北安市近60年氣候變化特征分析

徐文龍 王麗新 李西磊 程思楠

[摘要]根據(jù)北安國(guó)家基本氣象站1958～2017年各項(xiàng)氣象資料，分析近60年北安市年平均氣溫波動(dòng)變化，總體呈上升趨勢(shì);年降水量略呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，年降水量大小存在波動(dòng)變化，有一個(gè)3～5年的變化周期，2010年以來(lái)年降水量比60年平均呈現(xiàn)增加趨勢(shì);日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)周期變化的特點(diǎn)，線性趨勢(shì)略呈減少，趨勢(shì)變化不明顯，自1980年開(kāi)始年代際變化小于20小時(shí);初霜日變化趨勢(shì)是逐年延后，終霜日變化趨勢(shì)是逐年提前，無(wú)霜期天數(shù)呈現(xiàn)周期變化，存在3～6年周期，總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，目前以每10年增加3.4天的趨勢(shì)增加。

[關(guān)鍵詞]北安市;氣候變化;氣溫;降水量;日照;無(wú)霜期;趨勢(shì)分析

[中圖分類號(hào)]P467 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

1? ? 引言

北安市位于黑龍江省中北部、小興安嶺西南麓，是黑龍江省的大豆主產(chǎn)區(qū)，北安市氣象要素多變、氣象災(zāi)害及衍生災(zāi)害多發(fā)。對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)生影響的氣候因子中氣溫是作物生長(zhǎng)發(fā)育最重要的驅(qū)動(dòng)因子。它不僅直接影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程及生長(zhǎng)期長(zhǎng)短 ，而且還影響光、水資源的利用效率和作物生產(chǎn)布局。主要分析作物生長(zhǎng)期內(nèi)的溫度、降水、日照、無(wú)霜期的變化，為區(qū)域氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的評(píng)估提供基礎(chǔ)依據(jù)。

2? ? 資料選取與研究方法

選用氣象資料序列完整且具有較好代表性的北安國(guó)家基本氣象觀測(cè)站1958～2017年逐年（月）氣溫、降水、日照、霜期資料為研究對(duì)象，采用小波分析、Mann～Kendall法、常規(guī)統(tǒng)計(jì)方法、線性趨勢(shì)分析、5年滑動(dòng)平均等方法對(duì)北安市的主要?dú)庀笠蜃幼兓?guī)律進(jìn)行了分析。分析了北安市氣候變化的多時(shí)間尺度特征;根據(jù)各要素序列樣本集合特征，模擬出趨勢(shì)方程;通過(guò)對(duì)方程的計(jì)算，得出北安市近60年氣溫、降水、日照、霜期的變化特征，分析了各要素多時(shí)間尺度周期變化特征。

2.1? ? 氣溫變化特征

統(tǒng)計(jì)1958～2017年近60年氣溫資料，北安市60年的年平均氣溫0.8℃，年平均氣溫最低年份出現(xiàn)在1969年為-1.6℃，比歷年低2.4℃，年平均氣溫最高年份出現(xiàn)在2007年為2.7℃，比歷年高1.9℃。最熱月份出現(xiàn)在7月，歷年平均值為21.1℃，最冷月份為1月，歷年平均值為-23.6℃。

對(duì)年平均值進(jìn)行五點(diǎn)二平滑，得出線性擬合和非線性多項(xiàng)式擬合，從圖1中看出近60年來(lái)北安氣溫變化具有一定的波動(dòng)性，1959～2017年的年氣溫增溫平緩，一元線性和5階多項(xiàng)式擬合均呈上升趨勢(shì)。1970年代變化比較平緩， 1980年代以后氣溫開(kāi)始升高，其中1987～2017年近30年增溫趨勢(shì)明顯。對(duì)歷年最低氣溫的變化分析發(fā)現(xiàn)，歷年最低氣溫變化則是較平緩。對(duì)北安各季氣溫變化分析，各季氣溫呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但各季增溫幅度差異較大。四季中，以冬季增溫最為明顯，春季增溫次之，則夏、秋季的變化趨勢(shì)并不明顯。

小波分析最暖年份的出現(xiàn)存在一個(gè)7～10年的周期，歷史最暖年份出現(xiàn)在2007年，1988年氣溫存在突變。從表1可以看出年代際年平均氣溫以每10年約0.4 ℃的幅度增加，從2011年開(kāi)始與前10年相比年平均氣溫呈下降趨勢(shì)，但仍高于歷年平均值。

2.2? ? 年降水量

北安近60年平均降水量為530.0 mm，最大年降水量為785.1 mm，最小年降水量為312.2 mm，最大年降水量比最小年降水量多472.9mm。對(duì)年降水量進(jìn)行一元線性回歸和3階多項(xiàng)式擬合如圖2，年降水量的線性變化趨勢(shì)并不明顯，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。小波分析近60年來(lái)北安的降水量變化，波動(dòng)變化明顯，有一個(gè)3～5年的變化周期。從圖2可以看出：北安旱年、澇年是間隔出現(xiàn)的， 2012～2014年是降水高峰期，1967至1986年代中大多年份降水量偏少，北安連續(xù)兩年降水量偏少的概率較大，在67%以上。北安各月的平均降水量變率波動(dòng)幅度較大，降水量最大月份在7月、最小月份在1月。降水量總體變化趨勢(shì)為冬季、春季、秋季降水量均略有增加，但夏季降水量呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，7月份降水量減少特別顯著。近10年降水量變化呈增加趨勢(shì)。

2.3? ? 日照時(shí)數(shù)變化

北安市近60年年平均日照時(shí)數(shù)2572.6h，1年中7月日照時(shí)數(shù)最多，達(dá)265.9 h，其次為6月，為261.2 h。1年中12月日照時(shí)數(shù)最少，為136。5 h，其次為1月，為161.8 h。對(duì)日照時(shí)數(shù)進(jìn)行一元線性回歸和5年滑動(dòng)平均如圖2，從日照時(shí)數(shù)逐年的變化趨勢(shì)分析，北安市年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)周期變化的特點(diǎn)，線性趨勢(shì)略呈減少，趨勢(shì)變化不明顯。通過(guò)小波分析，年日照時(shí)數(shù)存在準(zhǔn)10年周期。

雖然北安市年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)周期變化，但自1980年開(kāi)始年代際變化小于20 小時(shí)，線性趨勢(shì)變化較小。與年降水量變化趨勢(shì)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)日照時(shí)數(shù)變化與降水量變化呈反相關(guān)性，一般降水量多的年份日照時(shí)數(shù)少，降水量少年份日照時(shí)數(shù)多。

2.4? ? 無(wú)霜期

根據(jù)北安市近60年無(wú)霜期數(shù)據(jù)，制作線性趨勢(shì)圖和3年滑動(dòng)平均圖4，北安市近60年終霜日最早出現(xiàn)在4月26日，最晚出現(xiàn)在6月10日，終霜日變化趨勢(shì)是逐年提前，初霜日最早出現(xiàn)在8月30日，最晚出現(xiàn)在10月6日，初霜日變化趨勢(shì)是逐年延后。平均無(wú)霜期天數(shù)118.4天，無(wú)霜期天數(shù)呈現(xiàn)周期變化，存在3～6年周期，總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，約以每10年增加3.4 天。2000年代比1960年代增加11.6d。無(wú)霜期低值年份出現(xiàn)在1960年代，最少年份出現(xiàn)在1968年為91d，高值年份出現(xiàn)在2000年后，大多數(shù)年份高于歷年平均值，在2000年至2017年的18年中只有2004年、2005年、2011年3年低于118d，最多年份出現(xiàn)在2016年為153d。

3? ? 結(jié)論

（1）近60a年平均溫度顯著增高，以冬季增溫較大，夏季增幅較小，夏秋變化不明顯。1980年后開(kāi)始增溫，目前仍處于增暖氣候階段。前50a變化趨勢(shì)與黑龍江省變化趨勢(shì)一致。

（2）近60a年降水量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，年降水量大小存在周期變化，有3～5a的變化周期，近10a平均降水量比60a平均呈增加趨勢(shì)。自2000年開(kāi)始降水量變化波動(dòng)較前50a明顯增大，變化趨勢(shì)與黑龍江省變化趨勢(shì)不同。

（3）近60a北安市年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)周期變化的特點(diǎn)，線性趨勢(shì)略呈減少，趨勢(shì)變化不明顯，自1980年開(kāi)始年代際變化小于20 h。

（4）近60a初霜日變化趨勢(shì)是逐年延后，終霜日變化趨勢(shì)是逐年提前，無(wú)霜期天數(shù)呈現(xiàn)周期變化，存在3 ～6年周期，總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，目前以每10年增加3.4 d的趨勢(shì)增加。

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