富順縣≥10℃積溫變化特征分析

林小莉，呂用洋，揭劍華

(1.四川省自貢市富順縣氣象局，四川 富順 643200；2.四川省自貢市榮縣氣象局，四川 榮縣 643100)

積溫是指在某一時段內日平均氣溫的總和，它是評價一個地區氣候熱量資源的一種重要的指標。通常，我們把某一時段內日平均氣溫≥10℃時的積溫稱作活動積溫，它在農作物的生長過程中起著重要的作用。胡燕宇等[1]在研究中指出：大多數的農作物生育期與生長地日平均氣溫≥10℃時的時期相同，當日平均氣溫≥10℃時，喜涼的作物會開始迅速的生長，喜溫的作物也可以開始播種。富順縣位于四川盆地的中南部，是典型的丘陵農業大縣，縣域內種植的主要糧食作物是水稻。水稻作為典型的喜溫作物，≥10℃積溫的變化對其生長發育都有著重要的影響。近年來，各地對積溫變化都做了不少的研究，也取得了一定的成果[2-6]。本文使用滑動平均、線性擬合、Man-Kendall非參數檢驗和Morlet小波分析等多種方法探究近58年來富順縣活動積溫資源的變化規律，為富順縣水稻種植及特色農業氣象服務提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 資料

本文所用資料為富順縣國家一般氣象站1960年1月1日至2017年12月31日的日平均氣溫，所有資料均經過質量控制。

1.2 方法

1.2.1 起止日期統計方法 采用5日滑動平均法找出研究區穩定通過10℃的初日和終日日期，計算氣溫≥10℃的積溫和日數。積溫的表達式為：

式中：A為算出的總積溫(℃·d)，n為積溫初終日之間的天數(d)，為初終日時間段內地日平均氣溫(℃)。

1.2.2 線性擬合直線趨勢分析圖法 用線性圖的方法將每年的數據進行擬合，并通過圖表的方式直觀的展現出來。

1.2.3 Man-Kendall非參數檢驗法

Z為正值時，表示數列有增加的趨勢，負值則表示數列有減少的趨勢。Z的絕對值在大于等于1.28、1.64、2.32時表示趨勢分別通過了信度90%、95%、99%顯著性檢驗。

UF為按時間序列正態分布的，UB為按時間逆序列正態分布的，M-K突變檢驗能明確表示突變開始時間和突變區域。

1.2.4 Morlet小波分析法 Morlet小波震蕩周期分析是用于分析時間和頻率的分析方法，能分析不同的周期隨時間變化的情況,具體計算方法參考相關文獻[7]。

2 結果與分析

2.1 富順縣≥10℃積溫年代際變化特征分析

運用M-K趨勢檢驗公式，對1960～2017年富順縣≥10℃積溫序列計算可得，S=275，Z=1.84>1.64。所以富順縣平均氣溫≥10℃的積溫呈增加趨勢，并通過了95%顯著性檢驗。

圖1 1960～2017年富順縣≥10℃積溫變化

對1960～2017年富順縣≥10℃積溫的時間序列變化(圖1)和年代際變化(表1)進行分析，近58年富順縣日平均氣溫穩定≥10℃多年平均積溫為5882.1℃，從積溫的線性變化來看，總體呈現波動上升的趨勢，上升速度約為54.76℃/10年。積溫最高值、最低值分別出現在2013年(為6584.6℃)和1993年(為5289.8℃)，兩者相差1294.8℃，說明研究區≥10℃積溫存在年際間的較大差異。

由(圖2)積溫M～K突變檢測曲線可知：UF線在1990年之后呈波動上升狀態，但未超過±1.96的信度線，增溫趨勢不明顯，UF線和UB線于2012年交于±1.96信度線之間，證明2012年為突變點。2012年后UF線呈直線上升趨勢，從趨勢上看，研究區未來積溫上升可能性大。

應用小波等值線圖分析近58年來≥10℃積溫的周期變化(圖3)可知：1970～2005年研究區≥10℃積溫變化的主周期為4～6年，并通過了檢驗，雖然2005年后積溫變化周期有變長的趨勢，但未通過信度檢驗。

表1 富順縣≥10℃積溫、持續天數及初終日的年代際變化

2.2 ≥10℃積溫初、終日及日數變化特征分析

運用M～K趨勢檢驗公式，對1960～2017年富順縣日平均氣溫≥10℃持續日數序列計算可得，S=88，Z=0.59<1.28。可知，富順縣平均氣溫≥10℃持續日數呈增加趨勢，但并未通過顯著檢驗，說明持續日數增加不明顯。

圖2 富順縣≥10℃積溫突變特征的M～K檢驗

對1960～2017年富順縣日平均氣溫≥10℃持續日數變化的時間序列變化(圖2)和年代際變化(表1)進行分析，近58年富順縣日平均氣溫穩定≥10℃多年平均持續日數為276.5d，日數最多值、最少值分別出現在1971年(為312d)和1962年(為242d)，兩者相差70d，說明研究區≥10℃積溫日數存在年際間的較大差異。

圖3 富順縣≥10℃積溫小波實部等值線

圖4 1960～2017年富順縣≥10℃持續日數變化

圖5 1960～2017年富順縣日平均氣溫穩定通過10℃的初日、終日

對1960～2017年富順縣≥10℃期間的初日、終日(圖5)展開分析，由圖5a可知，1960年來富順縣穩定通過10℃的平均開始日期為3月2日，近58年來呈緩慢的下降趨勢，即穩定通過10℃的開始日期越來越早，每10年提前1d左右。由圖5b可知，1960年來富順縣穩定通過10℃的平均結束日期為12月1日，近58年來富順穩定通過10℃的結束日期無太大變化。因此，日平均氣溫≥10℃持續日數的增加是因為穩定通過10℃的初日有提前趨勢。

3 結論

基于傳統積溫的統計與分析方法，本文對1960～2017年富順縣≥10℃的積溫資源的變化趨勢特征進行分析，結論如下。

(1)近58年來，富順縣≥10℃的積溫呈波動上升趨勢并通過了95%的顯著性檢驗，上升速度約為54.76℃/10年。

(2)2012年富順縣≥10℃的積溫發生突變，突變后積溫呈直線上升趨勢，富順縣未來積溫上升可能性大。

(3)富順縣≥10℃積溫變化的主周期為4～6年，2005年后積溫變化周期有變長的趨勢，但未通過信度檢驗。

(4)近58年來，富順縣平均≥10℃持續日數增加緩慢，日數增加體現在初日的提前，終日出現時間無太大變化。