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        柳州地區(qū)近30年氣候變化特征分析及對農(nóng)作物的影響

        2020-11-19 08:23:30陸生蘭
        農(nóng)村實(shí)用技術(shù) 2020年9期
        關(guān)鍵詞:距平最低氣溫柳州市

        陸生蘭

        (廣西省柳州市氣象局,廣西 柳州 545001)

        柳州市位于廣西中部偏北,地處亞熱帶邊緣。夏長炎熱,冬短不寒,雨量充沛,光照充足。春季多低溫陰雨,夏季多暴雨、雷暴,無霜期長。年平均氣溫為21.0℃,最冷月平均氣溫8.0℃,最熱月平均氣溫33.7℃,歷年極端最高氣溫為39.O℃,歷年極端最低氣溫為-0.3℃。年平均蒸發(fā)量為995.9mm,年雷暴日數(shù)為56.3天。主要?dú)庀鬄?zāi)害有:暴雨、洪澇、低溫陰雨、高溫干旱、雷暴、寒潮、霜凍等。氣候變化一直是人們廣泛關(guān)注的話題。在全球變暖的氣候背景下,我國的氣候特征也發(fā)生了顯著的變化,1951—2004年間,中國地表平均氣溫上升了約1.3℃,年平均氣溫整體上升趨勢很明顯,從20世紀(jì)80年代開始增溫突出,而且上升速率還在不斷地加快。許多研究結(jié)果表明,在全國大范圍明顯增暖的同時,尤以我國北方變暖明顯;部分地區(qū)如西南、西藏、華南與華中地區(qū),近百年(1900—1999)氣溫略變冷[1-4]。

        1 資料和方法

        1.1 資料

        本文收集的數(shù)據(jù)是位于柳州市國家基本氣象站(經(jīng)緯度為東經(jīng)109°24″,北緯24°21″,觀測場拔海高度96.8m)提供的30a的地面氣象觀測資料,包括柳州市1981年至2010年的月平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水和日照時數(shù)資料。有關(guān)數(shù)據(jù)是該氣象站從觀測報表記錄中讀取。

        1.2 統(tǒng)計分析方法

        (1)根據(jù)30年的數(shù)據(jù),對相關(guān)氣候資料進(jìn)行整理,統(tǒng)計計算出平均值、最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)值等特征量,并進(jìn)行特征分析。

        (2)根據(jù)繪制出累積距平曲線,并進(jìn)行變化分析;距平累積法是研究降水量長系列數(shù)據(jù)常用的方法,它可以直觀而準(zhǔn)確地確定降水量年際變化的階段性特征。計算每年的降雨距平,然后按年序累加,得到距平累積序列,其計算公式為:

        式中,Pi為第i年的距平累積值,Pi為第i年的降水量,R為降水量平均值。根據(jù)有正有負(fù)的特點(diǎn),當(dāng)距平累積值持續(xù)上升時,表明該時段內(nèi)降水量距平持續(xù)為正,為豐水年;當(dāng)距平累積值持續(xù)不變時,表明該時段距平持續(xù)為零即保持平均,為平水年;當(dāng)距平累積值持續(xù)下降時,表明時段內(nèi)降水量距平持續(xù)為負(fù),為枯水年。

        (3)用一次線性方程表示氣候要素的趨勢變化。樣本量為n的某一氣候變量用表示,與xi所對應(yīng)的逐年年份用ti來表示,建立xi與ti之間的一元線性回歸方程。利用最小二乘法求出各氣象要素的變化趨勢率,進(jìn)行變化趨勢分析。

        xi=a+bti(i=1,2,…n)

        2 氣候特征分析

        2.1 氣溫的統(tǒng)計特征量分析

        對柳州觀測站近30a各月平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫和標(biāo)準(zhǔn)差等特征量進(jìn)行統(tǒng)計分析,柳州市區(qū)年平均氣溫為21.0℃,年平均最大值為22.5℃(2004年),年平均最小值19.8℃(1984年)。一年之中,最熱是8月,平均氣溫為29.1℃,其次是7月,平均氣溫為29.0℃,最冷是1月,平均氣溫為10.6℃。一年四季,春季平均氣溫為20.7℃,夏季為28.6℃,秋季為22.7℃,冬季為11.9℃。對標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行分析,柳州冬季的平均氣溫標(biāo)準(zhǔn)差較大,說明冬季氣溫變化比較顯著;夏季的平均氣溫標(biāo)準(zhǔn)差較小,說明夏季氣溫變化不明顯。年平均氣溫標(biāo)準(zhǔn)差0.4為最小,說明柳州年平均氣溫的變化不大。

        2.2 氣溫的累積距平曲線分析

        利用累積距平曲線可以作氣候變化趨勢分析。對一距平值序列xdt(t=1,2,3,…n),在樣本中某一時刻t的累積距平值表示為:把I(t)隨時間變化繪成曲線即為累積距平曲線。將累積距平曲線變化中上升段定義為氣溫偏暖階段,下降段定義為氣溫偏冷階段,利用曲線上的微小變化可以考察氣象要素的短期變化趨勢,利用長期的變化趨勢則可反映氣象要素長期演變趨勢。

        柳州近30a年平均氣溫的累積距平曲線作變化趨勢如圖1所示。柳州1981—1996年氣溫總體偏冷,在這一段時期累積距平曲線雖然個別年份有上升的現(xiàn)象,但總體的趨勢為下降,1997—2010年氣溫總體偏暖。年平均氣溫的變化總體呈上升趨勢。

        2.3 氣溫的一元線性回歸分析

        對柳州市一年四季及年平均氣溫、平均最高氣溫和平均最低氣溫進(jìn)行一元線性回歸分析。應(yīng)用回歸方程(其中t=1,2,3,…30)對原數(shù)列進(jìn)行擬合,其中回歸系數(shù)b表示氣溫的趨勢變化率,則b×10a為每10年氣溫的趨勢變化情況(℃/10a)。當(dāng)b為正值時表示隨時間t的增加變量呈增加趨勢,當(dāng)b為負(fù)值說表示隨時間t的增加變量呈減少趨勢。b值的大小反映了上升或下降的速率,即表示上升或下降的傾向程度。

        柳州市年平均氣溫自1981年以來一直以0.36℃/10a的趨勢變暖,其中最大增溫出現(xiàn)在冬季,變化趨勢率為0.56℃/10a,其次是春季和秋季,變化趨勢率為0.41℃/10a;而夏季的增暖趨勢較弱,變化率分別為0.03℃/10a。年、各季節(jié)的平均最低氣溫都呈變暖趨勢,年平均最低氣溫以0.43℃/10a的總趨勢變暖,尤以秋季和冬季變暖趨勢較明顯。年平均最高氣溫以0.32℃/10a的總趨勢變暖,秋季和冬季變暖趨勢比較明顯。平均最低氣溫的變暖趨勢更為突出。

        2.4 降水的統(tǒng)計特征量分析

        對柳州市近30a各月降水量平均值、最大值、最小值和標(biāo)準(zhǔn)差等特征量進(jìn)行統(tǒng)計分析,柳州市年平均降水量為1431.1mm,最大值為2298.1mm(1994年),最小值為909.1mm(1989年)。年際變化大,年標(biāo)準(zhǔn)差為297.5mm。一年之中,降水主要集中在4~8月,占全年總降水量的51%,其中6月平均降水量最大,為281.2mm,5月份次之,為230.0mm,12月平均降水量最小,僅為35.7mm。一年四季,春季平均總降水量為463.8mm,占32%;夏季平均總降水量為630.5mm,占44%;秋季平均總降水量為187.2mm,占13%;冬季平均總降水量為149.6mm,占11%。

        標(biāo)準(zhǔn)差代表了隨機(jī)變量對其數(shù)學(xué)期望的離散程度,標(biāo)準(zhǔn)差越大說明降水變化劇烈,反之,標(biāo)準(zhǔn)差越小說明降水變化較小。年內(nèi)各月的降水情況基本呈單峰型,其中主峰在6月;其相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)差曲線也與各月平均降水量曲線基本一致,呈單峰型,主峰在7月。6、7、8三個月的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為153.4、187.2、113.7,說明6~8月是柳州市一年之中降水變化最劇烈的時期。

        3 氣候特征對農(nóng)作物的影響

        3.1 對農(nóng)作物養(yǎng)分吸收及病蟲害的影響

        氣候變暖將會加快土壤內(nèi)有機(jī)質(zhì)微生物的分解速度,持續(xù)時間較長將會導(dǎo)致土地肥力有所下降,進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)絕收。另外,農(nóng)業(yè)病蟲害越冬都必須具備一定的溫度條件,溫度越高越有利于病蟲害順利越冬,病蟲害的數(shù)量也會增多;溫度越低,病蟲往往會被凍死,則期數(shù)量就會明顯減少。由此可見,氣候變暖有利于病蟲害的越冬、生存。

        4 結(jié)語

        通過對柳州市1981—2010年共30a氣侯資料的統(tǒng)計分析,可以得出以下結(jié)論:

        (1)柳州市年平均氣溫自1981年以來一直以0.36℃/10a的趨勢變暖,其中最大增溫出現(xiàn)在冬季。年、各季節(jié)的平均最低氣溫和平均最高氣溫除夏季外都呈變暖趨勢,平均最低氣溫的變暖趨勢更為突出,說明夜間氣溫的升高是導(dǎo)致年平均氣溫升高主要因素。年平均氣溫的變化總體呈上升趨勢。

        (2)柳州市年平均降水量自1981年以來一直以81.84mm/10a的變化率增加,這種增加主要是由夏季的降水增加造成的,秋季降水減少比較突出。年平均降水量總體呈上升趨勢。

        (3)柳州市年平均日照時數(shù)自1981年以來一直以97.35h/10a的變化率增大,這種增大是由秋、春兩季的日照時數(shù)增大造成的,尤其秋季日照時數(shù)增大比較顯著,其次是春季和夏季。年平均日照時數(shù)總體呈上升趨勢。

        (4)柳州市氣候變暖使得土壤肥力下降,農(nóng)作物不能充分吸收養(yǎng)分,使得農(nóng)作物減產(chǎn)或絕收;并且為病蟲害的越冬提供了有力的條件。而氣候的變化使得災(zāi)害性天氣頻發(fā),增加了暴雨、洪澇災(zāi)害的發(fā)生,嚴(yán)重影響農(nóng)作物的品質(zhì)。

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