朝陽地區(qū)2013年春季極端天氣氣候特征及對農(nóng)業(yè)的影響分析

王曉霞，馮書霞，張富榮，張玉書

（1.朝陽市氣象局，遼寧朝陽122000；2.中國氣象局沈陽大氣環(huán)境研究所，遼寧沈陽110016）

自20世紀70年代提出全球氣候變化及其對人類社會可能產(chǎn)生的嚴重影響時起，國際科學界和各國政府就開始討論全球變化的區(qū)域響應。

極端天氣氣候事件是指在一定時期內(nèi)，某一區(qū)域或地點發(fā)生的出現(xiàn)頻率較低的或有相當強度的對人類社會有重要影響的天氣氣候事件。在全球氣候變暖背景下，極端天氣事件的發(fā)生更加頻繁[1-2]。翟盤茂等[3]對我國北方近50 a的極端氣溫事件變化進行分析，結果表明，我國極端溫度的變化趨勢不僅存在較大的季節(jié)性差異，而且還存在較大的地域性差異。在我國北方農(nóng)牧交錯帶中段（冀、蒙、遼交界地帶），氣候風險呈現(xiàn)增加趨勢，氣候變化都表現(xiàn)得更加敏感。突發(fā)性極端氣候事件出現(xiàn)的隨機性增大，產(chǎn)生的風險也會增加[4]。農(nóng)業(yè)對氣候條件依賴性較為強烈，是受氣候變化影響最大的行業(yè)之一。隨著氣候變暖不斷加劇，極端氣候事件不斷增多，給糧食生產(chǎn)、水資源等帶來嚴重影響。有研究表明，高溫、干旱、低溫冷害、病蟲害等已成為糧食作物生育期縮短、產(chǎn)量下降的重要影響因素[5-7]。朝陽位于遼寧省西部氣候脆弱帶，屬半濕潤半干旱地區(qū)，年降水量偏少且時空分布不均勻，降水是制約其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要因素[8-9]。

為了更好地應對氣候變化特別是應對極端氣候?qū)Τ柕貐^(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，為農(nóng)業(yè)防災減災體系建設和完善提供氣象依據(jù)，本研究運用氣候統(tǒng)計和95（5）百分位等方法，較全面地分析了2013年朝陽地區(qū)春季天氣氣候變化特征。

1 資料和方法

本研究采用95（5）百分位法[10]確定極端天氣氣候事件的標準閾值，即對某一事件的氣候標準年內(nèi)的歷年最大值序列從小到大進行排位，定義序列超過第95百分位值為極端多（高）事件，小于第5百分位值為極端少（低）事件。氣候標準年取1981—2010年的30 a。

Bonsal等[10]指出，如果某個氣象要素有n個值，將這 n 個值按升序排列 x1，x2，…，xm，xn，某個值小于或等于 xm的概率為 P＝（m－0.31）/（n＋0.38），其中，m為xm的序號，如果有30個值，那么第95個百分位上的值即為排序后的x29（P＝94.4%）和x30（P＝97.9%）的線性插值。

將溫度序列的第95（5）個百分位上的值作為極端高（低）或是極端溫度事件的上（下）閾值。把降水序列的第95（5）個百分位上的值作為極端降水值或極端降水事件的閾值。

選用朝陽地區(qū)7個臺站春季4—5月逐月的降水、氣溫歷史資料。所用氣象歷史資料年代分別為：朝陽、葉柏壽1953—2013年，喀左、建平 1959—2013年，凌源1958—2013年，北票1957—2013年，羊山1965—2013年。

2 朝陽地區(qū)4月份氣溫變化分析

統(tǒng)計分析朝陽地區(qū)7個氣象觀測站4月份平均氣溫歷史資料可知，2013年4月朝陽地區(qū)平均氣溫異常偏低，全市平均氣溫為6.4℃，比歷年同期（11.2℃）偏低4.8℃。朝陽站2013年4月平均氣溫為7.1℃，為氣象記錄以來的最低值，比常年偏低5.1℃，排在歷史第1位，1980年為7.5℃，排在歷史第2位（圖1）。4月下旬氣溫回升迅速。氣溫穩(wěn)定通過10℃日期為4月22日，比歷年偏晚6 d。

表1 4月氣溫極端高（低）氣候事件的標準閾值 ℃

根據(jù)95（5）百分位方法[10]，計算求得4月份朝陽地區(qū)7個站氣溫極端高（低）氣候事件的標準閾值列于表1。由表2可知，朝陽地區(qū)7個氣象觀測站4月平均氣溫均比歷年偏低，其中，6個氣象觀測站均創(chuàng)歷史同期最低記錄，7個氣象觀測站4月平均氣溫均小于氣溫極端低閾值，發(fā)生了氣溫極端偏低事件。

表2 4月氣溫對比值 ℃

3 朝陽地區(qū)5月份降水變化分析

統(tǒng)計分析朝陽地區(qū)7個氣象觀測站5月份降水歷史資料可知，2013年5月份全市降水量為2.8～8.1mm，平均降水量為5.2mm，比歷年同期（45.8mm）偏少40.6mm。7個站均比歷年同期減少，其中，葉柏壽、建平和凌源降水減少達90%以上，降水量均創(chuàng)歷史同期極小值，其余地區(qū)減少80%～90%。

由圖2可知，葉柏壽站2013年5月降水量僅為2.8mm，為氣象記錄以來的最少值，比常年值減少40.3mm，排在歷史第1位，1973年為6.0mm，排在歷史第2位。根據(jù)95（5）百分位法[10]計算求得5月份朝陽地區(qū)7個站極端降水氣候事件的標準閾值列于表3。

表3 5月極端降水氣候事件的標準閾值 mm

2013年5月份葉柏壽、建平和凌源降水量分別為2.8，4.8，3.4mm，均小于降水極端少閾值，發(fā)生了降水極端偏少事件。

4 極端氣候事件對農(nóng)業(yè)的影響

春季4—5月是朝陽地區(qū)春播生產(chǎn)的關鍵時期，此時氣候狀況直接關系全年農(nóng)業(yè)年景。2013年朝陽地區(qū)春季階段性低溫明顯，由于氣溫持續(xù)偏低，土壤化凍緩慢，物候期延遲，玉米等作物播種時間比常年最佳播期晚5～7 d，小麥失去了播種時機而沒有播種。由于4月氣溫持續(xù)偏低，使得桃花、旱柳等植物物候期推遲10～15 d。

5月份開始，朝陽地區(qū)降雨異常偏少，溫度偏高。農(nóng)田土壤水分得不到補充，加之溫度高蒸發(fā)加快，墑情逐漸下降，5月下旬旱象凸顯，大部分地區(qū)發(fā)生輕到中度干旱，建平縣、北票市部分地區(qū)旱情較重。由于底墑好和玉米苗期抗旱能力較強，大部分地區(qū)玉米生長沒有受到很大影響，苗情較好；旱情較重的山坡地和土質(zhì)貧瘠地塊玉米出現(xiàn)萎蔫、黃葉現(xiàn)象。

由于長時間少雨，氣溫偏高，大風天氣較多，空氣干燥，可燃物含水量下降，燃點降低，致使森林、城市火險氣象等級居高不下，防火形勢嚴峻。

5 結論與討論

本研究結果表明，2013年春季4—5月朝陽地區(qū)氣候出現(xiàn)異常變化，發(fā)生了溫度極端冷氣候事件和降水極端偏少事件。此次極端氣候事件的發(fā)生，對朝陽地區(qū)的種植業(yè)、畜牧業(yè)等產(chǎn)生較大的負面影響，極端低溫、干旱等氣象災害給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了較重的經(jīng)濟損失。

未來的氣候變化是政策制定者和公眾非常關心的問題，對于制定長遠的經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃和安排人民生活都是必不可少的。從地理分布看，我國氣候變暖最明顯的地區(qū)在西北、華北和東北地區(qū)[11]。研究結果表明[12]，西北地區(qū)春玉米各生育期突變點均與西北地區(qū)氣溫偏低期和偏高期相一致，其突變是對氣候變化的響應。朝陽位于遼寧省西部，是受氣象災害影響較嚴重的地區(qū)，對于各級政府和相關部門，制定和規(guī)劃適應氣候變化特別是應對極端氣候事件、降低災害風險政策和對策是一項現(xiàn)實性和緊迫性很強的工作。適應氣候變化特別是應對極端氣候事件，是實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問題，是保障人民生命財產(chǎn)安全的民生問題，也是促進科學發(fā)展、和諧發(fā)展的現(xiàn)實問題。

農(nóng)業(yè)是氣候變化最敏感脆弱的領域之一，直接受制于氣候變化與氣象要素，氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響機理和應對機制的研究已成為眾多學者和政府部門關注的熱點問題[13-15]。氣候變化正在威脅著糧食安全，對種植業(yè)、畜牧業(yè)和水產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境、布局和結構產(chǎn)生一定影響[16]。如何適應氣候環(huán)境變化，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究的重要課題。全面加強適應氣候變化特別是應對極端氣候事件能力建設，提高防災減災能力刻不容緩。努力把氣象災害損失降低到最小程度，將災害風險控制到最低限度，保證經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。

在全球氣候變暖的大環(huán)境下，突發(fā)性極端冷事件出現(xiàn)的隨機性增大，產(chǎn)生的風險也會增加，加強極端冷事件的防范，加快農(nóng)業(yè)防災減災體系建設，應種植耐暖、耐干、耐低溫的作物品種，加快建設避災農(nóng)業(yè)、設施農(nóng)業(yè)發(fā)展體系。

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