寧夏番茄開花- 收獲期氣溫的時空變化特征

董國慶，朱婷艷，李文琛

（1． 中國氣象局旱區特色農業氣象災害監測預警與風險管理重點實驗室/ 寧夏氣象防災減災重點實驗室，寧夏 銀川 750002；2． 寧夏回族自治區惠農區氣象局，寧夏 石嘴山 753200）

近百年來，在全球變暖背景下極端天氣和氣候事件頻發，使得國內外許多學者開展了廣泛的研究。眾多學者還對中國局部地區的極端氣溫事件進行了相關研究[1-5]，對正確認識極端氣溫事件的變化規律具有非常重要的意義。但前人對極端氣溫變化的研究多集中在全國或各省、區全年或分季節極端高溫和極端低溫的平均變化及極端冷暖指數等的時空分布特征。關于寧夏氣溫變化特征的研究[6-8]，主要集中在21 世紀前幾年，且只是單一的對寧夏氣溫的整體變化特征和趨勢進行了研究，關于極端氣溫指數的變化的研究并不多見。寧夏地區農作物生長季常發生高溫、霜凍等災害， 農業是對氣候變暖反應最為敏感的部門之一，番茄作為寧夏地區種植的主要經濟農作物之一，系統細致地分析寧夏地區番茄生長期氣溫的時空變化特征等方面的研究較為缺乏，尤其是對生長期極端氣溫指數的時空變化分析更為鮮見。在前人研究的基礎上，本研究以寧夏地區為研究區域，試圖通過對番茄開花- 收獲期內平均氣溫以及極端氣溫指數的時空變化特征進行分析，揭示寧夏番茄開花- 收獲期內氣溫的時空變化規律，明確寧夏番茄開花- 收獲期極端低溫、高溫災害的發生時段和范圍，為研究區域進行極端災害的防抗避減、調整農業種植結構，充分利用熱量資源提供科學參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

氣象數據采用寧夏氣象站點2007-2016 年6-9 月逐日平均、最高、最低氣溫等常規觀測資料，考慮適宜番茄種植需求，篩選出25 個站點進行分析，剔除了不適宜番茄種植的六盤山站數據。

1.2 研究方法

1.2.1 研究指標確定

結合相關研究中極端氣溫指標的選擇和番茄生長對溫度的要求選取了8 個極端溫度指標（表1）來分析寧夏番茄開花-收獲期極端溫度的時空變化規律。

表1 極端溫度指標

本文應用線性傾向估計法[9]來分析其時間變化趨勢，計算過程采用最小二乘法進行估計，用線性傾向值來分析各要素的年際變化率，顯著性水平取α=0.05 和 α=0.01，如果檢驗的顯著性水平小于0.05，則認為達到了α=0.05 的顯著性水平檢驗；如果檢驗的顯著性水平小于0.01，則認為達到了α=0.01的顯著性水平檢驗。

1.2.2 研究時段劃分

本研究中所指的寧夏番茄開花- 收獲期是6 月1 日到9 月30 日的4 個月。

2 結果與分析

2.1 寧夏番茄開花- 收獲期平均氣溫的變化特征

從寧夏各地2007-2016 年番茄開花- 收獲期平均氣溫變化曲線圖( 圖1) 可以看出，近10 年寧夏全區番茄開花- 收獲期平均氣溫為19.9℃，在19.4-20.6℃之間波動，最低值出現在2007 年，為19.4℃，在2016 年達到了近10 年的最高值，為20.6℃，最高值與最低值相差了1.2℃。番茄開花- 收獲期平均氣溫上升趨勢未通過0.05 信度的顯著性檢驗，說明平均氣溫總體上升趨勢不顯著。

圖1 寧夏2007-2016 年番茄開花- 收獲期平均氣溫變化（單位： ℃）

寧夏2007-2016 年番茄開花- 收獲期平均最高氣溫平均值為26.2℃，由圖2（a）可知，平均最高氣溫最高值為27.3℃，出現時間為2016 年，最低值為25.5℃，出現時間為2007 年，最高值與最低值相差1.8℃，變化幅度大于平均氣溫。平均最高氣溫線性變化趨勢未通過0.05 信度的顯著性檢驗，說明寧夏2007-2016 年番茄開花- 收獲期平均最高氣溫總體上升趨勢不顯著。

圖2 寧夏2007-2016 年番茄開花- 收獲期平均最高、最低氣溫變化

寧夏2007-2016 年番茄開花- 收獲期平均最低氣溫平均值為14.4℃，由圖2（b）可知，最高值為15.1℃，出現在2016 年，最低值為13.9℃，分別出現在2008 年和2015 年，最高值與最低值相差1.2℃，變幅小于平均最高氣溫。平均最低氣溫線性變化趨勢未通過0.05 信度的顯著性檢驗，說明寧夏2007-2016年番茄開花- 收獲期平均最低氣溫變化比較平穩，上升趨勢不顯著。

2.2 寧夏番茄開花- 收獲期極端溫度指標的變化趨勢

2.2.1 極端溫度指標年際變化趨勢

從表2 可以看出，8 個極端溫度指標中LMaxT 線性傾向率最大，為6.68℃/10 年，且通過了α=0.05 的顯著性檢驗，與日最高氣溫相關的極端溫度指標線性傾向率普遍較大，與日最低氣溫相關的極端溫度指標線性傾向率均比較小，最小的為0.14℃/10 年，除LMaxT 外其他7 個指標均未通過顯著性檢驗。也就是說，寧夏番茄開花- 收獲期內與日最低氣溫相關的極端氣溫升溫幅度低于與日最高氣溫相關的極端氣溫，2007-2016年番茄開花- 收獲期極端最低氣溫未發生顯著升高。

表2 極端溫度指標線性變化趨勢

2.2.2 極端溫度指標逐月變化趨勢

對25 個站點不同月份的極端溫度值進行平均，分析寧夏番茄開花- 收獲期內不同月份極端溫度指標的變化。HMinT 在6 月、7 月和8 月基本保持平穩狀態，變幅在3.0℃以內；9 月明顯低于其他3 月，2007-2016 年變幅也大于其他三個月，最小值與最大值相差4.1℃。LMinT 在7 月最高，9 月最低，整體變化較為平穩；6 月最低值出現在2013 年，為7.0℃；7 月最低值出現在2011 年，為10.5℃；8 月最低值出現在2008 年，為6.6℃；9 月最低值出現在2012 年，為1.5℃。HMaxT 在6月、7 月、8 月和9 月四個月的上升趨勢都不明顯，且波動較小，變幅均在3.0℃以內；7 月最高，最高值出現在2015 年，為35.9℃；9 月最小，最高值為30.1℃。LMaxT 在6 月、7 月和8 月三個月波動較小，9 月呈現明顯上升的趨勢，上升速率為6.9℃/10 年。

2.2.3 極端溫度指標的空間變化趨勢

極端氣溫各指標總體上均表現為從中北部向南遞減的趨勢。LMinT 變化幅度在-1.9 ～4.2℃之間，相差6.1℃，最低點為位于固原市的西吉站。有80% 的站點（20 個）小于3.0℃，有20% 的站點（5 個）小于0℃，也就是說，在2007-2016 年10 年中番茄開花- 收獲期有80% 的站點出現過輕霜凍，有20% 的站點出現過霜凍。HMaxT 變化幅度在29.9 ～39.5℃之間，相差9.6℃；在2007-2016 年10 年中番茄開花- 收獲期有76% 的站點（19 個）大于35.0℃，出現過高溫。HMinT 最大值出現在吳忠站，為25.9℃，最小值出現在固原市的涇源站，為18.4℃，相差7.5℃。LMaxT 變化幅度在4.7 ～12.6℃之間，相差7.9℃。

3 結論與討論

利用寧夏2007-2016 年6-9 月逐日平均、最高、最低氣溫資料，分析了番茄開花- 收獲期內平均氣溫和極端氣溫指標的時空變化特征。研究結果表明：

寧夏2007-2016 年番茄開花- 收獲期平均氣溫為19.9℃，在19.4-20.6℃之間波動，平均最高氣溫平均值為26.2℃，平均最低氣溫平均值為14.4℃。線性變化趨勢均未通過0.05 信度的顯著性檢驗，說明寧夏2007-2016 年番茄開花- 收獲期平均氣溫、平均最高氣溫和平均最低氣溫上升趨勢均不顯著。

從極端溫度指標變化特征來看，極端溫度指標中LMaxT 線性傾向率最大，為6.68℃/10 年，且通過了α=0.05 的顯著性檢驗，與日最低氣溫相關的極端溫度指標線性傾向率均比較小，除LMaxT 外其他7 個指標均未通過顯著性檢驗。寧夏番茄開花-收獲期內與日最高氣溫相關的極端氣溫明顯比與日最低氣溫相關的極端氣溫升高得快，2007-2016 年番茄開花- 收獲期極端最低氣溫未發生顯著升高。

HMinT 在6 月、7 月和8 月基本保持平穩狀態；9 月明顯低于其他3 月。LMinT 在7 月最高，9 月最低，整體變化較為平穩。HMaxT 在6 月、7 月、8 月和9 月四個月的上升趨勢都不明顯，且波動較小，7 月最高，9 月最小。LMaxT 在6 月、7月和8 月三個月波動較小，9 月呈現明顯上升的趨勢，上升速率為6.9℃/10 年。

極端氣溫各指標空間變化總體上均表現為從中北部向南遞減的趨勢。LMinT 變化幅度在-1.9 ～4.2℃之間，在2007-2016 年10 年中番茄開花- 收獲期有80% 的站點出現過輕霜凍，有20% 的站點出現過霜凍。HMaxT 變化幅度在29.9 ～39.5℃之間，在2007-2016 年10 年中番茄開花- 收獲期有76% 的站點（19 個）大于35.0℃，出現過高溫。HMinT 最大值出現在吳忠站，為25.9℃，最小值出現在固原市的涇源站，為18.4℃，相差7.5℃。LMaxT 變化幅度在4.7 ～12.6℃之間，相差7.9℃。