四川省各溫度范圍內(nèi)積溫特征分析

羅貴東，夏 利，古書鴻

(1.四川省達州市氣象局，四川 達州 635000；2.貴州省山地環(huán)境氣候研究所，貴州 貴陽 550002)

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四川省各溫度范圍內(nèi)積溫特征分析

羅貴東1，夏 利1，古書鴻2

(1.四川省達州市氣象局，四川 達州 635000；2.貴州省山地環(huán)境氣候研究所，貴州 貴陽 550002)

基于1981—2015年四川省149個國家氣象觀測站逐日平均氣溫資料，計算0～35 ℃每1 ℃范圍內(nèi)的活動積溫，并對其變化特征進行分析。結果表明：四川省平均和各站點各溫度范圍內(nèi)積溫隨溫度呈單峰曲線變化，全省平均積溫峰值溫度為23 ℃，各站8～26 ℃，呈自低海拔向高海拔遞減的趨勢，其遞減率為0.41 ℃ /100 m；積溫峰值溫度與活動積溫的空間分布總體相似，活動積溫每增加1 000 ℃·d，積溫峰值溫度升高3 ℃，但攀西地區(qū)氣候特點與其他地區(qū)不同，該地四季溫暖，氣溫年較差小，總活動積溫大，但積溫峰值溫度不大；積溫峰值溫度，總活動積溫均與海拔高度線性負相關，海拔越高，積溫峰值溫度和總活動積溫越小；四川省總活動積溫線性增加，氣候傾向率120 ℃·d/10 a，0～15 ℃積溫減少，16～35 ℃積溫增加。

熱量資源；積溫；積溫峰值溫度；四川

1 引言

積溫是研究農(nóng)業(yè)熱量資源的一種重要指標[1-7], 但是一直以來活動積溫和有效積溫的分析一般多以 0 ℃、5 ℃、10 ℃ 等主要界限溫度為下限分析積溫的時空變化及其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響等方面[7-14]，這雖然反映了熱量資源總量，但掩蓋了積溫的具體溫度組成，而不同的溫度結構對作物適應性是不一樣的。

四川氣候多樣、地形復雜，溫度差異特別大，氣候資源地區(qū)差異很大，根據(jù)不同熱量資源，適宜發(fā)展各種特色農(nóng)業(yè)。這些特色作物對溫度需求的差異，僅僅分析 0 ℃、5 ℃、10 ℃ 等界限溫度以上積溫，顯然已不能滿足需求，對積溫分析的溫度尺度和時間尺度提出了更高的要求。古書鴻等[1]計算了貴州每1 ℃溫度界限內(nèi)的活動積溫，并基于逐旬界限內(nèi)積溫分析作物適宜氣候生長期，張仕佳等也對水城縣每1 ℃積溫變化特征進行了分析[15]，而四川省還缺少相關的研究。本文通過計算0～35 ℃間每1 ℃ 范圍內(nèi)的活動積溫，了解活動積溫在各個溫度界限范圍內(nèi)的分布，進一步認識四川熱量資源時空分布特征。

2 資料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及預處理

本文資料為1981—2015年四川省149個氣象站日平均氣溫。因峨眉山站為高山站，本文分析的是農(nóng)業(yè)氣象條件故剔除；另將成都、瀘州、內(nèi)江等已經(jīng)撤銷的站點剔除；攀枝花1988年建站代替仁和站，仁和1998年重新恢復觀測，另外兩站相距較近，故1981—1987年攀枝花資料用仁和代替，仁和站剔除；安縣遷站更改區(qū)站號，把新站和老站資料合并，重復部分以老站為準；缺資料3 a以上站點剔除，宜賓縣缺1990—2001年，屏山縣缺1985—1998年，筠連縣缺1993—2002年，瀘縣缺1984—1989年和1991—1998年，江安缺1993—1995年。對于連續(xù)缺測數(shù)據(jù)5 d及以內(nèi)的采用線性內(nèi)插的方法用插值代替。對于缺測資料連續(xù)5 d以上的，該年資料全部剔除不用。

2.2 研究方法

2.2.1 積溫計算 基于上述資料，計算各站逐年0～35 ℃，每1 ℃內(nèi)的活動積溫。例如2000年有3 d平均氣溫為0～1 ℃，分別為0.5 ℃、0.8 ℃、0.9 ℃，則2000年0～1 ℃積溫為3 d平均氣溫之和2.2 ℃·d。積溫計算公式

(1)

式中，Ti為時段中第i天的日平均氣溫，Bi為溫度下限，Bi+1為溫度上限，n為計算時段天數(shù)。

由于四川省日平均氣溫高于36 ℃的情況極少(全省平均氣溫極大值為合江36.6 ℃)，因此本文將36 ℃以上的活動積溫及出現(xiàn)日數(shù)納入35 ℃范圍，0 ℃以下溫度不適宜絕大多數(shù)作物生長，一般不作積溫分析，本文對0 ℃以下日數(shù)也不作討論。

2.2.2 氣候傾向率計算 氣候傾向率計算，用x表示樣本量為n的某一氣象要素，用t表示對應的年序，擬合得到一元線性回歸方程

X=at+b(t=1,2,3,…,n)

(2)

式中，a為回歸系數(shù)，采用最小二乘法計算，a的10倍為氣象要素的氣候傾向率，回歸方程的顯著性檢驗采用F檢驗法，α=0.05為顯著，α=0.01為極顯著。

3 結果與分析

3.1 各溫度范圍內(nèi)積溫分布特征

各溫度范圍內(nèi)積溫的總和實際上等于0 ℃以上積溫活動，它們代表的是活動積溫在各個溫度范圍內(nèi)的分布情況。1981—2015年四川省0 ℃以上年平均活動積溫為5 508 ℃·d。四川省1981—2015年各溫度范圍內(nèi)年平均積溫分布情況見圖1。從圖中可以看出，各溫度范圍內(nèi)積溫隨溫度呈單峰曲線變化，峰值為23 ℃，積溫為343 ℃·d。大于100 ℃·d的活動積溫分布在7～28 ℃之間，積溫之和為5 080 ℃·d，占到四川省平均活動積溫的92.2%。0～22 ℃積溫呈線性增加趨勢(線性相關系數(shù)0.996)，溫度每升高1 ℃，積溫約增加15 ℃·d；22～24 ℃積溫維持在峰值附近(339～343 ℃·d)；24～32 ℃積溫急劇下降，積溫呈線性下降趨勢(線性相關系數(shù)0.988)，溫度每升高1 ℃，積溫約下降40 ℃·d；33～35 ℃出現(xiàn)日數(shù)很少，積溫也很小。

以各溫度范圍內(nèi)積溫除以該溫度范圍的中間值得到各溫度范圍內(nèi)溫度出現(xiàn)的日數(shù)，與實際統(tǒng)計出現(xiàn)的日數(shù)進行對比，他們之間的線性相關系數(shù)達到了0.999 9，通過0.001的置信度顯著性檢驗，說明推算出的各溫度范圍出現(xiàn)的日數(shù)能夠真實反映出實際日數(shù)。這也說明，各溫度范圍內(nèi)積溫不僅直接體現(xiàn)了該溫度內(nèi)積溫的多少，而且也包含了該溫度持續(xù)時間的信息。

從圖1還可以看出，各溫度范圍出現(xiàn)的日數(shù)，8 ℃平均出現(xiàn)了15.4 d為最大值。日數(shù)曲線同積溫曲線變化趨勢有很大不同，日數(shù)曲線沒有明顯的單峰變化特征，而是在6～25 ℃有一個比較明顯的平臺期，日數(shù)維持在13～15 d之間；0～7 ℃出現(xiàn)日數(shù)呈線性上升趨勢(線性相關系數(shù)0.993)，氣溫每升高1 ℃，日數(shù)增加1.9 d；25～32℃出現(xiàn)日數(shù)呈線性下降趨勢(線性相關系數(shù)0.985)，氣溫每升高1 ℃，日數(shù)減少1.9 d；33～35 ℃年平均出現(xiàn)日數(shù)在0.1 d以下。

圖1 四川省1981—2015年平均每 1 ℃積溫及出現(xiàn)日數(shù)Fig.1 The day number of the accumulated temperature in each 1 ℃ in Sichuan province from 1981 to 2015

3.2 積溫峰值溫度空間分布特征

四川省1981—2015年各站點各溫度范圍內(nèi)積溫也隨溫度變化呈單峰曲線特征，但不同站點各溫度范圍內(nèi)積溫值不同，積溫峰值對應的溫度存在較明顯差異(圖 2a)。各站點積溫峰值對應的溫度為8(石渠)～26 ℃(達川、渠縣、資陽、犍為、中江、南溪、古藺、旺蒼)。東部盆地海拔低溫度高，川西高原海拔高溫度低，盆地大部分地方在24～26℃，攀西地區(qū)和盆地西部山區(qū)在20～24 ℃，川西高原和涼山州海拔較高地區(qū)在20 ℃以下。

0 ℃以上活動積溫分布狀況(圖 2b)，大于0 ℃活動積溫年平均為1 099(石渠)～7 612 ℃·d(攀枝花)。全省活動積溫大于7 000 ℃·d的站點共3個，分別為攀枝花、米易、鹽邊,均位于攀枝花市境內(nèi)，為全省最高區(qū)。四川盆地活動積溫和西昌周邊大部為6 000～7 000 ℃·d，盆周山區(qū)5 000～6 000 ℃·d，川西高原活動積溫均在5 000 ℃·d以下。結合四川氣候特征分析，攀西地區(qū)位于低緯，大部海拔1 200～1 600 m，四季溫暖，全年熱量資源最為豐富；四川盆地位于亞熱帶，大部海拔300～500 m，四季分明，夏季炎熱，冬季陰冷；川西高原海拔較高，大部海拔2 000～4 000 m，夏季短暫涼爽，冬季漫長嚴寒，為全省熱量資源最差的地區(qū)。

積溫峰值對應溫度的空間分布與活動積溫分布總體表現(xiàn)相似，四川盆地是積溫峰值溫度和0 ℃以上活動積溫的高值區(qū)，川西高原是積溫峰值溫度和0 ℃以上活動積溫的低值區(qū)。但需要特別指出的是，攀西地區(qū)積溫峰值溫度與0 ℃以上積溫與分布情況并不一致，攀枝花是全省活動積溫最高的地區(qū)，但其溫峰值溫度為24 ℃，西昌活動積溫是6 305 ℃·d，遠大于全省平均值，與盆地站點積溫接近，但其溫峰值溫度僅為21 ℃。這主要是由于攀西地區(qū)氣候特點與其他地區(qū)不同，該地區(qū)氣候一年四季比較溫暖，年平均氣溫是四川最高的地區(qū)，但氣溫年較差小，很少出現(xiàn)極端的低溫和高溫天氣。

圖2 四川省1981—2015年各站積溫峰值溫度分布圖(a)；0 ℃以上活動積溫分布圖(b)Fig.2 The distribution map of the accumulated temperature peak in Sichuan province from 1981 to 2015(a); The distribution map of the active accumulated temperature above 0 ℃(b)

3.3 積溫峰值溫度、活動積溫和海拔高度之間的相互關系

積溫峰值溫度、活動積溫和海拔高度之間的相互關系進行相關性分析(圖3)，3者之間存在明顯的相關性，3張圖線性相關系數(shù)均通過了0.001的顯著性檢驗。年平均積溫峰值溫度與大于0 ℃活動積溫呈顯著線性正相關(y=0.003x+5.332 8，R2=0.908 4)，活動積溫每增加1 000 ℃·d，積溫峰值溫度升高3 ℃；活動積溫與海拔高度呈顯著線性負相關(y=-1.220 9x+6 868.3，R2=0.852)，活動積溫隨海拔高度升高而減少的趨勢明顯，其遞減率為122 ℃·d/100 m；積溫峰值溫度與海拔高度呈顯著線性負相關(y=-0.004 1x+26.427，R2=0.950 6)，積溫峰值對應溫度隨海拔高度升高而減少，其遞減率為0.41 ℃/100 m。

圖3 四川省1981—2015年各站積溫峰值溫度與0 ℃以上活動積溫關系(a)；0 ℃以上活動積溫與海拔高度關系(b)；積溫峰值溫度與海拔高度關系(c)Fig.3 The relationship between accumulated temperature peak and the active accumulated temperature above 0 ℃ in Sichuan province from 1981 to 2015(a) ;The relationship between active accumulated temperature above 0 ℃ and attitude(b); The relationship between accumulated temperature peak and attitude(c)

3.4 各溫度范圍內(nèi)積溫逐旬分布特征

四川省全年各旬0～35 ℃各溫度范圍內(nèi)積溫等值線圖見圖4，圖中水平方向反映了各溫度范圍內(nèi)旬平均積溫全年的變化特征，垂直方向反映了每旬活動積溫在各個溫度范圍內(nèi)的分布特征。全年各旬 各溫度范圍內(nèi)積溫均呈現(xiàn)單峰曲線變化，但不同時期積溫峰值溫度不同。1月上旬—8月上旬，積溫峰值溫度逐步增加，溫度從1月上旬7 ℃遞增到8月上旬27 ℃，8月下旬開始減少到12月下旬7 ℃。積溫≥1 ℃·d溫度所處范圍，從1月上旬的2～12 ℃過渡到7月11 ℃以上，之后減少到12月下旬的2～11 ℃?！? ℃活動積溫從1月上旬53 ℃·d增加到7月下旬264 ℃·d，然后減少到12月下旬60 ℃·d。

圖4 四川省1981—2015年各溫度范圍積溫逐旬平均Fig.4 The accumulated temperature in each 1 ℃ of each ten days all year round in Sichuan province from 1981 to 2015

3.5 各溫度范圍內(nèi)積溫年際變化特征

從圖5可以看出1981—2015年四川省0 ℃以上平均活動積溫呈線性增加的趨勢，并通過了0.01的顯著性檢驗，氣候傾向率達到120 ℃·d/10 a，活動積溫從20世紀80年代的5 349 ℃·d增加到了21世紀10年代的5 639 ℃·d。

圖5 四川省1981—2015年0 ℃以上平均活動積溫年際變化圖Fig.5 The variation of annual active accumulated temperature above 0 ℃ in Sichuan province from 1981 to 2015

圖6 各溫度范圍積溫變化氣候傾向率Fig.6 The climate trends rate of accumulated temperature in each 1 ℃

總的活動積溫變化趨勢為顯著增加，但各溫度范圍內(nèi)積溫變化趨勢增減不一(圖6)。0～15 ℃、24～25 ℃呈下降趨勢，其中，4 ℃、8 ℃達到顯著水平；16～23 ℃、26～35 ℃呈上升趨勢，其中，20～21 ℃、27 ℃、32 ℃達到顯著水平，28～31 ℃達到極顯著水平。0～15 ℃積溫減少，16～35 ℃積溫增加，積溫增加的幅度大于減小的幅度，這與總活動積溫增加的趨勢相吻合，也與上世紀90年代以來四川氣候變暖的趨勢一致[16]。

4 結論與討論

基于傳統(tǒng)積溫分析方法，本文對四川省0～35 ℃各溫度范圍內(nèi)積溫進行分析， 能夠反映出積溫在各個溫度范圍內(nèi)的分布狀況，為各種不同作物生長發(fā)育所需熱量條件分析奠定基礎。通過對四川省各溫度范圍內(nèi)積溫特征的分析，可知：

①全省平均和各站點各溫度范圍內(nèi)積溫隨溫度呈單峰曲線變化， 峰值對應溫度站點間差異較大，全省平均峰值對應溫度為23 ℃，各站為8～26 ℃，呈現(xiàn)自低海拔向高海拔遞減的趨勢，其垂直遞減速率為0.41 ℃ /100 m，四川盆地大部分地方在24～26 ℃，攀西地區(qū)和盆地西部山區(qū)在20～24 ℃，川西高原和涼山州海拔較高地區(qū)在20 ℃以下。

②積溫峰值對應溫度的空間分布與活動積溫分布總體表現(xiàn)相似，四川盆地是積溫峰值溫度和0 ℃以上活動積溫的高值區(qū)，川西高原是積溫峰值溫度和0 ℃以上活動積溫的低值區(qū)，活動積溫每增加1 000 ℃·d，積溫峰值溫度升高3 ℃，但需要指出的是攀西地區(qū)氣候特點與其他地區(qū)不同，該地區(qū)四季溫暖，氣溫年較差小，0 ℃以上活動積溫大，但積溫峰值溫度并不大。

③通過逐旬各溫度范圍積溫資料的分析，了解熱量資源季節(jié)分配特征的同時， 能夠為開展基于作物三基點溫度的積溫分析提供支撐。

④1981—2015年四川省總活動積溫線性增加，氣候傾向率120 ℃·d/10 a；積溫總量的增加表現(xiàn)為不同溫度范圍內(nèi)積溫增減趨勢不一 ，0～15 ℃積溫減少，16～35 ℃積溫增加，其中，20～21 ℃、27～32 ℃顯著升高，4 ℃、8 ℃顯著下降。

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Analysis of the characteristics of accumulated temperature in each degree celsius in Sichuan

LUO Guidong1,XIA Li1，GU Shuhong2

(1.Dazhou Meteorological Bureau, Dazhou 635000, China;2.Guizhou Institute of Mountainous Environment and Climate，Guiyang 550002，China)

Based on 149 National Meteorological Observation Stations daily mean air temperature data from 1981 to 2015 in Sichuan Province, we calculated 0 to 35 ℃ per 1 degree Celsius range of active accumulated temperature and analyzed the characteristics of its changes. The results show that: The accumulated temperature in each DEG C of average in Sichuan and all stations changed with a single peak curve, the province's average accumulated temperature peak is 23 ℃,and each station was between 8 ℃and 26 ℃, which linearly dropped in elevation by 0.41 ℃/100 m; The spatial distribution of accumulated temperature peak was similar to that of active accumulated temperature, active accumulated temperature for each additional 1 000 ℃·d, accumulated temperature peak rose by 3 ℃,but the climatic characteristics of the of Panzhihua-Xichang area are different from other regions, this area is warm all year round, with small annual temperature range and high total active accumulated temperature, but accumulated temperature peak wasn't very high; The accumulated temperature peak, active accumulated temperature were correlated with altitude negative linear, the higher the altitude, the lower the accumulated temperature peak and active accumulated temperature; the active accumulated temperature increased linearly in Sichuan Province, the climate tendency was 120 ℃·d/10 a, 0 to 15 ℃ the accumulated temperature decreased,16 to 35 ℃ the accumulated temperature increased.

heat resources; accumulated temperature; accumulated temperature peak; Sichuan

1003-6598(2016)06-0042-06

2016-10-27

羅貴東(1980—)，男，工程師，主要從事氣象預報服務工作,E-mail：28004164@qq.com。

P423.3

B