馬 鋒，萬(wàn) 慧，韓姍姍，高建倫

(1.陜西省榆林市氣象局，陜西榆林 719000；2.陜西省定邊縣氣象局，陜西定邊 718600)

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1971～2010年榆林市光熱水資源變化分析

馬 鋒1，萬(wàn) 慧1，韓姍姍1，高建倫2

(1.陜西省榆林市氣象局，陜西榆林 719000；2.陜西省定邊縣氣象局，陜西定邊 718600)

利用1971～2010年榆林市12個(gè)氣象站的氣溫、降水、光照資料，采用一元線性回歸法，分析了近40 a來(lái)榆林市光熱水氣候資料的年代際和季節(jié)變化。結(jié)果表明，榆林市熱量資源豐富，近40 a年平均氣溫呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，增溫率為0.37 ℃/10 a，冬季氣溫波動(dòng)最大，作物生長(zhǎng)季平均氣溫呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，增溫率為0.29 ℃/10 a。年降水量較年平均氣溫波動(dòng)幅度較小，分布呈南多北少、東多西少；春秋季降水趨于增加，夏季降水不穩(wěn)定，年際變化大，降雨主要集中在作物生長(zhǎng)季節(jié)，且夏季具有雨熱同季的特點(diǎn)。日照時(shí)數(shù)西北部多于東南部縣區(qū)，夏季最多、冬季最少，生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)占年總量的62.8%。

氣溫；降水；日照時(shí)數(shù)；變化規(guī)律；榆林市

近年來(lái)，氣候變化備受關(guān)注。農(nóng)業(yè)是對(duì)天氣變化最為敏感的部門(mén)之一，氣候是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素[1]。氣候變化的不確定性，引起水熱資源要素的時(shí)空分布格局變化，對(duì)糧食生產(chǎn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響[2]。榆林市位于陜西省的最北部，地處毛烏素沙漠南緣和黃土高原北部接壤地帶，屬于農(nóng)牧交錯(cuò)帶，是典型的生態(tài)脆弱區(qū)，對(duì)氣候變化十分敏感[3]。榆林屬暖溫帶和溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，無(wú)霜期短，年平均氣溫9.5 ℃，年降水400 mm左右，無(wú)霜期180 d左右。境內(nèi)沙漠灘地、丘陵溝壑、河川道地界域明顯，北部為風(fēng)沙草灘區(qū)，南部為丘陵溝壑區(qū)，復(fù)雜的地形造成當(dāng)?shù)睾档囟?、水地少，土壤瘠薄，生態(tài)脆弱，災(zāi)害頻繁，西北部與東南部氣候差異較明顯。目前，榆林農(nóng)業(yè)已經(jīng)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐步向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)全面轉(zhuǎn)型的重要時(shí)期。筆者利用1971～2010年榆林市轄區(qū)氣象臺(tái)站氣象資料，采用一元線性回歸法，分析近40 a來(lái)榆林市光熱水氣候資源的變化規(guī)律，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供氣象保障與支撐。

1　資料與方法

選用榆林市12縣區(qū)氣象觀測(cè)站1971～2010年的氣溫、降水、日照資料，分析近40 a榆林市光熱水資源的年、季變化規(guī)律。季節(jié)劃分為春季(3～5月)、夏季(6～8月)、秋季(9～11月)、冬季(12月～次年2月)，生長(zhǎng)季以4～10月為主要時(shí)段。采用一元線性回歸分析法，分析光熱水各要素的線性趨勢(shì)，并繪制變化曲線來(lái)分析其變化特征。

2　結(jié)果與分析

2.1氣溫變化特征

2.1.1年平均氣溫。

2.1.1.1年代際變化。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，近40 a榆林市年平均氣溫為9.5 ℃，1984年平均氣溫最低，為8.2 ℃，1999年平均氣溫最高，為10.9 ℃(圖1)。以定邊和吳堡為代表的西北部與東南部差異較大，定邊年平均氣溫8.6 ℃，吳堡年平均氣溫11.5 ℃；40 a中定邊年平均氣溫9.0 ℃以上年份有13 a，而吳堡近40 a年平均氣溫均在10.0 ℃以上，其中有9 a在12.0 ℃以上。

從表1可以看出，近40 a榆林市12個(gè)縣氣溫曲線具有大致相同的變化，但波動(dòng)幅度有所差別，氣溫總體呈上升趨勢(shì)。吳堡縣年平均氣溫在12個(gè)縣中最大，這種現(xiàn)象可能與吳堡縣地處黃河邊緣，測(cè)站距黃河相對(duì)較近有關(guān)；靖邊縣增溫較快(0.59 ℃/10 a)，榆林和清澗增溫較慢，均為0.19 ℃/10 a。近40 a來(lái)全市平均氣溫總體呈波動(dòng)增加趨勢(shì)(圖1)，20世紀(jì)70～80年代增溫比90年代、21世紀(jì)以來(lái)緩慢。2.1.1.2季變化。從圖2可以看出，近40 a內(nèi)榆林市各季平均氣溫均呈波動(dòng)增加趨勢(shì)。冬季氣溫波動(dòng)最大且增幅最大(0.54 ℃/10 a)，春季次之(0.39 ℃/10 a)，夏季和秋季增溫幅度相當(dāng)，增溫率約為0.27 ℃/10 a，生長(zhǎng)季平均氣溫呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，增溫率為0.29 ℃/10 a。

2.1.2極端氣溫。從圖3可看出，近40 a榆林市年平均極端最高和最低氣溫均呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。全市平均年極端最低氣溫最大值-25.5 ℃，出現(xiàn)在2002年，最小值-17.3 ℃，出現(xiàn)在2007年；極端最高氣溫最大值40.2 ℃，出現(xiàn)在2005年，最小值33.8 ℃，出現(xiàn)在1989年。2000年之后年平均極端最高氣溫開(kāi)始回落，但平均值仍大于20世紀(jì)70和80年代；極端最高氣溫一般出現(xiàn)在白天，而極端最低氣溫一般出現(xiàn)在夜間，年平均極端最高氣溫的變化幅度比極端最低氣溫的略大，間接地說(shuō)明對(duì)于年平均氣溫增加，白天增溫比夜間增溫所做的貢獻(xiàn)大。

表1　1971～2010年榆林市各縣(區(qū))年平均氣溫

圖1　1971～2010年榆林市年平均氣溫變化Fig.1　The change of annual average temperature in Yulin City during 1971-2010

圖2　1971～2010年榆林市各季平均氣溫變化Fig.2　The change of average temperature in each season in Yulin City during 1971-2010

圖3　1971～2010年榆林市年平均極端最低(a)和最高(b)氣溫變化Fig.3　The change of annual average extreme minimum(a)and maximum temperature(b)in Yulin City during 1971-2010

2.2降水變化特征

2.2.1年代際變化。榆林地處毛烏素沙漠和黃土高原接壤處，年降水量相對(duì)較少，基本上十年九旱，境內(nèi)河流流量較少，引水灌溉較少，絕大多數(shù)農(nóng)業(yè)用水主要依靠自然降水。從12個(gè)縣區(qū)年平均降水量(表2)可看出，近40 a榆林市年降水量平均約為404.7 mm，定邊縣年降水量最小，40 a平均降水量為317.3 mm；清澗縣年降水量最大，40 a平均降水量為485.9 mm；平均年降水量的分布呈南多北少、東多西少的趨勢(shì)。

從圖4可以看出，近40 a榆林市年平均降水量較年平均氣溫波動(dòng)幅度較??； 1971～2010年多中有少、少中有多，最大年降水量為562.8 mm(1978年)，最小年降水量為265.1 mm(1999年)；20世紀(jì)80、90年代降水量波動(dòng)較為平緩，基本在平均降水量附近振動(dòng)；1991～2000年降水明顯偏少，2000年以后整體增加，2004～2006年降水較少。

2.2.2季變化。從圖5可以看出，近40 a榆林市冬季降水量全年最少，且穩(wěn)定少動(dòng)，平均值為10.2 mm；春秋季降水量呈波動(dòng)緩慢增加趨勢(shì)；夏季降水量遠(yuǎn)大于其他季節(jié)，夏季平均降水量為236.6 mm，占年總降水量的58%，夏季降水量呈波動(dòng)遞減趨勢(shì)，2000年后降水量平均值小于20世紀(jì)70、80和90年代。秋季降水量94.5mm，占年總降水量的23%。生長(zhǎng)季降水量變化不穩(wěn)定，平均值為353.7 mm，占年總降水量的87.4%。

表21971～2010年榆林市各縣(區(qū))年平均降水量

Table 2The change of annual average rainfall in each county(region)in Yulin City during 1971-2010 mm

圖4　1971～2010年榆林市年降水量變化Fig.4　The change of annual precipitation in Yulin City during 1971-2010

圖5　1971～2010年榆林市各季降水量變化Fig.5　The change of precipitation in each season in Yulin City during 1971-2010

2.3日照變化特征

2.3.1年代際變化。從表3和圖6可看出，1971～2010年榆林市年平均日照時(shí)數(shù)2 704.6 h，最多年2 960.3 h(1997年)，最少年2 493.1 h(1989年)。全市多年平均日照時(shí)數(shù)以府谷和米脂最多，年日照時(shí)數(shù)2 800.0 h以上；其次是靖邊、榆林、神木、橫山，年日照時(shí)數(shù)均超過(guò)2 700.0 h；雨量較多的子洲、綏德、清澗、吳堡、佳縣日照時(shí)數(shù)較少，不足2 700.0 h?？傏厔?shì)是西北部地區(qū)雨少，日照較多；東南部地區(qū)雨多，日照隨之減少。從20世紀(jì)70年代起，榆林日照時(shí)數(shù)呈下降趨勢(shì)；70年代平均日照時(shí)數(shù)2 768.8 h，80年代2 661.5 h，90年代2 702.0 h，2001～2010年2 685.9 h。

表31971～2010年榆林市各縣區(qū)年平均日照時(shí)數(shù)

Table 3Annual average sunshine hours in each county(region)in Yulin City during 1971-2010 h

圖6　1971～2010年榆林市年日照時(shí)數(shù)變化Fig.6　The change of annual sunshine hours in Yulin City during 1971-2010

2.3.2季變化。從圖7可以看出，近40 a榆林市各個(gè)季節(jié)日照時(shí)數(shù)均呈減少趨勢(shì)。春季為735.0 h，占年總數(shù)的27.4%；夏季為759.0 h，占年總數(shù)的28.1%；秋季為628.9 h，占年總數(shù)的23.0%；冬季為579.8 h，占年總數(shù)的21.5%。生長(zhǎng)季平均日照時(shí)數(shù)1 458.5 h，占年總數(shù)的62.8%，可以滿足植物生長(zhǎng)的光照要求。

圖7　1971～2010年榆林市各季平均日照時(shí)數(shù)變化Fig.7　The change of seasonal average sunshine hours in Yulin City during 1971-2010

3　結(jié)論

(1)1971～2010年榆林市年平均氣溫總體呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，增溫率為0.37 ℃/10 a。近40 a全市平均氣溫9.5 ℃，1984年平均氣溫最低(8.2 ℃)，1999年平均氣溫最高(10.9 ℃)。20世紀(jì)70～80年代增溫比90年代、21世紀(jì)以來(lái)緩慢。冬季氣溫波動(dòng)最大且增幅最大(0.54 ℃/10 a)，春季次之(0.39 ℃/10 a)，生長(zhǎng)季平均氣溫呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，增溫率為0.29 ℃/10 a。

(2)近40 a榆林市年降水量較年平均氣溫波動(dòng)幅度較小，降水量分布呈南多北少、東多西少。冬季降水量最少，穩(wěn)定少動(dòng)；春季降水趨于增加；夏季降水不穩(wěn)定，年際變化大；秋季降水量緩慢增加。20世紀(jì)80、90年代降水量波動(dòng)較為平緩，1991～2000年降水明顯偏少，2000年以后增加。降雨主要集中在農(nóng)作物生長(zhǎng)季節(jié)，且夏季具有雨熱同季的特點(diǎn)。

(3)近40 a榆林市日照時(shí)數(shù)夏季最多、冬季最少。西北部地區(qū)雨少，日照較多；東南部地區(qū)雨多，日照隨之減少。生長(zhǎng)季年平均日照時(shí)數(shù)占年總量的62.8%，可以滿足植物生長(zhǎng)的光照要求。

(4)1971～2010年氣溫總體上升，年降水量波動(dòng)變化，而對(duì)于日照時(shí)數(shù)卻呈減少趨勢(shì)，水熱匹配較差，部分年代氣候條件不利于農(nóng)作物生長(zhǎng)及成熟。生長(zhǎng)季氣溫趨于升高，降水多中有少、少中有多，日照時(shí)數(shù)總體上能滿足作物需求。

4　討論

近年來(lái)，在氣候變暖的大背景下，榆林市境內(nèi)類(lèi)似2012年7月27日佳縣大暴雨(日降水量216.4 mm)、2013年8月4日榆陽(yáng)風(fēng)雹暴雨天氣、2015年7月18日子洲大暴雨(100 min 降雨量114 mm)等極端天氣事件發(fā)生頻繁。加之榆林地理位置特殊，地形復(fù)雜，又處于半干旱區(qū)域，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不確定因素增多增強(qiáng)。氣候變化及極端天氣的發(fā)生，對(duì)一年一季的農(nóng)作物生長(zhǎng)、種植面積、產(chǎn)量和品質(zhì)影響較大。近40 a榆林氣溫升高，積溫增加，熱量資源更加豐富，有利于喜溫作物玉米、馬鈴薯種植區(qū)的擴(kuò)大和產(chǎn)量增加。但由于冬季增溫明顯，氣溫偏高、降水稀少，使越冬病蟲(chóng)卵死亡率降低，易造成病蟲(chóng)害大面積發(fā)生。同時(shí)，冬季變暖、降水稀少的氣象條件易使冬季凍土層厚度變薄，干土層增厚，造成植被根系層的土壤水分和養(yǎng)分流失[4]。面對(duì)氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的有利條件和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，應(yīng)該積極應(yīng)對(duì)，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善灌溉體系，提高抗旱排澇的能力。大力發(fā)展噴灌、滴灌等節(jié)水農(nóng)業(yè)種植技術(shù)，發(fā)展以塑料大棚、溫室為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)，減少干旱帶來(lái)的不利影響。完善現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測(cè)體系，積極開(kāi)展人工影響天氣作業(yè)，加強(qiáng)暴雨、強(qiáng)對(duì)流、干旱、連陰雨等對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響較大的氣象災(zāi)害的預(yù)警與服務(wù)，最大限度減少氣象災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)的不利影響。同時(shí)，要合理開(kāi)發(fā)利用農(nóng)業(yè)氣候資源，主動(dòng)適應(yīng)氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

[1] 周曙東，周文魁，朱紅根，等.氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響及應(yīng)對(duì)措施[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2010，10(1)：34-39.

[2] 周義，覃志豪，包剛.氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響及應(yīng)對(duì)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2011，27(32)：299-303.

[3] 李琰，劉曉瓊，趙昕奕.陜西省榆林市氣候變化特征分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2011(1)：157-161.

[4] 王銀花，石光普，王將，等.靖遠(yuǎn)縣近60年來(lái)農(nóng)業(yè)氣候資源變化特征[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2014，30(2)：302-308.

Analysis on the Change of Light, Heat and Water Resources in Yulin City during 1971-2010

MA Feng, WAN Hui, HAN Shan-shan et al

(Yulin Meteorological Bureau in Shaanxi Province, Yulin, Shaanxi 719000)

Based on data of temperature, precipitation and sunshine in 12 meteorological stations in Yulin City during 1971-2010, the annual and seasonal variation of climate data were analyzed by using linear regression method. The results showed that there was abundant heat resource in Yulin, the annual average temperature indicated fluctuation trend with an increasing rate of 0.37 ℃/10a, fluctuation was maximum in winter, average temperature in crop growing season fluctuated with an increasing rate of 0.29 ℃/10a. The fluctuation range of annual precipitation was smaller than annual average temperature, precipitation in south and east was more than in north and west, rainfall in summer changed significantly, and mainly concentrated in crop growing seasons. Sunshine hours in northwest were more than that in southeast counties, and were most in summer and least in winter, sunshine hours in growing season accounted for 62.8% of the whole year.

Temperature; Precipitation; Sunshine hours; Variation law; Yulin City

馬鋒(1975- )，男，陜西榆林人，工程師，從事農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)工作。

2016-04-06

S 16

A

0517-6611(2016)17-213-04