榆林市近42年农业界限温度变化特征分析

时间：2024-09-03

高娟，马锋，曹梅，李敬媛，张建康

(1.成都信息工程学院大气科学学院，成都 610225；2.榆林市气象局，陕西榆林 719000；3.西安市气象局，西安 710016)

榆林市近42年农业界限温度变化特征分析

高娟1，2，马锋2，曹梅1，3，李敬媛2，张建康2

(1.成都信息工程学院大气科学学院，成都 610225；2.榆林市气象局，陕西榆林 719000；3.西安市气象局，西安 710016)

利用1971—2012年榆林市12个国家级地面气象观测站日平均气温资料，采用滑动平均法、线性趋势法等分析榆林农耕期和生长期初、终日，持续日数及积温随时间、空间的变化特征。结果表明：榆林农耕期积温有显著增多趋势，初、终日，持续日数年代际变化较大；初(终)日自西向东逐渐提早 (推迟)，持续日数自西北向东南逐渐变长，积温从西北向东南逐渐增多，西部县初日提前趋势极为明显，西、中部县终日推后趋势明显，持续日数和积温变化趋势从西北向东南逐渐减缓。榆林生长期初日、持续日数随时间变化较明显，积温变化趋势特别明显，终日随时间变化不大，但年代际变化较大；初 (终)日自西向东逐渐提早 (推迟)，持续日数自西北向东南逐渐变长，积温从西向东逐渐增多，西部县区初日提前趋势尤为明显，终日提前和推后趋势变化不大，持续日数和积温变化趋势从西部和北部向东南部逐渐减缓。

农业界限温度；变化特征；分析

二十世纪以来全球气候明显变暖。政府间气候变化专门委员会2007气候报告指出，近百年全球地表气温普遍升高，线性趋势达0.74℃/ 10 a[1]。近一百年中国气温上升1.1℃，我国西北地区气候变化与全球基本一致，且增温快、范围广[2-5]。研究表明，近27 a来陕西省年平均气温上升趋势明显，榆林市气候变化增暖幅度略高于全国水平[6-7]。农业界限温度的初终日、持续日数、积温是衡量一个地区热量资源的主要指标，国内外学者对气候变化背景下不同地区农业界限温度变化特征已做了许多研究[8-11]，但对榆林农业界限温度的时空演变研究较少。对1971—2012年榆林农耕期、生长期的初终日、持续时间和积温进行分析，研究气候变暖背景下农耕期、生长期界限日期变化和热量的演变趋势，对农业生产安全和保障粮食产量具有积极意义。

1 资料与方法

采用1971—2012年榆林市12个国家级地面气象观测站日平均气温值作为研究序列值。

一年中日平均气温稳定通过0℃ (≥0℃)的时期称为农耕期，是可以开展农事活动的季节；日平均气温稳定通过10℃(≥10℃)的时期称为生长期，是喜温作物旺盛生长时期[12]。采用5 d滑动平均法分别计算日平均气温≥0℃、≥10℃初日、终日，初终日间的累计日数为持续日数，初终日间逐日平均气温总和为积温。采用线性趋势法分析各要素随时间的变化特征。

2 结果与讨论

2.1 农耕期初、终日，持续日数和积温变化

2.1.1 时间变化 1971—2012年榆林农耕期初日平均在3月8日，最早2月12日(2002年)，最晚3月25日(2011年)，两者相差41 d。初日有提前趋势(见图1a)气候倾向率为-0.70 d/10 a，相关系数为-0.109(r0.05=0.304)，相关性不显著。从初日年代际变化 (表1)可以看出，20世纪70年代最晚(3月9日)，其次是80年代(3月8日)，90年代(3月5日)，最早为21世纪初(2001—2010年，下同)，出现在3月4日。

图1 1971—2012年榆林农耕期初日、终日年际变化图

表1 1971—2012年榆林农耕期初日、终日、持续日数、积温年代际变化

农耕期终日平均出现在11月17日，最早为11月4日(1981年)，最晚为12月1日(1994年)，两者相差28 d。农耕期终日有推后趋势(图1b)，其气候倾向率为0.33 d/10 a，相关系数为0.061 9(r0.05=0.304)，相关性不显著。从农耕期终日(表1)的年代际变化看，20世纪80年代农耕期结束较早(11月14日)，其次是70、90年代(11月16日、11月18日)，21世纪初结束最晚(11月19日)。

榆林年平均农耕期持续日数为255 d，最长出现在2002年，达283 d，最短出现在1987年，232 d，两者相差51 d。农耕期呈现延长趋势(图2a)，其气候倾向率为1.07 d/10 a，相关系数为0.138(r0.05=0.304)，相关性不显著。从表1看，农耕期20世纪80年代最短(251 d)，70、90年代居中(254、256 d)，21世纪初最长(260 d)。

图2 1971—2012年榆林农耕期持续日数、积温年际变化图

榆林农耕期年平均积温为3 995.2℃·d，其中1976年最少，3 671.5℃·d，1999年最多，4 381.8℃·d，相差710.3℃·d。农耕期积温呈显著增多趋势 (图2b)，其气候倾向率为70.91℃·d/10 a，相关系数为0.545(r0.01= 0.393)，达到极显著水平，特别是90年代以后上升趋势尤为明显。从积温年代际变化 (表1)看，20世纪80年代最少，其次是70、90年代，21世纪初最多，年代平均最大相差为251.2℃·d。

2.1.2 空间变化由表2可知，榆林农耕期初日自西向东逐渐提早，最早在吴堡，最晚在定边、靖边和榆阳，东西相差12 d；终日自西向东逐渐推迟，最晚在吴堡，最早在榆阳、定边，东西相差12 d；持续日数自西北向东南逐渐变长，定边、榆阳、横山最少，吴堡最多，东南部和西北部最大相差23 d；积温从西北到东南逐渐增多，吴堡最多，靖边最少，最大相差983.1℃·d。

表2 1971—2012榆林农耕期初日、终日、持续日数、积温空间分布

由表3可知，榆林各县区农耕期初日、终日变化趋势差异较大。有9县区农耕期初日呈现提前趋势，主要集中在西、北部县区，特别是靖边县提前趋势极为明显，东、南部大部分县变化不明显，初日提前趋势自西向东减缓；7县区农耕期终日呈推后趋势，主要集中在西、中部，定边推后趋势最为明显，农耕期终日推后趋势从西北向东南减缓。

由表3可知，榆林各县区农耕期持续日数的变化趋势从西北向东南逐渐变小，说明西部和西北部的农耕期持续日数延长趋势明显，而东南部地区延长趋势较缓，佳县、子洲农耕期持续日数有缩短趋势，这与两县农耕期终日明显提前有关。榆林各县区农耕期积温均呈现明显增多变化趋势，变化幅度从西北到东南逐渐减小，西部、西北部及中部县区农耕期积温增多趋势最明显，东南部大部分县农耕期积温增多趋势较缓。

表3 1971—2012年榆林农耕期初日、终日、持续日数、积温变化趋势空间分布

2.2 生长期初、终日，持续日数和积温变化

2.2.1 时间变化 1971—2012年榆林生长期初日平均出现在4月16日，最早为4月4日(1998年)，最晚为4月30日(1976年)，两者相差26 d。生长期初日呈提前趋势(图3a)，其气候倾向率为-1.66 d/10 a，相关系数为-0.305(r0.05=0.304)，达到0.05显著性水平。从榆林生长期初日年代际变化 (表4)看，20世纪70年代生长期初日最晚(4月20日)，其次是80年代(4月18日)，21世纪初(4月17日)，最早为90年代(4月15日)。

榆林生长期终日平均出现在10月10日，最早终日为9月29日(1995年)，最晚10月24日(2001年)，两者相差26 d。榆林生长期终日呈推后趋势(图3b)，其气候倾向率为0.27 d/ 10 a，相关系数为0.058(r0.05=0.304)，相关性不显著。从榆林生长期终日年代际变化 (表4)看，20世纪70年代和21世纪初终日最晚(10月12日)，其次是80年代(10月9日)，90年代结束较早(10月5日)。

图3 1971—2012年榆林生长期初日、终日年际变化图

图4 1971—2012年榆林生长期持续日数、积温年际变化图

表4 1971—2012年榆林生长期初日、终日、持续日数、积温年代变化

生长期年平均持续日数为177 d，1998年最长，196 d，1995年最短，165 d，两者相差31 d。榆林生长期持续日数呈现出明显延长趋势(图4a)，其气候倾向率为1.94 d/10 a，相关系数为0.307(r0.05=0.304)，达到0.05显著性水平，20世纪90年代中期开始上升趋势更为明显。从榆林生长期持续日数年代际变化 (表4)看，20世纪80、90年代最短(175 d)，70年代居中(176 d)，21世纪初最长(179 d)。

榆林生长期年平均积温为3 476.7℃·d，1976年最少，3 198.3℃·d，1998年最多，3 874.8℃·d，两者相差376.5℃·d。生长期积温呈显著增多趋势 (图4b)，其气候倾向率为68.63℃·d/(10 a)，相关系数为0.479(r0.01=0.393)，达到0.01极显著水平，20世纪90年代以后上升趋势更明显。从榆林生长期积温年代际变化(表4)看，20世纪80年代生长期积温最少，其次是70、90年代，21世纪初最多。2.2.2 空间变化由表5可知，榆林生长期初日自西向东逐渐提早，最早为吴堡，最晚为靖边，两者相差17 d；生长期终日自西向东逐渐推迟，最晚在吴堡，最早在靖边，两者相差18 d；生长期持续日数自西北向东南逐渐增长，最多为吴堡，最少为靖边，两者相差34 d；生长期积温从西向东逐渐增多，吴堡最多，靖边最少，相差1 051.4℃·d。

榆林各县区生长期初、终日变化趋势 (表6)差异较大，其中11县区生长期初日呈现提前趋势，西部定边、靖边提前趋势尤为明显，只有吴堡无变化；6县区生长期终日变化呈推后趋势，5县呈现提前趋势，但提前和推后趋势均不太明显，吴堡无变化。

榆林各县区生长期持续日数变化趋势从西部和北部向东南逐渐减小 (表6)，西部和北部的生长期呈现特别明显的变长趋势，而东部和南部县区变化趋势普遍较缓，吴堡因生长期初、终日随时间均无明显变化，持续日数随时间呈略微减少趋势。生长期积温变化趋势从西部、北部到东南部逐渐减小，尤其是西部和北部大部、中部少数县区生长期积温增长趋势极为明显，东南部县生长期积温增长趋势较缓。

表5 1971—2012榆林生长期初日、终日、持续日数、积温空间分布

表6 1971—2012年榆林生长期初日、终日、持续日数、积温变化趋势空间分布

3 结论

(1)1971—2012年榆林农耕期初日、终日、持续日数的年际变化不明显，但年代际变化较大，积温随时间有显著的增多趋势，线性趋势70.91℃·d/10 a，达到极显著的水平。说明气候变暖对榆林的热量资源产生了较明显的影响。

(2)1971—2012年榆林生长期初日、持续日数、积温变化趋势明显，特别是积温变化的线性趋势68.63℃·d/10 a，达到极显著的水平，终日随时间的变化不明显，但年代际变化十分明显，生长期热量资源的增加可以为农作物生长、产量形成提供有利的生态环境。

(3)榆林农耕期初日自西向东逐渐提早，终日自西向东逐渐推迟，持续日数自西北向东南逐渐变长，积温从西北向东南逐渐增多；各县区农耕期初日、终日变化趋势差异较大，西部县初日提前趋势极为明显，西部、中部县终日推后趋势明显，持续日数和积温的变化趋势在空间上呈现出从西北部向东南部逐渐减缓的特点，佳县、子洲农耕期持续日数有缩短趋势。

(4)榆林生长期初日自西向东逐渐提早，终日自西向东逐渐推迟，持续日数自西北向东南逐渐变长，积温从西向东逐渐增多；各县区生长期初日、终日变化趋势存在较大差异，西部县提前趋势尤为明显，终日的提前和推后趋势变化不大，持续日数和积温的变化趋势在空间上呈现从西部、北部向东南逐渐减缓的特点，东南部吴堡县生长期初、终日随时间均无变化，持续日数随时间呈略微减少趋势。说明随着气候变化不断加剧，西北部风沙草滩区可能越来越干旱，农业生产的不稳定性和农业产量波动加大。

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