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        新會(huì)柑氣候適宜性及其氣候變化趨勢(shì)與風(fēng)險(xiǎn)分析

        2021-01-06 03:32:56謝維斯婁永芳王向向李盼盼易建坤梁敏妍
        廣東氣象 2020年6期
        關(guān)鍵詞:生長(zhǎng)區(qū)域影響

        謝維斯,婁永芳,王向向,李盼盼,易建坤,梁敏妍,4

        (1.廣東省氣象公共服務(wù)中心,廣東廣州 510640;2.江門市氣象局,廣東江門 529030;3.鶴山市氣象局,廣東鶴山 529040;4.廣東省氣候中心,廣東廣州 510640)

        氣候適宜(應(yīng))性研究在作物種植、農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)評(píng)定等方面應(yīng)用廣泛[1-5]。田東霞等[1]分析了北京市昌平區(qū)蘋果生育期內(nèi)氣象條件、氣象災(zāi)害對(duì)蘋果品質(zhì)的影響,結(jié)果表明2018年的氣溫和日照條件有利于蘋果生長(zhǎng)、發(fā)育、著色等品質(zhì)形成,低溫和降水量對(duì)蘋果生長(zhǎng)膨大造成不利影響,管理上采取防凍害、灌溉等措施保障了蘋果品質(zhì);周力群等[2]分析了主要?dú)夂蛞蜃訉?duì)封開縣麒麟李生長(zhǎng)的氣候適應(yīng)性,結(jié)果顯示封開縣光照、溫度和降水均能滿足麒麟李生長(zhǎng)發(fā)育需要,有利于提高產(chǎn)量和品質(zhì),3—5月總降水量是制約產(chǎn)量的關(guān)鍵因子。

        新會(huì)柑為常綠小喬木,在廣東新會(huì)傳統(tǒng)栽培種植,因其果皮有藥用和食療價(jià)值而聞名海內(nèi)外,是中國(guó)地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品[6-7]。梁浩虹等[8]在對(duì)新會(huì)柑種植、加工等實(shí)地調(diào)研后,從產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā),對(duì)新會(huì)柑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析,包括獨(dú)特的品種和自然環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)化種植基地、品牌建設(shè)、產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域等。隨著新會(huì)柑的市場(chǎng)需求量增大,其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景廣闊;在全球氣候變暖大背景下,很多地方的氣候條件正在發(fā)生變化,如何適應(yīng)氣候條件和氣候變化,從而保障產(chǎn)量、品質(zhì)和可持續(xù)發(fā)展顯得非常重要。本研究結(jié)合新會(huì)柑生長(zhǎng)對(duì)光、溫、水的需求,開展新會(huì)區(qū)在新會(huì)柑種植的氣候適宜性的研究,并對(duì)氣候變化趨勢(shì)及可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)影響進(jìn)行分析,以期為新會(huì)柑種植過程的趨利避害開展氣候資源管理,開展氣候品質(zhì)評(píng)定,提高產(chǎn)量和提升品質(zhì)等提供科學(xué)依據(jù)。

        1 資料和方法

        1.1 資料來源

        選取新會(huì)區(qū)國(guó)家氣象觀測(cè)站1961—2018年共58年的溫度、降水和日照等數(shù)據(jù)資料;此外,近年來區(qū)域自動(dòng)氣象站建設(shè)得到了很大發(fā)展,氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)空密度不斷提升,為提高對(duì)氣候數(shù)據(jù)分析的空間精度,進(jìn)一步了解和掌握氣候條件的空間區(qū)域分布對(duì)新會(huì)柑種植、生長(zhǎng)的適宜性影響,在新會(huì)區(qū)10個(gè)鎮(zhèn)中,選擇代表性、連續(xù)性比較好的11個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站2007—2018年共12年的溫度資料。

        由于區(qū)域自動(dòng)氣象站存在管理、設(shè)備、臺(tái)站技術(shù)力量不足等原因,資料質(zhì)量參差不齊,本研究對(duì)選用的資料采用時(shí)間和空間檢查方法進(jìn)行必要的質(zhì)量控制,包括氣候?qū)W界限值檢查、要素一致性檢查、空間一致性檢查等??臻g一致性檢查采用新會(huì)國(guó)家氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù),當(dāng)區(qū)域站與對(duì)比站的平均氣溫超過±1.5℃時(shí)判定為異常值,通過與對(duì)比站的差值演算得到訂正后的當(dāng)年值;超過±3℃的年極端最低氣溫判定為異常值,作缺測(cè)處理。

        1.2 新會(huì)柑氣候適宜度指標(biāo)

        為定量分析氣候條件對(duì)新會(huì)柑生長(zhǎng)的適宜程度,選取《廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)—地理標(biāo)志產(chǎn)品 新會(huì)柑》中的氣候條件作為適宜新會(huì)柑生長(zhǎng)的氣候指標(biāo)[9],光溫水的適宜指標(biāo)為:年平均氣溫21.0~23.3℃,≥10℃年積溫(簡(jiǎn)稱積溫)7 450~8 450℃,極端低溫≥0℃;年日照時(shí)數(shù)1 500~2 080 h;年降水量1 100~2 420 mm,年均相對(duì)濕度74%~83%。

        1.3 研究方法

        應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、一元線性回歸模型和空間區(qū)域分布進(jìn)行研究。線性回歸方程是利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的回歸分析,來確定兩種或兩種以上變數(shù)間相互依賴的定量關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)分析方法之一;如果只有一個(gè)自變量X,而且因變量Y和自變量X之間的數(shù)量變化關(guān)系呈近似線性關(guān)系,就可以建立一元線性回歸方程[10](略);并對(duì)顯著性水平進(jìn)行檢驗(yàn)。

        2 結(jié)果和分析

        2.1 時(shí)間序列的氣候適宜性

        1)溫度條件。

        由圖1可以知道,新會(huì)區(qū)1961—2018年的歷年平均氣溫介于21.2~23.8℃,多年平均22.3℃;有3年高于上限要求、占比5%,出現(xiàn)在近年的2015、2017和2018年,偏高幅度總體較小,最大的為0.5℃,出現(xiàn)在2015年,2016年為上限臨界值的23.3℃;其它55年包含在區(qū)間要求范圍內(nèi),占比95%。歷年積溫介于7 464.3~8 694.7℃,常年平均8 048.2℃;有3年高于上限要求、占比5%,出現(xiàn)在最近的2016—2018年,偏高的幅度較小,在3%范圍內(nèi);其他55年在區(qū)間要求范圍內(nèi),占比95%。極端低溫為0.1~8.2℃,常年平均3.8℃;全部年份均達(dá)到不低于下限要求,占比100%。

        可見,極端低溫氣候條件能完全滿足新會(huì)柑的種植和生長(zhǎng)需求;年平均氣溫和≥10℃年積溫表現(xiàn)為受全球氣候變暖大背景趨勢(shì)影響明顯,在近年沖破上限要求,出現(xiàn)對(duì)新會(huì)柑生長(zhǎng)需求略偏高的不利影響??傮w而言,溫度條件較好,熱量條件充足。

        圖1 新會(huì)區(qū)1961—2018年的年平均氣溫、年極端最低氣溫和≥10℃年積溫的時(shí)間序列圖

        2)日照和水分條件。

        由圖2可以知道,新會(huì)區(qū)1961—2018年的年日照時(shí)數(shù)為1 459.1~2 097.5 h,常年平均1 723.0 h;期間有1年(1963年)超過上限要求,占比2%,偏多的幅度為1%;有5年低于下限要求,占比8%,偏少的最大幅度為3%,主要集中在21世紀(jì)以后的有2005、2006、2012和2013年;其余52年在區(qū)間要求范圍內(nèi),占比90%。年平均相對(duì)濕度為71.2% ~83.1%,常年平均78.5%;期間有1年(1961年)高于上限要求、占比2%,相差0.1%;有4年達(dá)不到下限要求、占比7%,最少時(shí)相差1.8%,集中出現(xiàn)在2006—2011年;其他53年均在區(qū)間要求范圍內(nèi),占比91%。年降水量為1 130.2~2 829.3 mm,常年平均1 810.4 mm;有4年超過上限要求、占比7%,偏多幅度最大的為17%;有54年在區(qū)間要求的范圍內(nèi),占比93%。

        可見,日照條件和年平均相對(duì)濕度氣候條件相對(duì)比較復(fù)雜,從長(zhǎng)時(shí)間序列來看,表現(xiàn)為從早期的偶有偏多(高),轉(zhuǎn)為21世紀(jì)后時(shí)有偏少(低)的態(tài)勢(shì)。年降雨量充沛,20世紀(jì)60年代和近10年有偏多的年景,沒有偏少的年景。

        圖2 新會(huì)區(qū)1961—2018年的年日照時(shí)數(shù)、年降水量和年平均相對(duì)濕度的時(shí)間序列圖

        3)氣候變化趨勢(shì)與風(fēng)險(xiǎn)。

        對(duì)各氣候要素進(jìn)行一元線性回歸,分析其氣候變化趨勢(shì)。由表1可以看出,年平均氣溫、≥10℃的年積溫、極端低溫和年降水量呈上升態(tài)勢(shì);其中年平均氣溫、≥10℃的年積溫通過顯著性水平0.01的檢驗(yàn),極端低溫通過0.05的檢驗(yàn);年日照時(shí)數(shù)和年平均相對(duì)濕度呈下降態(tài)勢(shì),其中年平均相對(duì)濕度通過顯著性水平0.01的檢驗(yàn)。

        表1 新會(huì)柑生長(zhǎng)的氣候指標(biāo)要素的變化趨勢(shì)

        說明年平均氣溫和≥10℃年積溫的氣候變化趨勢(shì),偏高不利影響的風(fēng)險(xiǎn)呈增加的趨勢(shì);年平均相對(duì)濕度出現(xiàn)偏少不利影響的風(fēng)險(xiǎn)正在增加。極端低溫的氣候變化趨勢(shì),不會(huì)增加不利影響的風(fēng)險(xiǎn)。日照時(shí)數(shù)和年降水量的氣候變化趨勢(shì)不明顯,對(duì)于可能出現(xiàn)的不利影響,還須在日常種植中,通過加強(qiáng)管理來進(jìn)行避免。

        2.2 溫度條件的空間區(qū)域特點(diǎn)

        由圖3可以看出,11個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站2007—2018年的年平均氣溫介于22.7~23.5℃,區(qū)域分布呈倒Ω型,東南部的沙堆鎮(zhèn)最高、其次是西北部司前鎮(zhèn),最低的是東北部的大鰲鎮(zhèn);全區(qū)共有51個(gè)站次高于上限要求、占比39%,沒有低于下限要求的站次,其他81個(gè)站次均在區(qū)間要求范圍內(nèi)、占比61%;高于上限的站次中,自2015年以來的近4年中偏多明顯,其中2015年最多、有10個(gè)站次。極端低溫介于0.3~3.5℃,區(qū)域分布表現(xiàn)為北低南高;全部站點(diǎn)的各年份均達(dá)到不低于下限的要求,占比100%。

        總體上看,溫度的空間區(qū)域分布情況與基本站大致相近,沒有低于下限的情況,以及受全球氣候變暖大背景影響近年溫度偏高的趨勢(shì)表現(xiàn)明顯;而高于上限要求的比例,區(qū)域站占比更高。

        圖3 新會(huì)區(qū)2007—2018年年平均氣溫(a)和年極端最低氣溫(b)的空間分布

        3 結(jié)論

        1)新會(huì)區(qū)在新會(huì)柑種植的氣候適宜性中,極端低溫條件完全滿足生長(zhǎng)需求,非常適宜新會(huì)柑的種植;且在氣候變化趨勢(shì)中,風(fēng)險(xiǎn)不會(huì)增加。

        2)年平均氣溫和≥10℃年積溫均在2016年后出現(xiàn)偏高的不利影響,而且在整體的氣候變化趨勢(shì)中,上升態(tài)勢(shì)顯示偏高影響的風(fēng)險(xiǎn)正在增加,上升速率分別為0.03、10.71℃/年;受全球氣候變暖大背景趨勢(shì)影響較明顯。

        3)年均相對(duì)濕度和日照時(shí)數(shù)時(shí)間序列上表現(xiàn)為前期偶有高于上限,轉(zhuǎn)為后期時(shí)有低于下限。其中年均相對(duì)濕度在氣候變化趨勢(shì)中表現(xiàn)為下降態(tài)勢(shì),下降速率為-0.15%/年,偏低不利影響的風(fēng)險(xiǎn)增加。

        4)年降水量充沛,有偏多的情況出現(xiàn)。雨量充沛,時(shí)有偏多,須特別注意降水偏多時(shí)的養(yǎng)護(hù)管理,及時(shí)進(jìn)行排澇除濕,也可事前對(duì)園區(qū)進(jìn)行規(guī)劃、修好排水渠。

        5)區(qū)域自動(dòng)站數(shù)據(jù)對(duì)氣候的區(qū)域空間分布和小氣候?qū)ΨN植影響的研究意義重大,但數(shù)據(jù)質(zhì)量尚有待提高。本研究應(yīng)用的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制,年平均氣溫有定量依據(jù)文獻(xiàn)出處,可視為可信。極端氣溫,沒有定量依據(jù)文獻(xiàn)出處,文中的質(zhì)量控制是通過對(duì)氣候?qū)W界限值、要素一致性和空間一致性的比對(duì),得到判斷為異常的數(shù)值在±3℃外,理論上有被平滑的可能;但綜合來看,通過這個(gè)控制,準(zhǔn)確度應(yīng)該比原始數(shù)據(jù)更具可信度和代表性,在以后的工作中,可通過加強(qiáng)站點(diǎn)的管理來獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的檢驗(yàn)。

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