朝陽地區(qū)近 30年地面溫度的變化特征

張富榮， 劉志鵬， 馮淑霞， 蘇 華

(遼寧省朝陽市氣象局， 遼寧 朝陽 122000)

?

朝陽地區(qū)近 30年地面溫度的變化特征

張富榮， 劉志鵬， 馮淑霞， 蘇 華

(遼寧省朝陽市氣象局， 遼寧 朝陽 122000)

為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整與作物布局和農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃制定及農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境治理等提供參考依據(jù)，利用氣候傾向率及累積距平統(tǒng)計方法，研究遼西朝陽地區(qū)近30年的地面溫度變化特征。結(jié)果表明：朝陽地區(qū)近30年地溫呈上升趨勢，氣候傾向率為0.583℃/10a。地溫的季節(jié)性變化非常明顯，冬季地面升溫趨勢最顯著，氣候傾向率為1.109℃/10a；夏季地面溫度呈降低趨勢，氣候傾向率為-0.112℃/10a。年代間升溫幅度不同，21世紀(jì)10年代升溫幅度最大。

地面溫度； 變化特征； 朝陽地區(qū)； 遼西； 遼寧

在全球氣候變暖大背景下，大部分地區(qū)氣溫明顯上升[1-2]，土壤溫度也隨之變化。這種變化影響或改變土壤的理化性質(zhì)、土壤生物的生長發(fā)育及區(qū)域生態(tài)環(huán)境等，從而影響區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[3-4]。多數(shù)專家學(xué)者認(rèn)為，在氣候變暖環(huán)境下不同區(qū)域地溫存在不同的響應(yīng)[5-6]。張慧智等[7]研究中國土壤溫度變化時得出，土壤溫度的季節(jié)變化在不同區(qū)域之間存在顯著差異。周紹毅等[8]研究廣西淺層不同深度年平均溫度呈升溫趨勢，并與氣溫、降水量密切相關(guān)。費曉玲等[9]研究認(rèn)為，黃土高原地區(qū)地溫與冬小麥發(fā)育期成負(fù)相關(guān)。王春玲等[10]指出，鄭州地區(qū)耕層(0～20 cm)地溫呈持續(xù)升高趨勢，年平均地溫與冬小麥發(fā)育期、產(chǎn)量相關(guān)性顯著。因此，研究不同時間尺度上土壤溫度的變化特征，有助于揭示土壤溫度變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的影響[11]，對地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要指導(dǎo)意義。目前，未見有關(guān)遼西朝陽地區(qū)地面溫度變化特征的研究報道。對此，筆者采用該地區(qū)近30年的淺層地溫資料，研究遼西朝陽地區(qū)地面溫度變化特征，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整與作物布局，農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃制定及農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境治理等提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

選取遼寧西部的朝陽、葉柏壽、喀左、凌源和北票氣象站近30年(1980—2010年)地溫觀測資料進(jìn)行分析，為便于統(tǒng)計計算，數(shù)據(jù)取平均值。資料包括氣溫、地面溫度、地面最高溫度、地面最低溫度。

1.2 分析方法

氣候傾向率可反映氣候要素變化趨勢，由一元線性方程y(t)=a0+a1t，dy(t)/dt=a1獲得，a1為氣候傾向率(由于該研究中a1數(shù)值較小，以a1·10計)，方程中的系數(shù)用最小二乘法確定，y為氣象要素，t為年份序列號(t=1980，1981，1982，…，2010)。變化趨勢增加還是減少取決于a1，即正為增加，負(fù)為減少。

2 結(jié)果與分析

2.1 地溫年變化特征

從圖1看出，在近30年的地面溫度變化中，年平均地溫為11.1℃。其中，2004年最高，為12.4℃；1985年最低，為9.2℃。偏高年份有18 a，即2004年、1997年、2007年、2009年和1994年等，多發(fā)生在20世紀(jì)90年代之后；偏低年份有13 a，即1985年、1984年、1980年、1986年和1987年等，多發(fā)生在20世紀(jì)80年代。地面極端最高溫度為69.7℃(2000年)，極端最低溫度為-40.0 ℃(1990年)。從圖1還看出，地面溫度年變化呈上升趨勢，氣候傾向率為0.583℃/10a，序列相關(guān)系數(shù)為0.6873(P<0.01)，達(dá)到極顯著水平，平均每10 a升高0.5℃。20世紀(jì)80年代平均值最低為10.4℃，21世紀(jì)10年代平均值最高為11.6℃，平均相差1.2℃。

圖1 遼西朝陽地區(qū)地面溫度的歷年變化趨勢

Fig.1 Annual change trend of ground temperature in Chaoyang area in Liaoxi

2.2 地溫四季變化特征

從圖2可知，朝陽地區(qū)近30年不同季節(jié)地溫變化趨勢差異顯著。其中，春季、秋季、冬季為上升趨勢，而夏季則為下降趨勢。冬季上升趨勢最為顯著，氣候傾向率最大，為1.109℃/10a；春季次之，為0.542℃/10a；秋季最小，為0.444℃/10a；夏季為下降趨勢，氣候傾向率為-0.112℃/10a。

圖2 遼寧西部朝陽地區(qū)歷年各季節(jié)地溫的變化趨勢

Fig.2 Seasonal change trend of ground temperature in Chaoyang area of Liaoning

2.3 地溫年代間的變化特征

利用地溫累計距平方法分析不同年代增溫幅度。從圖3看出，朝陽地區(qū)年代間地溫差異顯著，變化幅度較大；總趨勢是1981-1990年地溫偏低、1991-2000年和2001-2010年地溫偏高。80年代、2010年代變化幅度大，90年代變化幅度小。2010年代地溫呈大幅度上升趨勢，即隨著時間的推移，累計升溫效應(yīng)極其顯著。

圖3 朝陽地區(qū)不同年代間地溫距平變化

Fig.3 Anomalous variation of ground temperature in various years in Chaoyang area

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

1) 在氣候逐漸變暖的大背景下，遼西朝陽地區(qū)近30年地面溫度隨著時間的推移呈明顯的上升趨勢，氣候傾向率為0.583℃/10a，即每10 年地面溫度升高0.583 ℃，升溫趨勢顯著，與整個遼寧省地面溫度變化特點一致[12]。

2) 近30年地面溫度升高趨勢年代間差異顯著。20世紀(jì)10年代升溫幅度最大，90年代次之，80年代最小。隨著時間的推移升溫效應(yīng)呈增強特點。地面溫度偏高時期集中出現(xiàn)在近20年的1990-2010年，80年代末期是地溫逐步升高的轉(zhuǎn)折期。

3) 近30年不同季節(jié)地溫變化趨勢明顯不同。冬季地溫上升趨勢顯著，每10年上升1.109℃，春季和秋季次之；夏季則呈下降趨勢，每10年下降0.112℃。冬季地溫升高，夏季下降，寒冷和暑熱季節(jié)地面溫度均趨于平緩或降低，可減少極端氣候事件的發(fā)生。

3.2 討論

1) 地面溫度的升高增加了土壤的熱量資源，種植北界可大幅度北移，從而克服因生長季熱量不足而受限作物利用，擴大該地區(qū)中晚熟作物的播種面積，改變糧食作物品種布局，對提高糧食作物單產(chǎn)十分有利[13]。

2) 冬季地面溫度升高最明顯，對朝陽地區(qū)發(fā)展霜期設(shè)施農(nóng)業(yè)十分有利。目前，朝陽市已發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)12萬hm2，成為經(jīng)濟(jì)效益突出的特色農(nóng)業(yè)，成為農(nóng)民增收的重要途徑[14]。

3) 地面溫度的升高也存在一定的不良影響，如給作物病菌、蟲卵越冬提供了較好的溫度條件，使其越冬成活率提高。地溫升高，亦可導(dǎo)致土壤水分蒸發(fā)加大，加劇階段性干旱災(zāi)害的強度[15]。

[1] 秦大河，羅 勇，陳振林，等.氣候變化科學(xué)的新進(jìn)展:IPCC 第四次評估綜合報告解析[J].氣候變化研究進(jìn)展，2007,3(2):63-73.

[2] 王遵婭，丁一匯，何金海.近50年來中國氣候變化特征的再分析[J].氣象學(xué)報，2004,62(2):228-236.

[3] 程建峰，潘曉云，劉宜柏.土壤條件對陸稻根系生長的影響[J].土壤學(xué)報，2002,39(4):590-598.

[4] 楊梅學(xué)，姚檀棟，丁永建，等.藏北高原土壤溫度的日變化[J].環(huán)境科學(xué)，1999,20(3):5-8.

[5] 李棟梁，鐘海玲，吳奇柏，等.青藏高原地表溫度的變化分析[J].高原氣象，2005,24(3):291-298.

[6] 張慧智，史學(xué)正，于東升，等.中國土壤溫度的季節(jié)性變化及其區(qū)域分異研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2009,46(2):227-234.

[7] 周紹毅，勞 煒，蘇 志，等.1961—2010年廣西淺層地溫變化特征[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012,25(4):1372-1375.

[8] 費曉玲，丁春蘭.甘肅黃土高原地溫與冬小麥發(fā)育期的關(guān)系分析[J].干旱氣象，2009,27(2):148-151.

[9] 王春玲，申雙和，王潤元，等.中原地區(qū)地溫對冬小麥發(fā)育期、生長量和產(chǎn)量的影響[J].干旱氣象，2012,30(1):66-70.

[10] 陸曉波，徐海明，孫丞虎，等.中國近50年地溫的變化特征[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報，2006,29(5):706-712.

[11] 孫 麗，李志江，李 嵐，等.1959-2008年遼寧省淺層地溫變化趨勢分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010,38(23):12869-12870.

[12] 周廣學(xué)，李普慶，周曉東.全球氣候變暖對朝陽地區(qū)高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010,38(5):8027-8028, 8106.

[13] 孫立德，梁志兵，馬成芝，等.農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)手冊[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2012.

[14] 趙先麗，李麗光，賈慶宇，等.1988—2007年遼寧主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害分析[J].氣象與環(huán)境學(xué)報，2009,25(2):33-38.

(責(zé)任編輯： 楊 林)

Change Characteristics of Ground Temperature in Chaoyang Area in the Past 30 Years

ZHANG Furong， LIU Zhipeng， FENG Shuxia， SU Hua

(ChaoyangMeteorologicalBureau,Chaoyang,Liaoning122000,China)

By using the climate tendency rate, accumulative anomaly statistics method, the ground temperature variation characteristics of Chaoyang area in the past 30 years were studied to provide references for structural adjustment of agricultural production, crop allocation, formulation of agricultural development planning and agroecological environment management. Results: In the past 30 years in Chaoyang area, ground temperature showed an increasing trend with climate tendency rate of 0.583℃/10a. Seasonal change was very significant, and the ground temperature increased significantly in winter with climate tendency rate of 1.109℃/10a, while decreased in summer with the climate tendency rate of -0.112℃/10a. The increasing extent of temperature varied between years, which was the biggest in the ten years of 21stcentury.

ground temperature; change characteristics; Chaoyang area；Liaoxi; Liaoning

20134-10-23； 2015-04-17修回

中國氣象局氣候變化專項“東北糧食生產(chǎn)格局的氣候變化影響與適應(yīng)”(CCSF-09-13)

張富榮(1964-)，女，高級工程師，從事應(yīng)用氣象研究。E-mail:lingyuanfurong@163.com

1001-3601(2015)05-0277-0220-03

S161.6

A