近37年沾化冬棗主產區熱量資源變化情況分析

孫亞麗，田世芹

(濱州市氣象局，山東濱州 256600)

20世紀80年代以來，全球氣候明顯變暖，氣候變化研究日益受到重視，各國學者都力求從過去的氣候變化中展望未來的變化趨勢[1,2]。熱量是最重要的氣候資源之一，它決定著一個地區的生態環境、植被分布、農作物種類及種植方式、作物品種和產量[3]。沾化冬棗主產區山東省沾化區內，有優質冬棗正常生長所需的光、溫、水等氣候資源條件。在全球氣候變暖背景下，冬棗主產區氣候已經發生了明顯的改變。研究主產區的熱量資源變化對發展冬棗產業和引種冬棗有著重要意義。例如發展冬棗生產需重視對洪澇、干旱等氣象災害的防御；考慮品種推廣的生長適宜性問題；關注越冬期低溫不足對病蟲害發展的影響等。

1 資料來源與研究方法

1.1 資料來源與研究指標

所用氣象資料源于沾化氣象站(東經118°08′，北緯37°41′)，選取了1981～2017年37年的年平均氣溫、日平均氣溫≥0℃積溫和無霜期日數為研究指標，結合冬棗各生育期所需的溫度條件，選取了≥5℃積溫、≥10℃積溫、≥20℃積溫、≥25℃積溫等指標進行研究。

年平均氣溫是體現一個地區氣候冷暖、熱量資源多寡的基本氣候要素之一[4,5]；日平均氣溫≥0℃的積溫是農牧林業重要的熱量指標，氣溫≥0℃是土壤晝消夜凍、冬小麥返青、牧草萌發、早春作物開始頂凌播種的臨界溫度，也是越冬作物停止生長、土壤開始凍結、牧草和樹木開始休眠的時間；無霜期日數是衡量農業氣候熱量資源豐富程度的指標。

1.2 研究方法

最小二乘法。對年平均氣溫、≥0℃積溫、≥5℃積溫、≥10℃積溫、≥20℃積溫、≥25℃積溫等氣候要素指標進行分析。利用最小二乘法擬合一元線性方程分析氣候數據的變化趨勢, 表達式：X=at+b，式中X為氣候要素指標，a、b為回歸系數,把a×10稱作該氣候要素指標的傾向率(表明氣候要素的變化趨勢的指標),t為時間(年)，t=1,2,3,…,n。

Mann-Kendall檢驗法，是世界氣象組織推薦并已廣泛應用的非參數統計方法，能有效區分某一自然過程是處于自然波動還是存在確定的變化趨勢。對于非正態分布的水文氣象數據，Mann-Kendall秩次相關檢驗具有更加突出的適用性，可以明確突變開始的時間，指出突變區域。進行氣候突變分析時，UF為氣象要素順序時間序列的統計量變化曲線，UB為逆序時間序列的統計量變化曲線。若UF或UB值≥0，則表明序列呈上升趨勢，若值≤0則表明序列呈下降趨勢。當值超過臨界值直線時，表明上升或下降趨勢顯著。如果UF和UB兩條曲線出現交點，且交點在臨界線之間，那么交點對應的時刻便是氣象要素突變開始的時間[6]。

2 結果與分析

2.1 各氣候要素的時間變化特征分析

如表1，由1981～2017年37年的氣候要素指標回歸方程看，沾化縣年平均氣溫以0.43℃/10年的傾向率呈顯著上升趨勢；≥0℃的積溫以123.49℃/10年的傾向率呈增長趨勢；≥5℃的積溫以113.50℃/10年的傾向率呈顯著上升趨勢；≥10℃的積溫以71.46℃/10年的傾向率呈上升趨勢；≥20℃的積溫以169.50℃/10年的傾向率呈上升趨勢；≥25℃積溫和無霜期日數呈緩慢減少趨勢。

表1 1981～2017年沾化縣氣候要素回歸方程

2.2 各氣候要素的突變特征分析

Mann-Kendall檢驗表明，自20世紀90年代以來，沾化縣年平均氣溫有明顯增溫趨勢，也導致了積溫的增加。

圖1A的UF曲線顯示，1999年開始年均平均氣溫升高趨勢超過了0.05臨界線(U0.05=±1.96)的顯著性水平，2004年超過了0.01臨界線(U0.01=±2.56)顯著性水平。表明年平均氣溫增加趨勢明顯。因該圖中UF、UB曲線交于0.05臨界線外，不考慮其為突變開始時間。

圖1B的UF曲線顯示，20世紀90年代末期≥0℃的積溫有明顯的增加趨勢，至2001年，這種增長趨勢超過了0.05臨界線的顯著性水平，2005年超過了0.01臨界線顯著性水平，表明年平均氣溫增加趨勢明顯。因該圖中UF、UB曲線交于0.05臨界線以外，不考慮其為突變開始時間。

圖1C顯示，20世紀90年代末期≥5℃的積溫有明顯的增加趨勢，至2006年，增溫趨勢超過了0.05臨界線的顯著性水平；UF和UB曲線交于2004年，表明2004年為年平均氣溫升高的突變起始年，突變后較突變前≥5℃的積溫增加了234.7℃。

圖1D顯示，≥10℃的積溫增加趨勢2005年開始超過了0.05臨界線的顯著性水平；UF和UB曲線交于1998年，突變后較突變前≥10℃的積溫增加了375.2℃。

圖1E表明，進入21世紀前后，≥20℃的積溫有明顯的增加趨勢，至2013年，增溫趨勢超過了0.05臨界線的顯著性水平；UF、UB曲線交于2012年,突變后較突變前≥20℃的積溫增加了97.8℃。

圖1F表明，≥25℃的積溫呈現先增加后減少的趨勢，UF、UB曲線分別交于1997年、2001年、2006年和2007年。通過滑動T檢驗進一步驗證得2001年為真正突變年，突變后較突變前增加了514.2℃。

圖1G表明，20世紀90年代末期無霜期日數呈顯著增加趨勢，2001年開始這種增溫的趨勢超過了0.05臨界線的顯著性水平，2003年超過了0.01臨界線顯著性水平，表明無霜期日數增加趨勢明顯；UF和UB曲線分別交于1994年、2012年和2014年。通過滑動T檢驗進一步驗證得2014年為真正突變年，突變后較突變前增加了20天。

3 小結

1981～2017年37年來沾化冬棗主產區氣候呈增暖趨勢，特別是20世紀末期，年平均氣溫、≥0℃積溫、≥5℃積溫、≥20℃積溫和≥25℃積溫的增加趨勢尤其明顯。冬棗作為喜溫樹種，熱量資源豐富有利于提升棗品質，但導致果實采摘期提前。在氣候變暖條件下，高溫熱害及洪澇干旱等氣象災害亦呈多發趨勢，故在發展冬棗時，需重視對洪澇、干旱等氣象災害的防御。

面對沾化冬棗主產區熱量資源不斷增多的情況，冬棗產業發展部門需要特別重視氣候變暖對種植地區、種植品種及生產措施等多方面的影響，在品種推廣時需特別考慮該品種在變暖背景下的生長適宜性問題。在生產措施方面需著重關注越冬期低溫不足對病蟲害發展的影響。

圖1 沾化縣近37年氣象指標突變分析