近35年六安地區(qū)農(nóng)業(yè)界限溫度變化特征分析

曹 強(qiáng)，伍 瓊，李 陶

(1.安徽省六安市氣象局，安徽六安 237011；2.安徽省氣象局，安徽合肥 230061)

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近35年六安地區(qū)農(nóng)業(yè)界限溫度變化特征分析

曹 強(qiáng)1，伍 瓊2，李 陶1

(1.安徽省六安市氣象局，安徽六安 237011；2.安徽省氣象局，安徽合肥 230061)

利用安徽省六安地區(qū)6個(gè)縣市氣象觀測(cè)站1981～2015年的逐日平均氣溫資料，采用線性趨勢(shì)分析、M-K非參數(shù)突變分析等方法對(duì)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃初終日期、持續(xù)日數(shù)和積溫的變化特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，近35年來(lái)六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10和20 ℃的初日均呈提前趨勢(shì)，初始日期在全市范圍內(nèi)提前幅度分別為2.2和3.1 d/10 a，氣候突變點(diǎn)均出現(xiàn)在1997年；終止日期呈推遲趨勢(shì)，推遲幅度分別為1.4和0.9 d/10 a，不存在顯著的氣候突變點(diǎn)。穩(wěn)定通過(guò)10和20 ℃的持續(xù)日數(shù)均呈遞增趨勢(shì)，平均增幅分別為3.6和4.0 d/10 a，氣候突變點(diǎn)分別出現(xiàn)在1997、1994年。穩(wěn)定通過(guò)10和20 ℃的積溫均呈遞增趨勢(shì)，平均增幅分別為126.7和116.0(℃·d)/10 a，氣候突變點(diǎn)均出現(xiàn)在1994年。

界限溫度；積溫；變化特征；六安地區(qū)

農(nóng)業(yè)界限溫度是評(píng)價(jià)一個(gè)地區(qū)熱量條件的重要指標(biāo)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義[1]。10 ℃是春季喜溫作物(如水稻)播后出苗開(kāi)始正常生長(zhǎng)、喜涼作物(如小麥)開(kāi)始迅速生長(zhǎng)的界限溫度；20 ℃是水稻等喜溫作物安全抽穗、開(kāi)花的界限溫度[2-3]。因此，不同界限溫度的初終日期、持續(xù)日數(shù)及積溫可用以分析一個(gè)地區(qū)不同類(lèi)型作物的可能生長(zhǎng)期、可供利用的熱量資源及對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。郭芬芬等[4]研究1961～2013年我國(guó)農(nóng)業(yè)界限溫度的時(shí)空變化特征表明，1961～2013年我國(guó)農(nóng)業(yè)界限溫度初日提前、終日延后、持續(xù)日數(shù)增加、積溫增加，變化幅度與緯度、地理等要素密切相關(guān)。目前，專(zhuān)家學(xué)者對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)界限溫度的變化特征已開(kāi)展了許多研究[5-9]，但隨著近些年氣候變暖加劇，加之精細(xì)化氣象為農(nóng)服務(wù)的需求，此項(xiàng)研究需進(jìn)一步深入開(kāi)展。為此，筆者選用六安地區(qū)6個(gè)縣市國(guó)家氣象觀測(cè)站的氣候資料，統(tǒng)計(jì)分析近35年來(lái)穩(wěn)定通過(guò)10和20 ℃的初終日期、持續(xù)日數(shù)及積溫的變化趨勢(shì)，為評(píng)價(jià)六安地區(qū)農(nóng)作物生長(zhǎng)期的熱量條件、農(nóng)業(yè)氣候資源的評(píng)價(jià)與區(qū)劃，以及調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)提供理論依據(jù)。

1　資料與方法

1.1資料來(lái)源資料采用1981～2015年六安、霍邱、壽縣、金寨、霍山和舒城6個(gè)縣市國(guó)家氣象觀測(cè)站(圖1)的逐日平均氣溫資料。穩(wěn)定通過(guò)界限溫度的初終日期采用5日滑動(dòng)平均法來(lái)確定[10]，初日到終日的天數(shù)即為穩(wěn)定通過(guò)界限溫度的持續(xù)日數(shù)，從初日到終日的逐日平均氣溫總和即為穩(wěn)定通過(guò)該界限溫度的積溫。

圖1　六安地區(qū)氣象站點(diǎn)分布Fig.1　Distribution of meteorological stations in Lu’an City

1.2分析方法把統(tǒng)計(jì)得到的六安地區(qū)6個(gè)氣象觀測(cè)站穩(wěn)定通過(guò)10和20 ℃初終日期、持續(xù)日數(shù)和積溫資料作為研究對(duì)象，計(jì)算各站研究對(duì)象近35年的算術(shù)平均值。將1月1日記為1，1月2日記為2，…，以此方法建立1981～2015年初終日期序列。采用EXCEL軟件對(duì)各研究對(duì)象進(jìn)行線性和多項(xiàng)式趨勢(shì)分析，采用M-K非參數(shù)檢驗(yàn)法進(jìn)行突變分析，從而得出近35年六安地區(qū)農(nóng)業(yè)界限溫度的變化特征。

2　結(jié)果與分析

2.1穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃初始日期從圖2可看出，1981～2015年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃的初始日期歷年平均分別為3月27日和5月17日，日期序列均呈下降趨勢(shì)，變化率分別為-2.2和-3.1 d/10 a。穩(wěn)定通過(guò)10 ℃平均初始日期最早出現(xiàn)在3月7日(2002年)，最晚出現(xiàn)在4月16日(2010年)；穩(wěn)定通過(guò)20 ℃平均初始日期最早出現(xiàn)在4月29日(2000年)，最晚出現(xiàn)在5月31日(1991年)。多項(xiàng)式濾波分析表明，近35年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃的初始日期均呈明顯震蕩提前趨勢(shì)變化，且震蕩趨勢(shì)較為一致，20世紀(jì)90年代初期和2012～2014年為峰值區(qū)，21世紀(jì)以來(lái)穩(wěn)定通過(guò)10 ℃初始日期的震蕩幅度更加突出。

圖2　1981～2015年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10 ℃(a)和20 ℃(b)初始日期變化Fig.2　Annual changes in the beginning dates of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

M-K突變檢驗(yàn)(圖3)發(fā)現(xiàn)，近35年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃初始日期的正序列曲線均通過(guò)α=0.05顯著水平的信度線。穩(wěn)定通過(guò)10 ℃初始日期1981～1999年呈推遲趨勢(shì)，2000～2015年呈提前趨勢(shì)；穩(wěn)定通過(guò)20 ℃初始日期1981～1988和1995～2015年均呈提前趨勢(shì)，1989～1994年呈推遲趨勢(shì)。穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃初始日期的氣候突變點(diǎn)均出現(xiàn)在1997年。

注：2條虛直線分別表示α=0.05顯著水平的信度線(U=±1.96)。Note: The two imaginary straight lines stand for reliability lines at 0.05 level (U=±1.96). 圖3　1981～2015年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10 ℃(a)和20 ℃(b)初日M-K突變檢驗(yàn)Fig.3　M-K mutation test results of the beginning dates of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

2.2穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃終止日期由圖4可見(jiàn)，1981～2015年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃的終止日期歷年平均分別為11月13日和9月24日，日期序列均呈上升趨勢(shì)，變化率分別為1.4和0.9 d/10 a。穩(wěn)定通過(guò)10 ℃平均終止日期最早出現(xiàn)在10月19日(1981年)，最晚出現(xiàn)在11月27日(2011年)；穩(wěn)定通過(guò)20 ℃平均終止日期最早出現(xiàn)在9月7日(2006年)，最晚出現(xiàn)在10月6日(2007年)。多項(xiàng)式濾波分析表明，近35年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃的終止日期震蕩趨勢(shì)較為平穩(wěn)，20世紀(jì)80年代中期、90年代末期和2012～2013年為穩(wěn)定通過(guò)10 ℃峰值區(qū)，20世紀(jì)90年代初期為穩(wěn)定通過(guò)20 ℃峰值區(qū)。

圖4　1981～2015年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10 ℃(a)和20 ℃(b)終止日期變化Fig.4　Annual changes in the ending dates of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

M-K突變檢驗(yàn)(圖5)發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃終止日期的正序列曲線均未通過(guò)α=0.05顯著水平的信度線。穩(wěn)定通過(guò)10 ℃終止日期除1986～1987年呈提前趨勢(shì)外，其余時(shí)段均呈推遲趨勢(shì)；穩(wěn)定通過(guò)20 ℃終止日期1981～2015年均呈推遲趨勢(shì)。穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃終止日期均未出現(xiàn)明顯的氣候突變點(diǎn)。

注：2條虛直線分別表示α=0.05顯著水平的信度線(U=±1.96)。Note: The two imaginary straight lines stand for reliability lines at 0.05 level (U=±1.96). 圖5　1981～2015年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10 ℃(a)和20 ℃(b)終日M-K突變檢驗(yàn)Fig.5　M-K mutation test results of the ending dates of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

2.3穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃持續(xù)日數(shù)由圖6可見(jiàn)，1981～2015年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃持續(xù)日數(shù)均呈增加趨勢(shì)，變化率分別為3.6和4.0 d/10 a。近35年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10 ℃持續(xù)日數(shù)平均為232 d，最多日數(shù)為255 d(2002年)，最少日數(shù)為200 d(1987年)；穩(wěn)定通過(guò)20 ℃持續(xù)日數(shù)平均為132 d，最多日數(shù)為156 d(2007年)，最少日數(shù)為108 d(1984年)。多項(xiàng)式濾波分析表明，近35年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃持續(xù)日數(shù)均呈震蕩增加趨勢(shì)變化，且震蕩趨勢(shì)總體一致，21世紀(jì)初期為峰值區(qū)，21世紀(jì)以來(lái)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃持續(xù)日數(shù)的震蕩幅度均更加突出。

圖6　1981～2015年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10 ℃(a)和20 ℃(b)持續(xù)日數(shù)變化Fig.6　Annual changes in the continuous days of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

M-K突變檢驗(yàn)(圖7)發(fā)現(xiàn)，六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃持續(xù)日數(shù)的正序列曲線均通過(guò)α=0.05顯著水平的信度線。穩(wěn)定通過(guò)10 ℃持續(xù)日數(shù)1987～1988和1992～1994年呈減少趨勢(shì)，在其余時(shí)段均呈增加趨勢(shì)；穩(wěn)定通過(guò)20 ℃持續(xù)日數(shù)除1990～1993年呈減少趨勢(shì)外，其余時(shí)段均呈增加趨勢(shì)。穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃持續(xù)日數(shù)的氣候突變點(diǎn)分別出現(xiàn)在1997、1994年。

注：2條虛直線分別表示α=0.05顯著水平的信度線(U=±1.96)。Note: The two imaginary straight lines stand for reliability lines at 0.05 level (U=±1.96). 圖7　1981～2015年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10 ℃(a)和20 ℃(b)持續(xù)日數(shù)M-K突變檢驗(yàn)Fig.7　M-K mutation test results of the continuous days of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

2.4穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃積溫由圖8可見(jiàn)，1981～2015年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃平均積溫均呈增加趨勢(shì)，變化率分別為126.7和116.0 (℃·d)/10 a。近35年穩(wěn)定通過(guò)10 ℃積溫平均為5 049.1 ℃·d，最大值為5 538.6 ℃·d(2006年)，最小值為4 500.1 ℃·d(1987年)；穩(wěn)定通過(guò)20 ℃積溫平均為3 361.4 ℃·d，最大值為3 968.3 ℃·d(2007年)，最小值為2 826.5 ℃·d(1984年)。多項(xiàng)式濾波分析表明，近35年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃積溫均呈明顯的震蕩增加趨勢(shì)變化，震蕩趨勢(shì)總體一致，21世紀(jì)初期為峰值區(qū)，且積溫與持續(xù)日數(shù)呈顯著的正相關(guān)變化。

圖8　1981～2015年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10 ℃(a)和20 ℃(b)積溫變化Fig.8　Annual changes in the accumulated temperature of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

M-K突變檢驗(yàn)(圖9)發(fā)現(xiàn)，近35年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃積溫的正序列曲線均通過(guò)α=0.05顯著水平的信度線。穩(wěn)定通過(guò)10 ℃積溫除1986～1989和1991～1993年呈減少趨勢(shì)外，其余時(shí)段均呈增加趨勢(shì)；穩(wěn)定通過(guò)20 ℃持續(xù)日數(shù)除1990～1993年呈減少趨勢(shì)外，其余時(shí)段均呈增加趨勢(shì)。穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃積溫的氣候突變點(diǎn)均出現(xiàn)在1994年。

注：2條虛直線分別表示α=0.05顯著水平的信度線(U=±1.96)。Note: The two imaginary straight lines stand for reliability lines at 0.05 level (U=±1.96). 圖9　1981～2015年六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10 ℃(a)和20 ℃(b)積溫M-K突變檢驗(yàn)Fig.9　M-K mutation test results of the accumulated temperature of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

3　結(jié)論與討論

(1)近35年來(lái)六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃的初始日期均呈提前趨勢(shì)，變化率分別為-2.2和-3.1 d/10 a，平均初日分別出現(xiàn)在3月27日和5月17日；終止日期均呈推遲趨勢(shì)，變化率分別為1.4和0.9 d/10 a，平均終日分別出現(xiàn)在11月13日和9月24日。

(2)近35年來(lái)六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃的持續(xù)日數(shù)均呈增加趨勢(shì)，變化率分別為3.6和4.0 d/10 a，持續(xù)日數(shù)平均值分別為232和132 d；穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃的積溫均呈增加趨勢(shì)，變化率分別為126.7和116.0(℃·d)/10 a，積溫平均值分別為5 049.1和3 361.4 ℃·d。

(3)近35年來(lái)六安地區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10、20 ℃的初始日期、持續(xù)日數(shù)和積溫均在20世紀(jì)90年代發(fā)生顯著性突變，說(shuō)明自20世紀(jì)90年代以來(lái)六安地區(qū)熱量資源顯著增加。熱量資源的顯著增加為熱量要求較高的農(nóng)作物(如水稻)生產(chǎn)種植提供了有利條件，給農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)民增收帶來(lái)新的機(jī)遇；另一方面，隨著熱量資源的增加，可能加深原本受熱量限制的病蟲(chóng)害發(fā)生頻率和程度，此外，氣候變暖也將使極端天氣事件發(fā)生的強(qiáng)度和頻率隨之變化。

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Analysis of Changing Characteristics of Agricultural Boundary Temperature in Lu’an City during Recent 35 Years

CAO Qiang1, WU Qiong2, LI Tao1

(1. Lu’an Meteorological Bureau, Lu’an, Anhui 237011; 2. Anhui Meteorological Bureau, Hefei, Anhui 230061)

Based on the daily average temperature data from meteorological stations in 6 counties in Lu’an City during 1981-2015, changing characteristics of the beginning and ending dates, continuous days, and accumulated temperature of ≥10 and ≥20 ℃ were analyzed by using linear climate tendency analysis and M-K nonparametric mutation analysis. The results showed that in Lu’an City during recent 35 years, the beginning dates of ≥10 and ≥20 ℃ were 2.2 and 3.1 d/10 a earlier respectively, and their abrupt changes occurred in 1997; the ending dates were 1.4 and 0.9 d/10 a later respectively, but the ending dates had no significant abrupt change. The continuous days of ≥10 and ≥20 ℃ increased significantly by 3.6 and 4.0 d/10 a respectively, and the abrupt changes happened around 1997 and 1994 respectively. The accumulated temperature of ≥10 and ≥20 ℃ also increased significantly by 126.7 and 116.0 ℃/10 a respectively, and the abrupt changes appeared around 1994.

Boundary temperature; Accumulated temperature; Change characteristics; Lu’an City

曹強(qiáng)(1991- )，男，安徽界首人，助理工程師，從事農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)與研究工作。

2016-05-03

S 161.2

A

0517-6611(2016)19-218-04