延邊地區(qū)夏季高溫變化特征及其對農(nóng)業(yè)的影響

高安芳，鄧奎財，付 強

（1 延邊朝鮮族自治州氣象臺，133001，吉林延吉；2 吉林省延邊農(nóng)業(yè)氣象試驗站，133001，吉林延吉）

在全球變暖的趨勢下，天氣和氣候極端事件頻發(fā)，高溫天氣已成為社會各行各業(yè)及氣象學(xué)者重要關(guān)注的一類災(zāi)害性天氣。延邊地區(qū)東臨日本海，北部、西部有高山作為天然屏障，為中溫帶濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，在氣候變暖的趨勢下，高溫天氣不斷增多，給當(dāng)?shù)仉娏?、供水、農(nóng)業(yè)、旅游、衛(wèi)生健康等社會各領(lǐng)域以及大眾的日常生活帶來顯著影響。

1 高溫的定義及數(shù)據(jù)來源

1.1 高溫的定義

通常當(dāng)某地日最高氣溫≥35 ℃時將這一天定義為一個高溫日，但我國幅員遼闊，延邊朝鮮族自治州位于我國東北地區(qū)，緯度較高，參考相關(guān)研究分析[1-3]將延邊8 個國家級觀測站點1976—2020 年夏季逐日最高氣溫數(shù)據(jù)從小到大排序，選取位列95%的數(shù)值作為高溫閾值，為32.2 ℃。當(dāng)某日最高氣溫大于高溫閾值時，則認為該日出現(xiàn)極端高溫事件。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所采用的資料主要包括：延邊8 個縣市1976—2020 年共45 年地面氣象觀測實況數(shù)據(jù)；1979—2020 年NCEP-DOE 逐月再分析資料，包括500 hPa 位勢高度場、850 hPa 溫度場；來自國家統(tǒng)計局的2004—2019 年延邊地區(qū)玉米總播種面積及產(chǎn)量。

2 延邊地區(qū)高溫日數(shù)變化特征

1976—2020 年延邊地區(qū)夏季高溫日數(shù)呈增加趨勢，增加速率為0.47 d/10 a，增加效果不顯著。由圖1可以看到1978 年、1997 年、2018 年延邊地區(qū)高溫日數(shù)極多，分別為105 d、134 d、149 d，并呈現(xiàn)增加趨勢，同時呈現(xiàn)以20 a 左右為一個周期的年代際變化特征。圖2 為延邊地區(qū)1976—2020 年夏季高溫日數(shù)Mann-Kendall 檢驗結(jié)果，可以看出1976—2006 年，延邊地區(qū)高溫日數(shù)呈減少趨勢，其中1984—1996 年減少趨勢顯著，2007—2020 年延邊地區(qū)高溫日數(shù)呈增加趨勢，趨勢不顯著。UF 和UB 曲線相交于2014 年和2015 年之間，交點位于0.05 置信區(qū)間，說明在此期間延邊地區(qū)高溫日數(shù)發(fā)生突變，突變后高溫日數(shù)增加趨勢明顯。

圖1 延邊地區(qū)1976—2020 年夏季高溫日數(shù)

圖2 延邊地區(qū)1976—2020 年高溫日數(shù)M-K 檢驗

3 延邊地區(qū)高溫事件環(huán)流背景分析

為消除趨勢變化對氣候要素相關(guān)分析結(jié)果的影響，對延邊地區(qū)高溫日數(shù)做去趨勢處理。分析延邊高溫日數(shù)與100 hPa 高度場的相關(guān)分布圖（如圖3 所示）發(fā)現(xiàn)，在東亞地區(qū)中緯度呈正相關(guān)關(guān)系，陰影區(qū)域通過0.05 顯著性檢驗，相關(guān)關(guān)系十分顯著。圖4 為高溫日數(shù)與500 hpa高度場相關(guān)分布圖，可以看出高溫日數(shù)與500 hPa 高度場在110°E～140°E，60°N～70°N 區(qū)域呈顯著的負相關(guān)關(guān)系，在110°E～140°E，35°N～50°N 區(qū)域呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，與100 hPa 正相關(guān)區(qū)域相似。在110°E～140°E，15°N～30°N 區(qū)域呈顯著的負相關(guān)關(guān)系，陰影區(qū)均通過0.05 顯著性檢驗。表明當(dāng)東亞地區(qū)對流層中上層位勢高度增強，對應(yīng)著延邊地區(qū)高溫日數(shù)的增多；東亞低緯或高緯地區(qū)位勢高度減弱，對應(yīng)著延邊地區(qū)高溫日數(shù)的增多。

圖3 延邊地區(qū)去趨勢高溫日數(shù)與夏季100 hPa 高度場相關(guān)分布圖

圖4 延邊地區(qū)去趨勢高溫日數(shù)與夏季500 hPa 高度場相關(guān)分布圖

分析延邊地區(qū)高溫日數(shù)與850 hPa 緯向風(fēng)和經(jīng)向風(fēng)的相關(guān)分布圖（圖略），可以發(fā)現(xiàn)延邊地區(qū)高溫日數(shù)與亞歐大陸東側(cè)中緯度低空順時針反氣旋環(huán)流呈顯著的正相關(guān)。

4 異常高溫對農(nóng)業(yè)的影響

對于延邊地區(qū)，高溫通常會導(dǎo)致干旱等極端天氣事件，對延邊地區(qū)農(nóng)業(yè)作物的生長產(chǎn)生一定的影響。參考李祎君等的研究[4]，對2004—2019 年延邊地區(qū)玉米產(chǎn)量進行分析，發(fā)現(xiàn)2011 年之前玉米產(chǎn)量呈下降趨勢，2011 年之后玉米產(chǎn)量呈波動上升趨勢。玉米產(chǎn)量變化趨勢與延邊地區(qū)高溫日數(shù)變化趨勢相似，對兩組數(shù)據(jù)進行皮爾遜相關(guān)分析，得到兩組數(shù)據(jù)為弱的正相關(guān)關(guān)系，說明高溫對延邊地區(qū)玉米產(chǎn)量有一定的影響。

5 結(jié)論

（1）延邊地區(qū)高溫日數(shù)呈增加趨勢，高溫日數(shù)合計大于100 d 的年份呈現(xiàn)以20 a 左右為一個周期的年代際變化特征。

（2）當(dāng)東亞中緯度地區(qū)對流層中上層為深厚的高壓系統(tǒng)時，有利于延邊地區(qū)高溫日數(shù)增多。

（3）高溫對延邊地區(qū)農(nóng)業(yè)作物的生長有一定的影響，加強對高溫天氣的預(yù)測和預(yù)防，為提升農(nóng)業(yè)作物產(chǎn)量提供參考。