周永吉， 王宇凡， 孫彥坤， 張 磊， 沈?qū)毶剑?梁 晨，趙 毅

（1.黑龍江省氣象數(shù)據(jù)中心，黑龍江 哈爾濱150030；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150030；3.黑龍江省八五二農(nóng)場，黑龍江 雙鴨山155600）

1 引言

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會第五次評估報告（IPCC AR5）指出，過去一個世紀(jì)，全球平均地表溫度上升了約0.85 ℃， 世界大部分地區(qū)的年平均地表溫度都在上升， 尤其是在北半球中高緯度陸地地區(qū)的冬季和春季[1]。 由于人為溫室氣體排放，全球氣候持續(xù)變暖，預(yù)計極端氣候?qū)⒆兊酶訃?yán)重，這些極端往往對人類社會產(chǎn)生最嚴(yán)重的影響[2]。 世界糧農(nóng)組織指出氣候變化對全球農(nóng)作物產(chǎn)量和糧食安全將產(chǎn)生巨大影響[3]。 隨著全球氣候變暖，寒冷地區(qū)的有效氣溫顯著增加，無霜期延長，可能會造成種植區(qū)的北遷[4]，氣候帶北移，導(dǎo)致寒區(qū)的糧食生產(chǎn)與種植結(jié)構(gòu)發(fā)生重大改變，特別是干旱、洪澇、低溫凍害對糧食產(chǎn)量的影響最大，如我國經(jīng)常發(fā)生旱澇，使農(nóng)業(yè)氣候資源受到嚴(yán)重影響。 因此，研究氣象因子的變化特征對掌握氣候變化規(guī)律和保障糧食安全都是十分必要的。

近年來， 國內(nèi)外學(xué)者對氣溫和降水的變化趨勢進行了大量研究，陳海山等[5]分析了1958-2007 年中國季節(jié)極端降水事件變化特征；劉翔卿等[6]分析了1951-2010 年云貴高原大理和麗江氣候特征， 發(fā)現(xiàn)1991 年以后，兩地均呈現(xiàn)顯著增溫，而1991 年之前，兩地年平均氣溫呈下降或微弱上升的趨勢； 程增輝等[7]研究了山東地區(qū)氣候要素變化特征分析及預(yù)測，得出1951-2015 年山東地區(qū)氣溫增加顯著。

八五二農(nóng)場地處黑龍江省東部132°18′E—132°54′E、46°06′30″N-46°37′30″N， 位于黑龍江省雙鴨山市寶清縣三江平原完達山亞區(qū)地帶， 由黑龍江農(nóng)墾總局紅興隆分局管理， 地處完達山北麓， 撓力河中游，農(nóng)場地域南北長57 km，東西寬46 km。 852 農(nóng)場總?cè)丝?、耕地面積，均居黑龍江省墾區(qū)百個農(nóng)場的前三位。 境內(nèi)有蛤蟆通河、大索倫河等水庫，水資源充足，土地肥沃。 在長期的歷史進程中，區(qū)域氣候也在相應(yīng)的改變。 因此，本文研究選取八五二農(nóng)場1960-2019 年60 a 氣象數(shù)據(jù)，對區(qū)域氣候變化特征進行綜合分析， 以期為進一步準(zhǔn)確認(rèn)識八五二農(nóng)場的極端事件及氣象災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的損失提供重要科學(xué)依據(jù)。

2 資料與方法

選用黑龍江省八五二農(nóng)場臺站1960—2019 年逐日氣溫、 降水和土壤溫度資料， 季節(jié)劃分為春季（3-5 月）、夏季（6-8 月）、秋季（9-11 月）、冬季（12-次年2 月）及生長季（5-9 月）。 研究方法采用線性傾向估計[8]和Mann-Kendall 突變檢驗[9]等方法。

3 結(jié)果與分析

3.1 氣溫與土壤溫度

圖1 1960-2019 年八五二農(nóng)場(a)年平均氣溫和(b)氣溫距平年際變化

圖2 1960-2019 年八五二農(nóng)場(a)春季、(b)夏季、(c)秋季、(d)冬季、（e）長生季

1960-2019 年八五二農(nóng)場年平均氣溫呈遞增趨勢，氣候傾向率為0.254 ℃/10a（圖1a）。 八五二農(nóng)場年平均氣溫介于0.7-4.3 ℃，1969 年是八五二農(nóng)場60 a 以來最冷的一年，年平均氣溫為0.7 ℃，比氣候態(tài)平均值（1981-2010 年）低2.4 ℃；該農(nóng)場氣溫以增溫為主，氣溫距平值呈遞增趨勢，1990 年之后增溫顯著，以正距平為主（圖1b），2019 年為八五二農(nóng)場史上最暖年，年平均氣溫為4.3 ℃，高于氣候態(tài)平均值（1981-2010 年）1.2 ℃。

各季節(jié)平均氣溫的變化趨勢如圖2 所示， 八五二農(nóng)場四季及生長季均呈現(xiàn)不同程度的增暖趨勢，其中以冬季增溫最為顯著（0.373 ℃/10a）， 其次為春季（0.3 ℃/10a），秋 季（0.214 ℃/10a），生長 季（0.192 ℃/10a），夏季的增溫幅度最小（0.159 ℃/10a）。 各年代間的變化也不盡相同（表1），平均氣溫均以21 世紀(jì)10年代來最高（除冬季外），冬季平均氣溫以90 年最高。

圖3 1960-2019 年八五二農(nóng)場年平均土壤溫度（Ts，0cm）的變化

八五二農(nóng)場年地表土壤溫度的增溫幅度與年平均氣溫的增溫幅度相近 （圖1 和圖3）， 分別增溫0.687 ℃/10a 和0.254 ℃/10 a，且近10 a 來地表土壤溫度增溫尤為顯著。 60 a 間1-3 月，年平均氣溫高于年平均土壤溫度；5-8 月， 年平均土壤溫度高于年平均氣溫； 其余月份的年平均氣溫與年平均土壤溫度基本持平。 氣溫和土壤溫度的差異在夏季和冬季較大，在春秋季節(jié)較小。

表1 1960-2019 年八五二農(nóng)場四季和生長季平均氣溫年代際差異(單位：℃)

3.2 降水量

1960-2019 年黑龍江省八五二農(nóng)場年降水量呈微弱增加趨勢（圖4），氣候傾向率為4.217 mm/10a。年降水量變幅范圍為342.1-898.5 mm， 氣候態(tài)平均降水量（1981-2010 年）為538.1 mm，降水量最多的年份是最少年份的2.6 倍，近十年來，年降水量大多呈增加趨勢。2019 年八五二農(nóng)場受北上臺風(fēng)的影響，降水增加尤為顯著。

表2 1960-2019 年八五二農(nóng)場四季和生長季降水量年代季差異（單位：mm）

圖4 1960-2018 年八五二農(nóng)場(a)年降水量和(b)年降水量距平變化

八五二農(nóng)場春季和冬季降水量總體呈增加趨勢，夏季、秋季和生長季降水量呈減少趨勢，其中春季的上升幅度最大，氣候傾向率為7.208 mm/10a，夏季的下降幅度最大，氣候傾向率為-3.589 mm/10a。各年代間的變化也不盡相同 （表2）， 春季降水量以近10 a 來最高，夏季降水量60 年代最高，秋季和冬季降水量分別以近10 a 和21 世紀(jì)00 年代最高， 年平均降水量隨時間變化整體呈增加趨勢。

3.3 年平均氣溫與降水量的突變性檢驗

根據(jù)Mann-Kendall 趨勢檢驗原理，UF 曲線值＞0，表明序列呈上升趨勢，＜0 則表明呈下降趨勢。1985年之前UF 曲線呈現(xiàn)波動，未達到顯著上升（或下降）趨勢，1985 年之后呈上升趨勢，1990-2019 年升溫趨勢超過0.05 顯著性水平臨界線（μ0.05=±1.96），甚至超過0.01 顯著性水平（μ0.01=±2.56），表明八五二農(nóng)場氣溫呈現(xiàn)從冷到暖的顯著上升趨勢（圖5a）。相比而言，降水量沒有出現(xiàn)顯著的突變現(xiàn)象，1968-1970 年降水減少趨勢超過0.05 顯著性水平臨界線（μ0.05=±1.96），降水量整體呈現(xiàn)減少趨勢（圖5b）。

圖5 1960-2019 年八五二農(nóng)場(a)年平均氣溫和(b)降水量的Mann-Kendall 檢驗

3.4 風(fēng)速和日照時數(shù)

1960-2019 年八五二農(nóng)場年平均風(fēng)速呈顯著減小的趨勢，減小速率為0.216 m·s-1(10a)-1，其中年平均風(fēng)速最小值出現(xiàn)在2014 年（2.68 m/s），最大值出現(xiàn)在1964 年（4.7 m/s）。

1960-2019 年八五二農(nóng)場年平均日照時數(shù)2215.1 h，最高為2473.6 h（1960 年），最低為1841.5 h（1972 年），極差632.1 h，表明其年日照時數(shù)變幅較大。 逐年日照時數(shù)整體呈不顯著減少趨勢，減少速率為-2.1 h/10a。

4 結(jié)論

利用黑龍江省八五二農(nóng)場臺站1960-2019 年氣象數(shù)據(jù)， 分析了氣象因子的變化特征， 得到結(jié)論如下：

（1）1960-2019 年黑龍江省八五二農(nóng)場年平均氣溫呈遞增趨勢，氣候傾向率為0.254 ℃/10a；季節(jié)上，四季及生長季均呈現(xiàn)不同程度的增暖趨勢， 其中冬季增溫最為顯著； 年地表土壤溫度的增溫幅度與年平均氣溫的增溫幅度相近， 且近10 a 來地表土壤溫度增溫尤為顯著。

（2）1960-2019 年黑龍江省八五二農(nóng)場年降水量呈微弱增加趨勢， 年降水量變幅范圍為342.1-898.5 mm；季節(jié)上，春季和冬季降水量總體呈增加趨勢，夏季、秋季和生長季降水量呈減少趨勢。

（3）1960-2019 年八五二農(nóng)場年平均風(fēng)速呈顯著減小的趨勢，減小速率為0.216 m·s-1(10a)-1；年日照時數(shù)整體呈不顯著減少趨勢，減少速率為-2.1 h/10a。