四川省各温度范围内积温特征分析

罗贵东，夏 利，古书鸿

(1.四川省达州市气象局，四川 达州 635000；2.贵州省山地环境气候研究所，贵州 贵阳 550002)



四川省各温度范围内积温特征分析

罗贵东1，夏 利1，古书鸿2

(1.四川省达州市气象局，四川 达州 635000；2.贵州省山地环境气候研究所，贵州 贵阳 550002)

基于1981—2015年四川省149个国家气象观测站逐日平均气温资料，计算0～35 ℃每1 ℃范围内的活动积温，并对其变化特征进行分析。结果表明：四川省平均和各站点各温度范围内积温随温度呈单峰曲线变化，全省平均积温峰值温度为23 ℃，各站8～26 ℃，呈自低海拔向高海拔递减的趋势，其递减率为0.41 ℃ /100 m；积温峰值温度与活动积温的空间分布总体相似，活动积温每增加1 000 ℃·d，积温峰值温度升高3 ℃，但攀西地区气候特点与其他地区不同，该地四季温暖，气温年较差小，总活动积温大，但积温峰值温度不大；积温峰值温度，总活动积温均与海拔高度线性负相关，海拔越高，积温峰值温度和总活动积温越小；四川省总活动积温线性增加，气候倾向率120 ℃·d/10 a，0～15 ℃积温减少，16～35 ℃积温增加。

热量资源；积温；积温峰值温度；四川

1 引言

积温是研究农业热量资源的一种重要指标[1-7], 但是一直以来活动积温和有效积温的分析一般多以 0 ℃、5 ℃、10 ℃ 等主要界限温度为下限分析积温的时空变化及其对农业生产的影响等方面[7-14]，这虽然反映了热量资源总量，但掩盖了积温的具体温度组成，而不同的温度结构对作物适应性是不一样的。

四川气候多样、地形复杂，温度差异特别大，气候资源地区差异很大，根据不同热量资源，适宜发展各种特色农业。这些特色作物对温度需求的差异，仅仅分析 0 ℃、5 ℃、10 ℃ 等界限温度以上积温，显然已不能满足需求，对积温分析的温度尺度和时间尺度提出了更高的要求。古书鸿等[1]计算了贵州每1 ℃温度界限内的活动积温，并基于逐旬界限内积温分析作物适宜气候生长期，张仕佳等也对水城县每1 ℃积温变化特征进行了分析[15]，而四川省还缺少相关的研究。本文通过计算0～35 ℃间每1 ℃ 范围内的活动积温，了解活动积温在各个温度界限范围内的分布，进一步认识四川热量资源时空分布特征。

2 资料与方法

2.1 数据来源及预处理

本文资料为1981—2015年四川省149个气象站日平均气温。因峨眉山站为高山站，本文分析的是农业气象条件故剔除；另将成都、泸州、内江等已经撤销的站点剔除；攀枝花1988年建站代替仁和站，仁和1998年重新恢复观测，另外两站相距较近，故1981—1987年攀枝花资料用仁和代替，仁和站剔除；安县迁站更改区站号，把新站和老站资料合并，重复部分以老站为准；缺资料3 a以上站点剔除，宜宾县缺1990—2001年，屏山县缺1985—1998年，筠连县缺1993—2002年，泸县缺1984—1989年和1991—1998年，江安缺1993—1995年。对于连续缺测数据5 d及以内的采用线性内插的方法用插值代替。对于缺测资料连续5 d以上的，该年资料全部剔除不用。

2.2 研究方法

2.2.1 积温计算 基于上述资料，计算各站逐年0～35 ℃，每1 ℃内的活动积温。例如2000年有3 d平均气温为0～1 ℃，分别为0.5 ℃、0.8 ℃、0.9 ℃，则2000年0～1 ℃积温为3 d平均气温之和2.2 ℃·d。积温计算公式

(1)

式中，Ti为时段中第i天的日平均气温，Bi为温度下限，Bi+1为温度上限，n为计算时段天数。

由于四川省日平均气温高于36 ℃的情况极少(全省平均气温极大值为合江36.6 ℃)，因此本文将36 ℃以上的活动积温及出现日数纳入35 ℃范围，0 ℃以下温度不适宜绝大多数作物生长，一般不作积温分析，本文对0 ℃以下日数也不作讨论。

2.2.2 气候倾向率计算 气候倾向率计算，用x表示样本量为n的某一气象要素，用t表示对应的年序，拟合得到一元线性回归方程

X=at+b(t=1,2,3,…,n)

(2)

式中，a为回归系数，采用最小二乘法计算，a的10倍为气象要素的气候倾向率，回归方程的显著性检验采用F检验法，α=0.05为显著，α=0.01为极显著。

3 结果与分析

3.1 各温度范围内积温分布特征

各温度范围内积温的总和实际上等于0 ℃以上积温活动，它们代表的是活动积温在各个温度范围内的分布情况。1981—2015年四川省0 ℃以上年平均活动积温为5 508 ℃·d。四川省1981—2015年各温度范围内年平均积温分布情况见图1。从图中可以看出，各温度范围内积温随温度呈单峰曲线变化，峰值为23 ℃，积温为343 ℃·d。大于100 ℃·d的活动积温分布在7～28 ℃之间，积温之和为5 080 ℃·d，占到四川省平均活动积温的92.2%。0～22 ℃积温呈线性增加趋势(线性相关系数0.996)，温度每升高1 ℃，积温约增加15 ℃·d；22～24 ℃积温维持在峰值附近(339～343 ℃·d)；24～32 ℃积温急剧下降，积温呈线性下降趋势(线性相关系数0.988)，温度每升高1 ℃，积温约下降40 ℃·d；33～35 ℃出现日数很少，积温也很小。

以各温度范围内积温除以该温度范围的中间值得到各温度范围内温度出现的日数，与实际统计出现的日数进行对比，他们之间的线性相关系数达到了0.999 9，通过0.001的置信度显著性检验，说明推算出的各温度范围出现的日数能够真实反映出实际日数。这也说明，各温度范围内积温不仅直接体现了该温度内积温的多少，而且也包含了该温度持续时间的信息。

从图1还可以看出，各温度范围出现的日数，8 ℃平均出现了15.4 d为最大值。日数曲线同积温曲线变化趋势有很大不同，日数曲线没有明显的单峰变化特征，而是在6～25 ℃有一个比较明显的平台期，日数维持在13～15 d之间；0～7 ℃出现日数呈线性上升趋势(线性相关系数0.993)，气温每升高1 ℃，日数增加1.9 d；25～32℃出现日数呈线性下降趋势(线性相关系数0.985)，气温每升高1 ℃，日数减少1.9 d；33～35 ℃年平均出现日数在0.1 d以下。

图1 四川省1981—2015年平均每 1 ℃积温及出现日数Fig.1 The day number of the accumulated temperature in each 1 ℃ in Sichuan province from 1981 to 2015

3.2 积温峰值温度空间分布特征

四川省1981—2015年各站点各温度范围内积温也随温度变化呈单峰曲线特征，但不同站点各温度范围内积温值不同，积温峰值对应的温度存在较明显差异(图 2a)。各站点积温峰值对应的温度为8(石渠)～26 ℃(达川、渠县、资阳、犍为、中江、南溪、古蔺、旺苍)。东部盆地海拔低温度高，川西高原海拔高温度低，盆地大部分地方在24～26℃，攀西地区和盆地西部山区在20～24 ℃，川西高原和凉山州海拔较高地区在20 ℃以下。

0 ℃以上活动积温分布状况(图 2b)，大于0 ℃活动积温年平均为1 099(石渠)～7 612 ℃·d(攀枝花)。全省活动积温大于7 000 ℃·d的站点共3个，分别为攀枝花、米易、盐边,均位于攀枝花市境内，为全省最高区。四川盆地活动积温和西昌周边大部为6 000～7 000 ℃·d，盆周山区5 000～6 000 ℃·d，川西高原活动积温均在5 000 ℃·d以下。结合四川气候特征分析，攀西地区位于低纬，大部海拔1 200～1 600 m，四季温暖，全年热量资源最为丰富；四川盆地位于亚热带，大部海拔300～500 m，四季分明，夏季炎热，冬季阴冷；川西高原海拔较高，大部海拔2 000～4 000 m，夏季短暂凉爽，冬季漫长严寒，为全省热量资源最差的地区。

积温峰值对应温度的空间分布与活动积温分布总体表现相似，四川盆地是积温峰值温度和0 ℃以上活动积温的高值区，川西高原是积温峰值温度和0 ℃以上活动积温的低值区。但需要特别指出的是，攀西地区积温峰值温度与0 ℃以上积温与分布情况并不一致，攀枝花是全省活动积温最高的地区，但其温峰值温度为24 ℃，西昌活动积温是6 305 ℃·d，远大于全省平均值，与盆地站点积温接近，但其温峰值温度仅为21 ℃。这主要是由于攀西地区气候特点与其他地区不同，该地区气候一年四季比较温暖，年平均气温是四川最高的地区，但气温年较差小，很少出现极端的低温和高温天气。

图2 四川省1981—2015年各站积温峰值温度分布图(a)；0 ℃以上活动积温分布图(b)Fig.2 The distribution map of the accumulated temperature peak in Sichuan province from 1981 to 2015(a); The distribution map of the active accumulated temperature above 0 ℃(b)

3.3 积温峰值温度、活动积温和海拔高度之间的相互关系

积温峰值温度、活动积温和海拔高度之间的相互关系进行相关性分析(图3)，3者之间存在明显的相关性，3张图线性相关系数均通过了0.001的显著性检验。年平均积温峰值温度与大于0 ℃活动积温呈显著线性正相关(y=0.003x+5.332 8，R2=0.908 4)，活动积温每增加1 000 ℃·d，积温峰值温度升高3 ℃；活动积温与海拔高度呈显著线性负相关(y=-1.220 9x+6 868.3，R2=0.852)，活动积温随海拔高度升高而减少的趋势明显，其递减率为122 ℃·d/100 m；积温峰值温度与海拔高度呈显著线性负相关(y=-0.004 1x+26.427，R2=0.950 6)，积温峰值对应温度随海拔高度升高而减少，其递减率为0.41 ℃/100 m。

图3 四川省1981—2015年各站积温峰值温度与0 ℃以上活动积温关系(a)；0 ℃以上活动积温与海拔高度关系(b)；积温峰值温度与海拔高度关系(c)Fig.3 The relationship between accumulated temperature peak and the active accumulated temperature above 0 ℃ in Sichuan province from 1981 to 2015(a) ;The relationship between active accumulated temperature above 0 ℃ and attitude(b); The relationship between accumulated temperature peak and attitude(c)

3.4 各温度范围内积温逐旬分布特征

四川省全年各旬0～35 ℃各温度范围内积温等值线图见图4，图中水平方向反映了各温度范围内旬平均积温全年的变化特征，垂直方向反映了每旬活动积温在各个温度范围内的分布特征。全年各旬 各温度范围内积温均呈现单峰曲线变化，但不同时期积温峰值温度不同。1月上旬—8月上旬，积温峰值温度逐步增加，温度从1月上旬7 ℃递增到8月上旬27 ℃，8月下旬开始减少到12月下旬7 ℃。积温≥1 ℃·d温度所处范围，从1月上旬的2～12 ℃过渡到7月11 ℃以上，之后减少到12月下旬的2～11 ℃。≥0 ℃活动积温从1月上旬53 ℃·d增加到7月下旬264 ℃·d，然后减少到12月下旬60 ℃·d。

图4 四川省1981—2015年各温度范围积温逐旬平均Fig.4 The accumulated temperature in each 1 ℃ of each ten days all year round in Sichuan province from 1981 to 2015

3.5 各温度范围内积温年际变化特征

从图5可以看出1981—2015年四川省0 ℃以上平均活动积温呈线性增加的趋势，并通过了0.01的显著性检验，气候倾向率达到120 ℃·d/10 a，活动积温从20世纪80年代的5 349 ℃·d增加到了21世纪10年代的5 639 ℃·d。

图5 四川省1981—2015年0 ℃以上平均活动积温年际变化图Fig.5 The variation of annual active accumulated temperature above 0 ℃ in Sichuan province from 1981 to 2015

图6 各温度范围积温变化气候倾向率Fig.6 The climate trends rate of accumulated temperature in each 1 ℃

总的活动积温变化趋势为显著增加，但各温度范围内积温变化趋势增减不一(图6)。0～15 ℃、24～25 ℃呈下降趋势，其中，4 ℃、8 ℃达到显著水平；16～23 ℃、26～35 ℃呈上升趋势，其中，20～21 ℃、27 ℃、32 ℃达到显著水平，28～31 ℃达到极显著水平。0～15 ℃积温减少，16～35 ℃积温增加，积温增加的幅度大于减小的幅度，这与总活动积温增加的趋势相吻合，也与上世纪90年代以来四川气候变暖的趋势一致[16]。

4 结论与讨论

基于传统积温分析方法，本文对四川省0～35 ℃各温度范围内积温进行分析， 能够反映出积温在各个温度范围内的分布状况，为各种不同作物生长发育所需热量条件分析奠定基础。通过对四川省各温度范围内积温特征的分析，可知：

①全省平均和各站点各温度范围内积温随温度呈单峰曲线变化， 峰值对应温度站点间差异较大，全省平均峰值对应温度为23 ℃，各站为8～26 ℃，呈现自低海拔向高海拔递减的趋势，其垂直递减速率为0.41 ℃ /100 m，四川盆地大部分地方在24～26 ℃，攀西地区和盆地西部山区在20～24 ℃，川西高原和凉山州海拔较高地区在20 ℃以下。

②积温峰值对应温度的空间分布与活动积温分布总体表现相似，四川盆地是积温峰值温度和0 ℃以上活动积温的高值区，川西高原是积温峰值温度和0 ℃以上活动积温的低值区，活动积温每增加1 000 ℃·d，积温峰值温度升高3 ℃，但需要指出的是攀西地区气候特点与其他地区不同，该地区四季温暖，气温年较差小，0 ℃以上活动积温大，但积温峰值温度并不大。

③通过逐旬各温度范围积温资料的分析，了解热量资源季节分配特征的同时， 能够为开展基于作物三基点温度的积温分析提供支撑。

④1981—2015年四川省总活动积温线性增加，气候倾向率120 ℃·d/10 a；积温总量的增加表现为不同温度范围内积温增减趋势不一 ，0～15 ℃积温减少，16～35 ℃积温增加，其中，20～21 ℃、27～32 ℃显著升高，4 ℃、8 ℃显著下降。

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Analysis of the characteristics of accumulated temperature in each degree celsius in Sichuan

LUO Guidong1,XIA Li1，GU Shuhong2

(1.Dazhou Meteorological Bureau, Dazhou 635000, China;2.Guizhou Institute of Mountainous Environment and Climate，Guiyang 550002，China)

Based on 149 National Meteorological Observation Stations daily mean air temperature data from 1981 to 2015 in Sichuan Province, we calculated 0 to 35 ℃ per 1 degree Celsius range of active accumulated temperature and analyzed the characteristics of its changes. The results show that: The accumulated temperature in each DEG C of average in Sichuan and all stations changed with a single peak curve, the province's average accumulated temperature peak is 23 ℃,and each station was between 8 ℃and 26 ℃, which linearly dropped in elevation by 0.41 ℃/100 m; The spatial distribution of accumulated temperature peak was similar to that of active accumulated temperature, active accumulated temperature for each additional 1 000 ℃·d, accumulated temperature peak rose by 3 ℃,but the climatic characteristics of the of Panzhihua-Xichang area are different from other regions, this area is warm all year round, with small annual temperature range and high total active accumulated temperature, but accumulated temperature peak wasn't very high; The accumulated temperature peak, active accumulated temperature were correlated with altitude negative linear, the higher the altitude, the lower the accumulated temperature peak and active accumulated temperature; the active accumulated temperature increased linearly in Sichuan Province, the climate tendency was 120 ℃·d/10 a, 0 to 15 ℃ the accumulated temperature decreased,16 to 35 ℃ the accumulated temperature increased.

heat resources; accumulated temperature; accumulated temperature peak; Sichuan

1003-6598(2016)06-0042-06

2016-10-27

罗贵东(1980—)，男，工程师，主要从事气象预报服务工作,E-mail：28004164@qq.com。

P423.3

B