分析氣象因子對(duì)五角楓葉變色的影響

孟慶霞，金瑞萌，白宇軒，張 旭

(科右中旗氣象局，內(nèi)蒙古 科右中旗 029400)

1 引言

2018年，自中央宣傳部定點(diǎn)幫扶興安盟科右中旗以來(lái)，科右中旗旗委緊緊圍繞“吃生態(tài)飯、做牛文章、念文旅經(jīng)”的戰(zhàn)略定位，大力推進(jìn)“翰嘎利生態(tài)湖-五角楓景區(qū)4A級(jí)景區(qū)創(chuàng)建5A級(jí)景區(qū)”重點(diǎn)工作，同時(shí)“五角楓旅游文化藝術(shù)節(jié)”被提升為興安盟級(jí)節(jié)慶活動(dòng)。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者在楓葉變色氣象預(yù)報(bào)方面做了大量的研究。田麗媛[1]等利用SPAD指數(shù)，考察了氣溫對(duì)北京欒樹(shù)秋葉變色的影響程度。藺銀鼎[2]等研究分析了氣候因子對(duì)元寶楓著色的影響。本文結(jié)合前人研究成果，以興安盟科右中旗五角楓葉變色日期及持續(xù)時(shí)間來(lái)分析當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鳎云鋵ふ矣绊懪d安盟科右中旗五角楓葉變色的主要?dú)庀笠蜃樱⑽褰菞魅~變色氣象指標(biāo)，為興安盟科右中旗五角楓景區(qū)賞楓葉的游客提供參考。

2 資料及方法

2.1 資料

本文所用的資料包括：利用2018～2020年興安盟科右中旗國(guó)家氣象觀(guān)測(cè)站和五角楓景區(qū)等8個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象觀(guān)測(cè)站9～10月氣溫（日最高氣溫、日最低氣溫、日較差）、相對(duì)濕度、降水量、日照時(shí)數(shù)、初霜日、風(fēng)向風(fēng)速等逐日氣象數(shù)據(jù)；選擇景區(qū)內(nèi)4個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域20顆五角楓樹(shù)的監(jiān)測(cè)樣本，觀(guān)測(cè)各物候期；9月1日至10月15日逐日觀(guān)測(cè)楓葉變色百分率的數(shù)據(jù)。

2.2 方法

定義五角楓葉變色率為10%～25%，處于初變狀態(tài)，五角楓葉變色指數(shù)為三級(jí)，進(jìn)入觀(guān)賞期；當(dāng)五角楓變色率為25%～50%，處于普變狀態(tài)，五角楓變色指數(shù)為二級(jí)，進(jìn)入適宜觀(guān)賞期；當(dāng)五角楓變色率為50%～80%，處于正變狀態(tài)，五角楓變色指數(shù)為一級(jí)，進(jìn)入最佳觀(guān)賞期。

利用SPSS18.0，采用相關(guān)分析法分析氣象要素和五角楓變色率之間的關(guān)系。

相關(guān)系數(shù)是衡量任意兩個(gè)氣象要素之間關(guān)系的統(tǒng)計(jì)量［1］。對(duì)變量xk和xi，如果均取n個(gè)資料樣本，其相關(guān)系數(shù)計(jì)算如式(1)。1≥rki≥-1，rki＞0表示正相關(guān)，rki＜0表示負(fù)相關(guān)。rki的絕對(duì)值越大，表明兩個(gè)變量的相關(guān)性越強(qiáng)。0.2＞|rki|表示微弱相關(guān)，0.2＞|rki|≥0.4表示低度相關(guān)，0.7≥|rki|＞0.4表示顯著性相關(guān)，1.0＞|rki|≥0.7表示高度相關(guān)。

3 分析結(jié)果

3.1 五角楓葉變色情況分析

興安盟科右中旗五角楓葉變色情況由2018～2020年五角楓逐年變色情況和相對(duì)應(yīng)年份最佳觀(guān)賞期分析得出，2018年楓葉從初紅到落葉為18～21 d，其中最佳觀(guān)賞期為8～16 d；2019年楓葉從初紅到落葉為14～27 d，其中最佳觀(guān)賞期為9～18 d；2020年楓葉從初紅到落葉為16～23 d，其中最佳觀(guān)賞期為7～16 d。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，楓葉初紅最早時(shí)間為9月24日，最晚時(shí)間為10月5日，平均時(shí)間為9月26日；楓葉進(jìn)入正紅狀態(tài)最早為10月1日，最晚為10月14日，平均時(shí)間為10月8日；楓葉正紅持續(xù)時(shí)間最短7 d，最長(zhǎng)18 d。

3.2 楓葉初紅日、斑紅日和初霜日比較

霜是指最低氣溫≤2℃或地面溫度達(dá)到0℃。本文以日最低氣溫≤2℃作為初霜的標(biāo)準(zhǔn)[2]，最低氣溫≤2℃的初日作為初霜日。通過(guò)分析興安盟科右中旗五角楓景區(qū)2018～2021年的初霜日和楓葉進(jìn)入初紅、斑紅和正紅狀態(tài)的時(shí)間可以得出，初霜日較楓葉進(jìn)入初紅狀態(tài)的時(shí)間有明顯滯后。初霜日之前3～9 d，楓葉開(kāi)始進(jìn)入初紅狀態(tài)。初霜日和進(jìn)入斑紅狀態(tài)的時(shí)間對(duì)應(yīng)較好，有70%以上的樣點(diǎn)在初霜日前1 d到后1 d之間進(jìn)入斑紅狀態(tài)。初霜日和進(jìn)入正紅狀態(tài)的時(shí)間也有一定的對(duì)應(yīng)性，有30%的站點(diǎn)在初霜日前1 d到后1 d之間進(jìn)入正紅狀態(tài)。從年份上來(lái)看，初霜日和進(jìn)入斑紅狀態(tài)對(duì)應(yīng)較好的時(shí)間在2018年、2019年，初霜日和進(jìn)入正紅狀態(tài)對(duì)應(yīng)較好的時(shí)間在2020年。綜上所述，初霜是預(yù)測(cè)楓葉變色的重要因子，但對(duì)于五角楓葉變色開(kāi)始日期和持續(xù)時(shí)間的預(yù)報(bào)還需考慮其他要素的影響。

3.3 氣象因子對(duì)五角楓葉變色的影響

植物葉色變化主要受氣象因子和自身生長(zhǎng)激素的影響，其中光照、氣溫、降水等氣象因子對(duì)植物葉色變化起到最直接的作用[1-3]。表1是2018～2020年興安盟科右中旗五角楓葉變色率和各氣象要素的相關(guān)系數(shù)。據(jù)分析，楓葉變色率和日平均氣溫、日最高氣溫和日最低氣溫的相關(guān)系數(shù)分別為-0.577、-0.518和-0.508，均存在顯著的負(fù)相關(guān)，并通過(guò)了0.01的顯著性水平檢驗(yàn)，說(shuō)明日平均溫度、日最高氣溫和日最低氣溫對(duì)楓葉變色的影響顯著，即日平均溫度、日最高氣溫和日最低氣溫越低，楓葉變色率越高。楓葉變色率與氣溫日較差、日照時(shí)數(shù)、日降水量和日平均濕度的相關(guān)系數(shù)分別為0.126、-0.239、-0.116、0.018，說(shuō)明氣溫日較差、日照時(shí)數(shù)、日降水量和日平均濕度對(duì)楓葉變色的影響不顯著。

表1 楓葉變色率和日氣象要素的相關(guān)系數(shù)

表2是興安盟科右中旗五角楓葉變色率和近10天累積氣象要素的相關(guān)系數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)，近10 d的累積氣溫、降水、濕度、日照和楓葉變色率的相關(guān)系數(shù)分別為-0.693、0.258、0.419和-0.421，說(shuō)明近10 d積溫、日照和楓葉變色率存在負(fù)相關(guān)，近10 d積溫和楓葉變色率相關(guān)性較顯著，并通過(guò)了0.01的顯著性水平檢驗(yàn)，近10 d日照和楓葉變色率相關(guān)性要差一些。近10 d降水、濕度和楓葉變色率存在一定的正相關(guān)，但相關(guān)性不強(qiáng)。

表2 楓葉變色率和近10 d累積氣象要素的相關(guān)系數(shù)

綜上所述，五角楓葉變色前10 d累積氣溫越低，日照越少，楓葉變色率越高；累積降水越多，濕度越大，楓葉變色率越高。由此表明，在楓葉變色率的中期預(yù)報(bào)中，可以參考10 d累積氣溫、降水、日照和濕度因子。

3.4 氣溫對(duì)五角楓葉變色的影響

通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，得出楓葉進(jìn)入初紅和正紅狀態(tài)的氣溫條件閾值：（1）日平均氣溫在12～18℃時(shí)，楓葉進(jìn)入初紅狀態(tài)；日平均氣溫在12～15℃時(shí)，楓葉進(jìn)入正紅狀態(tài)。（2）日最低氣溫低于10℃，并累積超過(guò)7 d或日最低氣溫連續(xù)10 d低于12℃，進(jìn)入初紅狀態(tài)；日最低氣溫低于5℃，并累積超過(guò)3 d或日最低氣溫連續(xù)7 d低于7℃（9月29日開(kāi)始計(jì)）進(jìn)入正紅狀態(tài)。（3）氣溫日較差大于15℃，并累積超過(guò)3 d或日最低氣溫連續(xù)10 d低于7℃，開(kāi)始進(jìn)入初紅狀態(tài)。

3.5 降水對(duì)五角楓葉變色的影響分析

2018～2020年興安盟科右中旗五角楓葉變色過(guò)程，同時(shí)又與變色前10 d降水量和當(dāng)年7～9月降水量作了對(duì)比[4-6]。結(jié)果表明，2018年和2020年楓葉變色前10 d降水量明顯高于2019年，楓葉從初紅到落葉均為24～26 d，觀(guān)賞期較長(zhǎng)。2019年降水量都不足5 mm，楓葉從初紅到落葉為24 d，表明楓葉變色前10 d降水和觀(guān)賞期長(zhǎng)度沒(méi)有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3.6 相對(duì)濕度和日照對(duì)五角楓葉變色的影響

興安盟科右中旗五角楓葉開(kāi)始變色時(shí)間主要是在9月下旬，從2018～2020年9月16～25日平均相對(duì)濕度和平均日照時(shí)數(shù)變化分析，楓葉變色前10 d相對(duì)濕度和楓葉變色時(shí)間有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系；變色前10 d日照和楓葉變色時(shí)間有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系，但對(duì)應(yīng)的不好，前期日照時(shí)間較長(zhǎng)的年份，楓葉變色較早，進(jìn)入最佳觀(guān)賞期的時(shí)間也較早。

4 結(jié)論

根據(jù)興安盟科右中旗景區(qū)五角楓葉變色期觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示：楓葉進(jìn)入初紅狀態(tài)前，在最低氣溫連續(xù)3 d低于7℃的條件下，當(dāng)出現(xiàn)1次明顯降溫過(guò)程或最低氣溫連續(xù)7 d低于10℃，楓葉在降溫后的第1 d或第2 d進(jìn)入初紅狀態(tài)。在降溫后的第5 d或第6 d進(jìn)入斑紅狀態(tài)；楓葉進(jìn)入初紅和斑紅狀態(tài)前12 d，氣溫日較差會(huì)有一次明顯增大的過(guò)程。楓葉變色前10 d降水、相對(duì)濕度與觀(guān)賞期長(zhǎng)度沒(méi)有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系。綜上所述，本文確定為日平均氣溫、日最低氣溫、氣溫日較差和初霜日作為興安盟科右中旗景區(qū)五角楓葉變色期氣象指標(biāo)。