廣西貴港市春播期氣候變化特征分析

周幼嬋，黃巾旗，唐兵兵

(1.廣西壯族自治區貴港市氣象局，廣西 貴港 537100； 2.廣西壯族自治區氣象信息中心，廣西 南寧 530022)

廣西貴港市春播期氣候變化特征分析

周幼嬋1，黃巾旗1，唐兵兵2

(1.廣西壯族自治區貴港市氣象局，廣西 貴港 537100； 2.廣西壯族自治區氣象信息中心，廣西 南寧 530022)

基于3個氣象站點歷年2—3月逐日平均氣溫、降水資料，采用線性傾向、累積距平、Mann-Kendall檢驗等方法分析了廣西貴港市1960—2011年春播期氣候變化特征。結果表明：春播期平均氣溫總體呈上升趨勢，以2月下旬氣候變暖最顯著；春播期1980年代中期明顯偏冷、1990年代末始轉暖，2000年代初期后增暖明顯，最近幾年維持偏暖但變暖不顯著。春播期降水量由1980年代初之前的減少趨勢轉為之后的增多趨勢(3月中旬增多趨勢最顯著)。重度爛秧低溫陰雨天氣主要出現在1960—1980年代，進入1990年代后頻次數明顯減少(最近5 a未曾出現)；低溫陰雨天氣過程均伴隨降水出現(多為20 mm以下)。春播期低陰雨日數的小幅減少趨勢可信度不高，低溫陰雨結束期主要出現在3月上、中旬并有推遲的趨勢，倒春寒多發的3月中、下旬氣溫呈下降趨勢，表明氣候變暖背景下當地農業仍面臨春播期低溫陰雨危害風險。

春播期；氣候變化；Mann-Kendal檢驗；低溫陰雨

1 引言

貴港市地處廣西東南部的潯郁平原，是一個傳統農業大市，也是廣西最重要的商品糧基地，有著“廣西糧倉”、“廣西魚米之鄉”的美喻。每年2—3月下旬是貴港市春耕春播生產的大忙時節，在此期間受大氣環流季節性轉變的影響，冷暖空氣頻繁于華南地區交綏，貴港市因此出現較長時間的低溫寡照、陰雨連綿天氣。如果氣溫過低、陰雨持續時間長，很容易導致早稻秧苗受到危害，這就是通常所說的春播期低溫陰雨天氣。桂南地區驚蟄節氣以后出現的低溫陰雨天氣稱為倒春寒。低溫陰雨天氣是貴港市主要的農業氣象災害之一，是當地早稻播種和秧苗生長的不利氣象條件；嚴重的倒春寒還會引起早稻爛種爛秧，使早稻錯過最佳播種期，并可能會延遲晚稻插秧，使晚稻抽穗揚花或灌漿期容易遭遇寒露風，導致水稻減產[1-4]。因此，了解貴港市春播期低溫陰雨氣候變化規律，有助于科學合理安排農業生產，避免或減輕低溫陰雨天氣造成的危害。本文擬利用貴港市最近52 a的氣象觀測資料，應用氣候診斷分析方法，探討該地區春播期的氣候變化特征，以期為當地適時種好地、抓住苗，合理安排部署春耕春播和防災減災工作，提供科學依據。

2 資料和方法

2.1 資料來源

選用貴港市3個國家氣象觀測站(貴港、桂平和平南站)1960—2011年2月21日—3月31日的逐日氣溫、降水資料，統計分析貴港市歷年春播期氣溫、降水的變化特征。

2.2 分析方法

利用線性趨勢、累積距平、Mann-Kendall趨勢檢驗和突變檢驗法對春播期的氣溫、降水的變化特征進行分析。

在時間序列趨勢分析中，Mann-Kendall趨勢檢驗和突變檢驗法是世界氣象組織推薦并已廣泛使用的非參數統計檢驗方法[5-6]。其優點是不需要樣本遵從一定的分布，也不受少數異常值的干擾，更適用于類型變量和順序變量，計算也比較簡便。

春播期內日平均氣溫≤12.0℃連續3 d以上是廣西低溫陰雨天氣過程的標準(針對傳統的半水育秧)之一；日平均氣溫≤12.0℃維持3～4 d為輕度爛秧天氣，維持5～6 d可致中度爛秧，維持≥7 d會出現重度爛秧[1]。

3 結果和分析

3.1 春播期氣溫的變化

3.1.1 氣溫變化趨勢分析 1960—2011年貴港市各站春播期平均氣溫的傾向值均為正值(0.10～0.14℃/10 a)，表明春播期氣溫呈上升趨勢；3站點氣溫的變化趨勢明顯趨于一致，并且歷年平均最低值同出現在1985年。表明在同一氣候背景下貴港市各地春播期冷暖變化大致相同。

圖1為最近52 a貴港市春播期平均溫度的累積距平曲線圖。由圖1可見，1960—2011年貴港市春播期平均氣溫經歷了2次“下降→上升”的變化形態，以20世紀80年代初期為界，前一次累積距平曲線的“下降→上升”過程變化幅度最大約7℃，且在0℃附近波動；而后一次“下降→上升”過程的變化幅度最大約17℃，持續時間較前一次長，且主要為負值。進一步分析發現，1960—1982年氣溫累積距平值正負交替出現，以低于標準差(±1.7)的居多，超過標準差的僅6 a，占該時段年數的26%；1983—1996年期間則以負距平居多，超過標準差的有7 a，占該時段年數的50%；1997年之后，氣溫以正距平為主，超過標準差的有5 a，占該時段年數的33%。這表明春播期平均氣溫在20世紀80年代初期之前，波動變化不明顯，而之后波動幅度顯著加大；20世紀80年代中期明顯偏冷，1990年代末期開始轉暖，21世紀初期之后增暖明顯，與廣西全區平均的變化趨勢[7]一致。

圖1 貴港市1960—2011年春播期平均溫度累積距平變化曲線

3.1.2 氣溫Mann-Kendall趨勢檢驗 計算結果顯示，春播期全市平均氣溫Z值為0.92，表明貴港市春播期平均氣溫隨時間呈上升趨勢。針對各站春播期間各旬氣溫分析，2月下旬和3月上旬的Z值均為正，并以2月下旬的上升趨勢顯著，其中貴港站Z值為1.55，通過信度為90%的顯著性檢驗，桂平、平南站Z值分別為1.74、1.71，通過信度為95%的顯著性檢驗；3月中旬和下旬的Z值均為負，隨時間呈下降趨勢，雖未通過顯著性檢驗，但可判斷屬倒春寒多發時段，對農業影響顯著。

3.1.3 氣溫突變的Mann-Kendall分析 由圖2的突變檢驗圖可見，在20世紀60—70年代初期，UF曲線基本在零值線以下變動，說明該時段氣溫呈下降趨勢，且在1970年UF曲線接近臨界線，表明在1970年氣溫下降趨勢明顯；之后至80年代初期UF曲線主要位于零值線以上，表明氣溫呈上升趨勢；自80年代初期之后至90年代末、21世紀初期，UF曲線再度在零值線以下變動；而21世紀初期之后UF曲線又在零值線以上變動。由此可知，1960—2011年貴港市春播期平均氣溫基本上經歷了降溫→升溫→降溫→升溫的態勢，與累積距平法分析結果相吻合。UF、UB兩條曲線首次相交于21世紀初期，之后還存在2處交匯，且交點均位于臨界線之間，表明在此期間存在突變，即從21世紀初期之后貴港市春播期平均氣溫已過渡到另一個平均狀態，處于一個上升的態勢；最近幾年春播期平均氣溫仍然逐年上升，并于2010年上升到歷年的最高點，但上升趨勢尚不顯著。

圖2 貴港市1960—2011年春播期平均溫度的Mann-Kendall統計圖

3.2 春播期的降水變化

3.2.1 降水變化趨勢檢驗 線性傾向分析發現，各站歷年春播期降水量傾向值均為正，表明春播期間降水量呈增多趨勢，以貴港站趨勢值最大(6.5 mm/10 a)，平南站次之(5.5 mm/10 a)，桂平站最小(3.6 mm/10 a)。累積距平法分析得出，自20世紀60年代起各站降水累積距平曲線持續下降，直至1970年代末1980年代初，說明該時段降水量呈下降趨勢；之后曲線突升(至1983年)。1990年代之后，貴港站降水距平曲線持續波動上升，但變化幅度較??；而桂平、平南兩站的曲線則波動明顯，大致經歷了“上升→下降→上升”的變化。

3.2.2 降水變化趨勢的Mann-Kendall檢驗 分析各站歷年春播期不同旬段降水量的Mann-Kendall趨勢檢驗Z值(見表1)，得出3月上旬各站Z值均為負值，同期降水量隨時間呈減少的變化趨勢，但趨勢不顯著；3月中、下旬Z值均為正，表明該時段降水量為增加趨勢，其中3月中旬的Z值均通過了95%以上的顯著性檢驗(其中貴港站通過了99%的顯著性檢驗)，說明降水增多明顯。整個春播期各站的降水Z值均為正，但只有貴港站的趨勢通過顯著性檢驗，其余兩站趨勢均不顯著。

表1 貴港市1960—2011年春播期各旬降水量變化的Mann-Kendall趨勢Z值

注：*和**分別表示通過信度95%和99%的顯著性檢驗。

3.2.3 降水突變的Mann-Kendall分析 圖3為貴港市各站1960—2011年春播期降水突變的Mann-Kendall分析結果。由圖可見，各站Mann-Kendall統計量UF值在20世紀80年代以前以小于0為主，而自1980年代初之后均大于0，說明1980年代之前春播期降水呈減少趨勢，1980年代之后降水呈增多趨勢；最近幾年這種上升趨勢仍然持續。從各站UF、UB兩條曲線的交點位置來看，在1980年代初期，各站均有交點，而且交點位于臨界線之間，表明20世紀80年代初期是貴港市春播期降水量突變的開始時間。但各站點的曲線變化卻不盡相同，存在著小氣候特點。由圖3a可見，UF、UB兩條曲線只有一個交點，表明貴港站春播期降水量存在一個劇烈變化；從UF曲線看，自20世紀80年代初期開始，降水量持續著一個明顯的增多階段，到90年代末，這種增多趨勢超出了顯著性水平0.05的臨界線，表明增多趨勢顯著。而桂平、平南兩站的UF、UB曲線在20世紀80年代初首次相交之后，還存在多處交匯，且交匯處仍位于臨界線之間(圖3b、圖3c)，其中桂平站交匯于1984—1987年、1998—2000年和2010年；平南站交匯于1984—1987年，說明桂平、平南兩站春播期降水量在20世紀80年代初期已過渡為增多的狀態，但趨勢不顯著。

圖3 貴港市1960—2011年春播期降水量Mann-Kendall統計圖(a)貴港站；(b)桂平站；(c)平南站

3.3 春播期低溫陰雨天氣分析3.3.1 低溫陰雨天氣日數和頻次 統計分析春播期低溫陰雨天氣日數發現，最近52 a貴港市春播期低溫陰雨天氣日數呈減少趨勢，傾向值為-0.5 d/10 a，但未通過顯著性檢驗。各階段的統計結果(見表2)顯示：低溫陰雨天氣日數在20世紀60年代、80年代均呈上升趨勢，70年代和90年代之后均呈下降趨勢，最近幾年又略有回升趨勢。各年代低溫陰雨天氣持續日數最長出現在20世紀80年代，達18 d(1985年)；其次是1970年代，為16 d(1976年)；1960年代和1990年代低溫陰雨天氣持續日數也較長，為14 d；2000年之后稍偏少，最近5 a低溫陰雨持續日數最長為6 d，與20世紀各年代的相比明顯偏少，說明近年來隨著氣候變暖，春播期持續低溫陰雨天氣日數不多，較有利于開展農業生產。

從出現爛秧天氣的頻次看，重度爛秧天氣次數在20世紀60年代和80年代出現最多，為5次，其次是70年代，為4次，2000年之后僅2次，最近5 a未曾出現過；中度爛秧天氣次數最多的出現在20世紀60年代，為3次，其次是80年代和90年代都為2次，其余年代和最近5 a為1次；輕度爛秧天氣主要出現在20世紀60年代之后，尤其在最近5 a出現最多，為3次。分析表明，20世紀60—80年代春播期偏冷，持續低溫陰雨天氣日數長，達中度及以上爛秧天氣次數最多，尤以重度爛秧天氣的次數最多，容易對早稻的安全育秧造成影響；自1990年代以來重度爛秧天氣次數明顯減少，尤其是最近5 a春播期偏暖，持續低溫陰雨天氣日數偏少，低溫陰雨天氣以輕度爛秧級別居多，未曾出現過重度爛秧天氣，對開展春耕春播生產較有利。

統計低溫陰雨天氣過程的次數顯示，52 a中貴港市共出現65次，平均為每年1.25次；1 a出現1～2次的頻率較多，分別占42%、28%，而1 a出現3次的頻率最少。從各站歷年春播期低溫陰雨天氣過程的氣溫、降水的對比分析：過程平均氣溫最低值均出現在1964年，其中最低達4.9℃；每次低溫陰雨天氣過程均伴隨降水，且最大降水量同在1965年出現，最大值為123.7 mm；從過程總雨量分布情況來看，低溫陰雨天氣過程降水量以20 mm以下最多，占42%～53%；其次是30～60 mm之間，占29%～39%，表明春播期低溫陰雨天氣過程降水量小。

表2 貴港市各年代春播期低溫陰雨天氣的統計分析

3.3.2 低溫陰雨結束期變化情況 分析得出，3月11日—3月14日為貴港市歷年春播期低溫陰雨天氣正常結束期。結合表3的統計結果可知，各站春播期低溫陰雨結束期主要分布在3月上、中旬，尤以3月上旬最多，最多達17次，占歷年低溫陰雨次數的45%；結束期在3月下旬的屬結束期偏晚，其所占比例也不少，其中貴港站最多有11次，占其歷年低溫陰雨次數的27%，其它兩站相對較少；貴港站低溫陰雨結束期偏遲的幾率要比桂平、平南的大；在2月下旬結束的屬結束期偏早，所占比例最少。表明最近52 a貴港市春播期低溫陰雨天氣能偏早結束的很少，主要在春播期中期結束，但結束期偏遲的頻次也不少，對春耕春播生產進度影響明顯。從春播期低溫陰雨結束期的年變化趨勢來看，各站低溫陰雨結束期均存在逐年偏遲的趨勢，線性傾向率為每10 a偏遲1～2 d，20世紀60年代和2000年之后結束期以偏早為主，而20世紀70年代、 90年代結束期以偏遲居多。

表3 貴港市1960—2011年春播期低溫陰雨天氣結束期統計 (單位：次)

4 分析討論

①3月中、下旬是我國冬夏季風開始轉換的時期，華南靜止鋒經常在桂中一帶擺動。這期間冷空氣活動比較活躍，容易出現階段性的低溫甚至是倒春寒天氣，對春耕播種和早稻育秧較為不利，需密切關注中短期天氣預報，盡量避開低溫陰雨天氣。3月中旬是貴港市歷年降水顯著增多階段，宜做好田間蓄水工作，以便解決春播春插用水不足問題。

②春播期內貴港市西部的氣溫要略低于中、東部，低溫陰雨結束期也遲于中、東部，這與地理因素影響有關。桂平、平南北靠大瑤山，大瑤山山脈對冷空氣南下有阻擋作用；而貴港縣西部處于鎮隆山、平天山之間的山口地區，北方冷空氣容易沿著湘桂鐵路長驅直入，造成氣溫下降。因此，與西部相比中、東部地區的播種期宜適當提前。

③在全球變暖的大氣候背景下，貴港市春播期低溫陰雨天氣日數總體呈減少趨勢，特別是21世紀以來，低溫陰雨天氣總日數和中度以上爛秧天氣日數都明顯減少，與廣西全區的變化趨勢一致。

5 小結

通過采用線性傾向估計法、累積距平法、Mann-Kendall趨勢檢驗和突變檢驗法對貴港市春播期氣溫、降水量趨勢進行統計診斷分析，得出以下結論：

①1960—2011年貴港市春播期平均氣溫大致經歷了2次“下降→上升”的變化形態，總體呈上升趨勢，并以2月下旬平均氣溫上升趨勢顯著。倒春寒多發時段的3月中旬和下旬氣溫呈下降趨勢，當地農業生產仍然面臨低溫陰雨危害風險。

②20世紀80年代中期春播期氣溫明顯偏冷，90年代末期開始轉暖，21世紀初期之后過渡到另一個平均狀態，處于一個上升的態勢，說明從21世紀初期以來貴港市春播期偏暖，最近幾年這種變暖在持續，但氣溫上升趨勢尚未顯著。

③最近52 a春播期降水量呈逐年增多趨勢，并以3月中旬降水增多趨勢顯著，對春種用水有利。春播期降水量于20世紀80年代初期由減少變化趨勢轉為增多趨勢，近年來上升趨勢仍明顯。

④貴港市春播期低溫陰雨天氣日數略呈小幅減少趨勢(-0.5 d/10 a)，但可信度低。重度爛秧天氣主要出現在20世紀60—80年代，自1990年代以來次數明顯減少；最近5 a以輕度爛秧天氣居多，未曾出現重度爛秧天氣，對開展春耕春播生產較有利。每次低溫陰雨天氣過程均伴隨降水出現，過程降水量以20 mm以下居多，30～60 mm次之。

⑤春播期低溫陰雨天氣結束期主要分布在3月上旬和中旬，結束期偏早年數所占比例最少，偏遲頻次相對較多，且有逐年推遲的趨勢。其對春耕春播生產的影響值得關注。

[1] 溫克剛，楊年珠，涂方旭，等.中國氣象災害大典·廣西卷[M].北京：氣象出版社，2007：359-361.

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2014-12-26

周幼嬋 (1979—)，女，工程師，主要從事地面氣象觀測工作。

1003-6598(2015)04-0044-05

S162.5

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