2018年9月18日，新疆阿勒泰地区在“冬游新疆”中国西部冰雪旅游节新闻发布会上，被中国气象局国家气候中心授予“中国雪都”首个国家气候标志（阿尔达克，2018），此后其冰雪旅游产业迅猛发展。然而，该地区独特的地理位置使其成为寒潮频发区，寒潮引发的极端天气事件对交通运输、旅游安全及民生构成严峻挑战。

寒潮作为高影响天气过程，其活动规律、成因机制等一直是天气与气候学研究的热点。国际上，相关研究重点关注大尺度环流系统对冷空气爆发频率、路径和强度的调控作用，如北极涛动、北大西洋涛动及厄尔尼诺-南方涛动等与寒潮活动的关联（Cohen et al.，2014； Overland et al.，2016）；近年来，北极放大效应如何通过扰动极涡、急流等过程影响中纬度极端冷事件，成为前沿议题（Screen，2017；丁一汇等，2022）。国内对寒潮的研究也在不断深入，相关研究揭示了气候变化背景下寒潮频数总体减少但极端性增强的趋势（康志明等，2010），发现寒潮频数与北极涛动、西伯利亚高压等环流因子显著相关（吴洪星等，2010），并在寒潮过程机理、环流分型及预报技术等方面也取得了系列进展（王东海等，2014；李建等，2020）。

针对新疆区域，已有研究揭示了天山北坡强寒潮天气中高空急流与冷平流的作用（赵俊荣等，2010），归纳了阿勒泰地区寒潮过程的冷空气路径与预报指标（张林梅等，2010；庄晓翠等，2010），分析了新疆北部寒潮-暴雪耦合过程的环流与水汽特征（李如琦等，2015），以及乌鲁木齐市寒潮过程的频数及强度气候特征（毛炜峄和陈颖，2016）；在此基础上，对阿勒泰地区春季寒潮过程频数与强度特征的分析，初步揭示了该区域寒潮的活动规律（博尔楠·哈不都拉等，2019）。在全球变暖背景下，气候系统复杂性增加（IPCC，2021），寒潮活动正呈现出新的演变特征。对于阿勒泰这类典型寒潮高频区，基于长序列观测数据刻画区域性寒潮过程频数与强度协同演变特征的研究尚需加强；另外，需要构建融合寒潮爆发强度和持续影响能力的寒潮综合强度指数，以更全面表征寒潮致灾潜能。鉴于此，本文整合1960—2023年长序列观测数据，通过构建寒潮综合强度指数，揭示阿勒泰地区区域性寒潮频数、强度的变化特征，并探讨其与冬季降水的关联，以期为该区域寒潮及相关灾害的预警与风险防范提供科学依据。

选取阿勒泰地区7个国家级气象站（简称国家站）（图1），根据《气候季节划分》（全国气候与气候变化标准化技术委员会，2022）和新疆维吾尔自治区气候季节划分地方标准（新疆维吾尔自治区气象局，2024）：以连续5 d滑动平均气温稳定小于等于0 ℃的初日为冬季开始，稳定大于等于0 ℃的初日为春季开始，采用1960—2023年阿勒泰地区7个国家站逐日气温数据，计算得出阿勒泰地区平均入冬日期为11月3日。据此，定义11月至翌年3月为冬季，4—5月为春季，6—8月为夏季，9—10月为秋季。

从降温过程初日到终日称为一次降温过程。以日最低气温及其变化量为指标，降温日、降温初日、降温终日、过程持续日数、过程累计降温幅度，以及过程最大24、48、72 h降温与过程最低气温定义见表1。

根据一次降温过程中，单站过程最大24、48、72 h降温结合过程最低气温，依据《寒潮等级》（全国气象防灾减灾标准化技术委员会，2018）中的规定，将单站寒潮降温过程划分为一般寒潮、强寒潮和特强寒潮（表2）。

过程最大24 h降温最能体现寒潮爆发强度，因此选取其作为关键寒潮强度指标。同时，结合过程累计降温幅度构建寒潮综合强度指数，以全面评估寒潮的致灾潜能。

将一次区域性寒潮过程进一步细分：1）区域性一般寒潮：一次降温过程中，有3站及以上（站点数向上取整，下同）满足一般寒潮标准；2）区域性强寒潮：一次降温过程中，有4站及以上满足一般寒潮标准，且其中3站及以上满足强寒潮标准；3）区域性特强寒潮：一次降温过程中，有5站及以上满足一般寒潮标准，或4站及以上满足强寒潮标准，且同时3站及以上满足特强寒潮标准。

需要说明的是，若某次降温过程被认定为区域性寒潮过程，则其所有要素（如过程最大24 h降温、累计降温幅度、过程最低气温等）的统计，均基于阿勒泰地区7个国家站从寒潮过程初日至终日的观测值进行平均计算，旨在客观反映该寒潮过程对区域整体的影响，避免因仅统计达标站点而低估寒潮的区域性致灾潜能。

寒潮过程持续日数指某次区域性寒潮过程中，7个国家站从过程初日至终日的连续降温日数的平均值。

寒潮过程的开始日期与结束日期在同一季节，则记为该季节1次寒潮过程；如果降温过程的开始日期和结束日期跨两个季节，则两个季节各记录0.5次寒潮过程。各月和各旬的寒潮频数统计方法类似。

1）冷空气爆发强度：在一次区域性寒潮过程中，阿勒泰地区7个国家站各站最大24 h降温平均值。其标准化公式为

式中：I₂₄为冷空气爆发强度；W为一次区域性寒潮过程中7个国家站最大24 h降温平均值，μ₁为该指标在833次（1960—2023年）区域性寒潮过程中的平均值，σ₁为其标准差，单位均为℃。

2）冷空气势力强度：在一次区域性寒潮过程中，阿勒泰地区7个国家站累计降温幅度的平均值。其标准化公式为

式中：I_a为冷空气势力强度；X为一次区域性寒潮过中7个国家站累计降温幅度平均值，μ₂为该指标在1960—2023年833次区域性寒潮过程中的平均值，σ₂为其标准差，单位均为℃。

3）区域性寒潮过程综合强度（I）：

年（季、月）区域性寒潮综合强度为该年（季、月）所有区域性寒潮过程综合强度指数的平均值。I值越大，表征寒潮过程强度越强，即冷空气爆发强度与冷空气势力的综合致灾潜力越高。

需要说明的是，构建综合强度指数时未纳入寒潮过程持续日数。主要考虑一些持续时间短（如1~2 d）但降温剧烈的寒潮过程，同样能造成严重的灾害性影响，在计算时若加入持续时间，此类过程的强度评估结果会被削弱，会造成与实际灾害情况不符的现象。

1960—2023年，阿勒泰地区共发生区域性寒潮过程833次，年均13次。其中，区域性一般寒潮380次、强寒潮192次、特强寒潮261次，分别占寒潮总数的45.6%、23.0%和31.4%，强和特强寒潮合计占比达54.4%。从季节分布（图2）看：冬季（11月—翌年3月）区域性寒潮最频发（604.0次），占该时段区域性寒潮过程总数的72.5%；春季（92.5次）、秋季（133.5次）和夏季（2.5次）占比分别为11.2%、16.0%和0.3%。

不同等级寒潮在发生时间和集中程度上存在明显差异（表3）。从季节分布看：春季和秋季均以一般寒潮过程为主，分别占当季区域性寒潮过程总数的73.9%和70.8%；冬季则以强和特强寒潮过程为主，强寒潮和特强寒潮合计占寒潮过程总数的64.6%。

从月际分布（图3、表4）看：区域性寒潮过程集中在9月下旬至次年3月中旬，该时段内寒潮过程占寒潮过程总数的84.3%。区域性一般寒潮9月—次年5月均较多，该时段合计占区域性一般寒潮总数的99.3%；区域性强寒潮则进一步集中在10月—次年3月，合计占区域性强寒潮过程总数的87.0%；区域性特强寒潮的集中性最高，87.9%的特强寒潮发生在11月上旬—次年3月上旬。

阿勒泰地区冰雪旅游和传统畜牧业生产（包括冬季牧业转场、产羔接羔等关键牧事活动）的核心时段为11月下旬—次年2月下旬，此阶段区域性寒潮过程共计414次，其中区域性特强寒潮过程占比最高，达44.3%；区域性一般寒潮和强寒潮占比分别为33.0%和22.7%。特别在2月中旬，区域性特强寒潮占该时段区域性寒潮总数的52.9%（表4）。

从图4可见，1960—2023年阿勒泰地区区域性寒潮过程呈显著减少趋势，气候倾向率为-0.50 次·（10 a）^-1（P<0.05）。春季区域性寒潮呈增多趋势，气候倾向率为0.06 次·（10 a）^-1，未通过显著性检验；秋季和冬季呈减少趋势，其中秋季区域性寒潮气候倾向率为-0.26 次·（10 a）^-1（P<0.01）。

月际尺度上，4月区域性寒潮过程为增多趋势，气候倾向率为0.05 次·（10 a）^-1，但未通过显著性检验；其他各月均为减少趋势，其中10月减少最显著，气候倾向率为-0.07 次·（10 a）^-1（P<0.01）（图略）。

1960—2023年阿勒泰地区区域性特强寒潮呈减少趋势，气候倾向率为-0.22 次·（10 a）^-1，但未通过显著性检验。月际尺度上，1月区域性特强寒潮为增多趋势，气候倾向率为0.01 次·（10 a）^-1，11、12、2、3月均为减少趋势，但均未通过显著性检验（图略）。

按30 a气候变化来衡量阿勒泰地区区域性特强寒潮过程的动态变化特征，计算5 a滑动的8个30 a时段区域性特强寒潮过程次数和气候倾向率（表略）。可知：1961—1990年、1966—1995年和1971—2000年区域性特强寒潮过程呈减少趋势，气候倾向率分别为-0.51、-1.20、-0.04 次·（10 a）^-1（均未通过显著性检验），由1961—1990年的每年4.4次降至1971—2000年的3.9次；1976—2005年、1981—2010年、1986—2015年、1991—2020年、1996—2023年区域性特强寒潮过程呈增多趋势，气候倾向率为0.01~0.50 次·（10 a）^-1（均未通过显著性检验）。

1960—2023年阿勒泰地区不同等级区域性寒潮过程持续时间有一定的差异（表5）。区域性一般寒潮过程持续时间主要集中在1~4 d，占比达97.7%；强寒潮和特强寒潮则均以2~4 d为主，占比分别为94.3%和95.4%。区域性一般寒潮和强寒潮持续日数以2 d最多，占比分别为50.1%和44.8%；区域性特强寒潮持续日数以3 d最多，占比达45.2%。区域性一般寒潮、强寒潮和特强寒潮平均持续日数分别为2.4、2.6和2.8 d，表明寒潮等级越高，持续时间越长。

计算可知，1960—2023年区域性一般寒潮、强寒潮和特强寒潮过程最大24 h降温平均分别为8.7、9.1、10.9 ℃。从图5可知，区域性一般寒潮过程最大24 h降温春、秋和冬季平均分别为8.5、8.4、8.9 ℃，各月最大24 h降温为8.0~9.3 ℃；区域性强寒潮过程春、秋、冬季最大24 h降温平均分别为8.8、8.0、9.2 ℃，各月最大24 h降温为7.9~9.6 ℃；区域性特强寒潮过程春、秋和冬季最大24 h降温分别为11.2、9.1和11.0 ℃，春季和冬季明显强于秋季，11、12、1、2和4月最大24 h降温幅度明显强于9、10月。1960—2023年阿勒泰地区最强24 h降温出现在2009年12月22—25日，7站最大24 h降温平均达18.5 ℃。

过程累计降温幅度反映寒潮的冷空气势力深厚程度。1960—2023年阿勒泰地区区域性一般寒潮、强寒潮和特强寒潮累计降温幅度平均分别为12.0、13.8、17.6 ℃。区域性一般寒潮和强寒潮的累计降温幅度各季节分布较为均匀；特强寒潮则冬季（17.7 ℃）明显强于春（14.2 ℃）、秋（15.5 ℃）季，其中11、12、1、2月累计降温幅度最大（图5）。

为揭示寒潮强度的年代际演变规律，将研究期划分为8个滑动30 a时段（1961—1990、1966—1995、1971—2000、1976—2005、1981—2010、1986—2015、1991—2020、1996—2023）进行分析（图略）。各时段最大24 h降温依次为11.2、10.8、10.5、10.7、10.8、10.9、11.0、11.1 ℃；累计降温幅度依次为18.2、17.8、17.5、17.7、17.8、18.0、18.2、18.4 ℃。1961—1990年最大24 h降温最剧烈，之后降温幅度有所减小，1996—2023年又接近1961—1990年水平，表明寒潮爆发强度近30 a有所恢复。累计降温幅度年代际变化与最大24 h降温基本一致，但在1996—2023年超过早期时段，说明寒潮过程的持续影响能力在近期有所增强。

1960—2023年春、秋和冬季区域性寒潮过程平均综合强度指数分别为-0.97、-1.06、0.38，冬季寒潮综合强度明显高于秋季和春季。冬季最强寒潮过程出现在1960年11月16—20日，全区累计平均降温幅度达30.1 ℃，最大24 h平均降温为17.8 ℃，过程综合强度指数为9.09，也是1960—2023年阿勒泰地区最强的区域性寒潮过程。春季最强寒潮过程出现在1984年4月24—25日，累计降温幅度达15.1 ℃，最大24 h降温达12.5 ℃，过程综合强度指数为2.07。12月区域性寒潮过程综合平均强度最强（0.58）；其次为2、11、1月，综合强度指数分别为0.51、0.46、0.45；5月区域性寒潮过程综合平均强度最弱（-1.23）（图6）。

1960—2023年阿勒泰地区区域性寒潮过程综合强度指数呈递减趋势，气候倾向率为-0.02 （10 a）^-1，春、秋、冬季区域性寒潮过程综合强度指数也均呈递减趋势，但均未通过显著性检验（图略）。

按30 a气候变化来衡量阿勒泰地区区域性寒潮过程综合强度的动态变化特征，从图7可见：1961—1990、1966—1995和1971—2000年区域性寒潮过程综合强度持续下降，综合强度指数由-0.03降至-0.18，气候倾向率分别为-0.20、-0.20、-0.03 （10 a）^-1（未通过显著性检验）；1976—2005、1981—2010、1986—2015、1991—2020、1996—2023年区域性寒潮过程综合强度整体呈波动上升趋势，寒潮综合强度指数由-0.18升至-0.04，气候倾向率为0.01~0.20 （10 a）^-1（未通过显著性检验）。1996—2023年区域性寒潮过程综合强度指数为-0.04，在8个30 a中仅次于1961—1990年。冬季区域性寒潮过程综合强度动态变化与年变化特征完全一致，且1996—2023年冬季区域性寒潮过程综合强度指数为0.34，在8个30 a中仅次于1961—1990年。

1960—2023年阿勒泰地区年和冬季区域性特强寒潮过程综合强度呈递增趋势，气候倾向率分别为0.04、0.05 （10 a）^-1，但均未通过显著性检验（图略）。

从图8可见，区域性特强寒潮过程综合强度1961—1990、1966—1995和1971—2000年持续下降，综合强度指数由-0.21降至-0.34，气候倾向率分别为-0.11、-0.27、-0.11 （10 a）^-1；1976—2005、1981—2010、1986—2015、1991—2020、1996—2023年区域性特强寒潮过程综合强度呈波动上升，综合强度指数由-0.34升至-0.07，气候倾向率为0.06~0.25 （10 a）^-1。其中，1996—2023年区域性特强寒潮过程综合强度指数为-0.07，在8个30 a时段中最强。冬季区域性特强寒潮过程综合强度动态变化与年变化完全一致，且1996—2023年冬季区域性特强寒潮过程综合强度指数为0.04，在8个30 a时段中最强。

图9为1960—2023年阿勒泰地区冬季降水量距平与区域性寒潮过程频数距平及寒潮过程频数距平与寒潮综合强度距平（距平均相对于1991—2020年）的散点分布。可以看出，冬季降水量距平与寒潮过程频数距平的线性关系式为y=0.052 9x-0.134 5（P<0.01），两者变化同步性达84.1%，即降水量偏多（少）与寒潮过程偏多（少）的对应关系显著；冬季区域性寒潮过程频数距平与强度距平的线性关系式为y=0.095 5x+0.007 1（P<0.01），两者变化同步性达77.7%，表明寒潮过程偏多（少）与综合强度偏强（弱）具有较好的对应关系。

综上，阿勒泰地区冬季降水量与寒潮过程频数、寒潮过程频数与综合强度均存在显著的正相关和良好的同步变化特征。对于作为“中国雪都”的阿勒泰而言，冬季降雪量偏大虽有利于冰雪旅游开发与冰雪经济高质量发展，但同时也对应寒潮过程偏多、寒潮综合强度偏强，降雪偏多年份寒潮致灾风险同步偏高，防灾减灾压力显著上升，在冬季冰雪资源开发利用中需要高度关注。

基于1960—2023年长序列观测数据，本文揭示了阿勒泰地区区域性寒潮活动的新特征。在全球变暖背景下，新疆北部寒潮活动总体呈减少态势（毛炜峄和陈颖，2016；博尔楠·哈不都拉等，2019），通过更长的观测数据序列看到，尽管寒潮次数在减少，但区域性特强寒潮在1996—2023年平均每年发生4.0次，接近1961—1990年的历史峰值，全球变暖背景下阿勒泰地区区域性寒潮过程减少但极端性增强，对该地区防灾减灾与冰雪经济安全提出了更高要求。同时，近30 a来区域性特强寒潮的综合强度亦呈上升趋势，且在8个气候态时段中最强。从气候统计证实，区域性特强寒潮强度正在增强，为“气候变暖可能加剧寒潮爆发能量释放”的观点（Cohen et al.，2014；丁一汇等， 2022）提供了区域性实证。另外发现2月中旬是特强寒潮高发时段，应加强防灾减灾并注意冰雪旅游安全。在寒潮强度分析中重点选取了最大24 h降温指标，这一选择基于寒潮致灾的实际情况：短时剧烈降温往往会对经济社会和公众安全造成更直接的冲击，未来研究可进一步对比最大24、48、72 h降温在不同等级寒潮中的表现，以更细致地揭示寒潮演变规律与致灾差异。此外，冬季降水量与寒潮频次及强度之间存在显著同步性，这可能源于水汽在输送和凝结过程中释放凝结潜热使气团获得热量，减缓了冷空气在南下过程中的变性减弱，加之寒潮降温促进降雪并进一步释放潜热，两者可能形成正反馈机制。本研究存在两点局限：未量化相关环流指数的影响及未考虑城市化对站点数据的潜在干扰，后续可结合再分析资料与高分辨率模式，进一步探究寒潮动力机制并评估未来变化情景。

本文基于1960—2023年阿勒泰地区气象站逐日最低气温资料，分析区域性寒潮过程的频数、强度及其变化特征，得到以下具体结论。

1）1960—2023年，阿勒泰地区共发生区域性寒潮过程833次，年均13次。冬季（11月至次年3月）区域性寒潮占比高达72.5%；区域性寒潮集中在9月下旬至次年3月中旬，占比达84.3%；2月中旬区域性特强寒潮占该时段区域性寒潮总数的52.9%，是该地区寒潮影响的高风险时段。

2）区域性一般寒潮、强寒潮和特强寒潮占比分别为45.6%、23.0%和31.4%。冬季以特强寒潮为主（占比40.4%），春、秋季则以一般寒潮为主。区域性特强寒潮最大24 h降温平均为10.9 ℃（极值18.5 ℃），过程累计降温幅度平均为17.6 ℃（极值30.1 ℃），冬季降温幅度明显高于春、秋季。

3）1960—2023年，区域性寒潮过程呈显著减少趋势[-0.5次·（10 a）^-1，P<0.05）]，但区域性特强寒潮在1996—2023年呈增多趋势，呈现总量减少、极端性增强的演变特征。寒潮综合强度指数冬季为0.38，明显高于春季（-0.97）和秋季（-1.06）；近30 a来区域性特强寒潮强度呈上升趋势，且在8个30 a时段中最强，表明极端寒潮的影响能力进一步增强。

4）冬季降水量距平与寒潮频数距平的变化同步性达84.1%（P<0.01），寒潮频数距平与寒潮综合强度距平的变化同步性达77.7%（P<0.01），表明冬季降雪偏多年份往往寒潮过程偏多、综合强度偏强、致灾风险偏高。