新疆石河子地區(qū)熱量資源變化特征分析*

魯學(xué)浩，朱蓉慧，張 鑫，李紅英

（新疆石河子烏蘭烏蘇農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，新疆 石河子 832000）

0 引言

氣候變暖已成為人類社會(huì)關(guān)心的問題之一。世界氣象組織評估未來氣候變化，預(yù)計(jì)21 世紀(jì)末地表溫度將升高 1.1 ～6.4 ℃[1-2]。由于氣候變暖所帶來地域性熱量資源差異對地方安排農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)影響很大，在氣候變化過程中，研究掌握地方熱量資源變化特征，對科學(xué)安排農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。氣候變暖在不同地區(qū)熱量資源存在不同的變化趨勢[3-5]，其差異也較大。如：劉星燕[6]研究張家口地區(qū)年平均氣溫十年升高0.40 ℃，鄭艷萍[7]研究唐山地區(qū)年平均氣溫十年升高0.38 ℃；刁軍[8]研究沈陽地區(qū)年平均氣溫十年升高0.20 ℃；任利利[9]研究陜西漢江上游年平均氣溫十年升高0.11 ℃；蘇曉丹[10]研究黑龍江省年平均氣溫十年升高0.39 ℃等。氣溫升高則導(dǎo)致熱量資源的增加[11-13]，在開發(fā)利用熱量資源過程中，掌握地方性氣溫及熱量資源的變化規(guī)律，可為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整服務(wù)。本文針對新疆石河子地區(qū)1954—2015年氣候資料，運(yùn)用氣候診斷分析方法，研究石河子地區(qū)氣候變暖及熱量資源特征變化，并探討石河子地區(qū)熱量資源開發(fā)利用途徑，為農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供決策依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

資料來自于新疆石河子氣象局檔案室，包含石河子、莫索灣、炮臺(tái)及烏蘭烏蘇四個(gè)國家級氣象監(jiān)測站。分別計(jì)算年平均氣溫，分析氣候變暖情景。運(yùn)用5日滑動(dòng)平均法[14]求取≥ 0 ℃、≥10 ℃積溫，并代表當(dāng)?shù)責(zé)崃抠Y源。

1.2 分析方法

運(yùn)用一元線性方程氣候傾向率方法[14]分析氣溫變化趨勢，運(yùn)用Mann-Kendall[15]檢驗(yàn)分析氣溫突變特征。計(jì)算分析在Excel 程序[16]支持下完成運(yùn)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 年平均氣溫變化特征

圖1 石河子地區(qū)年平均氣溫變化

石河子地區(qū)1954—2015年年平均氣溫為7.3 ℃，1954年最低平均溫度為4.5 ℃，2006年最高平均溫度為 9.1 ℃，極差為 4.6 ℃。由圖1 可知，1954—2015年新疆石河子地區(qū)年平均氣溫呈上升趨勢，線性方程為yt=0.039 5x-71.179，序列相關(guān)系數(shù)為0.700 6，達(dá)到 P ＜ 0.01 極顯著水平，氣候傾向率為 0.40 ℃/10 a，年平均氣溫線性升高2.4 ℃。經(jīng)Mann-Kendall 突變檢驗(yàn)，石河子地區(qū)1954—2015年年平均氣溫序列在1988年、1989年發(fā)生氣候突變，突變之前 1954—1988年年平均氣溫為6.7 ℃，突變之后1989—2015年年平均氣溫為8.0 ℃，氣候突變前后年平均氣溫升高1.3 ℃，占平均氣溫的17.8%。

2.2 熱量資源變化特征

2.2.1 ≥0 ℃積溫

圖2 石河子地區(qū)≥0 ℃積溫變化

石河子地區(qū)≥0 ℃積溫1954—2015年平均值為 4 051 ℃·d。1997年積溫量最多為 4 576 ℃·d，1960年最少為 3 514 ℃·d，極差為 1 062 ℃·d。由圖2 可知，≥0 ℃積溫年際變化呈波動(dòng)上升趨勢，線性方程為y = 9.685 9x - 151 70，序列相關(guān)系數(shù)為0.755 4 （P ＜ 0.01） 達(dá)到極顯著水平，氣候傾向率為96.86 ℃·d/10 a，≥ 0 ℃積溫線性增加 600 ℃·d。通過Mann-Kendall 突變檢驗(yàn)，石河子地區(qū)≥0 ℃積溫在1985年、1986年出現(xiàn)氣候突變，突變之前 1954—1985年≥0 ℃積溫平均值為 3 903 ℃·d，突變之后1986—2015年平均值為 4 209 ℃·d，同比增加 ≥ 0 ℃積溫306 ℃·d，占≥0 ℃積溫平均值的7.6%。

2.2.2 ≥10 ℃積溫

圖3 石河子地區(qū)≥10 ℃積溫變化

石河子地區(qū)1954—2015年≥10 ℃積溫平均值為 3 600 ℃·d，1997年積溫量最多為 4 428 ℃·d，1955年最少為 2 853 ℃·d，極差為 1 575 ℃·d。由圖3 可知，≥10 ℃積溫年際變化呈波動(dòng)上升趨勢，線性方程為y=11.92x-20 055，序列相關(guān)系數(shù)為0.682 0（P ＜0.01）達(dá)到極顯著水平，氣候傾向率為119.20℃·d/10 a，線性增加 739 ℃·d 。通過 Mann-Kendall突變檢驗(yàn)，石河子地區(qū)≥10 ℃積溫在1985年、1986年突變增溫，突變之前1954—1985年≥10 ℃積溫平均值為 3 424 ℃·d，突變之后 1986—2015年平均值為 3 788 ℃·d，同比≥10 ℃積溫增加 364 ℃·d，占≥10 ℃積溫平均值的10.1%。

3 結(jié)論

（1）石河子地區(qū)氣溫升高氣候明顯變暖，年平均氣溫傾向率為0.39 ℃/10 a，線性升高2.4 ℃。在1988年、1989年發(fā)生氣候突變，突變之后年平均氣溫升高了1.3 ℃。（2）因氣溫升高氣候變暖石河子地區(qū)熱量資源明顯增加?！? ℃、≥10 ℃積溫氣候傾向率分別為 96.86 ℃·d/10 a、119.20 ℃·d/10 a，線性增加600 ℃·d、739 ℃·d。熱量資源在 1985年、1986年出現(xiàn)突變，突變前后 ≥0 ℃積溫增加 306 ℃·d，≥10 ℃積溫增加 364 ℃·d。

4 討論

（1）氣候變暖熱量資源增加，使得大田作物生長期延長。從以上對熱量資源分析結(jié)果看，增加的積溫量可延長作物生長期20 d 左右。因此，適當(dāng)調(diào)整引種生育期較長的作物，可提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。氣候變暖能夠減少春、秋季低溫冷害，對于設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展，尤其對提高優(yōu)質(zhì)棉產(chǎn)量十分有利。（2）石河子地區(qū)熱量資源年際間變化差異較大，應(yīng)注意極端低溫年的發(fā)生。在氣候變暖的環(huán)境下，氣溫升高的同時(shí)作物蒸騰增加，加劇土壤水分蒸發(fā)，易發(fā)生干旱，對水環(huán)境影響較大。但溫度的升高也會(huì)使病蟲害周期加快，加重農(nóng)牧業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，氣候變暖對環(huán)境變化是一個(gè)利弊共存的過程。