北安市近60年气候变化特征分析

徐文龙 王丽新 李西磊 程思楠

[摘要]根据北安国家基本气象站1958～2017年各项气象资料，分析近60年北安市年平均气温波动变化，总体呈上升趋势;年降水量略呈现下降趋势，年降水量大小存在波动变化，有一个3～5年的变化周期，2010年以来年降水量比60年平均呈现增加趋势;日照时数呈现周期变化的特点，线性趋势略呈减少，趋势变化不明显，自1980年开始年代际变化小于20小时;初霜日变化趋势是逐年延后，终霜日变化趋势是逐年提前，无霜期天数呈现周期变化，存在3～6年周期，总体呈现增加趋势，目前以每10年增加3.4天的趋势增加。

[关键词]北安市;气候变化;气温;降水量;日照;无霜期;趋势分析

[中图分类号]P467 [文献标识码]A

1    引言

北安市位于黑龙江省中北部、小兴安岭西南麓，是黑龙江省的大豆主产区，北安市气象要素多变、气象灾害及衍生灾害多发。对农业产生影响的气候因子中气温是作物生长发育最重要的驱动因子。它不仅直接影响作物的生长发育进程及生长期长短 ，而且还影响光、水资源的利用效率和作物生产布局。主要分析作物生长期内的温度、降水、日照、无霜期的变化，为区域气候变化对农业生产影响的评估提供基础依据。

2    资料选取与研究方法

选用气象资料序列完整且具有较好代表性的北安国家基本气象观测站1958～2017年逐年（月）气温、降水、日照、霜期资料为研究对象，采用小波分析、Mann～Kendall法、常規统计方法、线性趋势分析、5年滑动平均等方法对北安市的主要气象因子变化规律进行了分析。分析了北安市气候变化的多时间尺度特征;根据各要素序列样本集合特征，模拟出趋势方程;通过对方程的计算，得出北安市近60年气温、降水、日照、霜期的变化特征，分析了各要素多时间尺度周期变化特征。

2.1    气温变化特征

统计1958～2017年近60年气温资料，北安市60年的年平均气温0.8℃，年平均气温最低年份出现在1969年为-1.6℃，比历年低2.4℃，年平均气温最高年份出现在2007年为2.7℃，比历年高1.9℃。最热月份出现在7月，历年平均值为21.1℃，最冷月份为1月，历年平均值为-23.6℃。

对年平均值进行五点二平滑，得出线性拟合和非线性多项式拟合，从图1中看出近60年来北安气温变化具有一定的波动性，1959～2017年的年气温增温平缓，一元线性和5阶多项式拟合均呈上升趋势。1970年代变化比较平缓， 1980年代以后气温开始升高，其中1987～2017年近30年增温趋势明显。对历年最低气温的变化分析发现，历年最低气温变化则是较平缓。对北安各季气温变化分析，各季气温呈现上升趋势，但各季增温幅度差异较大。四季中，以冬季增温最为明显，春季增温次之，则夏、秋季的变化趋势并不明显。

小波分析最暖年份的出现存在一个7～10年的周期，历史最暖年份出现在2007年，1988年气温存在突变。从表1可以看出年代际年平均气温以每10年约0.4 ℃的幅度增加，从2011年开始与前10年相比年平均气温呈下降趋势，但仍高于历年平均值。

2.2    年降水量

北安近60年平均降水量为530.0 mm，最大年降水量为785.1 mm，最小年降水量为312.2 mm，最大年降水量比最小年降水量多472.9mm。对年降水量进行一元线性回归和3阶多项式拟合如图2，年降水量的线性变化趋势并不明显，未通过显著性检验。小波分析近60年来北安的降水量变化，波动变化明显，有一个3～5年的变化周期。从图2可以看出：北安旱年、涝年是间隔出现的， 2012～2014年是降水高峰期，1967至1986年代中大多年份降水量偏少，北安连续两年降水量偏少的概率较大，在67%以上。北安各月的平均降水量变率波动幅度较大，降水量最大月份在7月、最小月份在1月。降水量总体变化趋势为冬季、春季、秋季降水量均略有增加，但夏季降水量呈现减少趋势，7月份降水量减少特别显著。近10年降水量变化呈增加趋势。

2.3    日照时数变化

北安市近60年年平均日照时数2572.6h，1年中7月日照时数最多，达265.9 h，其次为6月，为261.2 h。1年中12月日照时数最少，为136。5 h，其次为1月，为161.8 h。对日照时数进行一元线性回归和5年滑动平均如图2，从日照时数逐年的变化趋势分析，北安市年日照时数呈现周期变化的特点，线性趋势略呈减少，趋势变化不明显。通过小波分析，年日照时数存在准10年周期。

虽然北安市年日照时数呈现周期变化，但自1980年开始年代际变化小于20 小时，线性趋势变化较小。与年降水量变化趋势对比可以发现日照时数变化与降水量变化呈反相关性，一般降水量多的年份日照时数少，降水量少年份日照时数多。

2.4    无霜期

根据北安市近60年无霜期数据，制作线性趋势图和3年滑动平均图4，北安市近60年终霜日最早出现在4月26日，最晚出现在6月10日，终霜日变化趋势是逐年提前，初霜日最早出现在8月30日，最晚出现在10月6日，初霜日变化趋势是逐年延后。平均无霜期天数118.4天，无霜期天数呈现周期变化，存在3～6年周期，总体呈现增加趋势，约以每10年增加3.4 天。2000年代比1960年代增加11.6d。无霜期低值年份出现在1960年代，最少年份出现在1968年为91d，高值年份出现在2000年后，大多数年份高于历年平均值，在2000年至2017年的18年中只有2004年、2005年、2011年3年低于118d，最多年份出现在2016年为153d。

3    结论

（1）近60a年平均温度显著增高，以冬季增温较大，夏季增幅较小，夏秋变化不明显。1980年后开始增温，目前仍处于增暖气候阶段。前50a变化趋势与黑龙江省变化趋势一致。

（2）近60a年降水量呈现下降趋势，年降水量大小存在周期变化，有3～5a的变化周期，近10a平均降水量比60a平均呈增加趋势。自2000年开始降水量变化波动较前50a明显增大，变化趋势与黑龙江省变化趋势不同。

（3）近60a北安市年日照时数呈现周期变化的特点，线性趋势略呈减少，趋势变化不明显，自1980年开始年代际变化小于20 h。

（4）近60a初霜日变化趋势是逐年延后，终霜日变化趋势是逐年提前，无霜期天数呈现周期变化，存在3 ～6年周期，总体呈现增加趋势，目前以每10年增加3.4 d的趋势增加。

[参考文献]

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[2] 刘实，王勇，缪启龙，等.近50年东北地区热量资源变化特征[J].应用气象学报，2010，21（3）.

[3] 周明昆，张成稳，樊在斗.大理州山地日照时间的时空分布特征[J].气象与环境科学，2011，34（3）.