柳州地區近30年氣候變化特征分析及對農作物的影響

陸生蘭

（廣西省柳州市氣象局，廣西 柳州 545001）

柳州市位于廣西中部偏北，地處亞熱帶邊緣。夏長炎熱，冬短不寒，雨量充沛，光照充足。春季多低溫陰雨，夏季多暴雨、雷暴，無霜期長。年平均氣溫為21.0℃，最冷月平均氣溫8.0℃，最熱月平均氣溫33.7℃，歷年極端最高氣溫為39.O℃，歷年極端最低氣溫為-0.3℃。年平均蒸發量為995.9mm，年雷暴日數為56.3天。主要氣象災害有：暴雨、洪澇、低溫陰雨、高溫干旱、雷暴、寒潮、霜凍等。氣候變化一直是人們廣泛關注的話題。在全球變暖的氣候背景下，我國的氣候特征也發生了顯著的變化，1951—2004年間，中國地表平均氣溫上升了約1.3℃，年平均氣溫整體上升趨勢很明顯，從20世紀80年代開始增溫突出，而且上升速率還在不斷地加快。許多研究結果表明，在全國大范圍明顯增暖的同時，尤以我國北方變暖明顯；部分地區如西南、西藏、華南與華中地區，近百年（1900—1999）氣溫略變冷[1-4]。

1 資料和方法

1.1 資料

本文收集的數據是位于柳州市國家基本氣象站（經緯度為東經109°24″，北緯24°21″，觀測場拔海高度96.8m）提供的30a的地面氣象觀測資料，包括柳州市1981年至2010年的月平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水和日照時數資料。有關數據是該氣象站從觀測報表記錄中讀取。

1.2 統計分析方法

（1）根據30年的數據，對相關氣候資料進行整理，統計計算出平均值、最大值、最小值、標準值等特征量，并進行特征分析。

（2）根據繪制出累積距平曲線，并進行變化分析；距平累積法是研究降水量長系列數據常用的方法，它可以直觀而準確地確定降水量年際變化的階段性特征。計算每年的降雨距平，然后按年序累加，得到距平累積序列，其計算公式為：

式中，Pi為第i年的距平累積值，Pi為第i年的降水量，R為降水量平均值。根據有正有負的特點，當距平累積值持續上升時，表明該時段內降水量距平持續為正，為豐水年；當距平累積值持續不變時，表明該時段距平持續為零即保持平均，為平水年；當距平累積值持續下降時，表明時段內降水量距平持續為負，為枯水年。

（3）用一次線性方程表示氣候要素的趨勢變化。樣本量為n的某一氣候變量用表示，與xi所對應的逐年年份用ti來表示，建立xi與ti之間的一元線性回歸方程。利用最小二乘法求出各氣象要素的變化趨勢率，進行變化趨勢分析。

xi=a+bti（i=1，2，…n）

2 氣候特征分析

2.1 氣溫的統計特征量分析

對柳州觀測站近30a各月平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫和標準差等特征量進行統計分析，柳州市區年平均氣溫為21.0℃，年平均最大值為22.5℃（2004年），年平均最小值19.8℃（1984年）。一年之中，最熱是8月，平均氣溫為29.1℃，其次是7月，平均氣溫為29.0℃，最冷是1月，平均氣溫為10.6℃。一年四季，春季平均氣溫為20.7℃，夏季為28.6℃，秋季為22.7℃，冬季為11.9℃。對標準差進行分析，柳州冬季的平均氣溫標準差較大，說明冬季氣溫變化比較顯著；夏季的平均氣溫標準差較小，說明夏季氣溫變化不明顯。年平均氣溫標準差0.4為最小，說明柳州年平均氣溫的變化不大。

2.2 氣溫的累積距平曲線分析

利用累積距平曲線可以作氣候變化趨勢分析。對一距平值序列xdt（t=1，2，3，…n），在樣本中某一時刻t的累積距平值表示為：把I（t）隨時間變化繪成曲線即為累積距平曲線。將累積距平曲線變化中上升段定義為氣溫偏暖階段，下降段定義為氣溫偏冷階段，利用曲線上的微小變化可以考察氣象要素的短期變化趨勢，利用長期的變化趨勢則可反映氣象要素長期演變趨勢。

柳州近30a年平均氣溫的累積距平曲線作變化趨勢如圖1所示。柳州1981—1996年氣溫總體偏冷，在這一段時期累積距平曲線雖然個別年份有上升的現象，但總體的趨勢為下降，1997—2010年氣溫總體偏暖。年平均氣溫的變化總體呈上升趨勢。

2.3 氣溫的一元線性回歸分析

對柳州市一年四季及年平均氣溫、平均最高氣溫和平均最低氣溫進行一元線性回歸分析。應用回歸方程（其中t=1，2，3，…30）對原數列進行擬合，其中回歸系數b表示氣溫的趨勢變化率，則b×10a為每10年氣溫的趨勢變化情況（℃/10a）。當b為正值時表示隨時間t的增加變量呈增加趨勢，當b為負值說表示隨時間t的增加變量呈減少趨勢。b值的大小反映了上升或下降的速率，即表示上升或下降的傾向程度。

柳州市年平均氣溫自1981年以來一直以0.36℃/10a的趨勢變暖，其中最大增溫出現在冬季，變化趨勢率為0.56℃/10a，其次是春季和秋季，變化趨勢率為0.41℃/10a；而夏季的增暖趨勢較弱，變化率分別為0.03℃/10a。年、各季節的平均最低氣溫都呈變暖趨勢，年平均最低氣溫以0.43℃/10a的總趨勢變暖，尤以秋季和冬季變暖趨勢較明顯。年平均最高氣溫以0.32℃/10a的總趨勢變暖，秋季和冬季變暖趨勢比較明顯。平均最低氣溫的變暖趨勢更為突出。

2.4 降水的統計特征量分析

對柳州市近30a各月降水量平均值、最大值、最小值和標準差等特征量進行統計分析，柳州市年平均降水量為1431.1mm，最大值為2298.1mm（1994年），最小值為909.1mm（1989年）。年際變化大，年標準差為297.5mm。一年之中，降水主要集中在4～8月，占全年總降水量的51%，其中6月平均降水量最大，為281.2mm，5月份次之，為230.0mm，12月平均降水量最小，僅為35.7mm。一年四季，春季平均總降水量為463.8mm，占32%；夏季平均總降水量為630.5mm，占44%；秋季平均總降水量為187.2mm，占13%；冬季平均總降水量為149.6mm，占11%。

標準差代表了隨機變量對其數學期望的離散程度，標準差越大說明降水變化劇烈，反之，標準差越小說明降水變化較小。年內各月的降水情況基本呈單峰型，其中主峰在6月；其相應標準差曲線也與各月平均降水量曲線基本一致，呈單峰型，主峰在7月。6、7、8三個月的標準偏差分別為153.4、187.2、113.7，說明6～8月是柳州市一年之中降水變化最劇烈的時期。

3 氣候特征對農作物的影響

3.1 對農作物養分吸收及病蟲害的影響

氣候變暖將會加快土壤內有機質微生物的分解速度，持續時間較長將會導致土地肥力有所下降，進而導致農作物減產絕收。另外，農業病蟲害越冬都必須具備一定的溫度條件，溫度越高越有利于病蟲害順利越冬，病蟲害的數量也會增多；溫度越低，病蟲往往會被凍死，則期數量就會明顯減少。由此可見，氣候變暖有利于病蟲害的越冬、生存。

4 結語

通過對柳州市1981—2010年共30a氣侯資料的統計分析，可以得出以下結論：

（1）柳州市年平均氣溫自1981年以來一直以0.36℃/10a的趨勢變暖，其中最大增溫出現在冬季。年、各季節的平均最低氣溫和平均最高氣溫除夏季外都呈變暖趨勢，平均最低氣溫的變暖趨勢更為突出，說明夜間氣溫的升高是導致年平均氣溫升高主要因素。年平均氣溫的變化總體呈上升趨勢。

（2）柳州市年平均降水量自1981年以來一直以81.84mm/10a的變化率增加，這種增加主要是由夏季的降水增加造成的，秋季降水減少比較突出。年平均降水量總體呈上升趨勢。

（3）柳州市年平均日照時數自1981年以來一直以97.35h/10a的變化率增大，這種增大是由秋、春兩季的日照時數增大造成的，尤其秋季日照時數增大比較顯著，其次是春季和夏季。年平均日照時數總體呈上升趨勢。

（4）柳州市氣候變暖使得土壤肥力下降，農作物不能充分吸收養分，使得農作物減產或絕收；并且為病蟲害的越冬提供了有力的條件。而氣候的變化使得災害性天氣頻發，增加了暴雨、洪澇災害的發生，嚴重影響農作物的品質。