孫亞麗，田世芹

(濱州市氣象局，山東濱州 256600)

20世紀(jì)80年代以來(lái)，全球氣候明顯變暖，氣候變化研究日益受到重視，各國(guó)學(xué)者都力求從過(guò)去的氣候變化中展望未來(lái)的變化趨勢(shì)[1,2]。熱量是最重要的氣候資源之一，它決定著一個(gè)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境、植被分布、農(nóng)作物種類及種植方式、作物品種和產(chǎn)量[3]。沾化冬棗主產(chǎn)區(qū)山東省沾化區(qū)內(nèi)，有優(yōu)質(zhì)冬棗正常生長(zhǎng)所需的光、溫、水等氣候資源條件。在全球氣候變暖背景下，冬棗主產(chǎn)區(qū)氣候已經(jīng)發(fā)生了明顯的改變。研究主產(chǎn)區(qū)的熱量資源變化對(duì)發(fā)展冬棗產(chǎn)業(yè)和引種冬棗有著重要意義。例如發(fā)展冬棗生產(chǎn)需重視對(duì)洪澇、干旱等氣象災(zāi)害的防御；考慮品種推廣的生長(zhǎng)適宜性問(wèn)題；關(guān)注越冬期低溫不足對(duì)病蟲(chóng)害發(fā)展的影響等。

1 資料來(lái)源與研究方法

1.1 資料來(lái)源與研究指標(biāo)

所用氣象資料源于沾化氣象站(東經(jīng)118°08′，北緯37°41′)，選取了1981～2017年37年的年平均氣溫、日平均氣溫≥0℃積溫和無(wú)霜期日數(shù)為研究指標(biāo)，結(jié)合冬棗各生育期所需的溫度條件，選取了≥5℃積溫、≥10℃積溫、≥20℃積溫、≥25℃積溫等指標(biāo)進(jìn)行研究。

年平均氣溫是體現(xiàn)一個(gè)地區(qū)氣候冷暖、熱量資源多寡的基本氣候要素之一[4,5]；日平均氣溫≥0℃的積溫是農(nóng)牧林業(yè)重要的熱量指標(biāo)，氣溫≥0℃是土壤晝消夜凍、冬小麥返青、牧草萌發(fā)、早春作物開(kāi)始頂凌播種的臨界溫度，也是越冬作物停止生長(zhǎng)、土壤開(kāi)始凍結(jié)、牧草和樹(shù)木開(kāi)始休眠的時(shí)間；無(wú)霜期日數(shù)是衡量農(nóng)業(yè)氣候熱量資源豐富程度的指標(biāo)。

1.2 研究方法

最小二乘法。對(duì)年平均氣溫、≥0℃積溫、≥5℃積溫、≥10℃積溫、≥20℃積溫、≥25℃積溫等氣候要素指標(biāo)進(jìn)行分析。利用最小二乘法擬合一元線性方程分析氣候數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì), 表達(dá)式：X=at+b，式中X為氣候要素指標(biāo)，a、b為回歸系數(shù),把a(bǔ)×10稱作該氣候要素指標(biāo)的傾向率(表明氣候要素的變化趨勢(shì)的指標(biāo)),t為時(shí)間(年)，t=1,2,3,…,n。

Mann-Kendall檢驗(yàn)法，是世界氣象組織推薦并已廣泛應(yīng)用的非參數(shù)統(tǒng)計(jì)方法，能有效區(qū)分某一自然過(guò)程是處于自然波動(dòng)還是存在確定的變化趨勢(shì)。對(duì)于非正態(tài)分布的水文氣象數(shù)據(jù)，Mann-Kendall秩次相關(guān)檢驗(yàn)具有更加突出的適用性，可以明確突變開(kāi)始的時(shí)間，指出突變區(qū)域。進(jìn)行氣候突變分析時(shí)，UF為氣象要素順序時(shí)間序列的統(tǒng)計(jì)量變化曲線，UB為逆序時(shí)間序列的統(tǒng)計(jì)量變化曲線。若UF或UB值≥0，則表明序列呈上升趨勢(shì)，若值≤0則表明序列呈下降趨勢(shì)。當(dāng)值超過(guò)臨界值直線時(shí)，表明上升或下降趨勢(shì)顯著。如果UF和UB兩條曲線出現(xiàn)交點(diǎn)，且交點(diǎn)在臨界線之間，那么交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻便是氣象要素突變開(kāi)始的時(shí)間[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 各氣候要素的時(shí)間變化特征分析

如表1，由1981～2017年37年的氣候要素指標(biāo)回歸方程看，沾化縣年平均氣溫以0.43℃/10年的傾向率呈顯著上升趨勢(shì)；≥0℃的積溫以123.49℃/10年的傾向率呈增長(zhǎng)趨勢(shì)；≥5℃的積溫以113.50℃/10年的傾向率呈顯著上升趨勢(shì)；≥10℃的積溫以71.46℃/10年的傾向率呈上升趨勢(shì)；≥20℃的積溫以169.50℃/10年的傾向率呈上升趨勢(shì)；≥25℃積溫和無(wú)霜期日數(shù)呈緩慢減少趨勢(shì)。

表1 1981～2017年沾化縣氣候要素回歸方程

2.2 各氣候要素的突變特征分析

Mann-Kendall檢驗(yàn)表明，自20世紀(jì)90年代以來(lái)，沾化縣年平均氣溫有明顯增溫趨勢(shì)，也導(dǎo)致了積溫的增加。

圖1A的UF曲線顯示，1999年開(kāi)始年均平均氣溫升高趨勢(shì)超過(guò)了0.05臨界線(U0.05=±1.96)的顯著性水平，2004年超過(guò)了0.01臨界線(U0.01=±2.56)顯著性水平。表明年平均氣溫增加趨勢(shì)明顯。因該圖中UF、UB曲線交于0.05臨界線外，不考慮其為突變開(kāi)始時(shí)間。

圖1B的UF曲線顯示，20世紀(jì)90年代末期≥0℃的積溫有明顯的增加趨勢(shì)，至2001年，這種增長(zhǎng)趨勢(shì)超過(guò)了0.05臨界線的顯著性水平，2005年超過(guò)了0.01臨界線顯著性水平，表明年平均氣溫增加趨勢(shì)明顯。因該圖中UF、UB曲線交于0.05臨界線以外，不考慮其為突變開(kāi)始時(shí)間。

圖1C顯示，20世紀(jì)90年代末期≥5℃的積溫有明顯的增加趨勢(shì)，至2006年，增溫趨勢(shì)超過(guò)了0.05臨界線的顯著性水平；UF和UB曲線交于2004年，表明2004年為年平均氣溫升高的突變起始年，突變后較突變前≥5℃的積溫增加了234.7℃。

圖1D顯示，≥10℃的積溫增加趨勢(shì)2005年開(kāi)始超過(guò)了0.05臨界線的顯著性水平；UF和UB曲線交于1998年，突變后較突變前≥10℃的積溫增加了375.2℃。

圖1E表明，進(jìn)入21世紀(jì)前后，≥20℃的積溫有明顯的增加趨勢(shì)，至2013年，增溫趨勢(shì)超過(guò)了0.05臨界線的顯著性水平；UF、UB曲線交于2012年,突變后較突變前≥20℃的積溫增加了97.8℃。

圖1F表明，≥25℃的積溫呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，UF、UB曲線分別交于1997年、2001年、2006年和2007年。通過(guò)滑動(dòng)T檢驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證得2001年為真正突變年，突變后較突變前增加了514.2℃。

圖1G表明，20世紀(jì)90年代末期無(wú)霜期日數(shù)呈顯著增加趨勢(shì)，2001年開(kāi)始這種增溫的趨勢(shì)超過(guò)了0.05臨界線的顯著性水平，2003年超過(guò)了0.01臨界線顯著性水平，表明無(wú)霜期日數(shù)增加趨勢(shì)明顯；UF和UB曲線分別交于1994年、2012年和2014年。通過(guò)滑動(dòng)T檢驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證得2014年為真正突變年，突變后較突變前增加了20天。

3 小結(jié)

1981～2017年37年來(lái)沾化冬棗主產(chǎn)區(qū)氣候呈增暖趨勢(shì)，特別是20世紀(jì)末期，年平均氣溫、≥0℃積溫、≥5℃積溫、≥20℃積溫和≥25℃積溫的增加趨勢(shì)尤其明顯。冬棗作為喜溫樹(shù)種，熱量資源豐富有利于提升棗品質(zhì)，但導(dǎo)致果實(shí)采摘期提前。在氣候變暖條件下，高溫?zé)岷昂闈掣珊档葰庀鬄?zāi)害亦呈多發(fā)趨勢(shì)，故在發(fā)展冬棗時(shí)，需重視對(duì)洪澇、干旱等氣象災(zāi)害的防御。

面對(duì)沾化冬棗主產(chǎn)區(qū)熱量資源不斷增多的情況，冬棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展部門需要特別重視氣候變暖對(duì)種植地區(qū)、種植品種及生產(chǎn)措施等多方面的影響，在品種推廣時(shí)需特別考慮該品種在變暖背景下的生長(zhǎng)適宜性問(wèn)題。在生產(chǎn)措施方面需著重關(guān)注越冬期低溫不足對(duì)病蟲(chóng)害發(fā)展的影響。

圖1 沾化縣近37年氣象指標(biāo)突變分析