1961～2010年云南省≥10℃活動積溫時空變化格局

王連超，郝成元

（河南理工大學測繪與國土信息工程學院，河南焦作454000）

1961～2010年云南省≥10℃活動積溫時空變化格局

王連超，郝成元*

（河南理工大學測繪與國土信息工程學院，河南焦作454000）

活動積溫與植被演替、農作物生長關系密切，對區域生態狀況和糧食安全具有決定性作用。基于GIS平臺，研究了云南省31個氣象站50 a的≥10℃活動積溫時空分布格局及其變化特征。結果表明：（1）1961～2010年云南省≥10℃活動積溫呈增長趨勢，增幅為9.080℃/a，其中，1961～1978年≥10℃活動積溫為負距平，1998～2010年為正距平，1979～1997年≥10℃活動積溫距平以振蕩為主；（2）5個代際≥10℃活動積溫代際內最高值和均值隨時間推移逐漸增大；（3）基本以景洪-思茅-元江-元謀為線，≥10℃活動積溫向西、東2個方向逐漸減少；同時，空間差異程度隨著時間推移有減小趨勢。

GIS空間分析；≥10℃活動積溫；時空格局；云南省

全球氣候變化直接影響著人類的生存環境及社會經濟的發展，尤其對農業生產的影響更為重要。因此，研究氣候變化及其影響是氣候領域的重要課題之一，也是社會公眾廣泛關注的一個焦點[1]。近1個世紀以來全球顯著增溫，已經引起了科學界的廣泛關注[2～4]。普遍認為全球平均氣溫在20世紀呈現出明顯的上升趨勢[5]，也有研究表明，過去50 a可觀察的氣候改變速度是過去100 a的2倍，20世紀的全球氣溫平均上升了0.74℃。但是這種增溫趨勢及增溫幅度的大小，在不同地區的差異較大[6，7]。因此，對全球氣候變化的區域響應研究已成為當前國際學術界研究的熱點之一。在全球變暖的大背景下，我國氣候也發生了顯著變化[8，9]。由于東部地區站點密集，且資料序列較長，因此對我國東部地區的氣候變化研究較多，而西部地區限于站點和觀測資料的缺乏，直到20世紀

80年代才開始對西部地區性氣候變化進行研究[10]。探討全球變暖背景下我國云南地區活動積溫的時空變化及其對全球變暖的響應，對指導區域生態建設和糧食生產，以及探討全球變暖背景下的農業對策，具有十分重要的意義。

年活動積溫反映了一個地區氣候對農作物所能提供的熱量條件，是評價農業氣候資源最重要、最普遍的指標，常用來估算某一地區的熱量資源和反映品種的生育特性，與農作物生長發育關系最為密切，對農業發展和糧食安全具有十分重要的意義[11]。其受經度、緯度、海拔高度和大地構造地貌單元的影響，有較為明顯的區域空間差異，尤其是在全球氣候變暖的大背景下，分析研究≥10℃積溫的時空變化，不僅有助于進一步認識熱量空間分布和年際變化，而且對于作物及其品種的合理布局、氣候資源的合理開發和充分利用等均有實際意義。張鐘月等[12]基于西天山地區17個站點1961～2001年的氣象資料，通過建立數學模型研究了其區域活動積溫的時空變化特征；劉志雄等[13]根據湖北省20個代表站點1961～2005年逐日平均氣溫，計算并分析了歷年活動積溫及其變化趨勢，得出空間上的大部分地區顯著增加趨勢、時間上的波動現象；劉志娟等[14]基于66個氣象臺站1961～2007年的氣候資料，比較分析了中國黃淮海平原半濕潤暖溫小麥-玉米兩熟農區內以活動積溫的農業氣候資源的時空變化特征，結果顯示，1961～1980年和1981～2007年2個時段對比顯著；劉洋等[15]利用東北地區89個氣象站的逐日地面氣候觀測資料，采用氣象氣候傾斜率、MK檢驗等氣候統計診斷方法，分析了54 a來東北地區35萬km2熱量資源要素的變化規律。

但作為氣候變化敏感區的云南省，其時空變化特征還沒有系統開展，因此本研究以云南省31個國家基準或基本氣象站1961～2010年的逐年活動積溫數據，應用氣候氣象傾斜率、線性回歸模型和ArcGIS13.0的空間分析模塊進行定量精準表達和地理分析，以期為云南省生態環境建設、農業生產布局和結構調整提供指導。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

云南省地處我國西南邊陲，位于青藏高原東南緣，地勢西北高東南低，海拔高差異常懸殊[16，18]，總面積39.4萬km2，北回歸線從南部穿過，終年正午太陽高度角較大，屬熱帶、亞熱帶氣候[17]，研究區域同時受2個熱帶海洋（孟加拉灣和南海）水汽通道的共同影響，特別是西部位于青藏高原的東南側，是西南夏季風進入我國必經之地[19]。

1.2 數據來源

本文研究數據采用由中國氣象局國家氣候中心提供的云南31個氣象站1961～2010年50 a逐日日均溫。對所有數據進行質量控制，剔除其中的錯誤記錄，同時填充缺測數據和插補空白記錄。空間分布相對較為均勻，滿足GIS空間插值基本條件，理論上可以做出較為合理的分布規律。

1.3 研究方法

利用Excel軟件，對云南省31個氣象站逐日數據進行整理、歸類。而后，在可用站點日氣溫數據的基礎上，采用5 d滑動平均法計算≥10℃積溫，并對其結果進行校對。然后，基于GIS軟件，運用克里格插值法（Kriging），得到云南省5個代際活動積溫空間分布格局。最后，據此分析近50 a來云南省活動積溫的時空變化特征。

2 結果與分析

作者對云南省1961～2010年≥10℃活動積溫變化特征從時間和空間2個變化特征進行研究。

2.1 時間變化特征

2.1.1 總體格局特征1961～2010年云南省≥10℃活動積溫雖然上下波動，但總體呈增長趨勢，≥10℃活動積溫均值5 414.318℃，且每年增長幅度為9.080℃（圖1）；該地區的距平變化具有一定的規律，其中，1961～1978年≥10℃活動積溫為負距平，1998～2010年為正距平，且這2個時間段的距平數值均較大，其中最大負距平-355.7℃（1968年）和最大正距平448℃（2010年）分別在這2個時段內，而1979～1997年≥10℃活動積溫距平以振蕩為主（圖2）。

圖1 1961～2010年云南省≥10℃活動積溫變化Fig.1 ≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 1961-2010

圖2 1961～2010年≥10℃活動積溫距平Fig.2 ≥10℃active accumulated temperature anomaly in Yunnan Province during 1961-2010

2.1.2 代際變化特征作者將研究的時間段劃分成5個代際，分別為1961～1970年、1970～1980年、1981～1990年、1991～2000年和2001～2010年。代際內≥10℃活動積溫最高值、最低值和均值整體均呈增長趨勢，其中，代際內的最低值在1991～2000年出現波動，代際內極差值始終上下波動。1961～1970年≥10℃活動積溫均值、最高值和最低值在年際內均為最低值，2001～2010年3項指標年際內均為最高值，其中31個氣象臺站中，1961～1990年≥10℃活動積溫均值＞1991～2010年的氣象站僅有6個，＜1991～2010年的氣象站有25個，且相對差值分別為183.06℃和299.13℃（表1），即2個代際內≥10℃活動積溫均值差異明顯。

表1 1961～2010年云南省≥10℃活動積溫代際平均值、最高值、最低值及極差值（℃）Table1 Comparison of≥10℃active accumulated temperature in different periods in Yunnan Province during 1961-2010

表2 云南省近50 a≥10℃年活動積溫的年際均值及代際均值（℃）Table2 Data of≥10℃active accumulated temperature in different periods in Yunnan Province during 1961-2010

2.2 空間變化特征

2.2.1 不同地區積溫年際均值空間格局云南省不同地區≥10℃活動積溫年均值差異較大，31個氣象站海拔均值為1 568.5 m，活動積溫均值為5 547.2℃；其中，活動積溫＜4 000℃的地區主要位于云南省北部山區和高原區，分別為德欽、香格里拉、維西、昭通、麗江和會澤，平均海拔2 526.3 m，其中，昭通和會澤位于云貴高原，其他地區位于橫斷山區；活動積溫＞7 000℃的地區位于低緯度地區或干旱河谷區，主要集中在元江、景洪、勐臘、元謀、瑞麗、華坪和瀾滄，平均海拔830.2 m，其中，元江、元謀、華坪、瑞麗位于典型的干旱河谷區；其他地區均值為4 000～7 000℃（表2）。數據顯示，海拔越高，≥10℃活動積溫越小，且低緯、干旱河谷區與高原山地區活動積溫差異顯著。

2.2.2 不同代際變化特征1981～2010年云南省≥10℃活動積溫基本以景洪-思茅-元江-元謀為分界嶺，分別向東、西方向逐漸降低，尤以緯度最高的西北部橫斷山區及東北部五蓮峰山、烏蒙山較低，其主要原因是由于高海拔的西北部、東北部山地高原區與中部干旱河谷、南部低山丘陵區的地理地貌造成的；1981～1990年較1961～1970年和1971～1980年≥10℃活動積溫代際變化趨勢明顯（圖3～5），較1991～2000年和2001～2010年代際變化趨勢不明顯（圖6和7），這2個年代的積溫極差分別為6 922.6℃和7 018.0℃，與均值相差526.1℃，約占云南省近50 a≥10℃活動積溫均值的9.7%。

圖3 云南省1961～1970年≥10℃活動積溫空間格局Fig.3 Spatial pattern of≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 1961-1970

圖4 云南省1971～1980年≥10℃活動積溫空間格局Fig.4 Spatial pattern of≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 1971-1980

圖5 云南省1981～1990年≥10℃活動積溫空間格局Fig.5 Spatial pattern of≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 1981-1990

圖6 云南省1991～2000年≥10℃活動積溫空間格局Fig.6 Spatial pattern of≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 1991-2000

圖7 云南省2001～2010年≥10℃活動積溫空間格局Fig.7 Spatial pattern of≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 2001-2010

3 結論與討論

本研究以云南省31個氣象站1961～2010年50 a的日氣溫長時序數據，主要運用5 d滑動平均法求出每個氣象站每年≥10℃活動積溫值，基于GIS軟件獲得5個時段的活動積溫空間布局圖。通過對比研究，得出以下結論：

（1）1961～2010年云南省≥10℃活動積溫雖然上下波動，但總體呈增長趨勢，增幅為9.080℃/a，1961～1978年≥10℃活動積溫為負距平，1998～2010年為正距平，而1979～1997年≥10℃活動積溫距平以振蕩為主；（2）5個代際≥10℃活動積溫代際內最高值和均值隨時間推移逐漸增大；（3）云南地區以景洪-思茅-元江-元謀分界嶺，≥10℃活動積溫向西、東方向逐漸減少，且空間差異程度隨著時間推移有減小趨勢。

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Spatial-temporal Patterns of≥10℃Active Accumulated Temperature during Recent 50 Years in Yunnan Province

WANG Lian-chao，HAO Cheng-yuan*
（College of Surveying&Land Information Engineering，He’nan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China）

The active accumulated temperature plays a decisive role on ecological conditions and food security，closely related with vegetation succession and crop growth.Supported by ArcGIS software，spatialtemporal patterns and its characteristic of≥10℃active accumulated temperature were studied in Yunnan Province based on long time series from 1961 to 2010.On the overall pattern，it showed growing trend by 9.080℃/a.And there are three periods in both 1979 and 1997 for the sector，positive anomaly in 1961-1978 and negative anomaly in 1998-2010，and oscillating in 1979-1997.On the temporal characteristic hand，both maximum and mean of active accumulated temperature increased gradually with time passing during five periods，especially the comparison of two periods between 1961-1970 and 2001-2010.On the spatial characteristic hand，active accumulated temperature decreased successively both westwardly and eastwardly from a boundary line，named Jinghong City-Simao City-Yuanjiang Ctiy-Yuanmou City.At the same time，the degree of spatial variation decreased with time passing in this whole research time.

Spatial analysis based on GIS；≥10℃active accumulated temperature；Spatial-temporal patterns；Yunnan Province

P468.0

A

1008-1631（2016）04-0100-05

2016-01-16

國家自然科學基金項目（41371105）

王連超（1990-），男，河南封丘人，碩士研究生在讀，主要從事地理空間信息處理與應用研究。E-mail：1126974702@qq.com。

郝成元（1969-），男，山東曹縣人，教授，博士，主要從事自然地理綜合研究。E-mail：haocy@hpu.edu.cn。