辽西低山丘陵区地面温度的变化特征

徐 丽，郭文华，庞爱平

（建平县气象局，辽宁建平122400）

辽宁西部山地丘陵区属北温带大陆季风气候，自然干旱较为严重[1-2]。该区年平均气温8.4℃，年日照时数2800～2900h，年平均降水量420～460m m。受气候变暖的影响，气温升高给环境气候要素带来较大的改变，从而影响到农业生产的布局和结构调整。目前，对地面温度的研究较少，多以研究气温变化或浅层地温和深层地温为主[3-8]。地面温度表述着自然生态环境的物理量[9-10]，并决定着向大气长波辐射能量，而且其是气候变化的重要参数之一[11-12]。姜会飞等[13]在研究地温与气温关系时发现，夏半年地面平均温度高于气温，冬半年相反；周晋红等[14]研究山西区域冬季平均0 cm地温为显著升温趋势，并具有区域性不同的升温特点。由此可见，不同地理位置和区域对地面温度有着直接的影响。

笔者选用近60 a地面温度资料，针对辽宁西部低山丘陵区的地面温度变化特征进行研究，揭示地面平均温度、地面平均最高温度和地面平均最低温度的变化趋势，以期为农业环境工程建设提供气候研究依据。

1 材料和方法

1.1 资料来源

1.2 分析方法

在研究辽宁西部建平县丘陵山区地面平均温度、地面平均最高温度及地面平均最低温度年际变化和季节变化过程中，气候资料统计分析、线性趋势分析、标准偏差、距平值、累计距平计算等运算过程在Excel程序支持下进行。线性气候倾向率和序列相关系数参考文献[15-16]进行。

2 结果与分析

2.1 地面温度年际变化

2.1.1 地面年平均温度 辽宁西部叶柏寿地区近60 a地面平均温度历年变化在7.8（1954年）～12.7℃（2007年）之间，极差为4.9℃，历年平均为10.1℃，较气温高1.7℃。标准偏差为±1.0℃，正常值在9.1～11.1℃之间，异常偏高有11 a，几率为18.3%，均出现在1994年之后；异常偏低有7 a，几率为11.7%，均出现在1985年之前。图1显示，1953—2012年地面平均温度呈升高趋势，序列相关系数为0.649 3（P＜0.01），达极显著水平，气候倾向率为0.392℃/10 a，近60 a升高约2.4℃。年代尺度平均值由低到高排序为20世纪50年代（9.1℃）＜70年代（9.5℃）＜60年代（9.7℃）＜80年代（9.9℃）＜90年代（10.8℃）＜21世纪10年代（11.4℃），年代最大相差2.3℃。由图1距平值分析可知，地面年平均温度逐渐升高过程中，1981—1993年为过渡期，距平累计值最大出现在1988年，所以，1989年为气候突变年。根据过渡期将序列1953—2012年分为3个阶段，其中，低温阶段1953—1980年平均为9.5℃，过渡期1981—1993年平均为9.9℃，高温阶段1994—2012年平均为11.2℃，高低相差1.7℃。

2.1.2 地面年平均最高温度 近60 a地面的年平均最高温度历年变化在25.5（1969年）～32.1℃（1997年）之间，极差为6.6℃，历年平均为28.7℃。标准偏差为±2.7℃，正常值在26.0～31.4℃之间，异常偏高有12 a，几率为20.0%，90年代之后有7 a；异常偏低有8 a，几率为13.3%，分布较为分散。

图2显示，1953—2012年地面平均最高温度呈升高趋势，序列相关系数为0.162 2（P＞0.05），不显著，气候倾向率为0.155℃/10 a。年代尺度平均值由低到高排序为20世纪70年代（27.5℃）＜50年代和80年代（28.5℃）＜60年代（28.7℃）＜21世纪10年代（29.5℃）＜90年代（30.1℃），年代最大相差2.6℃，年代之间不存在顺序升温规律。从图2距平值分析可以看出，地面年平均最高温度随时间变化过程中，1953—2009年经历了4个阶段，即1953—1968年（28.9℃）准高温时段、1969—1980年（27.3℃）低温时段、1981—1993年（28.6℃）过渡时段和1994—2008年（29.6℃）的高温时段，2009—2012年再次进入低温或过渡时期。由此看来，地面年平均最高温度不存在确定的气候突变年。

2.1.3 地面年平均最低温度 近60 a地面的年平均最低温度历年变化在-3.4（1971年）～3.2℃（2007年）之间，极差为6.6℃，历年平均为-0.8℃。标准偏差为±1.4℃，正常值在-2.2～0.6℃之间，异常偏高有13 a，几率为21.7%，均出现在1994年之后；异常偏低有7 a，几率为11.7%，均出现在1974年之前。

图3显示，1953—2012年地面年平均最低温度呈升高趋势，序列相关系数为0.748 5（P＜0.01），达极显著水平，气候倾向率为0.622℃/10 a，近60 a升高约3.7℃。年代尺度平均值由低到高排序为20世纪60年代（-1.9℃）＜70年代（-1.8℃）＜50年代（-1.4℃）＜80年代（-1.2℃）＜90年代（-0.3℃）＜21世纪10年代（1.5℃），年代最大相差3.4℃。由图3距平值分析可知，地面年平均最低温度逐渐升高过程中1987—1993年为过渡期，距平累计值最大出现在1993年，所以，1994年为气候突变年。根据过渡期将序列1953—2012年分为3个阶段，其中，低温阶段1953—1986年平均为-1.7℃，过渡期1987—1993年平均为-1.0℃，高温阶段1994—2012年平均为1.0℃，高低相差2.7℃。

2.2 四季地面温度年际变化

表1列出春夏秋冬4个季节地面平均、最高和最低温度变化特征值，不同的时间尺度存在差异。

表1 四季地面温度历年变化特征值

从表1可以看出，春季地面平均温度异常偏高有9 a，几率为20.0%，均出现在1989年之后；异常偏低有12 a，几率为15.0%，均出现在1974年之前。气候突变之前（1953—1988年）平均为12.1℃，突变之后（1989—2012年）平均为13.8℃，升高1.7℃。地面平均最高温度异常偏高有10 a，几率为16.7%，有8 a出现在1989年之后；异常偏低有12 a，几率为20.0%，有9 a出现在1969—1990年之间；气候突变之前（1953—1990年）平均为33.0℃，突变之后（1991—2012年）平均为35.6℃，升高2.6℃。地面平均最低温度异常偏高有10 a，几率为16.7%，均出现在1998年之后；异常偏低有6 a，几率为10.0%，均出现在1974年之前。气候突变之前（1953—1997年）平均为-1.3℃，突变之后（1998—2012年）平均为1.6℃，升高2.9℃。

夏季地面平均温度异常偏高有10 a，几率为16.7%，有7 a出现在1994年之后；异常偏低有7 a，几率为11.7%，均出现在1993年之前。气候突变之前（1953—1993年）平均为26.2℃，突变之后（1994—2012年）平均为27.4℃，升高1.2℃。地面平均最高温度异常偏高有7 a，几率为11.7%，有5 a出现在1992年之后；异常偏低有8 a，几率为13.3%，均出现在1969年之后，夏季地面平均最高温度没有明显气候突变点。地面平均最低温度异常偏高有10 a，几率为16.7%，有9 a出现在1994年之后；异常偏低有7a，几率为11.7%，均出现在1992年之前。气候突变之前（1953—1993年）平均为15.5℃，突变之后（1994—2012年）平均为17.1℃，升高1.6℃。

秋季地面平均温度异常偏高有9 a，几率为15.0%，有8a出现在1998年之后；异常偏低有10 a，几率为16.7%，有9 a出现在1986年之前。气候突变之前（1953—1993年）平均为9.4℃，突变之后（1994—2012年）平均为10.5℃，升高1.1℃。地面平均最高温度异常偏高有7 a，几率为11.7%，出现在1982—2006年之间；异常偏低有6 a，几率为10.0%，分布分散，秋季地面平均最高温度没有明显的气候突变点。地面平均最低温度异常偏高有10a，几率为16.7%，均出现在2001年之后；异常偏低有8 a，几率为13.3%，均出现在1985年之前。气候突变之前（1953—1993年）平均为-1.1℃，突变之后（1994—2012年）平均为1.7℃，升高2.8℃。

冬季地面平均温度异常偏高有10 a，几率为16.7%，均出现在1989年之后；异常偏低有9 a，几率为15.0%，均出现在1985年之前。气候突变之前（1953—1986年）平均为-9.5℃，突变之后（1987—2012年）平均为-7.6℃，升高1.9℃。地面平均最高温度异常偏高有10 a，几率为16.7%，均出现在1982年之后；异常偏低有10 a，几率为16.7%，分布分散。气候突变之前（1953—1987年）平均为8.0℃，突变之后（1988—2012年）平均为 9.7℃，升高1.7℃。地面平均最低温度异常偏高有8 a，几率为13.3%，均出现在2002年之后；异常偏低有12 a，几率为20.0%，均出现在1985年之前。气候突变之前（1953—1991年）平均为 -19.4℃，突变之后（1992—2012年）平均为-16.0℃，升高3.4℃。

3 结论与讨论

（1）地面温度升高趋势明显，而地面平均温度、平均最高温度、平均最低温度升高趋势各不相同，其中，地面年平均最低温度升高最为显著，气候倾向率为0.622℃/10 a；其次是地面年平均温度，气候倾向率为0.392℃/10 a；地面年平均最高温度升高趋势并不显著。地面最低温度的升高增加了热量资源的可能性，对减少春秋季节霜冻危害具有一定的缓解作用，并对安全越冬作物也有一定的帮助。

（2）地面平均温度的年值和春季气候突变在1989年，夏、秋季在1994年，而冬季在1987年，突变前后温度升高1.1～1.9℃；地面平均最高温度冬季气候突变在1988年，春季在1991年，年值和夏秋季没有明显的突变点；地面平均最低温度的年值和夏秋季气候突变均在1994年，春季在1998年，冬季在1992年，突变前后温度升高1.6～3.4℃，并以冬季最为突出。

（3）异常高温年多出现在20世纪90年代之后，异常低温年一般出现在20世纪80年代之前，1981—1993年成为明显的过渡时期，这一规律在地面年平均温度、地面年平均最低温度上表现最为突出。年、季地面温度发生了从一个相对较冷向相对偏暖的气候突变。气候变暖地面温度升高，改善了热量资源状况，对辽宁西部低山丘陵区的作物生长季延长、冬小麦越冬和返青、日光温室生产等农业工程建设十分有利。同时，要考虑到极端气象灾害、病虫害繁衍加重所带来的粮食生产安全问题，因此，掌握多变的环境气候条件，调整农业生产布局和结构是十分必要的。

[1]金广涛，张宝玺.辽宁西部地区气候资源开发利用研究[M].北京：气象出版社，1995：1-5.

[2]严昶升.燕辽易旱区生态农业的雏形[M].沈阳：辽宁科技出版社，1988：90-99.

[3]陆晓波，徐海明，孙丞虎，等.中国近50 a地温的变化特征[J].南京气象学院学报，2006，29（5）：706-712.

[4]程建峰，潘晓云，刘宜柏.土壤条件对陆稻根系生长的影响[J].土壤学报，2002，39（4）：590-598.

[5]潘卫东，余绍水，贾海锋，等.青藏铁路沿线多年冻土区地温场变化规律[J].冰川冻土，2002，24（6）：774-779.

[6]周绍毅，劳炜，苏志，等.1961—2010年广西浅层地温变化特征[J].西南农业学报，2012，25（4）：1372-1375.

[7]王春玲，申双和，王润元.中原地区地温对冬小麦发育期、生长量和产量的影响[J].干旱气象，2012，30（1）：66-70.

[8]杜军，李春，廖健，等.拉萨近45年浅层地温的变化特征[J].干旱区地理，2010，30（6）：826-831.

[9]李栋梁，钟海玲，吴青柏，等.青藏高原地表温度的变化分析[J].高原气象，2005，24（3）：291-298.

[10]李焕春，严昌荣，赵沛义，等.不同施肥对阴山北麓旱作农田土壤呼吸的影响[J].华北农学报，2012，27（5）：224-229.

[11]刘淑梅，薛庆禹，李春.下沉式日光温室气温和土温时空变化特征研究[J].天津农业科学，2013，19（5）：53-57.

[12]冯秀藻，陶炳炎.农业气象原理[M].北京：气象出版社，1983：169-189.

[13]姜会飞，廖树华，叶尔克江，等.地面温度与气温关系的统计分析[J].中国农业气象，2004，25（3）：1-4.

[14]周晋红，张忠效.近45 a山西冬季0 cm地温时空分布及气候分区[J].山西农业科学，2011，39（9）：997-1000.

[15]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京：气象出版社，1999：50-53.

[16]杨永岐.农业气象中的统计方法 [M].北京：气象出版社，1983：26-53.