石河子地區近50年積溫變化特征分析

田 苗，郭 璇，向 導

（1.莫索灣氣象站，新疆 石河子 832000；2.烏蘭烏蘇農業氣象試驗站）

積溫是研究農作物生長發育對熱量要求和評價熱量資源的一種指標，作物的生長發育和產量形成需要一定的熱量條件，且直接影響農作物種植區域及生長發育速度、成熟早晚、產量高低和質量優劣。0℃是一切高等生物生命活動的起始溫度，10℃是喜溫植物適宜生長的起始溫度。因此，在氣候變暖的背景下，探討石河子地區積溫變化規律，可為當地農業生產提供一些參考依據。

1 石河子地區概況

石河子地區位于 43°20′～ 45°20′N、84°58′～86°24′E之間，地處天山北麓中段，瑪納斯河在其東面，往西500 km可到霍爾果斯口岸，北部是古爾班通古特大沙漠和準噶爾盆地，南部是天山，整個地勢由東南向西北傾斜，平均海拔450.8 m，海拔高度差異大，山地、黃土丘陵、山前洪沖積平原、風成沙漠等為其地形地貌特征從南向北的表現形式。

石河子地處溫帶，氣候類型是大陸性氣候。冬季氣溫低，維持時間長，夏季氣溫較高，維持時間較短，且氣溫年較差大。整個地區占用面積是6007 km2，用于農業生產的有2449 km2。棉花、油葵、玉米、大豆、冬小麥和春小麥是石河子墾區種植的主要作物，其中棉花的種植面積占整個墾區作物種植面積的一半以上，甚至還多。

表1 1961—2015年石河子地區4站點各級界限溫度的積溫 ℃

2 分析數據來源

本文所采用的積溫資料選自石河子地區1961—2015年石河子站、烏蘭烏蘇站、炮臺站和莫索灣站4個氣象臺站。其中，烏蘭烏蘇站從1964年開始有觀測記錄，故1961—1963年的積溫資料用石河子站的資料代替。春季積溫是指某界限溫度的初日到5月31日的積溫，秋季積溫是指某界限溫度9月1日到終日的積溫。

3 研究方法

用yi代表樣本量為n的某一氣候變量，用ti表示y所對應的時間，建立yi與ti之間的一元線性回歸。根據一元一次線性方程來表示某一氣候變量隨著時間變化而表現出的趨勢，即：

其趨勢變化率方程為：

其中，方程（1）、（2）中的 b、b1 用最小二乘法求得，y（t）為氣象要素，t為時間（1964—2013 年），將 b×10作為氣候變化傾向變化率，單位：氣溫變化率為℃/10 a、降水量變化率為mm/10 a、日照變化率為h/10 a。當b＞0時，表示該氣候要素序列隨時間遞增，當b＜0時，表示該氣候要素序列隨時間遞減，而且絕對值越大，變化趨勢越明顯。

4 積溫變化特征分析

4.1 積溫平均變化特征

從表1可以看出，石河子地區4個站點≥0℃的積溫在4017.6～4181.2℃之間，≥5℃的積溫在3881.6～4070.4℃之間，≥10℃的積溫為3569.4～3792.6℃，≥15℃的積溫為3011.1～3266.0℃，≥20℃的積溫為1897.3～2325.7℃。下野地片區和莫索灣片區的積溫較石河子市和安集海片區多。而隨著界限溫度的變大，北部下野地和莫索灣與南部安集海和石河子市的差值越來越大，其中≥0℃的平均積溫南北相差163.6℃，≥5℃的平均積溫相差188.8℃，≥10℃的平均積溫南北相差223.2℃，≥15℃的平均積溫南北相差254.9℃，≥20℃的平均積溫南北相差428.4℃。

4.2 積溫年際變化特征

圖1 1961—2015年石河子地區≥0℃平均積溫變化趨勢

根據1961—2015年石河子地區≥0℃的平均積溫變化特征 （圖1）分析得出，近55年中石河子地區≥0℃平均積溫為4107.2℃，其中烏蘭烏蘇≥0℃平均積溫為4017.6℃，石河子市≥0℃平均積溫為4087.1℃，莫索灣≥0℃平均積溫為4142.9℃，炮臺≥0℃平均積溫為4181.2℃。與平均值比較，有26年較之要少，有29年較之要多；≥0℃平均積溫最低為3791.2℃（1964年），最高為4584.5℃（1997年）；≥0℃平均積溫≤3900.0℃的年份有12年，≥0℃平均積溫≥4200.0℃的年份有20年，其中1995—2015年期間≥0℃平均積溫都在4048.2℃以上。近55年石河子地區≥0℃平均積溫呈增多趨勢，氣候傾向率為83.34℃/10 a。

圖2 1961—2015年石河子地區≥5℃平均積溫變化趨勢

根據1961—2015年石河子地區≥5℃平均積溫變化特征（圖2）分析得出，近55年中石河子地區≥5℃平均積溫為3985.1℃，其中烏蘭烏蘇≥5℃平均積溫為3881.6℃，石河子市≥5℃平均積溫為3960.9℃，莫索灣≥5℃平均積溫為4027.4℃，炮臺≥5℃平均積溫為4070.4℃。與平均值比較，有27年較之要少，有28較之要多；≥5℃平均積溫最低，為3619.2℃（1968年），最高為4532.1℃（1997年）；≥5℃平均積溫≤3800.0℃的年份有14年，≥5℃平均積溫≥4100.0℃的年份有17年，其中1995—2015年期間≥5℃平均積溫除1996年、2002年、2003年和 2010年外，其余 17年都在4035.4℃以上。近55年石河子地區≥5℃平均積溫呈增多趨勢，氣候傾向率為82.04℃/10 a。

圖3 1961—2015年石河子地區≥10℃平均積溫變化趨勢

根據1961—2015年石河子地區≥10℃平均積溫變化特征 （圖3）分析得出，近55年中石河子地區≥10℃平均積溫為3688.8℃，其中烏蘭烏蘇≥10℃平均積溫為3569.4℃，石河子市≥10℃平均積溫為3644.7℃，莫索灣≥10℃平均積溫為3748.3℃，炮臺≥10℃平均積溫為3792.6℃，有33個年份≥10℃平均積溫距平值為負，有22個年份≥10℃平均積溫距平值為正；其中≥10℃平均有效積溫最低為3189.2℃（1970年），最高為4390.5℃（1997年）；≥10℃平均積溫≤3600.0℃的年份有19年，≥10℃平均積溫≥3900.0℃的年份有12年，其中1995—2015年期間≥10℃平均積溫除1996年、1998年、2003年和2014年外，其余17年均在3727.9℃以上。近55年石河子地區≥10℃平均積溫呈增多趨勢，氣候傾向率為93.11℃/10 a。

根據1961—2015年石河子地區≥15℃平均積溫變化特征（圖4）分析得出，近55年中石河子地區≥15℃平均積溫為3151.8℃，其中烏蘭烏蘇≥15℃平均積溫為3011.1℃，石河子市≥15℃平均積溫為3105.4℃，莫索灣≥15℃平均積溫為3224.9℃，炮臺≥15℃平均積溫為3266.0℃，有28個年份≥15℃平均積溫距平值為負，有27個年份≥15℃平均積溫距平值為正；≥15℃平均積溫最低為2620.0℃（1985年），最高為3766.5℃（2005年）；≥15℃平均積溫≤3100.0℃的年份有23年，≥15℃平均積溫≥3400.0℃的年份有11年，其中1995—2015年期間≥15℃平均有效積溫除1995年、1996年、1998年、2002年和2007年以外，其余16年均在3151.9℃以上，而且2005—2015年≥15℃平均積溫為3377.8℃，較55年平均值增多226.0℃。總體來看，近55年石河子地區≥15℃平均積溫呈增多趨勢，氣候傾向率為71.87℃/10 a。

圖4 1961—2015年石河子地區≥15℃平均積溫變化趨勢

根據1961—2015年石河子地區≥20℃平均積溫變化特征（圖5）分析得出，近55年中石河子地區≥20℃平均積溫為2131.7℃，其中烏蘭烏蘇≥20℃平均積溫為1897.3℃，石河子市≥20℃平均積溫為2021.3℃，莫索灣≥20℃平均積溫為2282.4℃，炮臺≥20℃平均積溫為2325.7℃，有26個年份≥20℃平均積溫距平值為負，有29個年份≥20℃平均積溫距平值為正；≥20℃平均積溫最低為1395.8℃（1963年），最高為2871.1℃（2008年）；≥20℃平均積溫≤2100.0℃的年份有22年，≥20℃平均積溫≥2400.0℃的年份有14年，其中1995—2015年期間≥20℃平均有效積溫除1995年、1996 年、1999 年、2001 年、2003 年、2009 年和2010年以外，其余14年均在2223.7℃以上，而且2005—2015年≥20℃平均積溫為2430.8℃，較55年平均值增多299.1℃?？傮w來看，近55年石河子地區≥20℃平均積溫呈增多趨勢，氣候傾向率為101.76℃/10 a。

圖5 1961—2015年石河子地區≥20℃平均積溫變化趨勢

表2 1961—2015年石河子地區積溫年代變化情況 ℃

4.3 積溫年代變化特征

從表2可以發現，從有氣象觀測資料后≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃和≥20℃積溫隨著時間的發展不斷的增多，只是變化幅度不同?！?℃積溫在20世紀60年代到80年代變化較為緩慢，但從20世紀90年代開始變化較為迅速，分析區域變化可以看出，北部比南部增幅要大，其中以莫索灣區域變化最快；≥5℃積溫年代際變化特征整體呈上升趨勢，在20世紀80年代和90年代升幅較快，整個石河子地區積溫增幅達到84.9℃/10 a，從分析區域變化可以看出，北部比南部積溫增幅大，炮臺和莫索灣的增幅較大；≥10℃積溫從20世紀60年代后7年到80年代變化較為緩慢，此時間段內，分析區域變化可以看出，石河子市和炮臺平均增幅在30.8～37.0℃/10 a之間，而莫索灣增幅達到了86.2℃/10 a，由此說明，各氣象站點≥10℃有效積溫年代際變化幅度不一致，其中北部莫索灣增幅最大，石河子地區甚至在20世紀90年代前期出現積溫偏少期，但20世紀90年代后期至2010年期間，≥10℃有效積溫出現明顯增多趨勢，其中石河子市和炮臺增幅達到了84.5℃/10 a和90.1℃/10 a，莫索灣相對則有所減小，≥10℃有效積溫在20世紀90年代后期以后呈增多趨勢，增幅達57.2℃/10 a；≥15℃積溫在20世紀60到70年代增幅比較緩慢，甚至在20世紀80年代出現了積溫偏少期，較20世紀70年代呈負增長趨勢，但在2001年以后積溫增長比較迅速，整個石河子地區積溫呈增多趨勢，增幅達73.7℃/10 a，而從區域分析來看，北部地區的增幅較南部地區大，其中炮臺和莫索灣增幅較大，炮臺增幅最大，達到81.2℃/10 a；≥20℃積溫整體呈增多的趨勢，平均增幅達109.1℃/10 a，20世紀60年代到80年代增幅較緩慢，在20世紀90年代出現積溫下降的趨勢，但是在2001年以后積溫又開始迅速增長，從區域分析來看，北部地區的增幅要大于南部地區的增幅，其中以炮臺增幅較大，達到117.4℃/10 a。

5 小結

（1）石河子地區偏北區域比偏南區域的積溫多，隨著緯度值的增加而不斷增多。界限溫度越高，南北間的積溫差距不斷變大。（2）根據積溫年代際變化特征分析來看，從20世紀90年代以后積溫增長較為迅速，尤其是≥20℃的積溫增幅最為顯著，從區域分析來看，北部地區的增幅要大于南部地區的增幅，其中以炮臺增幅較大。綜上所述，在全球氣候變暖的背景下，石河子地區的氣候也呈變暖的趨勢。各界限溫度的積溫逐年增多，且墾區南北區域的增長幅度有明顯不同，北部積溫增長幅度要大于南部，這對石河子墾區以棉花為主的農業生產來說，在選擇棉花品種的時候，可以根據積溫變化的趨勢，由以前的早熟品種向中熟品種轉變，有利于提高棉花的產量和品質，增大棉花的衣分。