榆林市近42年農(nóng)業(yè)界限溫度變化特征分析

高 娟，馬 鋒，曹 梅，李敬媛，張建康

(1.成都信息工程學(xué)院大氣科學(xué)學(xué)院，成都 610225；2.榆林市氣象局，陜西榆林 719000；3.西安市氣象局，西安 710016)

榆林市近42年農(nóng)業(yè)界限溫度變化特征分析

高 娟1，2，馬 鋒2，曹 梅1，3，李敬媛2，張建康2

(1.成都信息工程學(xué)院大氣科學(xué)學(xué)院，成都 610225；2.榆林市氣象局，陜西榆林 719000；3.西安市氣象局，西安 710016)

利用1971—2012年榆林市12個國家級地面氣象觀測站日平均氣溫資料，采用滑動平均法、線性趨勢法等分析榆林農(nóng)耕期和生長期初、終日，持續(xù)日數(shù)及積溫隨時間、空間的變化特征。結(jié)果表明：榆林農(nóng)耕期積溫有顯著增多趨勢，初、終日，持續(xù)日數(shù)年代際變化較大；初(終)日自西向東逐漸提早 (推遲)，持續(xù)日數(shù)自西北向東南逐漸變長，積溫從西北向東南逐漸增多，西部縣初日提前趨勢極為明顯，西、中部縣終日推后趨勢明顯，持續(xù)日數(shù)和積溫變化趨勢從西北向東南逐漸減緩。榆林生長期初日、持續(xù)日數(shù)隨時間變化較明顯，積溫變化趨勢特別明顯，終日隨時間變化不大，但年代際變化較大；初 (終)日自西向東逐漸提早 (推遲)，持續(xù)日數(shù)自西北向東南逐漸變長，積溫從西向東逐漸增多，西部縣區(qū)初日提前趨勢尤為明顯，終日提前和推后趨勢變化不大，持續(xù)日數(shù)和積溫變化趨勢從西部和北部向東南部逐漸減緩。

農(nóng)業(yè)界限溫度；變化特征；分析

二十世紀以來全球氣候明顯變暖。政府間氣候變化專門委員會2007氣候報告指出，近百年全球地表氣溫普遍升高，線性趨勢達0.74℃/ 10 a[1]。近一百年中國氣溫上升1.1℃，我國西北地區(qū)氣候變化與全球基本一致，且增溫快、范圍廣[2-5]。研究表明，近27 a來陜西省年平均氣溫上升趨勢明顯，榆林市氣候變化增暖幅度略高于全國水平[6-7]。農(nóng)業(yè)界限溫度的初終日、持續(xù)日數(shù)、積溫是衡量一個地區(qū)熱量資源的主要指標，國內(nèi)外學(xué)者對氣候變化背景下不同地區(qū)農(nóng)業(yè)界限溫度變化特征已做了許多研究[8-11]，但對榆林農(nóng)業(yè)界限溫度的時空演變研究較少。對1971—2012年榆林農(nóng)耕期、生長期的初終日、持續(xù)時間和積溫進行分析，研究氣候變暖背景下農(nóng)耕期、生長期界限日期變化和熱量的演變趨勢，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和保障糧食產(chǎn)量具有積極意義。

1 資料與方法

采用1971—2012年榆林市12個國家級地面氣象觀測站日平均氣溫值作為研究序列值。

一年中日平均氣溫穩(wěn)定通過0℃ (≥0℃)的時期稱為農(nóng)耕期，是可以開展農(nóng)事活動的季節(jié)；日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃(≥10℃)的時期稱為生長期，是喜溫作物旺盛生長時期[12]。采用5 d滑動平均法分別計算日平均氣溫≥0℃、≥10℃初日、終日，初終日間的累計日數(shù)為持續(xù)日數(shù)，初終日間逐日平均氣溫總和為積溫。采用線性趨勢法分析各要素隨時間的變化特征。

2 結(jié)果與討論

2.1 農(nóng)耕期初、終日，持續(xù)日數(shù)和積溫變化

2.1.1 時間變化 1971—2012年榆林農(nóng)耕期初日平均在3月8日，最早2月12日(2002年)，最晚3月25日(2011年)，兩者相差41 d。初日有提前趨勢(見圖1a)氣候傾向率為-0.70 d/10 a，相關(guān)系數(shù)為-0.109(r0.05=0.304)，相關(guān)性不顯著。從初日年代際變化 (表1)可以看出，20世紀70年代最晚(3月9日)，其次是80年代(3月8日)，90年代(3月5日)，最早為21世紀初(2001—2010年，下同)，出現(xiàn)在3月4日。

圖1 1971—2012年榆林農(nóng)耕期初日、終日年際變化圖

表1 1971—2012年榆林農(nóng)耕期初日、終日、持續(xù)日數(shù)、積溫年代際變化

農(nóng)耕期終日平均出現(xiàn)在11月17日，最早為11月4日(1981年)，最晚為12月1日(1994年)，兩者相差28 d。農(nóng)耕期終日有推后趨勢(圖1b)，其氣候傾向率為0.33 d/10 a，相關(guān)系數(shù)為0.061 9(r0.05=0.304)，相關(guān)性不顯著。從農(nóng)耕期終日(表1)的年代際變化看，20世紀80年代農(nóng)耕期結(jié)束較早(11月14日)，其次是70、90年代(11月16日、11月18日)，21世紀初結(jié)束最晚(11月19日)。

榆林年平均農(nóng)耕期持續(xù)日數(shù)為255 d，最長出現(xiàn)在2002年，達283 d，最短出現(xiàn)在1987年，232 d，兩者相差51 d。農(nóng)耕期呈現(xiàn)延長趨勢(圖2a)，其氣候傾向率為1.07 d/10 a，相關(guān)系數(shù)為0.138(r0.05=0.304)，相關(guān)性不顯著。從表1看，農(nóng)耕期20世紀80年代最短(251 d)，70、90年代居中(254、256 d)，21世紀初最長(260 d)。

圖2 1971—2012年榆林農(nóng)耕期持續(xù)日數(shù)、積溫年際變化圖

榆林農(nóng)耕期年平均積溫為3 995.2℃·d，其中1976年最少，3 671.5℃·d，1999年最多，4 381.8℃·d，相差710.3℃·d。農(nóng)耕期積溫呈顯著增多趨勢 (圖2b)，其氣候傾向率為70.91℃·d/10 a，相關(guān)系數(shù)為0.545(r0.01= 0.393)，達到極顯著水平，特別是90年代以后上升趨勢尤為明顯。從積溫年代際變化 (表1)看，20世紀80年代最少，其次是70、90年代，21世紀初最多，年代平均最大相差為251.2℃·d。

2.1.2 空間變化 由表2可知，榆林農(nóng)耕期初日自西向東逐漸提早，最早在吳堡，最晚在定邊、靖邊和榆陽，東西相差12 d；終日自西向東逐漸推遲，最晚在吳堡，最早在榆陽、定邊，東西相差12 d；持續(xù)日數(shù)自西北向東南逐漸變長，定邊、榆陽、橫山最少，吳堡最多，東南部和西北部最大相差23 d；積溫從西北到東南逐漸增多，吳堡最多，靖邊最少，最大相差983.1℃·d。

表2 1971—2012榆林農(nóng)耕期初日、終日、持續(xù)日數(shù)、積溫空間分布

由表3可知，榆林各縣區(qū)農(nóng)耕期初日、終日變化趨勢差異較大。有9縣區(qū)農(nóng)耕期初日呈現(xiàn)提前趨勢，主要集中在西、北部縣區(qū)，特別是靖邊縣提前趨勢極為明顯，東、南部大部分縣變化不明顯，初日提前趨勢自西向東減緩；7縣區(qū)農(nóng)耕期終日呈推后趨勢，主要集中在西、中部，定邊推后趨勢最為明顯，農(nóng)耕期終日推后趨勢從西北向東南減緩。

由表3可知，榆林各縣區(qū)農(nóng)耕期持續(xù)日數(shù)的變化趨勢從西北向東南逐漸變小，說明西部和西北部的農(nóng)耕期持續(xù)日數(shù)延長趨勢明顯，而東南部地區(qū)延長趨勢較緩，佳縣、子洲農(nóng)耕期持續(xù)日數(shù)有縮短趨勢，這與兩縣農(nóng)耕期終日明顯提前有關(guān)。榆林各縣區(qū)農(nóng)耕期積溫均呈現(xiàn)明顯增多變化趨勢，變化幅度從西北到東南逐漸減小，西部、西北部及中部縣區(qū)農(nóng)耕期積溫增多趨勢最明顯，東南部大部分縣農(nóng)耕期積溫增多趨勢較緩。

表3 1971—2012年榆林農(nóng)耕期初日、終日、持續(xù)日數(shù)、積溫變化趨勢空間分布

2.2 生長期初、終日，持續(xù)日數(shù)和積溫變化

2.2.1 時間變化 1971—2012年榆林生長期初日平均出現(xiàn)在4月16日，最早為4月4日(1998年)，最晚為4月30日(1976年)，兩者相差26 d。生長期初日呈提前趨勢(圖3a)，其氣候傾向率為-1.66 d/10 a，相關(guān)系數(shù)為-0.305(r0.05=0.304)，達到0.05顯著性水平。從榆林生長期初日年代際變化 (表4)看，20世紀70年代生長期初日最晚(4月20日)，其次是80年代(4月18日)，21世紀初(4月17日)，最早為90年代(4月15日)。

榆林生長期終日平均出現(xiàn)在10月10日，最早終日為9月29日(1995年)，最晚10月24日(2001年)，兩者相差26 d。榆林生長期終日呈推后趨勢(圖3b)，其氣候傾向率為0.27 d/ 10 a，相關(guān)系數(shù)為0.058(r0.05=0.304)，相關(guān)性不顯著。從榆林生長期終日年代際變化 (表4)看，20世紀70年代和21世紀初終日最晚(10月12日)，其次是80年代(10月9日)，90年代結(jié)束較早(10月5日)。

圖3 1971—2012年榆林生長期初日、終日年際變化圖

圖4 1971—2012年榆林生長期持續(xù)日數(shù)、積溫年際變化圖

表4 1971—2012年榆林生長期初日、終日、持續(xù)日數(shù)、積溫年代變化

生長期年平均持續(xù)日數(shù)為177 d，1998年最長，196 d，1995年最短，165 d，兩者相差31 d。榆林生長期持續(xù)日數(shù)呈現(xiàn)出明顯延長趨勢(圖4a)，其氣候傾向率為1.94 d/10 a，相關(guān)系數(shù)為0.307(r0.05=0.304)，達到0.05顯著性水平，20世紀90年代中期開始上升趨勢更為明顯。從榆林生長期持續(xù)日數(shù)年代際變化 (表4)看，20世紀80、90年代最短(175 d)，70年代居中(176 d)，21世紀初最長(179 d)。

榆林生長期年平均積溫為3 476.7℃·d，1976年最少，3 198.3℃·d，1998年最多，3 874.8℃·d，兩者相差376.5℃·d。生長期積溫呈顯著增多趨勢 (圖4b)，其氣候傾向率為68.63℃·d/(10 a)，相關(guān)系數(shù)為0.479(r0.01=0.393)，達到0.01極顯著水平，20世紀90年代以后上升趨勢更明顯。從榆林生長期積溫年代際變化(表4)看，20世紀80年代生長期積溫最少，其次是70、90年代，21世紀初最多。2.2.2 空間變化 由表5可知，榆林生長期初日自西向東逐漸提早，最早為吳堡，最晚為靖邊，兩者相差17 d；生長期終日自西向東逐漸推遲，最晚在吳堡，最早在靖邊，兩者相差18 d；生長期持續(xù)日數(shù)自西北向東南逐漸增長，最多為吳堡，最少為靖邊，兩者相差34 d；生長期積溫從西向東逐漸增多，吳堡最多，靖邊最少，相差1 051.4℃·d。

榆林各縣區(qū)生長期初、終日變化趨勢 (表6)差異較大，其中11縣區(qū)生長期初日呈現(xiàn)提前趨勢，西部定邊、靖邊提前趨勢尤為明顯，只有吳堡無變化；6縣區(qū)生長期終日變化呈推后趨勢，5縣呈現(xiàn)提前趨勢，但提前和推后趨勢均不太明顯，吳堡無變化。

榆林各縣區(qū)生長期持續(xù)日數(shù)變化趨勢從西部和北部向東南逐漸減小 (表6)，西部和北部的生長期呈現(xiàn)特別明顯的變長趨勢，而東部和南部縣區(qū)變化趨勢普遍較緩，吳堡因生長期初、終日隨時間均無明顯變化，持續(xù)日數(shù)隨時間呈略微減少趨勢。生長期積溫變化趨勢從西部、北部到東南部逐漸減小，尤其是西部和北部大部、中部少數(shù)縣區(qū)生長期積溫增長趨勢極為明顯，東南部縣生長期積溫增長趨勢較緩。

表5 1971—2012榆林生長期初日、終日、持續(xù)日數(shù)、積溫空間分布

表6 1971—2012年榆林生長期初日、終日、持續(xù)日數(shù)、積溫變化趨勢空間分布

3 結(jié)論

(1)1971—2012年榆林農(nóng)耕期初日、終日、持續(xù)日數(shù)的年際變化不明顯，但年代際變化較大，積溫隨時間有顯著的增多趨勢，線性趨勢70.91℃·d/10 a，達到極顯著的水平。說明氣候變暖對榆林的熱量資源產(chǎn)生了較明顯的影響。

(2)1971—2012年榆林生長期初日、持續(xù)日數(shù)、積溫變化趨勢明顯，特別是積溫變化的線性趨勢68.63℃·d/10 a，達到極顯著的水平，終日隨時間的變化不明顯，但年代際變化十分明顯，生長期熱量資源的增加可以為農(nóng)作物生長、產(chǎn)量形成提供有利的生態(tài)環(huán)境。

(3)榆林農(nóng)耕期初日自西向東逐漸提早，終日自西向東逐漸推遲，持續(xù)日數(shù)自西北向東南逐漸變長，積溫從西北向東南逐漸增多；各縣區(qū)農(nóng)耕期初日、終日變化趨勢差異較大，西部縣初日提前趨勢極為明顯，西部、中部縣終日推后趨勢明顯，持續(xù)日數(shù)和積溫的變化趨勢在空間上呈現(xiàn)出從西北部向東南部逐漸減緩的特點，佳縣、子洲農(nóng)耕期持續(xù)日數(shù)有縮短趨勢。

(4)榆林生長期初日自西向東逐漸提早，終日自西向東逐漸推遲，持續(xù)日數(shù)自西北向東南逐漸變長，積溫從西向東逐漸增多；各縣區(qū)生長期初日、終日變化趨勢存在較大差異，西部縣提前趨勢尤為明顯，終日的提前和推后趨勢變化不大，持續(xù)日數(shù)和積溫的變化趨勢在空間上呈現(xiàn)從西部、北部向東南逐漸減緩的特點，東南部吳堡縣生長期初、終日隨時間均無變化，持續(xù)日數(shù)隨時間呈略微減少趨勢。說明隨著氣候變化不斷加劇，西北部風(fēng)沙草灘區(qū)可能越來越干旱，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不穩(wěn)定性和農(nóng)業(yè)產(chǎn)量波動加大。

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P468.021

：A

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1006-4354(2015)03-0032-06

2015-01-16

高娟 (1980—)，女，陜西神木人，漢族，工程師，主要從事氣象業(yè)務(wù)管理及氣象減災(zāi)服務(wù)。

榆林市氣象局科技創(chuàng)新基金項目(2014J-5)