黄河金三角地区近45a气温变化对农业生产影响

分类：论文范文 发表时间：2021-07-27 10:24

　　摘要：利用黄河金三角地区1971—2015年月平均气温、月平均最高（低）气温资料，采用气候倾向率、距平及累积距平法和Mann-Kendall突变检验法，分析该地区气温变化特征、突变特点以及气温变化对农业生产的影响。结果表明，年平均气温呈显著增高趋势，气候倾向率为0.286°C/10a；年平均最高、最低气温均呈波动增高趋势，各季平均气温也呈显著增高趋势，其中，春季增温最明显，其次是冬季，夏季增温最少；最冷月的月平均气温持续增高，最热月的月平均气温20世纪80年代较低，90年代增温明显，2010—2011年间略有下降，2011年以后再次增温；20世纪80年代是全球性气候变暖最显著的10a，而该地区则是相对较冷的时期，年平均气温、年平均最高、最低气温都处于低值区，90年代增温明显，2011年以后气温相对稳定在较高水平。气候变暖对农业生产的影响是多方位、多尺度、多层次的，利弊并存，总的来说是负面影响大于正面影响。

　　关键词：黄河金三角；气候变暖；突变；农业生产；影响

　　随着大气中CO2等温室气体浓度的不断增加，全球气候变暖已成为国际社会关注的重大问题[1-5]。据世界气象组织宣布，2000—2010年温度变化是有气象记录以来历史上最温暖的10a，全球变暖已成不争的事实[6]。气候变暖不仅直接导致农作物的生长环境发生变化，同时也会间接导致其他类型的气候变化，从而影响农作物的生长[7-8]。气候变暖给农业生产带来的影响是多方位、多尺度、多层次的，气候系统带来的负面效应更加受到社会和科学界广泛的关注[9]，国内外众多学者就气候变暖以及由此给农业生产带来的影响展开了大量研究，并取得了卓越的成绩[10-28]。李晓鹤等[29]分析了天水市1964—2013年热量资源变化及其对农业生产的影响，指出气候变暖对农作物生长发育产生了较大影响，喜温作物和越冬作物种植面积扩大，种植区北界向北扩展；春播作物玉米播种期提前，生殖生长期延长；越冬作物冬小麦推迟播种，春季提前返青，全生育期缩短；马荣[30]研究了和田市近30a来气温的变化及其对农业的影响，指出气候变暖使作物生长期延长，冬季气候变暖，温度偏高，有利于作物的越冬，但秋季温度较低，影响棉花生长。同时由于气温升高，降低了病虫的死亡率,使病虫数量上升，容易造成病虫害，增大了病虫害防治难度；卢冬梅等[31]分析了江西近40a温度变化及其对农业生产的影响，指出夏季降温减少了高温对农业生产的影响，而冬季升温则有利于冬季作物及果树的生长和安全越冬。但在冬季增温和夏季变凉的背景下,冬季冻害和夏季高温仍有发生；刘云鹏[32]对宜昌近40a来温度变化分析指出，积温减少，夏季低温冷害日渐突出，对农业生产特别是粮食生产已构成严重威胁。目前已有的研究结果表明，气候变暖对农业生产利弊并存，但负面影响大于正面影响。

　　1材料和方法

　　1.1资料来源

　　本研究基于黄河金三角地区4个市45个代表气象站点1971—2015年的日平均气温、最高（低）温度资料，包括山西临汾17个站、山西运城13个站、陕西渭南11个站、河南三门峡4个站（三门峡的湖滨区和义马市没有气象站点），资料来源于气象数据网（http：//data.cma.cn）。季节划分标准为：春季3—5月、夏季6—8月、秋季9—11月、冬季为12月至第2年2月。

　　1.2研究方法

　　本研究以日资料为基础，计算月、四季和年平均气温、最高（低）温度序列，然后进行距平化处理，得到年、季距平和累积距平序列。采用气候倾向率和距平法分析春季、夏季、秋季、冬季以及年气温、最高（低）温度变化趋势，用Mann-Kendall突变检验法检验各季和年气温的突变，判断可能发生突变的年份，结合累积距平法判断气温突变点。

　　2结果与分析

　　2.1气温变化分析

　　2.1.1年、季平均气温变化特征1971—2015年黄河金三角地区年平均气温为12.4°C，范围在11.1～13.7°C，从图1的线性拟合趋势可以看出，该地区年平均气温呈增温趋势，气候倾向率为0.286°C/10a。1971—1993年年气温距平整体为负，1994年以后年气温距平整体为正，期间仅在2003、2011、2012年出现负距平。可见，20世纪80年代至90年代前期是该地区偏冷期，之后进入偏暖期。

　　2.1.2最冷月（1月）和最热月（7月）平均气温变化特征1971—2015年黄河金三角地区最冷月平均气温呈增温趋势，气候倾向率为0.24°C/10a，年代际间持续增高；最热月平均气温呈波动增温趋势，气候倾向率为0.21°C/10a。最热月平均气温20世纪90年代增温非常明显，比80年代升高了1.0°C，2010—2011年略有下降，2011年以后再次增高（图3）

　　2.2气温突变分析

　　采用Mann-Kendall检验和累积距平法对黄河金三角地区近45a各季和年平均气温时间序列进行突变检验，分析结果见图5。由图5-a可知，年平均气温的UF曲线在1973—1982年和1995—2015年整体上为正，表明气温呈增温趋势，且在2001—2015年超过α＝0.05显著水平线，表明呈显著增温趋势；1983—1994年整体为负，表明该阶段气温呈降趋势。在临界线（给定显著水平α＝0.05，则U0.05＝±1.96）内UF和UK在1996年相交。由累积距平分析结果（图5-b）可知，1993年之前累积距平呈下降趋势，1996年之后呈上升趋势，说明年平均气温经历了从下降到上升的过程，突变发生在1993—1996年。综合2种检验方法判断黄河金三角年平均气温在1996年发生了突变。1286··

　　2.3气温地域分布特征

　　从各地气温变化趋势可以看出，黄河金三角地区内4个市年平均气温都呈增温趋势，但增温趋势各不相同，由南到北增温趋势逐渐增加，其中，临汾市增温最明显，气候倾向率为0.352°C/10a，其次是渭南，气候倾向率为0.207°C/10a，运城和三门峡接近，气候倾向率分别为0.128、0.127°C/10a。

　　2.4气温变化对农业生产的影响

　　黄河金三角地区是一个农业大区，主产冬小麦、玉米、大豆、经济林果、药材等，农产品丰富，但这里是雨养农业区，农业生产还未摆脱靠天吃饭的命运。随着气候变暖，干旱、雨涝等极端气候事件频发，农业生产受到很大影响。气温增暖，无霜期延长，农作物生育期延长；冬末春初气温回升快，农作物生育期提前，增大了后期遭遇晚霜冻的风险；气候变暖使杂草大量蔓延，并加快了病虫害生长发育的速度，增加农药用量，提高农业成本；气候变暖使得高温日数增多，增大了苹果高温灼伤的风险，降低了果品品质。

　　３结论与讨论

　　黄河金三角地区年平均气温呈显著增温趋势，气候倾向率为0.286°C/10a，各季平均气温也呈增温趋势，春季增温最明显，其次是冬季，夏季增温最少。最冷月（1月）的月平均气温持续增高，最热月（7月）平均气温20世纪80年代较低，90年代比80年代增高了1.0°C，2010—2011年略有下降，2011年以后再次增高。

　　与全球的气温变化趋势不同的是，20世纪80年代是全球性气候变暖最显著的10a，而该地区则是相对较冷的时期，年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温都处于低值区，90年代增温明显，2011年以后气温相对稳定在较高水平。

　　1971—2015年黄河金三角地区各季和年平均气温均发生了增温突变，年和春季气温的突变点出现在1996年，夏季出现在1993年，秋季在1997—1998年，冬季在1986年。

　　黄河金三角地区内4个市年平均气温都呈增温趋势，但增温幅度各不相同，其中，临汾市增温最明显，其次是渭南，运城和三门峡接近。研究区内临猗和芮城县气温呈下降趋势，其余各县（市、区）均呈增温趋势，但增温程度不同，增温幅度较大的县（市、区）集中在临汾和运城市北部。

　　由于全球气候变暖，未来气候对农业生产的影响利弊并存。冬季增温，有利于反季节蔬菜的种植，但也给病虫卵蛹的越冬提供了有利条件；夏季增温虽然有利于夏粮的收获和晾晒，但使得夏旱发生概率增大，同时也给秋粮和经济林果的生长带来不利；冬末初春气温回升快，导致农作物生育期提前，抵御晚霜冻的能力减弱。

　　参考文献：

　　［1］李维京，赵振国，李想.北方干旱的气候特征及其成因的初步研究[J].干旱气象，2003，21（4）：1-6.

　　［2］郑景云，葛全胜，方修琦.从过去2000年气温变化看20世纪增暖[J].地理学报，2002，57（6）：631-638.

　　［3］郝振纯，孙乐强.我国1961—2009年气温变化规律分析[J].河海大学学报，2011，39（6）：595-601.

　　裴秀苗1，王志伟2，范志宣2，周运丽1，裴昭萌3

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