黑龙江省黑土区近50年来四季气温时空变化特征分析

陈 晶，杨 帆，田宝星，孙彦坤

（东北农业大学 资源与环境学院，哈尔滨150030）

IPCC在2001年发表的报告中着重指出：20世纪的气候变暖是近1 000a以来最强烈的10a，而且20世纪90年代可能是近1000a中北半球最暖的10 a，其中1998年可能是最暖的一年［1］。近年来，我国许多专家综合分析了中国东北地区的最低温度、最高温度或单一季节的温度变化［2－8］，对于黑龙江省气温的研究也比较全面［9－13］，但很少有学者对黑龙江省黑土区气温进行区域化的细致研究［14］。黑龙江省“黑土区”是指位于黑龙江平原及其周边地区，海拔在600m以下的平原、丘陵和低山的地区，该区域的土壤以“黑土”为主。此处土壤主要是由大量的有机质不断积累而形成的（即生物的累计作用）［15］。黑龙江省黑土大面积分布的区域主要集中在全省的中部地区，其中包括嫩江县、五大连池市、北安市、讷河市、克山县、依安县、克东县、拜泉县、海伦市、绥棱县、明水县、兰西县、庆安县、望奎县、青冈县、绥化市、巴彦县、哈尔滨市、宾县、五常市、双城市。在全省东部地区还包括集贤县、双鸭山市、宝清县［16］。

东北作为我国重要的商品粮基地，由于自然因素加上人为不合理的活动生产，黑土区的生态环境遭到了破坏［17］。在众多气候要素中，气温又起着举足轻重的作用。为了减缓黑土区生态环境的恶化，本文在全球气候变暖背景下研究黑龙江省黑土区四季气温变化规律，采用克立格插值法对黑土区1961—2010年四季平均气温变化特征进行探讨，为了解我国黑龙江省黑土区气温变化特征，保护黑土区生态环境提供理论依据。

1 数据来源与研究方法

气象资料来源于黑龙江省气象信息中心，包括1961—2010年近50a来黑龙江省黑土区24个气象站点通过实地观测记录的逐日气温数据。采用克立格空间插值法［18－19］和趋势性分析法从空间和时间上分析全省黑土区气温变化特征。

2 结果与分析

2.1 黑龙江省黑土区1961－2010年平均气温四季空间变化特征分析

如图1所示，平均气温由西向东逐渐降低，中部地区低于两端地区，山地林区气温偏低，并出现了两个高温中心，分别是东部的双鸭山地区和南部的哈尔滨地区，在夏季，五大连池地区形成了一个次高温中心。从各个季节的气温空间变化来看，春季与秋季的空间分布十分相似，都是由黑土区北部向南部逐渐升高。

图1 黑土区四季平均气温变化空间分布

2.2 黑龙江省黑土区1961－2010年平均气温春季空间变化特征分析

由图2可以发现，从20世纪60年代到21世纪00年代，春季气温由北向南逐渐上升，总体呈升高的趋势，最低气温和最高气温均有提高，最低温度由－6.103℃上升到0.656℃，最高温度由8.276℃上升到9.493℃。高温中心的面积不断扩大，到21世纪00年代达到最大。

图2 黑土区春季平均气温变化空间分布

2.3 黑龙江省黑土区1961－2010年平均气温夏季空间变化特征分析

图3 表明，随着年代的增加，黑土区夏季气温整体略有上升，最低温度由17.432℃上升到18.491℃，最高温度由22.412℃上升到23.882℃。黑土区夏季气温整体上由北向南逐渐升高，但在20世纪90年代，以五大连池和北安地区为中心形成一个低温中心，这在分布图上十分明显。20世纪70、80和21世纪00年代出现了中部地区气温高于两端地区的情况，而且在20世纪80年代出现了一个次高温中心。

图3 黑土区夏季平均气温变化空间分布

2.4 黑龙江省黑土区1961－2010年平均气温秋季空间变化特征分析

由图4可知，秋季气温年代际空间变化趋势与春季十分相似，皆是由北向南逐渐上升，差别不大。最低温度由－0.935℃上升到0.296℃，最高温度由7.030℃上升到8.126℃。高温区由西向南逐渐移动。

图4 黑土区秋季平均气温变化空间分布

2.5 黑龙江省黑土区1961－2010年平均气温冬季空间变化特征分析

分析黑土区冬季气温空间变化规律（图5）可知，平均气温由北向南先略有降低然后逐渐升高，最低温度由－27.290℃上升到 23.748℃，最高温度由－13.153℃上升到－9.545℃，高温中心逐渐扩大。纬向变化较为明显。空间整体变化较为一致，但是20世纪80年代在克东地区形成一个次高温中心，21世纪00年代在克东地区形成一个次低温中心，与克东相邻的拜泉县形成一个相对较高的次高温中心。

图5 黑土区冬季平均气温变化空间分布

2.6 黑龙江省黑土区1961－2010年平均气温的年及季节变化趋势分析

分别以黑龙江省黑土区1961—2010年四季平均气温及年平均气温为变量，年代为自变量，依次对各个序列做线性拟合，得出：50a来黑龙江省黑土区春季线性拟合增长率为全年为0.368℃／10a，春季0.331℃／10a，夏季为0.246℃／10a，秋季为0.337℃／10a，冬季为0.563℃／10a（图6—7）。结果表明，黑土区全年及四季平均气温整体呈上升趋势，但每个季节的增温幅度不同，其中冬季增温最为显著，秋季、春季次之，夏季则呈弱增温趋势。黑土区年、四季平均气温的最高值、最低值及出现的相应年份如表1所示。

图6 1961－2010年黑龙江省黑土区平均温度季节变化

图7 1961－2010年黑龙江省黑土区全年平均温度的变化

表1 黑土区年、季气温变化中的最高值和最低值出现的年份

如表2所示，冬季、夏季在不同时期温度增加幅度较大，但从近50a来温度变化趋势来看，却表现出不同的特点。

表2 不同时期黑龙江省黑土区平均气温的年及季节线性趋势 ℃／10a

特别是夏季，不同时期内10a平均温度增加幅度最大，但是整体上的线性趋势却不明显。而冬季在20世纪60，70年代平均气温增幅较大，但是20世纪80，90和21世纪00年代气温增幅较小，因而整体线性趋势最大。10a平均气温最大负距平出现在1961—1970年的冬季，为－3.036℃／10a；最大正距平出现在1981—1990年的秋季，为2.708℃／10a。

3 结论

（1）近50a来黑龙江省黑土区四季平均气温年代际变化在空间上比较一致。气温皆是由黑土区北部向南部逐渐升高，在哈尔滨和双鸭山地区形成高温中心，随着年代的变化，高温区不断扩张，并有向南移动的趋势。

（2）四季平均气温年代际变化具有空间差异性，不同季节的年代际空间变化有所区别。在夏季，20世纪90年代，以五大连池和北安地区为中心形成一个低温中心，五大连池在20世纪80年代转变为次高温中心。在冬季，20世纪80年代克东地区形成一个次高温中心，到21世纪00年代，克东转变为次低温中心，与其相邻的拜泉县转变成高温中心。而在春秋两季并没有形成温度中心地带。

（3）近50a来黑龙江黑土区全年及四季平均气温整体呈上升趋势，20世纪80年代中期以前气温明显偏低，80年代后期气温明显升高，这一事实与东北近百年来为明显增温趋势的结论相一致。

（4）近50a来黑龙江黑土区冬季增温幅度最为明显，其次是春、秋两季，夏季升温较弱。由此表明，年平均气温呈现上升趋势的主要贡献来自于冬季升温，这一结果与中国东北冬季增温最显著的事实相符。

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