玉屏縣≥10 ℃積溫的時間演變特征分析

李小蘭+陳軍+滕林+吳麗華+王麗麗

摘要 本文選取1980—2015年玉屏縣國家一般氣象站的日平均氣溫資料，利用趨勢分析法、M-K突變檢驗等方法，分析玉屏縣日平均氣溫穩(wěn)定通過10 ℃期間的初終日、持續(xù)日數(shù)以及積溫的時間變化特征。結(jié)果表明，近36年玉屏縣日平均氣溫穩(wěn)定通過10 ℃的積溫和持續(xù)日數(shù)總體呈增加趨勢（P<0.05），其變化率分別為50.26 ℃·d/10年和6.65 d/10年。1994年玉屏縣的日均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃積溫發(fā)生突變，1998年和2003年日均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃持續(xù)日數(shù)發(fā)生突變，持續(xù)日數(shù)的突變時間落后于積溫的突變時間；玉屏縣日平均氣溫穩(wěn)定通過10 ℃的開始日期總體呈下降趨勢，每10年提前3 d左右開始，結(jié)束日期總體呈上升趨勢，每10年推后0.5 d左右結(jié)束。

關(guān)鍵詞 氣候變化；積溫；時間變化；突變；貴州玉屏

中圖分類號 P468.0+21 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）02-0221-03

Analysis on Temporal Evolution Characteristics of Accumulated Temperature Above 10 ℃ in Yuping County

LI Xiao-lan 1 CHEN Jun 2 TENG Lin 3 WU Li-hua 1 WANG Li-li 1

（1 Yuping Meteorological Station in Guizhou Province，Yuping Guizhou 554000； 2 Tongren Meteorological Bureau； 3 Jianhe Meteorological Station）

Absrtact Based on the daily mean temperature data of National General Meteorological Station in Yuping County from1980 to 2015，Using trend analysis method and Mann-Kendall test，the paper analyzed the temporal evolution characteristics of the first date，last date，duration and accumulated temperature when the daily mean temperature data steadily pass through 10 ℃. The results showed that accumulated temperature and duration passing through the temperature of 10 ℃ showed increased trend in nearly 36 years in Yuping County，with the change rate of 50.26 ℃·d per 10 years and 6.65 d per 10 years respectively.When the daily mean temperature was above 10 ℃，the accumulated temperature and duration changed abruptly in 1994，1998 and 2003，the abrupt change time of duration was lagged behind that of accumulated temperature；the first date for the daily temperature to steadily pass 10 ℃ was moved up 3 days per decade，and the last date for the daily temperature to steadily pass 10 ℃ was postpone about 0.5 days per decade.

Key words climate change；accumulated temperature；temporal change；abrupt change；Yuping Guizhou

目前，氣候突變是全球普遍存在和重點關(guān)注的問題。IPCC第5次評估報告指出，過去130年全球氣溫升高了0.85 ℃，相對于1986—2005年而言，全球的地表平均氣溫在2016—2035年將升高0.3～0.7 ℃，2081—2100年將升高0.3～4.8 ℃[1]。在全球氣候變暖的大環(huán)境下，農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展將受到嚴重的威脅和制約[2]，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本環(huán)境條件和物質(zhì)能源是農(nóng)業(yè)氣候資源，因而農(nóng)業(yè)氣象資源直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，并在一定程度上決定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局和結(jié)構(gòu)、作物種類和品種、栽培管理措施、種植方式和耕作制度，最終影響農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。因此，研究氣候變化對農(nóng)業(yè)氣候資源的影響具有重要的現(xiàn)實意義。季生太等[3]研究顯示，近45年黑龍江省≥10 ℃的積溫表現(xiàn)出顯著的上升趨勢。王 健等[4]指出，石河子市近57年≥0 ℃和≥10 ℃積溫均呈現(xiàn)出增加的趨勢，并且近20年的增幅明顯高于前20年的增幅。浦金涌等[5]認為，1961—2010年天水市的年平均氣溫、年平均最低氣溫、≥10 ℃的積溫及其日數(shù)均呈現(xiàn)出增加的趨勢。馬德栗等[6]研究得出，≥10 ℃的初日表現(xiàn)出顯著的提前趨勢，但是終日表現(xiàn)出向后推遲的趨勢，同時持續(xù)的天數(shù)明顯上漲。唐寶琪等[7]研究發(fā)現(xiàn)，華東地區(qū)日平均氣溫穩(wěn)定通過10 ℃積溫及持續(xù)日數(shù)呈顯著增加趨勢。連 超等[8]研究得出，1961—2010年云南省地區(qū)≥10 ℃的活動積溫表現(xiàn)出顯著的上升趨勢。李春艷等[9]研究表明近50年河套地區(qū)東部≥10 ℃的積溫均呈增加趨勢，初終日間隔明顯延長，存在3年和9年左右的長周期。endprint

玉屏縣屬中亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，冬無嚴寒，夏無酷暑，春秋多低溫陰雨，夏季降水集中，盛夏多伏旱，無霜期較長，雨熱基本同季。歷年平均氣溫16.8 ℃，極端最高氣溫39.7 ℃，出現(xiàn)在7月；極端最低氣溫-10.7 ℃，出現(xiàn)在1月。年平均降水量為1 185.5 mm，最多月為6月（180.9 mm）；最少月為12月（35.8 mm）；夏季（6—8月）降水最多，為457.5 mm，占年降水總量的39%；春季（3—5月）次之，為368.0 mm，占年降水量的31%；秋季降水量為229.5 mm，占年降水量的19%；冬季降水量最少，為130.2 mm，占年降水量的11%。

本文運用線性擬合直線趨勢分析圖法、M-K突變檢驗等方法，分析玉屏縣農(nóng)業(yè)界限溫度、積溫、初終日及持續(xù)日數(shù)的變化特征，旨在更全面地認識農(nóng)業(yè)界限溫度及其積溫變化規(guī)律，為玉屏縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及特色農(nóng)作物種植提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

本文所用氣象資料取自貴州省氣象信息中心，為玉屏國家一般氣象站1980年1月1日至2015年12月31日的日平均氣溫，所有資料的A文件經(jīng)過格式審查和質(zhì)量控制。

1.2 研究方法

1.2.1 穩(wěn)定通過界限溫度初終日期的確定。界限溫度是一個具有普遍意義的、標志某些重要物候現(xiàn)象或農(nóng)事活動的開始、終止或轉(zhuǎn)折的溫度，常用的界限溫度有日平均溫度0、5、10、15、20 ℃等。界限溫度的出現(xiàn)日期、終止日期、持續(xù)日數(shù)以及積溫的多少對確定特定領域的作物布局、耕作制度、品種搭配等具有十分重要的意義。其中10 ℃作為喜溫作物生長的起始溫度，15 ℃是喜溫作物開始積極生長的日期，大部分農(nóng)作物進入旺盛生長期，20 ℃作為水稻安全抽穗、開花的指標。因此，本文通過對玉屏縣≥10 ℃界限溫度期間的農(nóng)業(yè)氣候資源在時間序列上進行初步研究和分析，總結(jié)其時間上的變化特征。采用5日滑動平均法計算日平均氣溫穩(wěn)定通過各界限溫度的的初日、終日日期[10]，通過初日和終日日期計算期間的積溫和持續(xù)日數(shù)。積溫的表達式為

式中，A 為積溫（℃·d），n為某時段內(nèi)的天數(shù)（d），Ti為日平均氣溫（℃）。

1.2.2 溫度的海拔高度訂正。氣溫的空間分布主要受經(jīng)緯度、下墊面、海拔及地形條件等眾多因素的影響，而海拔高度是影響玉屏縣氣溫的主要因素。在對流層中，當海拔每升高100 m，氣溫則下降0.65 ℃。

1.2.3 Mann-Kendall突變檢驗法。Mann-Kendall突變檢驗法是以氣候序列平穩(wěn)為前提，且該序列隨機獨立，其概率分布等同，具體計算步驟參照相關(guān)文獻[11-12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 ≥10 ℃積溫時間

由圖1可知，近36年玉屏縣日平均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃多年平均積溫為5 563.99 ℃·d，總體呈不斷上升趨勢，上升的速度約為50.26 ℃·d/10年。1982年出現(xiàn)最低值，為5 263.7 ℃·d；2008年出現(xiàn)最高值，為5 919.1 ℃·d，最低值與最高值相差655.4 ℃·d，表明年際變化幅度比較大。由10年平均積溫數(shù)據(jù)可知，1980年以來玉屏縣日均氣溫穩(wěn)定通過10 ℃積溫呈不斷上漲趨勢，由20世紀80年代的5 404.24 ℃·d上漲至21世紀以后的5 619.36 ℃·d。1980—1996年的積溫變化幅度比較小，1997年至21世紀初上漲的幅度比較大。從積溫距平來看，除1984年和1990年外，1980—1997年其余年份積溫距平均為負距平；除2000年和2012年外，1997年以后積溫距平均為正距平。

對玉屏縣年積溫序列進行M-K突變檢驗（圖2），結(jié)果表明，玉屏縣近36年日平均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃積溫的突變發(fā)生在1994年，UB和UF 2條曲線的相交點在±1.96臨界線間，突變前積溫（5 310 ℃·d）比突變后積溫（5 534 ℃·d）少224 ℃·d，由此可知自1994年以后積溫呈明顯的上漲趨勢，同時積溫距平的年際變化與積溫上漲趨勢表現(xiàn)一致。

2.2 ≥10 ℃持續(xù)日數(shù)

對1980—2015年玉屏縣日平均氣溫≥10 ℃持續(xù)日數(shù)的時間序列變化（圖3）進行分析。由圖可知，從持續(xù)日數(shù)的線性趨勢來看，玉屏縣近36年日平均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃的持續(xù)日數(shù)總體呈上漲的趨勢，但是上漲非常緩慢，其上漲的速度為6.65 d/10年，最小值為221 d（2009年），最大值為277 d（2001年），最小值與最大值之間相差56 d。從10年平均值數(shù)據(jù)可知，1980年以來≥10 ℃持續(xù)日數(shù)總體呈緩慢增加的趨勢，1980—1995年維持在240 d左右，變化幅度比較??；1997、2009年出現(xiàn)突變值，1997年以后持續(xù)日數(shù)總體呈增加趨勢。從圖中的持續(xù)日數(shù)距平來看，1996年及以前日數(shù)距平大多為負距平，而1997年以后日數(shù)距平則以正距平為主。結(jié)合圖1與圖3的總體形勢來看，日平均氣溫穩(wěn)定 ≥10 ℃持續(xù)日數(shù)的10年均值變化與積溫的10年均值變化基本一致。

對1980—2015年玉屏縣日均溫≥10 ℃持續(xù)日數(shù)序列進行M-K突變檢驗（圖4）。結(jié)果表明，玉屏縣近36年日平均氣溫穩(wěn)定通過10 ℃持續(xù)日數(shù)的突變發(fā)生在1998年和2003年，略落后于積溫突變，UB和UF曲線相交點于±1.96臨界線之間，其中1998年的突變通過α=0.05和u=1.96的置信水平檢測，突變前的持續(xù)日數(shù)（255 d）較突變后的持續(xù)日數(shù)（267.69 d）少12.69 d，由此可知自1998年以后持續(xù)日數(shù)總體呈增加趨勢。

2.3 ≥10 ℃初終日期

對1980—2015年玉屏縣日均溫≥10 ℃期間的初日、終日（圖5）展開分析。由圖5（a）可知，近36年來玉屏縣穩(wěn)定通過10 ℃的開始日期呈下降趨勢，即穩(wěn)定通過10 ℃的開始日期越來越早，初日最早出現(xiàn)時間為3月1日（2001年），初日最晚出現(xiàn)時間為4月15日（1987年和2010年），最早出現(xiàn)時間與最晚出現(xiàn)時間相差46 d，每10年提前3 d左右；由圖5（b）可知，穩(wěn)定通過10 ℃的結(jié)束日期呈平緩上升趨勢，即穩(wěn)定通過10 ℃的結(jié)束日期越來越晚，終日最早出現(xiàn)時間為11月4日（1987年），終日最晚出現(xiàn)時間為12月9日（1980年），兩者相差25 d，每10年推后0.5 d左右結(jié)束。因此，穩(wěn)定通過10 ℃的終日推遲程度小于初始日期提前程度。endprint

3 結(jié)論與討論

基于傳統(tǒng)積溫的統(tǒng)計與分析方法，本文對1980—2015年玉屏縣逐年日平均氣溫≥10 ℃溫度的積溫、連續(xù)日數(shù)、初日和終日進行分析，得出反映玉屏縣≥10 ℃氣溫的趨勢變化，結(jié)論如下。

（1）近36年玉屏縣日平均氣溫穩(wěn)定通過10 ℃的積溫和持續(xù)日數(shù)總體都呈現(xiàn)增加趨勢（P<0.05），其變化率分別為50.26 ℃·d/10年和6.65 d/10年。

（2）1994年玉屏縣的日均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃積溫發(fā)生突變，1998年和2003年日均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃持續(xù)日數(shù)發(fā)生突變，持續(xù)日數(shù)的突變時間落后于積溫的突變時間；持續(xù)日數(shù)的10年均值變化與積溫的10年均值變化基本一致。

（3）玉屏縣日均氣溫穩(wěn)定通過10 ℃的開始日期越來越早，初日最早出現(xiàn)時間為3月1日（2001年），初日最晚出現(xiàn)時間為4月15日（1987年和2010年），最早出現(xiàn)時間與最晚出現(xiàn)時間相差46 d，每10年提前3 d左右開始；結(jié)束日期越來越晚，終日最早出現(xiàn)時間為11月4日（1987年），終日最晚出現(xiàn)時間為12月9日（1980年），兩者相差25 d，每10年推遲0.5 d左右結(jié)束；穩(wěn)定通過10 ℃的終日推遲程度小于初始日期提前程度。

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