遼西低山丘陵區(qū)地面溫度的變化特征

徐 麗，郭文華，龐愛平

（建平縣氣象局，遼寧建平122400）

遼寧西部山地丘陵區(qū)屬北溫帶大陸季風(fēng)氣候，自然干旱較為嚴(yán)重[1-2]。該區(qū)年平均氣溫8.4℃，年日照時(shí)數(shù)2800～2900h，年平均降水量420～460m m。受氣候變暖的影響，氣溫升高給環(huán)境氣候要素帶來較大的改變，從而影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的布局和結(jié)構(gòu)調(diào)整。目前，對地面溫度的研究較少，多以研究氣溫變化或淺層地溫和深層地溫為主[3-8]。地面溫度表述著自然生態(tài)環(huán)境的物理量[9-10]，并決定著向大氣長波輻射能量，而且其是氣候變化的重要參數(shù)之一[11-12]。姜會(huì)飛等[13]在研究地溫與氣溫關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，夏半年地面平均溫度高于氣溫，冬半年相反；周晉紅等[14]研究山西區(qū)域冬季平均0 cm地溫為顯著升溫趨勢，并具有區(qū)域性不同的升溫特點(diǎn)。由此可見，不同地理位置和區(qū)域?qū)Φ孛鏈囟扔兄苯拥挠绊憽?/p>

筆者選用近60 a地面溫度資料，針對遼寧西部低山丘陵區(qū)的地面溫度變化特征進(jìn)行研究，揭示地面平均溫度、地面平均最高溫度和地面平均最低溫度的變化趨勢，以期為農(nóng)業(yè)環(huán)境工程建設(shè)提供氣候研究依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 資料來源

1.2 分析方法

在研究遼寧西部建平縣丘陵山區(qū)地面平均溫度、地面平均最高溫度及地面平均最低溫度年際變化和季節(jié)變化過程中，氣候資料統(tǒng)計(jì)分析、線性趨勢分析、標(biāo)準(zhǔn)偏差、距平值、累計(jì)距平計(jì)算等運(yùn)算過程在Excel程序支持下進(jìn)行。線性氣候傾向率和序列相關(guān)系數(shù)參考文獻(xiàn)[15-16]進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 地面溫度年際變化

2.1.1 地面年平均溫度 遼寧西部葉柏壽地區(qū)近60 a地面平均溫度歷年變化在7.8（1954年）～12.7℃（2007年）之間，極差為4.9℃，歷年平均為10.1℃，較氣溫高1.7℃。標(biāo)準(zhǔn)偏差為±1.0℃，正常值在9.1～11.1℃之間，異常偏高有11 a，幾率為18.3%，均出現(xiàn)在1994年之后；異常偏低有7 a，幾率為11.7%，均出現(xiàn)在1985年之前。圖1顯示，1953—2012年地面平均溫度呈升高趨勢，序列相關(guān)系數(shù)為0.649 3（P＜0.01），達(dá)極顯著水平，氣候傾向率為0.392℃/10 a，近60 a升高約2.4℃。年代尺度平均值由低到高排序?yàn)?0世紀(jì)50年代（9.1℃）＜70年代（9.5℃）＜60年代（9.7℃）＜80年代（9.9℃）＜90年代（10.8℃）＜21世紀(jì)10年代（11.4℃），年代最大相差2.3℃。由圖1距平值分析可知，地面年平均溫度逐漸升高過程中，1981—1993年為過渡期，距平累計(jì)值最大出現(xiàn)在1988年，所以，1989年為氣候突變年。根據(jù)過渡期將序列1953—2012年分為3個(gè)階段，其中，低溫階段1953—1980年平均為9.5℃，過渡期1981—1993年平均為9.9℃，高溫階段1994—2012年平均為11.2℃，高低相差1.7℃。

2.1.2 地面年平均最高溫度 近60 a地面的年平均最高溫度歷年變化在25.5（1969年）～32.1℃（1997年）之間，極差為6.6℃，歷年平均為28.7℃。標(biāo)準(zhǔn)偏差為±2.7℃，正常值在26.0～31.4℃之間，異常偏高有12 a，幾率為20.0%，90年代之后有7 a；異常偏低有8 a，幾率為13.3%，分布較為分散。

圖2顯示，1953—2012年地面平均最高溫度呈升高趨勢，序列相關(guān)系數(shù)為0.162 2（P＞0.05），不顯著，氣候傾向率為0.155℃/10 a。年代尺度平均值由低到高排序?yàn)?0世紀(jì)70年代（27.5℃）＜50年代和80年代（28.5℃）＜60年代（28.7℃）＜21世紀(jì)10年代（29.5℃）＜90年代（30.1℃），年代最大相差2.6℃，年代之間不存在順序升溫規(guī)律。從圖2距平值分析可以看出，地面年平均最高溫度隨時(shí)間變化過程中，1953—2009年經(jīng)歷了4個(gè)階段，即1953—1968年（28.9℃）準(zhǔn)高溫時(shí)段、1969—1980年（27.3℃）低溫時(shí)段、1981—1993年（28.6℃）過渡時(shí)段和1994—2008年（29.6℃）的高溫時(shí)段，2009—2012年再次進(jìn)入低溫或過渡時(shí)期。由此看來，地面年平均最高溫度不存在確定的氣候突變年。

2.1.3 地面年平均最低溫度 近60 a地面的年平均最低溫度歷年變化在-3.4（1971年）～3.2℃（2007年）之間，極差為6.6℃，歷年平均為-0.8℃。標(biāo)準(zhǔn)偏差為±1.4℃，正常值在-2.2～0.6℃之間，異常偏高有13 a，幾率為21.7%，均出現(xiàn)在1994年之后；異常偏低有7 a，幾率為11.7%，均出現(xiàn)在1974年之前。

圖3顯示，1953—2012年地面年平均最低溫度呈升高趨勢，序列相關(guān)系數(shù)為0.748 5（P＜0.01），達(dá)極顯著水平，氣候傾向率為0.622℃/10 a，近60 a升高約3.7℃。年代尺度平均值由低到高排序?yàn)?0世紀(jì)60年代（-1.9℃）＜70年代（-1.8℃）＜50年代（-1.4℃）＜80年代（-1.2℃）＜90年代（-0.3℃）＜21世紀(jì)10年代（1.5℃），年代最大相差3.4℃。由圖3距平值分析可知，地面年平均最低溫度逐漸升高過程中1987—1993年為過渡期，距平累計(jì)值最大出現(xiàn)在1993年，所以，1994年為氣候突變年。根據(jù)過渡期將序列1953—2012年分為3個(gè)階段，其中，低溫階段1953—1986年平均為-1.7℃，過渡期1987—1993年平均為-1.0℃，高溫階段1994—2012年平均為1.0℃，高低相差2.7℃。

2.2 四季地面溫度年際變化

表1列出春夏秋冬4個(gè)季節(jié)地面平均、最高和最低溫度變化特征值，不同的時(shí)間尺度存在差異。

表1 四季地面溫度歷年變化特征值

從表1可以看出，春季地面平均溫度異常偏高有9 a，幾率為20.0%，均出現(xiàn)在1989年之后；異常偏低有12 a，幾率為15.0%，均出現(xiàn)在1974年之前。氣候突變之前（1953—1988年）平均為12.1℃，突變之后（1989—2012年）平均為13.8℃，升高1.7℃。地面平均最高溫度異常偏高有10 a，幾率為16.7%，有8 a出現(xiàn)在1989年之后；異常偏低有12 a，幾率為20.0%，有9 a出現(xiàn)在1969—1990年之間；氣候突變之前（1953—1990年）平均為33.0℃，突變之后（1991—2012年）平均為35.6℃，升高2.6℃。地面平均最低溫度異常偏高有10 a，幾率為16.7%，均出現(xiàn)在1998年之后；異常偏低有6 a，幾率為10.0%，均出現(xiàn)在1974年之前。氣候突變之前（1953—1997年）平均為-1.3℃，突變之后（1998—2012年）平均為1.6℃，升高2.9℃。

夏季地面平均溫度異常偏高有10 a，幾率為16.7%，有7 a出現(xiàn)在1994年之后；異常偏低有7 a，幾率為11.7%，均出現(xiàn)在1993年之前。氣候突變之前（1953—1993年）平均為26.2℃，突變之后（1994—2012年）平均為27.4℃，升高1.2℃。地面平均最高溫度異常偏高有7 a，幾率為11.7%，有5 a出現(xiàn)在1992年之后；異常偏低有8 a，幾率為13.3%，均出現(xiàn)在1969年之后，夏季地面平均最高溫度沒有明顯氣候突變點(diǎn)。地面平均最低溫度異常偏高有10 a，幾率為16.7%，有9 a出現(xiàn)在1994年之后；異常偏低有7a，幾率為11.7%，均出現(xiàn)在1992年之前。氣候突變之前（1953—1993年）平均為15.5℃，突變之后（1994—2012年）平均為17.1℃，升高1.6℃。

秋季地面平均溫度異常偏高有9 a，幾率為15.0%，有8a出現(xiàn)在1998年之后；異常偏低有10 a，幾率為16.7%，有9 a出現(xiàn)在1986年之前。氣候突變之前（1953—1993年）平均為9.4℃，突變之后（1994—2012年）平均為10.5℃，升高1.1℃。地面平均最高溫度異常偏高有7 a，幾率為11.7%，出現(xiàn)在1982—2006年之間；異常偏低有6 a，幾率為10.0%，分布分散，秋季地面平均最高溫度沒有明顯的氣候突變點(diǎn)。地面平均最低溫度異常偏高有10a，幾率為16.7%，均出現(xiàn)在2001年之后；異常偏低有8 a，幾率為13.3%，均出現(xiàn)在1985年之前。氣候突變之前（1953—1993年）平均為-1.1℃，突變之后（1994—2012年）平均為1.7℃，升高2.8℃。

冬季地面平均溫度異常偏高有10 a，幾率為16.7%，均出現(xiàn)在1989年之后；異常偏低有9 a，幾率為15.0%，均出現(xiàn)在1985年之前。氣候突變之前（1953—1986年）平均為-9.5℃，突變之后（1987—2012年）平均為-7.6℃，升高1.9℃。地面平均最高溫度異常偏高有10 a，幾率為16.7%，均出現(xiàn)在1982年之后；異常偏低有10 a，幾率為16.7%，分布分散。氣候突變之前（1953—1987年）平均為8.0℃，突變之后（1988—2012年）平均為 9.7℃，升高1.7℃。地面平均最低溫度異常偏高有8 a，幾率為13.3%，均出現(xiàn)在2002年之后；異常偏低有12 a，幾率為20.0%，均出現(xiàn)在1985年之前。氣候突變之前（1953—1991年）平均為 -19.4℃，突變之后（1992—2012年）平均為-16.0℃，升高3.4℃。

3 結(jié)論與討論

（1）地面溫度升高趨勢明顯，而地面平均溫度、平均最高溫度、平均最低溫度升高趨勢各不相同，其中，地面年平均最低溫度升高最為顯著，氣候傾向率為0.622℃/10 a；其次是地面年平均溫度，氣候傾向率為0.392℃/10 a；地面年平均最高溫度升高趨勢并不顯著。地面最低溫度的升高增加了熱量資源的可能性，對減少春秋季節(jié)霜凍危害具有一定的緩解作用，并對安全越冬作物也有一定的幫助。

（2）地面平均溫度的年值和春季氣候突變在1989年，夏、秋季在1994年，而冬季在1987年，突變前后溫度升高1.1～1.9℃；地面平均最高溫度冬季氣候突變在1988年，春季在1991年，年值和夏秋季沒有明顯的突變點(diǎn)；地面平均最低溫度的年值和夏秋季氣候突變均在1994年，春季在1998年，冬季在1992年，突變前后溫度升高1.6～3.4℃，并以冬季最為突出。

（3）異常高溫年多出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代之后，異常低溫年一般出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代之前，1981—1993年成為明顯的過渡時(shí)期，這一規(guī)律在地面年平均溫度、地面年平均最低溫度上表現(xiàn)最為突出。年、季地面溫度發(fā)生了從一個(gè)相對較冷向相對偏暖的氣候突變。氣候變暖地面溫度升高，改善了熱量資源狀況，對遼寧西部低山丘陵區(qū)的作物生長季延長、冬小麥越冬和返青、日光溫室生產(chǎn)等農(nóng)業(yè)工程建設(shè)十分有利。同時(shí)，要考慮到極端氣象災(zāi)害、病蟲害繁衍加重所帶來的糧食生產(chǎn)安全問題，因此，掌握多變的環(huán)境氣候條件，調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局和結(jié)構(gòu)是十分必要的。

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