论文部分内容阅读
摘要 为了解辽阳市≥10 ℃活动积温变化特征，为农业生产和防灾减灾提供科学依据，利用辽阳市气象局1956—2010年≥10 ℃初日、终日、持续日数及活动积温资料，分析近55年辽阳市≥10 ℃活动积温变化特征。结果表明：近55年来≥10 ℃初日呈弱提前趋势，≥10 ℃终日以1.75 d/10年的速率显著延后，≥10 ℃持续日数平均以2.57 d/10年的速率显著增多，≥10 ℃活动积温以58.4 ℃/10年的速率在显著增多。
关键词 ≥10 ℃活动积温；初日；终日；持续日数；变化特征；辽宁辽阳
中图分类号 P468.021 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）23-0274-02
辽阳市属温带大陆性季风气候，雨热同季，日照丰富，四季分明。常年平均气温为9.0 ℃，平均降水量为714.2 mm，平均日照时数为2 390.9 h，平均无霜期为177 d。适宜的气候使辽阳市成为辽宁省主要粮食产区。在气候变暖背景下，一些学者对辽阳市的温、光、水等进行了相关研究，安 娟等[1]的研究表明，辽阳市近50年年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温都在升高，辽阳市气候在变暖。徐 婷等[2]对辽阳市日照时数进行了研究，张 梅等[3]对辽阳市玉米生长季气候变化特征及其对产量的影响进行了研究。但对与农作物生长发育关系密切的≥10 ℃积温方面的研究还鲜见报道。本文利用辽阳市1956—2010年≥10 ℃积温资料，分析 ≥10 ℃积温特征，探讨热量资源变化情况，为当地农业生产和防灾减灾提供科学依据。
1 资料与方法
1.1 资料来源
资料来源于辽阳市气象局，时间跨度为1956—2010年，主要包括≥10 ℃初日、终日及持续期间活动积温资料。
1.2 研究方法
用线性倾向估计法分析气候趋势，用曼-肯德尔法（Mann-Kendall）[4]进行突变检测。
1.2.1 线性倾向估计法。用xi表示气候变量，ti表示xi所对应的时间，n为样本量，建立一元线性回归方程：
xi=a bti（i=1，2，…，n）
当回归系数b>0时，说明随时间t的增加x呈上升趋势；当b<0时，说明随时间t的增加x呈下降趋势。b×10称为气候变化倾向率，表征某气候要素上升或下降的速率，单位为某要素单位/10年。
1.2.2 曼-肯德尔法（Mann-Kendall）。该方法是一种非参数统计检验方法，能客观地表征样本序列的整体变化趋势并进行突变时间检测。绘制出UF、UB等2条曲线，并给出0.05或0.01水平的临界值。当2条曲线出现交点，且交点在临界线之间时，认为交点对应的时刻是突变开始的时间。
2 结果与分析
2.1 ≥10 ℃初日与终日
统计发现，1956—2010年辽阳市≥10 ℃初日平均出现在4月17日，最早出现4月3日（1998年），最晚出现在5月6日（1976年）。由图1可知，近55年辽阳市≥10 ℃初日呈提前趋势，气候变化倾向率为-0.82 d/10年，即≥10 ℃初日平均以0.82 d/10年的速率在提前，但未通过显著性检验，说明提前趋势不显著。
1956—2010年辽阳市≥10 ℃终日平均出现在10月11日，最早出现9月23日（1957年），最晚出现在10月27日（2001年）。由图2可知，近55年辽阳市≥10 ℃终日呈延后趋势，气候变化倾向率为1.75 d/10年，即≥10 ℃终日平均以1.75 d/10年的速率在延后，且通过0.01水平的显著性检验，说明延后趋势显著[5-6]。
2.2 ≥10 ℃持续日数
统计发现，1956—2010年辽阳市≥10 ℃持续日数平均为177.3 d，持续日数最短为157 d（1984年），持续日数最长为204 d（1998年）。近55年辽阳市≥10 ℃持续日数呈增多趋势，气候变化倾向率为2.57 d/10年，即≥10 ℃持续日数平均以2.57 d/10年的速率在增多，且通过0.01水平的显著性检验，说明增多趋势显著。
2.3 ≥10 ℃活动积温
1956—2010年近55年辽阳市≥10 ℃活动积温平均为3 584.4 ℃，最少为3 127.2 ℃（1976年），最多达4 055.6 ℃（1998年）。由图3可知，近55年辽阳市≥10 ℃积温呈增多趋势，气候变化倾向率为58.4 ℃/10年，即≥10 ℃积温平均以58.4 ℃/10年的速率增多，且通过0.01水平的显著性检验，说明增多趋势显著。
2.4 ≥10 ℃活动积温突变特征
用曼-肯德尔法（Mann-Kendall）统计并绘制UF、UB曲线，并给出0.05水平、0.01水平临界值（分别为1.96、2.56）。≥10 ℃活动积温曲线UF始终大于0，说明≥10 ℃活动积温呈增多趋势；在2000年通过0.05水平显著性检验，2003年通过0.01水平显著性检验（图4），说明2000年以后热量条件显著提升。从UF、UB曲线交点分析可知，1987年是≥10 ℃活动积温突变时间，≥10 ℃活动积温实现由少到多的突变。
3 结论与讨论
通过对1956—2010年辽阳市≥10 ℃积温资料的分析，得出结论：≥10 ℃初日最早出现在4月3日（1998年），55年来≥10 ℃初日呈提前趋势，但提前趋势不显著，因此生产上不能盲目提前播种。≥10 ℃终日最晚出现在10月27日（2001年），55年来≥10 ℃终日呈延后趋势，且通过0.01水平显著性检验，延后趋势显著。可考虑适当引种生育期较长作物品种，但要注意极端天气造成的早霜。≥10 ℃持续日数平均为177.3 d，且呈增多趋势，通过0.01水平显著性检验，增多趋势显著。≥10 ℃活动积温平均为3 584.4 ℃，变化范围为3 127.2～4 055.6 ℃，且呈增多趋势，通过0.01水平显著性检验，增多趋势显著。因此，可考虑适当引种热量要求稍高的作物品种。≥10 ℃活动积温在2000年以后显著增多，1987年是≥10 ℃活动积温由少到多的突变时间。气候变暖、积温增多为农作物生长发育提供了更好的热量条件，尤其对设施农业发展十分有利。但大田作物还不能盲目扩大晚熟品种播种面积，或盲目引种高热量要求的品种，谨防霜冻带来的危害，相关问题有待于进一步研究探讨。研究表明，辽阳市≥10 ℃期间降水呈减少趋势，虽不显著，但这种暖干化趋势应引起足够重视，相关研究有待进一步深化。
4 参考文献
[1] 安娟，徐婷，陈玉光，等.辽阳市近50年气温变化特征研究[J].安徽农业科学，2011，39（22）：13630-13632.
[2] 徐婷，安娟，王鹏.近55年辽阳市日照时数变化及对农业的影响[J].安徽农业科学，2011，39（20）：12350-12352.
[3] 张梅，安娟，陈玉光，等.近49年辽阳市玉米生长季气候特征及其对产量的影响[J].安徽农业科学，2011，39（17）：10439-10441.
[4] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].2版.北京：气象出版社，2009：37-38，63-66.
[5] 安昕，孟鹏，廖国进，等.沈阳市近50a 10 ℃活动积温变化特征分析[J].气象科学，2011（S1）：149-152.
[6] 明惠青，唐亚平，孙婧，等.近50年辽宁无霜期积温时空演变特征[J].干旱地区农业研究，2011（2）：282-286.
关键词 ≥10 ℃活动积温；初日；终日；持续日数；变化特征；辽宁辽阳
中图分类号 P468.021 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）23-0274-02
辽阳市属温带大陆性季风气候，雨热同季，日照丰富，四季分明。常年平均气温为9.0 ℃，平均降水量为714.2 mm，平均日照时数为2 390.9 h，平均无霜期为177 d。适宜的气候使辽阳市成为辽宁省主要粮食产区。在气候变暖背景下，一些学者对辽阳市的温、光、水等进行了相关研究，安 娟等[1]的研究表明，辽阳市近50年年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温都在升高，辽阳市气候在变暖。徐 婷等[2]对辽阳市日照时数进行了研究，张 梅等[3]对辽阳市玉米生长季气候变化特征及其对产量的影响进行了研究。但对与农作物生长发育关系密切的≥10 ℃积温方面的研究还鲜见报道。本文利用辽阳市1956—2010年≥10 ℃积温资料，分析 ≥10 ℃积温特征，探讨热量资源变化情况，为当地农业生产和防灾减灾提供科学依据。
1 资料与方法
1.1 资料来源
资料来源于辽阳市气象局，时间跨度为1956—2010年，主要包括≥10 ℃初日、终日及持续期间活动积温资料。
1.2 研究方法
用线性倾向估计法分析气候趋势，用曼-肯德尔法（Mann-Kendall）[4]进行突变检测。
1.2.1 线性倾向估计法。用xi表示气候变量，ti表示xi所对应的时间，n为样本量，建立一元线性回归方程：
xi=a bti（i=1，2，…，n）
当回归系数b>0时，说明随时间t的增加x呈上升趋势；当b<0时，说明随时间t的增加x呈下降趋势。b×10称为气候变化倾向率，表征某气候要素上升或下降的速率，单位为某要素单位/10年。
1.2.2 曼-肯德尔法（Mann-Kendall）。该方法是一种非参数统计检验方法，能客观地表征样本序列的整体变化趋势并进行突变时间检测。绘制出UF、UB等2条曲线，并给出0.05或0.01水平的临界值。当2条曲线出现交点，且交点在临界线之间时，认为交点对应的时刻是突变开始的时间。
2 结果与分析
2.1 ≥10 ℃初日与终日
统计发现，1956—2010年辽阳市≥10 ℃初日平均出现在4月17日，最早出现4月3日（1998年），最晚出现在5月6日（1976年）。由图1可知，近55年辽阳市≥10 ℃初日呈提前趋势，气候变化倾向率为-0.82 d/10年，即≥10 ℃初日平均以0.82 d/10年的速率在提前，但未通过显著性检验，说明提前趋势不显著。
1956—2010年辽阳市≥10 ℃终日平均出现在10月11日，最早出现9月23日（1957年），最晚出现在10月27日（2001年）。由图2可知，近55年辽阳市≥10 ℃终日呈延后趋势，气候变化倾向率为1.75 d/10年，即≥10 ℃终日平均以1.75 d/10年的速率在延后，且通过0.01水平的显著性检验，说明延后趋势显著[5-6]。
2.2 ≥10 ℃持续日数
统计发现，1956—2010年辽阳市≥10 ℃持续日数平均为177.3 d，持续日数最短为157 d（1984年），持续日数最长为204 d（1998年）。近55年辽阳市≥10 ℃持续日数呈增多趋势，气候变化倾向率为2.57 d/10年，即≥10 ℃持续日数平均以2.57 d/10年的速率在增多，且通过0.01水平的显著性检验，说明增多趋势显著。
2.3 ≥10 ℃活动积温
1956—2010年近55年辽阳市≥10 ℃活动积温平均为3 584.4 ℃，最少为3 127.2 ℃（1976年），最多达4 055.6 ℃（1998年）。由图3可知，近55年辽阳市≥10 ℃积温呈增多趋势，气候变化倾向率为58.4 ℃/10年，即≥10 ℃积温平均以58.4 ℃/10年的速率增多，且通过0.01水平的显著性检验，说明增多趋势显著。
2.4 ≥10 ℃活动积温突变特征
用曼-肯德尔法（Mann-Kendall）统计并绘制UF、UB曲线，并给出0.05水平、0.01水平临界值（分别为1.96、2.56）。≥10 ℃活动积温曲线UF始终大于0，说明≥10 ℃活动积温呈增多趋势；在2000年通过0.05水平显著性检验，2003年通过0.01水平显著性检验（图4），说明2000年以后热量条件显著提升。从UF、UB曲线交点分析可知，1987年是≥10 ℃活动积温突变时间，≥10 ℃活动积温实现由少到多的突变。
3 结论与讨论
通过对1956—2010年辽阳市≥10 ℃积温资料的分析，得出结论：≥10 ℃初日最早出现在4月3日（1998年），55年来≥10 ℃初日呈提前趋势，但提前趋势不显著，因此生产上不能盲目提前播种。≥10 ℃终日最晚出现在10月27日（2001年），55年来≥10 ℃终日呈延后趋势，且通过0.01水平显著性检验，延后趋势显著。可考虑适当引种生育期较长作物品种，但要注意极端天气造成的早霜。≥10 ℃持续日数平均为177.3 d，且呈增多趋势，通过0.01水平显著性检验，增多趋势显著。≥10 ℃活动积温平均为3 584.4 ℃，变化范围为3 127.2～4 055.6 ℃，且呈增多趋势，通过0.01水平显著性检验，增多趋势显著。因此，可考虑适当引种热量要求稍高的作物品种。≥10 ℃活动积温在2000年以后显著增多，1987年是≥10 ℃活动积温由少到多的突变时间。气候变暖、积温增多为农作物生长发育提供了更好的热量条件，尤其对设施农业发展十分有利。但大田作物还不能盲目扩大晚熟品种播种面积，或盲目引种高热量要求的品种，谨防霜冻带来的危害，相关问题有待于进一步研究探讨。研究表明，辽阳市≥10 ℃期间降水呈减少趋势，虽不显著，但这种暖干化趋势应引起足够重视，相关研究有待进一步深化。
4 参考文献
[1] 安娟，徐婷，陈玉光，等.辽阳市近50年气温变化特征研究[J].安徽农业科学，2011，39（22）：13630-13632.
[2] 徐婷，安娟，王鹏.近55年辽阳市日照时数变化及对农业的影响[J].安徽农业科学，2011，39（20）：12350-12352.
[3] 张梅，安娟，陈玉光，等.近49年辽阳市玉米生长季气候特征及其对产量的影响[J].安徽农业科学，2011，39（17）：10439-10441.
[4] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].2版.北京：气象出版社，2009：37-38，63-66.
[5] 安昕，孟鹏，廖国进，等.沈阳市近50a 10 ℃活动积温变化特征分析[J].气象科学，2011（S1）：149-152.
[6] 明惠青，唐亚平，孙婧，等.近50年辽宁无霜期积温时空演变特征[J].干旱地区农业研究，2011（2）：282-286.