(dá)到冷空氣—寒潮標(biāo)準(zhǔn)的降溫站點(diǎn)。從時(shí)間上看，1—5日、11—15日、16—20日期間分別有超過40%、20%和30%的站點(diǎn)出現(xiàn)達(dá)到冷空氣活動(dòng)及以上標(biāo)準(zhǔn)的降溫記錄，故從標(biāo)準(zhǔn)上看，1—5日和16—20日發(fā)生了2次全國性的寒潮事件；而11—15日發(fā)生1次區(qū)域性寒潮事件。

3)本次冬季1月份。降溫事件規(guī)律明顯，可以看出達(dá)到冷空氣—寒潮標(biāo)準(zhǔn)的降溫記錄均集中在1—5日期間，其站點(diǎn)數(shù)達(dá)到29.5%，十分接近全國性寒潮事件標(biāo)準(zhǔn)，其他時(shí)段記錄稀少。

4)本次冬季2月份。達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的降溫記錄集中在東北地區(qū)和華北北部地區(qū)，其他地區(qū)記錄稀少。

故可以推測，在1月份初期(1—5日)發(fā)生了1次全國性的寒潮事件，此后2月份期間在東北地區(qū)與華北北部地區(qū)發(fā)生了1次區(qū)域性降溫事件。

對(duì)識(shí)別到的本次冬季12月份3次全國性寒潮事件進(jìn)行深入剖析，分別計(jì)算3個(gè)時(shí)段內(nèi)的各站點(diǎn)的最大連續(xù)降溫幅度(部分站點(diǎn)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)降溫日數(shù)超出時(shí)段，本處一并計(jì)入)，并用ArcGIS軟件做降溫幅度的空間插值，結(jié)果如 圖3 所示，圖中深藍(lán)到淺藍(lán)代表降溫幅度逐漸減小。從圖中可以看出： 第1次(12月1—5日)的全國性降溫過程中，華北、東北地區(qū)降溫明顯，此外華北地區(qū)存在向嶺南地區(qū)深入的降溫趨勢，據(jù)此推測，本次寒潮從外蒙地區(qū)侵入華北和東北地區(qū)，并在華北地區(qū)向南深入中國南方地區(qū)；結(jié)合中國常規(guī)的寒潮路徑判斷，本次寒潮屬于影響中國的中路寒潮。第2次(12月16—20日)的降溫過程不同于第1次降溫過程，其降溫的核心區(qū)域在東北地區(qū)和嶺南地區(qū)，中部的長江流域降溫反而并不劇烈，其降溫的時(shí)空規(guī)律不明顯。第3次(1月1—5日)降溫過程中，北疆地區(qū)開始有器測資料，但由于與其他站點(diǎn)相隔太遠(yuǎn)，中間的插值結(jié)果可信度不高。其結(jié)果顯示，本次寒潮過程中華北地區(qū)存在1個(gè)北北西—東南方向的降溫條帶，是本次降溫的核心區(qū)；華南地區(qū)降溫幅度較低，但嶺南地區(qū)存在1個(gè)相對(duì)較大的降溫區(qū)。結(jié)合中國常規(guī)的寒潮路徑判斷，本次寒潮應(yīng)屬于影響中國的中路寒潮。

圖中藍(lán)色區(qū)域表示基于站點(diǎn)數(shù)據(jù)的空間插值結(jié)果，空白處則表示缺少站點(diǎn)數(shù)據(jù)而無法插值的范圍。a—第1次寒潮過程最大降溫空間格局；b—第2次寒潮過程最大降溫空間格局；c—第3次寒潮過程最大降溫空間格局；d—第3次寒潮過程最大降溫空間格局(去北疆站點(diǎn))。采用ArcGIS10.4內(nèi)置普通克里金插值法，變異函數(shù)模型選擇stable模型。各圖預(yù)測誤差(prediction errors)如下： 圖a： Mean(平均值): 0.04，RMS(均方根): 2.51；圖b： Mean: -0.05，RMS: 2.59；圖c： Mean: -0.11，RMS: 2.51；圖d: Mean: -0.19，RMS: 2.45。底圖 來源： 標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)系統(tǒng)(http: //bzdt.ch.mnr.gov.cn)，審圖號(hào)： GS(2019)1822圖3 1929—1930年冬季3次全國性寒潮過程的站點(diǎn)最大降溫幅度空間插值Fig.3 Spatial interpolation of the maximum temperature drop amplitude of the three cold waves in the whole country in winter，1929-1930

將此結(jié)果與現(xiàn)代站點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果做對(duì)比可發(fā)現(xiàn)本年冬季寒潮次數(shù)明顯偏多。魏鳳英(2008)通過分析1951—2006年的全國160站點(diǎn)數(shù)量指出，20世紀(jì)90年代初起中國才開始出現(xiàn)劇烈的增暖，而增暖前(1955/1956—1989/1990時(shí)段)平均每年冬春季節(jié)發(fā)生全國性寒潮1.7個(gè)?？抵久鞯?2010)通過統(tǒng)計(jì)分析指出，1951—2006年間寒潮年均次數(shù)為1.6次。而20世紀(jì)50—60年代作為近60年來的寒潮最頻繁的時(shí)段，平均寒潮次數(shù)也僅2.3次。因此從次數(shù)上看，本年冬季推測比常年要寒冷，降溫過程也比常年要多。

報(bào)刊報(bào)道上同樣可以獲取一定的天氣過程信息，12月份和1月份為寒冷報(bào)道最為頻繁的時(shí)段，其大概率指示著該時(shí)段是本次冬季較為寒冷的階段；11月份和2月份的寒冷報(bào)道相對(duì)較少，僅在河南省、浙江省和陜西省出現(xiàn)相關(guān)報(bào)道。特別地，在12月份和1月份的寒冷報(bào)道中，有明確時(shí)間點(diǎn)的寒冷報(bào)道多集中在12月中旬到1月上旬，此結(jié)果與器測資料重建結(jié)果吻合度較高。

① 民國18年12月20日： 申報(bào)《湘省災(zāi)情慘重之報(bào)告》.② 民國19年5月8日： 大公報(bào)《湘省水災(zāi)起》.>③ 民國19年5月31日： 東北商工日?qǐng)?bào)《陜?nèi)损囈呓黄人譃榛?目睹慘象毛發(fā)為之悚然》.④ 民國19年7月18日： 東北商工日?qǐng)?bào)《連朝陰雨中各地水災(zāi)聲 省境諸大河流同時(shí)暴漲》.⑤ 民國19年8月19日： 大公報(bào)《綏中水災(zāi)詳報(bào) 北寧路水災(zāi)最重之處》.⑥ 民國19年8月23日： 大公報(bào)《水的災(zāi)害 塘沽以東淫雨不止 蘆臺(tái)附近運(yùn)河決口》.⑦ 民國19年9月22日： 大公報(bào)《“華北旱潦災(zāi)患”導(dǎo)言》.⑧ 民國19年8月14日： 時(shí)報(bào)《濟(jì)南大雨成災(zāi) 房屋坍塌兩千余間 居民露宿城上避水》.⑨ 民國19年8月26日： 新聞報(bào)《川賑務(wù)會(huì)向中央乞援》.⑩ 民國19年9月30日： 中央日?qǐng)?bào)《四川空前之大水災(zāi)》.總體來說，從達(dá)到冷空氣—寒潮標(biāo)準(zhǔn)的站點(diǎn)數(shù)量來看，本次冷冬中存在7次區(qū)域性或全國性的降溫過程： 11月份期間經(jīng)歷了3次發(fā)生在東北、華北和長江下游地區(qū)的區(qū)域性降溫過程，分別是6—10日、16—20日、21—25日；12月份是本次冷冬的核心降溫時(shí)段，其間存在2次全國性的降溫過程(1—5日、16—20日)和1次區(qū)域性的降溫過程(11—15日)；1月初(1—5日)發(fā)生了1次全國性的寒潮過程。3次全國性寒潮過程中，第1次(12月1—5日)和第3次(1月1—5日)為典型的中路寒潮，而第2次(12月16—20日)的寒潮路徑無典型的時(shí)空特征。除此之外，2月份期間東北地區(qū)和華北北部地區(qū)應(yīng)發(fā)生了區(qū)域性的冷空氣活動(dòng)—寒潮事件。

5 討論： 本次冷冬前后氣候狀況與可能影響因素

本次冷冬發(fā)生在1920s到1930s的過渡時(shí)段，其處在小冰期結(jié)束、氣候增暖的大背景下。本次冷冬前后，中國各地均有較大范圍的氣象災(zāi)害。本次冷冬前的2年中(1927—1929)，中國經(jīng)歷了較大范圍的旱災(zāi)，其強(qiáng)度也不亞于丁戊奇荒和崇禎大旱，被稱為是過去300年間最嚴(yán)重的三大旱災(zāi)之一(曾早早等，2009)。本次旱災(zāi)的影響區(qū)域面積廣大，其波及了幾乎整個(gè)西北地區(qū)和部分華北地區(qū)，當(dāng)時(shí)的陜西、甘肅、河南、山東、安徽、綏遠(yuǎn)、察哈爾等地均有嚴(yán)重的旱災(zāi)損失記錄；南方地區(qū)同樣存在旱災(zāi)報(bào)道，例如湖南、重慶等地①。本次冷冬后，從報(bào)道上看，5月份湖南出現(xiàn)水澇災(zāi)害②，本處于干旱核心區(qū)的陜西也在沿河一帶出現(xiàn)水災(zāi)③。自7月份起，東北地區(qū)④、綏遠(yuǎn)地區(qū)⑤和華北地區(qū)(包括天津⑥、河北⑦、山東⑧等)水災(zāi)奇重，災(zāi)害報(bào)道從7月下旬起到9月上旬頻繁報(bào)道，諸如“淫雨”“溺斃”“澤國”“汪洋”等詞匯屢見不鮮；而同時(shí)，四川⑨、陜西、河南多地旱災(zāi)肆虐。直至9月，四川地區(qū)也發(fā)生“空前之大水災(zāi)”⑩?？傮w而言，1927—1929年，全國受強(qiáng)度大的干旱災(zāi)害影響，而1930年全國的防災(zāi)工程主要圍繞水災(zāi)展開，作為2個(gè)極端氣象災(zāi)害的過度時(shí)段，對(duì)1929—1930年的冬季極端冷冬機(jī)制的討論存在必要。

總結(jié)1927—1930年中國大空間尺度上的氣候模式，可以將其歸納為： “1927—1929年干旱、1929—1930冬季大范圍嚴(yán)寒、1930夏季大范圍洪澇”?？紤]這樣的氣候模式的影響因素時(shí)，ENSO(厄爾尼諾-南方濤動(dòng))是一個(gè)不可回避且強(qiáng)有力的因素，多個(gè)研究證明ENSO的變化會(huì)對(duì)中國溫度和降水帶來較為顯著的影響(劉永強(qiáng)和丁一匯，1995;張沖和趙景波，2011;袁媛等，2014)。且有研究指出，出現(xiàn)拉尼娜的秋冬季，即ENSO負(fù)相位時(shí)，ENSO信號(hào)通過影響北大西洋地區(qū)的大氣環(huán)流，改變歐亞中高緯度地區(qū)的緯向溫度平流輸送和西伯利亞高壓強(qiáng)度，進(jìn)而影響中國(特別是中國北方)的冬季氣溫，使得中國出現(xiàn)冷冬(趙振國，1989;李崇銀，1989;Wangetal.，2000;張沖和趙景波，2011;汪子琪等，2017)。現(xiàn)有許多的冷冬案例研究也指出ENSO及其導(dǎo)致的大氣環(huán)流異常是冷冬產(chǎn)生的主要因素，如1670—1671年冬季嚴(yán)寒事件(張德二和梁有葉，2017)、1892—1893年中國寒冬(張德二和梁有葉，2017)、2008年中國南方雨雪冰凍災(zāi)害(高輝等，2008)與2011—2012冷冬(孫丞虎等，2012)。因此，推測ENSO對(duì)本次氣候變異存在著較大的貢獻(xiàn)。

依據(jù)龔道溢和王紹武(1999)、王紹武等(2004)重建的1867年以來的各季度ENSO指數(shù)結(jié)果(表6)可以看出，自1926年冬季開始，ENSO指數(shù)就開始由正轉(zhuǎn)負(fù)；1927年中，除了秋季為正指數(shù)外，其他季度均為負(fù)指數(shù)，年平均值也低于0；1928年全年為負(fù)指數(shù)；1929年春夏季出現(xiàn)較弱的正指數(shù)，但秋冬季又轉(zhuǎn)回負(fù)指數(shù)，且本年冬季是該年負(fù)指數(shù)最強(qiáng)季度；1930年起，指數(shù)轉(zhuǎn)為正?？傮w來說，從1927—1930年間的ENSO指數(shù)主要為負(fù)、到1930年“由負(fù)變正”的過程，與該時(shí)段內(nèi)中國的氣候特征變化相一致。因此，從成因機(jī)制上看，本次冷冬事件乃至之前的干旱與之后的洪澇災(zāi)害很可能是ENSO的變化導(dǎo)致，兩者的變化規(guī)律具有時(shí)間上的一致性。故后續(xù)在分析1920s末到1930s初期的水旱災(zāi)害發(fā)生機(jī)制時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮ENSO事件帶來的貢獻(xiàn)。

表6 1926—1930年ENSO指數(shù)的逐季度變化(數(shù)據(jù)來源于龔道溢和王紹武，1999；王紹武等，2004)Table6 Quarterly changes in the ENSO index from 1926 to 1930(Data is from Gong and Wang，1999；Wang et al.，2004)

6 結(jié)論

本研究通過收集并分析1929—1930年冬季的氣象站點(diǎn)器測資料與該時(shí)段內(nèi)的報(bào)刊資料，識(shí)別并重建了1929年11月—1930年2月中國的極端冷冬事件，并討論了其可能的影響機(jī)制，得出的主要結(jié)論有：

1)1929—1930年冬季中國的確發(fā)生極端冷冬事件?？臻g上涉及了華北地區(qū)、長江流域(重慶至入?？诙?和北疆地區(qū)，另外報(bào)刊指示西北地區(qū)可能存在冷冬，但缺少站點(diǎn)觀測；時(shí)間上，本次冷冬的核心時(shí)段為1929年12月到1930年1月。

2)從極端性上看，本次冷冬影響的時(shí)空范圍內(nèi)，各地區(qū)的逐月平均氣溫極端性普遍高于逐月最低氣溫。平均氣溫上，華北、長江流域的12月份均溫都超過十年一遇的冷事件水平，長江流域、北疆地區(qū)的1月份均溫均超過五十年一遇水平，甚至部分站點(diǎn)月超過百年一遇。最低氣溫上，大部分站點(diǎn)月最低溫達(dá)到五年一遇水平，僅部分站點(diǎn)月超過十年一遇水平。

3)本次極端冷冬事件中至少存在7次區(qū)域性或全國性的降溫過程。其中3次全國性降溫過程發(fā)生在12月1—5日、12月16—20日和1月1—5日。3次全國性寒潮過程中，第1次(12月1—5日)和第3次(1月1—5日)的器測資料反映出明顯的“以華北為核心，并向華東、華南延伸”的空間特征，降溫路徑為典型的中路寒潮，而第2次(12月16—20日)的降溫幅度空間特點(diǎn)表現(xiàn)出“南北強(qiáng)、中部低”的特點(diǎn)，其寒潮路徑無典型的時(shí)空特征。

4)本次冷冬前后中國的氣候狀態(tài)可以歸納為“大旱—冷冬—洪澇”的模式，而對(duì)應(yīng)時(shí)段內(nèi)的ENSO指數(shù)經(jīng)歷了“負(fù)—正”的變化過程且本次冬季的ENSO指數(shù)為負(fù)。綜合前人關(guān)于ENSO變異對(duì)中國氣候(溫度和降水)的影響研究，以及ENSO負(fù)相位與中國冷冬的關(guān)系，推測1920s末期到1930s初期中國地區(qū)影響嚴(yán)重的氣象災(zāi)害成因很可能與ENSO事件有關(guān)。

致謝感謝北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部殷水清老師及其研究生王紹東在氣候事件極端性分析的數(shù)據(jù)處理指導(dǎo)。感謝審稿人與編輯的寶貴意見。