近50 a興山縣農(nóng)業(yè)氣候資源變化特征分析

何曉旭，張 麗，姜玉印，魏 鳴

(1.湖北省宜昌市氣象局，湖北 宜昌 443000;2.南京信息工程大學(xué)地球系統(tǒng)遙感研究院，氣象災(zāi)害省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210044)

1 引言

氣候要素是發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本環(huán)境條件和物質(zhì)基礎(chǔ)，尤其光、熱、水等農(nóng)業(yè)氣候資源與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)系極為密切。近年來(lái)，氣候異常已引起全世界的普遍關(guān)注，有關(guān)氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的研究深入而廣泛，不同的學(xué)者從不同的時(shí)間尺度和空間尺度進(jìn)行大量研究［1－13］。本文基于湖北省興山縣近50 a(1960—2009年)的氣溫、降水和日照資料，利用線(xiàn)性回歸法，依次分析了興山縣近50 a氣溫、降水和日照時(shí)數(shù)等農(nóng)業(yè)氣候資源的變化特征。

2 資料和方法

2.1 資料

選取興山縣1960—2009年氣溫、降水和日照資料作為基礎(chǔ)研究資料，并利用其處理成春季(3—5月)、夏季(6—8 月)、秋季(9—11 月)、冬季(12月—次年2月)和年平均溫度、降水量和日照時(shí)數(shù)。

2.2 方法

線(xiàn)性回歸法可較好的反映氣候序列的變化趨勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于氣象研究中。

3 結(jié)果與分析

3.1 氣溫變化特征

近50 a來(lái)，興山縣最熱年份是1966年，年平均氣溫17.9℃，最冷年份是 1989年，年平均氣溫16.0℃，兩者相差1.9℃。

圖1分別給出興山縣各季節(jié)和年平均氣溫變化曲線(xiàn)圖。由圖可見(jiàn)，除夏季平均氣溫表現(xiàn)為下降趨勢(shì)外，其余3個(gè)季節(jié)和年平均氣溫均表現(xiàn)為不同程度的上升趨勢(shì)。具體表現(xiàn)為，春季平均氣溫為16.8℃，平均趨勢(shì)率為0.07℃/10 a，通過(guò) α=0.05的顯著性檢驗(yàn)。在年代際變化上，從上世紀(jì)60年代開(kāi)始直至90年代末氣溫小幅度逐步下降，進(jìn)入21世紀(jì)后氣溫迅速上升，年代間變化最大出現(xiàn)在90年代末到21世紀(jì)初，增幅達(dá)0.9℃(圖1a);夏季平均氣溫為26.6℃，平均趨勢(shì)率為－0.22℃/10 a，且通過(guò)α=0.01的顯著性檢驗(yàn)，在年代際變化上，上世紀(jì)60年代—70年代略呈下降趨勢(shì)，70年代—80年代呈明顯下降趨勢(shì)，80年代—90年代有明顯上升趨勢(shì)，90年代—21世紀(jì)初幾乎沒(méi)有太大變化，年代間變化最大出現(xiàn)在70年代末—80年代，降幅達(dá)1.2℃(圖1b);秋季平均氣溫為17.6℃，平均趨勢(shì)率為0.10℃/10 a，通過(guò)α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，其年代際變化趨勢(shì)與夏季相似(圖1c)，其中年代間變化最大也出現(xiàn)在90年代末—21世紀(jì)初，增幅達(dá)0.5℃;冬季平均氣溫為6.8℃，平均趨勢(shì)率為0.17℃/10 a，通過(guò)α=0.01的顯著性檢驗(yàn)，年代間變化最大出現(xiàn)在80年代—90年代，增幅達(dá)0.7℃(圖1d);從年平均氣溫變化上看，年平均氣溫為17.0℃，平均上升率為0.07℃/10 a，但未通過(guò)α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明年平均氣溫整體線(xiàn)性變化趨勢(shì)不明顯。在年代際變化上，60年代—80年代呈下降趨勢(shì)，從90年代開(kāi)始上升，年代間變化最大出現(xiàn)在70年代—80年代，降幅為0.5℃(圖1e)。

圖1 興山縣近50 a各季節(jié)及年平均氣溫變化曲線(xiàn)

表1給出了興山縣四季和年平均氣溫在不同年代的距平值，由表1可知，興山縣夏季和冬季溫差高達(dá)20℃，在年代際變化上，除冬季氣溫距平表現(xiàn)為“升－降－升”變化趨勢(shì)外，其余3個(gè)季節(jié)和年平均氣溫距平均表現(xiàn)為“降－升”變化趨勢(shì)。其中，由降－升的變化過(guò)程除春季發(fā)生在90年代—21世紀(jì)初外，其余均發(fā)生在80年代—90年代。

表1 興山縣近50 a各季節(jié)和年平均氣溫在不同年代的距平(單位:℃)

3.2 降水變化特征

興山縣年降水量最大年份為1963年，年降水量高達(dá)1 356.9 mm，最小年份為1966年，年降水量為615.4 mm。

圖2分別給出興山縣各個(gè)季節(jié)和年降水量變化曲線(xiàn)圖。由圖可見(jiàn)，除夏季降水量表現(xiàn)為上升趨勢(shì)外，其余3個(gè)季節(jié)和年降水量均表現(xiàn)為不同程度的下降趨勢(shì)。具體表現(xiàn)為:春季降水量為250.6 mm，平均趨勢(shì)率為－6.79 mm/10 a，通過(guò)α=0.01的顯著性檢驗(yàn)，在年代際變化上，60年代、70年代和21世紀(jì)初均偏高，80年代和90年代偏低，其中年代間變化最大出現(xiàn)在70年代—80年代，降幅達(dá)56.5 mm(圖2a);夏季降水量為440.2 mm，平均趨勢(shì)率為17.99 mm/10 a，且通過(guò)α=0.01的顯著性檢驗(yàn)。在年代際變化上，60年代、70年代和90年代有不同程度偏低，其余年代偏高，年代間變化最大也出現(xiàn)在70年代—80年代，增幅達(dá)173.7 mm(圖2b);秋季降水量為238.3 mm，平均趨勢(shì)率為－19.21 mm/10 a，通過(guò)α=0.01的顯著性檢驗(yàn)，在年代際變化上，60年代—80年代均有不同程度偏高，90年代—21世紀(jì)初有不同程度偏低，其中年代間變化最大出現(xiàn)在80年代—90年代，降幅達(dá)39.0 mm(圖2c);冬季降水量為57.1 mm，平均趨勢(shì)率為－0.13 mm/10 a，但未通過(guò)α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，在年代際變化上，偏高和偏低年代交替出現(xiàn)，其中年代間變化最大也出現(xiàn)在70年代—80年代，增幅達(dá)14.3 mm(圖2d);年降水量為986.7 mm，平均趨勢(shì)率為－8.65 mm/10 a，但未通過(guò)α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明年降水量整體線(xiàn)性變化趨勢(shì)不明顯，在年代際變化上，60年代和80年代有不同程度偏高，其余年代有不同程度偏低，年代間變化最大同樣出現(xiàn)在70年代—80年代，增幅為96.2 mm(圖2e)。

圖2 興山縣近50 a各季節(jié)及年降水量變化曲線(xiàn)

表2給出了興山縣四季和年降水量及不同年代的降水量距平，由表2可知，興山縣夏季降水量最高，春、秋季次之，且兩季節(jié)相差不大，冬季最小。在年代際變化上，各自呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，春季為“降－升”趨勢(shì)，夏、冬季為“降－升－降－升”趨勢(shì)，秋季為“升－降”趨勢(shì)，年降水量為“降－升－降”趨勢(shì)。其中，夏季降水量年代間變化最大。

表2 興山縣近50 a各季節(jié)和年降水量在不同年代的總降水量距平(單位:mm)

3.3 日照時(shí)數(shù)變化特征

興山縣年日照時(shí)數(shù)最多年份為1963年，年日照時(shí)數(shù)高達(dá)1 886.0 h，最少年份為1989年，年日照時(shí)數(shù)為1 284.4 h。

圖3分別給出興山縣各個(gè)季節(jié)和年總?cè)照諘r(shí)數(shù)變化曲線(xiàn)圖。由圖可見(jiàn)，除春季日照時(shí)數(shù)表現(xiàn)為弱上升趨勢(shì)外，其余3個(gè)季節(jié)和年日照時(shí)數(shù)均表現(xiàn)為不同程度的下降趨勢(shì)。具體表現(xiàn)為:興山縣春季日照時(shí)數(shù)為390.8 h，平均趨勢(shì)率3.44 h/10 a，未通過(guò)α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，在年代際變化上，90年代和21世紀(jì)初均偏高，其中年代間變化最大出現(xiàn)在90年代到20世紀(jì)初，增幅達(dá)70.7 h(圖3a);夏季日照時(shí)數(shù)為558.4 h，平均趨勢(shì)率為－34.26 h/10 a，且通過(guò)α=0.001的顯著性檢驗(yàn)，在年代際變化上，60年代和70年代有顯著性偏高，而后期各個(gè)年代均有顯著偏低，年代間變化最大出現(xiàn)在70—80年代，降幅達(dá)100.8 h(圖3b);秋季日照時(shí)數(shù)為367.3 h，平均趨勢(shì)率為－2.16 h/10 a，未通過(guò)α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，在年代際變化上，60年代、70年代、90年代均有不同程度偏高，其余年代有不同程度偏低，年代間變化最大也出現(xiàn)在70—80年代，降幅達(dá)67.7 h(圖3c);冬季日照時(shí)數(shù)為268.1 h，平均趨勢(shì)率為－10.09 h/10 a，通過(guò)α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，在年代際變化上，除60年代外，其余年代均有不同程度偏低，其中年代間變化最大出現(xiàn)在60—70年代，降幅達(dá)44.1 h(圖3d);年日照時(shí)數(shù)為1 591.2 h，平均趨勢(shì)率為 －44.37 h/10 a，通過(guò) α=0.001的顯著性檢驗(yàn)，日照時(shí)數(shù)整體線(xiàn)性變化趨勢(shì)最明顯，在年代際變化上，60—70年代有不同程度偏高，其余年代有不同程度偏低，年代間變化最大同樣出現(xiàn)在70—80年代，降幅為158.7 h(圖3e)。

圖3 興山縣近50 a各季節(jié)及年日照時(shí)數(shù)變化曲線(xiàn)

表3給出了興山縣四季和年降水量及不同年代的日照時(shí)數(shù)距平，由表3可知，興山縣夏季日照時(shí)數(shù)最高，春、秋季次之，且兩季節(jié)相差不大，冬季最小。在年代際變化上，各自呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，春季為“降－升－降－升”趨勢(shì)交替出現(xiàn)，夏、冬季和年日照時(shí)數(shù)為持續(xù)降趨勢(shì)，秋季為“升－降－升－降”趨勢(shì)。其中，年日照時(shí)數(shù)的年代間變化最大。

表3 興山縣近50 a各季節(jié)和年日照時(shí)數(shù)在不同年代的距平(單位:h)

4 結(jié)論與討論

①近50 a，興山縣氣溫變化中，除夏季平均氣溫表現(xiàn)為下降趨勢(shì)外，其余3個(gè)季節(jié)和年平均氣溫均表現(xiàn)為不同程度的上升趨勢(shì)。在氣溫趨勢(shì)率的絕對(duì)值中，夏季最大(0.22℃/10 a)，年平均最小(0.02℃/10 a)。四季和年平均氣溫在不同年代的氣溫距平在年代際變化方面表現(xiàn)為:除冬季為“升－降－升”變化趨勢(shì)外，其余3個(gè)季節(jié)和年平均氣溫距平均表現(xiàn)為“降－升”變化趨勢(shì)。其中，由降－升的變化過(guò)程除春季發(fā)生在90年代－21世紀(jì)初外，其余均發(fā)生在80年代－90年代。

②降水量變化中，除夏季降水量表現(xiàn)為上升趨勢(shì)外，其余3個(gè)季節(jié)和年降水量均表現(xiàn)為不同程度的下降趨勢(shì)。降水量變化趨勢(shì)率的絕對(duì)值中，秋季最大(19.21 mm/10 a)，年降水量最小(0.21 mm/10 a)。各季節(jié)和年降水量在不同年代的距平值呈現(xiàn)不同的年代際變化趨勢(shì)，春季為“降－升”趨勢(shì)，夏、冬季為“降－升－降－升”趨勢(shì)，秋季為“升－降”趨勢(shì)，年降水量為“降－升－降”趨勢(shì)。其中，夏季降水量距平年代間變化最大。

③日照時(shí)數(shù)變化中，除春季表現(xiàn)為上升趨勢(shì)外，其余3個(gè)季節(jié)和年日照時(shí)數(shù)均表現(xiàn)為不同程度的下降趨勢(shì)。日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)率的絕對(duì)值中，年最大(44.37 h/10 a)，秋季最小(2.16 h/10 a)。四季和年日照時(shí)數(shù)的年代距平變化趨勢(shì)，春季為“降－升－降－升”趨勢(shì)交替出現(xiàn)，夏、冬季和年日照時(shí)數(shù)為持續(xù)降趨勢(shì)，秋季為“升－降－升－降”趨勢(shì)。其中，年日照時(shí)數(shù)的年代間變化最大。

本文僅僅從氣溫、降水和日照時(shí)數(shù)等3方面對(duì)興山縣農(nóng)業(yè)氣候資源變化特征進(jìn)行研究分析，今后可以考慮在此基礎(chǔ)上開(kāi)展更多氣象要素并進(jìn)行更深層次的研究，以期為興山農(nóng)業(yè)，特別是煙葉、高山綠色蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物的發(fā)展提供更充足的氣象保障。

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