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(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險管理重點實驗室/ 寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室，寧夏 銀川 750002；2． 寧夏回族自治區(qū)惠農(nóng)區(qū)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(fā)，使得國內(nèi)外許多學(xué)者開展了廣泛的研究。眾多學(xué)者還對中國局部地區(qū)的極端氣溫事件進(jìn)行了相關(guān)研究[1-5]，對正確認(rèn)識極端氣溫事件的變化規(guī)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(qū)全年或分季節(jié)極端高溫和極端低溫的平均變化及極端冷暖指數(shù)等的時空分布特征。關(guān)于寧夏氣溫變化特征的研究[6-8]，主要集中在21 世紀(jì)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(jìn)行了研究，關(guān)于極端氣溫指數(shù)的變化的研究并不多見。寧夏地區(qū)農(nóng)作物生長季常發(fā)生高溫、霜凍等災(zāi)害， 農(nóng)業(yè)是對氣候變暖反應(yīng)最為敏感的部門之一，番茄作為寧夏地區(qū)種植的主要經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物之一，系統(tǒng)細(xì)致地分析寧夏地區(qū)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(shù)的時空變化分析更為鮮見。在前人研究的基礎(chǔ)上，本研究以寧夏地區(qū)為研究區(qū)域，試圖通過對番茄開花- 收獲期內(nèi)平均氣溫以及極端氣溫指數(shù)的時空變化特征進(jìn)行分析，揭示寧夏番茄開花- 收獲期內(nèi)氣溫的時空變化規(guī)律，明確寧夏番茄開花- 收獲期極端低溫、高溫災(zāi)害的發(fā)生時段和范圍，為研究區(qū)域進(jìn)行極端災(zāi)害的防抗避減、調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，充分利用熱量資源提供科學(xué)參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

氣象數(shù)據(jù)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(guī)觀測資料，考慮適宜番茄種植需求，篩選出25 個站點進(jìn)行分析，剔除了不適宜番茄種植的六盤山站數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

1.2.1 研究指標(biāo)確定

結(jié)合相關(guān)研究中極端氣溫指標(biāo)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(biāo)（表1）來分析寧夏番茄開花-收獲期極端溫度的時空變化規(guī)律。

表1 極端溫度指標(biāo)

本文應(yīng)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(jìn)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(rèn)為達(dá)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(rèn)為達(dá)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(jié)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(qū)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(xiàn)在2007 年，為19.4℃，在2016 年達(dá)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(xiàn)時間為2016 年，最低值為25.5℃，出現(xiàn)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(xiàn)在2016 年，最低值為13.9℃，分別出現(xiàn)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(wěn)，上升趨勢不顯著。

2.2 寧夏番茄開花- 收獲期極端溫度指標(biāo)的變化趨勢

2.2.1 極端溫度指標(biāo)年際變化趨勢

從表2 可以看出，8 個極端溫度指標(biāo)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(guān)的極端溫度指標(biāo)線性傾向率普遍較大，與日最低氣溫相關(guān)的極端溫度指標(biāo)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(biāo)均未通過顯著性檢驗。也就是說，寧夏番茄開花- 收獲期內(nèi)與日最低氣溫相關(guān)的極端氣溫升溫幅度低于與日最高氣溫相關(guān)的極端氣溫，2007-2016年番茄開花- 收獲期極端最低氣溫未發(fā)生顯著升高。

表2 極端溫度指標(biāo)線性變化趨勢

2.2.2 極端溫度指標(biāo)逐月變化趨勢

對25 個站點不同月份的極端溫度值進(jìn)行平均，分析寧夏番茄開花- 收獲期內(nèi)不同月份極端溫度指標(biāo)的變化。HMinT 在6 月、7 月和8 月基本保持平穩(wěn)狀態(tài)，變幅在3.0℃以內(nèi)；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(wěn)；6 月最低值出現(xiàn)在2013 年，為7.0℃；7 月最低值出現(xiàn)在2011 年，為10.5℃；8 月最低值出現(xiàn)在2008 年，為6.6℃；9 月最低值出現(xiàn)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(nèi)；7 月最高，最高值出現(xiàn)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(xiàn)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(biāo)的空間變化趨勢

極端氣溫各指標(biāo)總體上均表現(xiàn)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(xiàn)過輕霜凍，有20% 的站點出現(xiàn)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(xiàn)過高溫。HMinT 最大值出現(xiàn)在吳忠站，為25.9℃，最小值出現(xiàn)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(jié)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(nèi)平均氣溫和極端氣溫指標(biāo)的時空變化特征。研究結(jié)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(biāo)變化特征來看，極端溫度指標(biāo)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(guān)的極端溫度指標(biāo)線性傾向率均比較小，除LMaxT 外其他7 個指標(biāo)均未通過顯著性檢驗。寧夏番茄開花-收獲期內(nèi)與日最高氣溫相關(guān)的極端氣溫明顯比與日最低氣溫相關(guān)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(fā)生顯著升高。

HMinT 在6 月、7 月和8 月基本保持平穩(wěn)狀態(tài)；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(wěn)。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(xiàn)明顯上升的趨勢，上升速率為6.9℃/10 年。

極端氣溫各指標(biāo)空間變化總體上均表現(xiàn)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(xiàn)過輕霜凍，有20% 的站點出現(xiàn)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(xiàn)過高溫。HMinT 最大值出現(xiàn)在吳忠站，為25.9℃，最小值出現(xiàn)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℃。