楊文艷袁 潮陳紅磊孫銘謙

(1.中國氣象局沈陽大氣環(huán)境研究所,遼寧 沈陽 124000; 2.盤錦市氣象局,遼寧 盤錦 124010)

近年來,以變暖為主要特征的全球氣候變化對人類的生產(chǎn)生活的影響日趨明顯,氣候變暖已經(jīng)給自然生態(tài) 、工農(nóng)業(yè)和社會經(jīng)濟(jì)各方面帶來許多新問題, 尤其對農(nóng)業(yè)的影響更為嚴(yán)重[1～4]。氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響,首先表現(xiàn)為對農(nóng)業(yè)氣候資源的影響。農(nóng)業(yè)氣候資源主要包括光、溫和水分資源。氣候變暖背景下農(nóng)業(yè)氣候資源的變化及其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響已受到廣泛關(guān)注,東北三省是中國乃至全球氣候變暖最顯著的地區(qū)之一[5～6],相關(guān)研究表明,東北地區(qū)農(nóng)業(yè)熱量資源增加趨勢明顯,在20世紀(jì)80年代到90年代增加最快[7],水稻生長季農(nóng)業(yè)氣候資源呈暖干變暗趨勢[8]。有關(guān)遼寧省氣候變化的研究表明[9～11],遼寧省各地的氣溫、積溫普遍為增高趨勢,降水、日照有減少傾向。

盤錦地處遼河下游,是遼寧省水稻主產(chǎn)區(qū)。春季(3～5月)是盤錦水稻的育苗、播種、泡插的重要時期,也是大田播種及其它農(nóng)事活動的關(guān)鍵時期。對于盤錦地區(qū)春季熱量條件變化和旱澇特征的研究較少,因此,筆者應(yīng)用近60年氣象記錄資料,分析了盤錦地區(qū)春季農(nóng)業(yè)熱量、光照、降水資源變化特點,并對影響盤錦地區(qū)水稻、玉米等主要農(nóng)作物的界限溫度初日變化趨勢和特征進(jìn)行分析,對于政府及相關(guān)部門充分利用農(nóng)業(yè)氣候資源,預(yù)防和減輕春播期農(nóng)業(yè)災(zāi)害以及合理安排春耕生產(chǎn)有重要意義。

1 資料來源與方法

1.1 資料

應(yīng)用1960～2019年盤錦國家氣象站逐日氣溫、降水量、日照時數(shù)記錄,選取盤錦大洼國家氣象站為代表站,建立春季3～5月平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、≥0 ℃、≥10 ℃積溫、日照時數(shù)、降水量數(shù)據(jù)序列。數(shù)據(jù)來源于盤錦市氣象局。

1.2 研究方法

1.2.1 氣候傾向率

氣候變化趨勢采用線性回歸方法[12～13],利用一元線性回歸方程y=at+b(a、b為回歸系數(shù),y為氣象要素,t為時間)中的斜率a來描述氣象要素的變化趨勢,并對該方程進(jìn)行信度檢驗,a為氣候傾向率。顯著性水平取0.05,利用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性檢驗等統(tǒng)計分析。

1.2.2 滑動平均

采用五日滑動平均法計算穩(wěn)定通過≥0 ℃、≥5 ℃、≥8 ℃、≥10 ℃、≥15 ℃界限溫度初日日期,按照日序計算連續(xù)5 d平均氣溫,選取5 d滑動平均溫度中穩(wěn)定通過(記作≥)界限溫度的5 d中的第一個日平均氣溫大于或等于界限溫度的日期定為初日[14]。

2 結(jié)果分析

2.1 溫度條件

2.1.1氣溫

春季是一年中氣溫變化最明顯的季節(jié),盤錦春季氣溫整體變化趨勢是逐漸回暖(圖1)。1960～2019年盤錦地區(qū)春季3～5月60年平均氣溫為9.5 ℃( 表 2),線性變化趨勢呈明顯上升趨勢,氣候傾向率為 0.4 ℃/10年,其中日最高氣溫、日最低氣溫年際變化趨勢均呈上升趨勢,春季最低氣溫年際波動幅度較大,上升趨勢尤其明顯,氣候傾向率為 0.5 ℃/10年。對春季氣溫的上升貢獻(xiàn)最大,是引起春季氣溫上升的主要因子。春季平均氣溫日較差9.8 ℃呈緩慢變小趨勢,氣候傾向率為 -0.2 ℃/10年。從年代際變化看,20世紀(jì)60、70年代氣溫波動平緩,變化不大,80、90年代氣溫年際波動幅度加大,進(jìn)入快速上升階段。2000年以后,平均氣溫維持在10.3 ℃左右的較高位置,波動振幅加大,在全球氣候變暖的大背景下,盤錦春季氣溫是明顯增高的。

表2 5 d動平均氣溫穩(wěn)定通過各界限溫度初日

圖1 1960～2019年盤錦春季平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、氣溫日較差年際變化

2.1.2 積溫

積溫評價某一地區(qū)熱量資源重要指標(biāo)之一,盤錦春季近60年≥0 ℃積溫平均為889.9 ℃·d,線性變化趨勢呈增加趨勢(圖2),氣候傾向率為30.0 ℃/10年,春季≥10 ℃積溫平均為253.5 ℃·d,年際變化同樣呈增加趨勢,氣候傾向率為12.7 ℃/10年,≥10 ℃最多年份達(dá)1 094.1 ℃·d,出現(xiàn)在2014年,最少年份為734.4 ℃·d,出現(xiàn)在1969年,春季熱量資源年代際變化增加趨勢明顯(表1)。

表1 盤錦春季氣象要素年代際變化

圖2 1960～2019年盤錦春季≥0 ℃、≥10 ℃積溫年際變化

2.1.3 界限溫度

前往霍童古鎮(zhèn)旅游的人群主要是個體戶、學(xué)生和企事業(yè)單位人員，以青壯年居多，具有一定的消費能力。在旅游產(chǎn)品方面更加青睞觀光類、文化旅游類和度假類產(chǎn)品，出游時間傾向于較為溫暖的季節(jié)。

農(nóng)業(yè)界限溫度是熱量資源的一種表達(dá)形式,常用的界限溫度有日平均氣溫0 ℃、5 ℃、10 ℃、20 ℃等[16]。 農(nóng)業(yè)界限溫度對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安排具有很好的指導(dǎo)意義,平均氣溫穩(wěn)定通過0 ℃,土壤解凍,農(nóng)作物進(jìn)入適宜農(nóng)耕期。近60年盤錦地區(qū)春季5 d滑動平均氣溫≥0 ℃初日平均出現(xiàn)在3月14日,變化區(qū)間為3月1日～31日。≥0 ℃初日年際變化趨勢呈提前趨勢,氣候傾向率為-1.47 d/10年。對≥0 ℃初日提前日數(shù)求平均,近60年盤錦地區(qū)春季平均氣溫≥0 ℃初日平均提前時間為7.2 d。

平均氣溫穩(wěn)定通過5 ℃,是早春作物開始播種的界限溫度。近60年盤錦地區(qū)春季5 d滑動平均氣溫≥5 ℃初日平均出現(xiàn)在4月1日,變化區(qū)間為3月15日～4月15日。≥5 ℃初日年際變化趨勢呈提前趨勢,氣候傾向率為-1.72 d/10年。對≥5 ℃初日提前日數(shù)求平均,近60年盤錦地區(qū)春季平均氣溫≥5 ℃初日平均提前時間為4.6 d。

平均氣溫穩(wěn)定通過8 ℃,是盤錦地區(qū)玉米等大田作物進(jìn)入適宜播種期的界限溫度。近60年盤錦5 d滑動平均氣溫≥8 ℃初日平均出現(xiàn)在4月10日,變化區(qū)間為3月27日～4月27日?！? ℃初日年際變化趨勢呈提前趨勢,氣候傾向率為 -1.71 d/10年。對≥8 ℃初日提前日數(shù)求平均,近60年盤錦地區(qū)春季平均氣溫≥8 ℃初日平均提前時間為5.8 d。

平均氣溫穩(wěn)定通過10 ℃,是各種喜溫作物開始播種和生長的臨界溫度,盤錦地區(qū)主要農(nóng)作物水稻在≥10 ℃初日開始播種。近60年盤錦5 d滑動平均氣溫≥10 ℃初日平均出現(xiàn)在4月17日,變化區(qū)間為4月3日～5月3日?！?0 ℃初日年際變化趨勢呈提前趨勢,年際變化平緩,氣候傾向率為 -1.19 d/10年。對≥10 ℃初日提前日數(shù)求平均,近60年盤錦地區(qū)春季平均氣溫≥10 ℃初日平均提前時間為5.9 d。

平均氣溫穩(wěn)定通過15 ℃,大部分農(nóng)作物進(jìn)入旺盛生長期,盤錦水稻在≥15 ℃初日開始進(jìn)入適宜移栽期。近60年盤錦5 d滑動平均氣溫≥15 ℃初日平均出現(xiàn)在5月11日,變化區(qū)間為4月24日～6月9日。≥15 ℃初日年際變化趨勢呈提前趨勢,年際變化波動幅度較大,氣候傾向率為 -1.71 d/10年。對≥15 ℃初日提前日數(shù)求平均,近60年盤錦地區(qū)春季平均氣溫≥15 ℃初日平均提前時間為6.6 d。

整體來看,盤錦春季氣溫穩(wěn)定通過0 ℃、5 ℃、8 ℃、10 ℃、15 ℃界限溫度的初日時間均呈不同程度的提前趨勢,平均提前時間為5～7 d。與王智穎等對東北地區(qū)界限溫度研究結(jié)果總體變化規(guī)律基本一致[17]。

2.2 光照條件

盤錦春季光照充足,日照時數(shù)占年總?cè)照諘r數(shù)的28.4%,是一年日照時數(shù)最多的季節(jié),近60年春季平均日照時數(shù)為769.6 h,線性變化趨勢總體呈減少趨勢(圖3),氣候傾向率為-4.0 h/10年,從年代際變化看,20世紀(jì)60、70年代光照資源最充足,變化平穩(wěn),80 和90年代初期光照資源急劇減少,且波動劇烈,1989年春季日照時數(shù)出現(xiàn)最大值,達(dá)882.2 h,1990年出現(xiàn)最少值,僅為500.1 h,2000年以后進(jìn)入波動變化階段,年代際變化不大。

圖3 盤錦春季日照時數(shù)年際變化

2.3 水分條件

圖4 盤錦春季逐旬降水量分布

圖5 盤錦春季各月及3～5月降水量年際變化

從5年移動平均年際、年代際變化看,隨著氣候變暖,氣溫升高,降水量變化幅度加劇,20世紀(jì)60年代前期是降水量波動性偏少趨勢,60年代末到70年代初期降水量緩慢增加,70年代中后期到90年代降水年際變化平穩(wěn),存在2年的周期變化,2001年出現(xiàn)最少值,37.6 mm ,1992年開始降水量年際變化振幅明顯增大,降水極端事件增多,2010年出現(xiàn)最大值,為201.9 mm ,降水偏多偏少年份增多,變化幅度增大,易出現(xiàn)旱澇現(xiàn)象。

3 結(jié)論與討論

在全球氣候暖干化的背景下,盤錦地區(qū)春季氣溫呈明顯上升趨勢,主要表現(xiàn)在最低氣溫的顯著上升。日照時數(shù)呈減少的線性年際變化趨勢,年代際變化不大,春季熱量資源整體呈增加趨勢,氣溫穩(wěn)定通過0 ℃、5 ℃、8 ℃、10 ℃、15 ℃界限溫度的初日時間均呈不同程度的提前趨勢,平均提前時間為5～7 d。

盤錦降水量時空分布不均,3月、5月降水量呈線性增加趨勢,4月份降水量呈線性減少趨勢,春季3～5月和春播期4～5月降水量年際線性變化趨勢總體呈略有增加。2000年以后,發(fā)生降水量顯著偏少和偏多的異常年份明顯增多,氣候極端性增強。

春季氣候變暖,熱量資源增加,有利于生長期延長,產(chǎn)生了干旱頻發(fā)的趨勢,同時可能產(chǎn)生病蟲害增加等風(fēng)險,應(yīng)考慮適當(dāng)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),培育抗旱節(jié)水高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)作物品種,同時加大農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度,多措并舉,合理利用氣候資源,積極應(yīng)對和適應(yīng)氣候變化。