吉林市冬季氣候變化對設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響

楊俊玲 王立民 李濤 鮑晶

摘要 利用吉林市氣象臺的氣象觀測資料建立時間序列，采用數(shù)理統(tǒng)計、趨勢相關(guān)分析和Mann-Kendall突變檢驗，對吉林的氣溫、降水和日照年序列進(jìn)行了分析，以揭示吉林氣候變化特征及其突變事實。結(jié)果表明，近57年來因氣候變暖，吉林市冬季溫度升高，氣候要素變化穩(wěn)定性較差。冬季氣溫升高、日照減少、降水量增加、連續(xù)陰雨天數(shù)增多等氣象要素不穩(wěn)定變化是吉林冬季氣候特點，這種氣候特點對設(shè)施農(nóng)業(yè)影響較大。

關(guān)鍵詞 冬季氣候資源;趨勢變化;設(shè)施農(nóng)業(yè);Mann-Kendall檢驗

中圖分類號：P467 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3305（2020）02-114-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.02.045

Influence of Winter Climate Change on Facility Agriculture in Jilin City

YANG Jun-ling? et al（Jilin Meteorological Bureau，Jilin，Jilin 132013）

Abstract Based on the meteorological observation data of Jilin meteorological station，the time series was established，and the temperature，precipitation and sunshine year series of Jilin were analyzed by using mathematical statistics，trend correlation analysis and Mann Kendall mutation test，so as to reveal the climate change characteristics and mutation facts of Jilin. The results showed that in recent 57 years，due to climate warming，the temperature of Jilin City in winter increased，and the stability of climate change was poor. The unstable changes of meteorological elements such as the increase of winter temperature，the decrease of sunshine，the increase of precipitation and the increase of continuous rainy days were the characteristics of Jilin winter climate，which had a great impact on facility agriculture.

Key words? ?Winter climate resources;Trend change;Facility agriculture;Mann？-Kendall test

氣候的變化，往往是制約地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，特別是農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素，尤其在全球氣候日趨異常的情況下，充分認(rèn)識和掌握氣候變化規(guī)律，科學(xué)合理地利用氣候資源，對發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)十分重要。林學(xué)椿研究近40年我國氣候趨勢指出，我國年平均氣溫以0.04℃/10年的傾向率上升，年降水量以12.66 mm/10年速度減少，而長江流域及西南地區(qū)的年平均氣溫不但沒有增加，反而呈下降趨勢[1]。氣候變暖、冬季氣溫升高突出[2-4]，使氣候變化更加不穩(wěn)定[5]，給冬季農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來阻礙。據(jù)最新研究，近40年（1971—2010年）吉林平均氣溫線性趨勢升高，日照線性減少，降水線性增加[6]。分析和掌握吉林冬季氣候變化特點對發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)有著重要意義。筆者利用吉林地區(qū)1961—2017年氣象資料，研究冬季氣候變化特征，并討論冬季氣候變化對設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響及應(yīng)對策略，旨在為該地區(qū)發(fā)展冬季設(shè)施農(nóng)業(yè)提供農(nóng)業(yè)氣候?qū)W依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

吉林市地處吉林省中部偏東，松遼平原向長白山過渡地帶，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，氣溫年較差較大，春季少雨、干燥、多大風(fēng)，夏季溫?zé)岫嘤?，秋季涼爽多晴好天氣，晝夜溫差較大，冬季漫長寒冷。吉林地區(qū)一年一熟耕作制，4—9月為大田耕作期;9月中下旬至翌年4月為有霜期，是設(shè)施農(nóng)業(yè)塑料大棚生產(chǎn)栽培期;11月至翌年2月為較寒冷期。過去其他時節(jié)瓜果、蔬菜提供大部分靠外運，只有極少部分靠當(dāng)?shù)卦O(shè)施農(nóng)業(yè)提供。近年來，隨著人們對設(shè)施農(nóng)業(yè)的高度重視，設(shè)施農(nóng)業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，規(guī)模迅速擴(kuò)大，效益逐年提高。設(shè)施農(nóng)業(yè)以其避災(zāi)、高效、穩(wěn)定增收的優(yōu)勢，已經(jīng)成為北方農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。

1.2 資料來源與分析方法

選用吉林市氣象局1961—2017年的氣溫、降水量和日照時數(shù)資料，采用常規(guī)統(tǒng)計和線性回歸趨勢分析、Mann-Kendall突變檢驗，對冬季平均氣溫、降水量和日照時數(shù)的變化趨勢、規(guī)律進(jìn)行分析。趨勢分析利用計算的氣象要素時間序列，以時間t為自變量，要素y為因變量，建立一元回歸方程：y（t）=a+bt， 其中，b為線性趨勢項，b>0表示遞增，b<0表示遞減，b=0時表示沒有變化。b×10為變化傾向率，其單位為某要素單位/10年。

Mann-Kendall為非參數(shù)統(tǒng)計方法，主要用于分析氣象、水文要素在時間序列上的變化趨勢和突變狀況，應(yīng)用中樣本無需遵從正態(tài)分布，且檢驗結(jié)果不受少數(shù)異常值干擾。Mann-Kendall檢驗方法通過構(gòu)造正序列UF和逆序列UB進(jìn)行計算，根據(jù)正逆序列統(tǒng)計量的曲線判斷變化趨勢及突變特征。如果2條曲線超過臨界直線，則表明上升或下降趨勢顯著，如果2條曲線出現(xiàn)交點，且交點在臨界直線之間，那么交點對應(yīng)的時刻就是突變開始的時刻。該檢驗方法具有檢驗范圍寬、定量化程度高、人為性小等特點，而且可以明確突變開始的時間，并指出突變區(qū)域。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣候因子冬季變化特征

由圖1和表1的分析可見，吉林冬季平均氣溫自1961年以來呈波動上升趨勢，上升率為0.63℃/10年。20世紀(jì)60年代吉林平均氣溫為-12.86℃，70年代年平均氣溫為-12.22℃，上升幅度高達(dá)0.64℃;80年代年平均氣溫為-11.91℃，與70年代相比，上升幅度達(dá)0.31℃;90年代年平均氣溫躍升為-11.48℃，與80年代相比，上升幅度高達(dá)0.43℃;2001—2017年，年平均氣溫躍升為-9.8℃，與20世紀(jì)90年代相比，上升幅度為1.68℃。

由圖2及表1的分析可見，與氣溫變化規(guī)律相同，吉林降水量呈上升趨勢，上升率6.76 mm/10年。20世紀(jì)60年代年降水量34.08 mm左右，70、80和90年代年均降雨量在27.0～33.0 mm變化，屬于少雨時段;進(jìn)入21世紀(jì)，冬季降水量急劇上升，21世紀(jì)初期的10年年均降水量為49.90 mm左右，2011—2016年年均降水量達(dá)到62.30 mm左右，吉林氣候總體上呈現(xiàn)高溫多雨的特征。

由圖3及表1的分析可見，日照與溫度、降水變化規(guī)律不同，吉林冬季日照呈逐年減少趨勢，下降率為-34.1 h/10年。

由圖4及表1的分析可見，極端最低氣溫呈上升趨勢，上升率1.35℃/10年。20世紀(jì)70、80年代變化不大，進(jìn)入21世紀(jì)氣溫明顯升高，升溫幅度較大。

2.2 氣候因子的突變檢驗

由圖5可見，吉林冬季平均氣溫的UF和UB曲線在置信度區(qū)間95%（α=0.05）內(nèi)有交叉點，交叉點通過了95%（α=0.05）顯著水平檢驗，說明吉林冬季平均氣溫在1985年后有暖突變。1961—1982年，UF曲線值小于0，表明年平均氣溫呈下降趨勢，1983年以來年平均氣溫呈增加趨勢，尤其1990年以后，UF線超出臨界值范圍，表明年平均氣溫呈現(xiàn)顯著升高的趨勢。

由圖6可見，吉林冬季降水量的UF和UB曲線在1988年前后有交叉，冬季降水量自1982年以后呈上升趨勢，尤其是1988—2016年，冬季降水量增加趨勢明顯，表明冬季降水量在1988年后發(fā)生突變。

3 結(jié)論與討論

（1）吉林近57年來，冬季氣溫條件總體升高對設(shè)施農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)有利，但日照資源卻呈較為明顯的減少趨勢，這對設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可能造成不利影響。

（2）由于冬季降水呈上升趨勢，陰雨天數(shù)較多。低溫和連陰天等影響設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要氣象災(zāi)害在近57年來均有加重趨勢。低溫災(zāi)害總體上雖然因為氣溫的升高而減少，但能夠?qū)υO(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成顯著影響的中度和重度低溫災(zāi)害卻呈增加的趨勢。連陰天災(zāi)害的變化較低溫災(zāi)害更為明顯。

（3）按照近57年的氣候變化趨勢，氣溫總體利于設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但日照條件則越發(fā)不利于設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。同時，極端的低溫災(zāi)害和連陰天災(zāi)害也可能會呈增加趨勢。因此，對于未來的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和布局而言，應(yīng)在充分利用有利的氣候資源發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)的同時，做好應(yīng)對極端低溫和寡照等氣象災(zāi)害的準(zhǔn)備。光照時間日趨減少、氣溫變化幅度大是吉林地區(qū)冬季設(shè)施農(nóng)業(yè)的氣候特點，尤其1、2月的低溫寡照對設(shè)施農(nóng)業(yè)及蔬菜大棚生產(chǎn)顯現(xiàn)能源不足，在栽培過程中盡可能躲避寒冷或增加取暖設(shè)備，確保設(shè)施作物不受凍害。

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責(zé)任編輯：鄭丹丹