1960-2019 年黑龙江省八五二农场气象因子特征分析

2020-03-16周永吉王宇凡孙彦坤沈宝山

黑龙江气象 2020年4期

周永吉，王宇凡，孙彦坤，张磊，沈宝山，梁晨，赵毅

（1.黑龙江省气象数据中心，黑龙江哈尔滨150030；2.东北农业大学资源与环境学院，黑龙江哈尔滨150030；3.黑龙江省八五二农场，黑龙江双鸭山155600）

1 引言

联合国政府间气候变化专门委员会第五次评估报告（IPCC AR5）指出，过去一个世纪，全球平均地表温度上升了约0.85 ℃，世界大部分地区的年平均地表温度都在上升，尤其是在北半球中高纬度陆地地区的冬季和春季[1]。由于人为温室气体排放，全球气候持续变暖，预计极端气候将变得更加严重，这些极端往往对人类社会产生最严重的影响[2]。世界粮农组织指出气候变化对全球农作物产量和粮食安全将产生巨大影响[3]。随着全球气候变暖，寒冷地区的有效气温显著增加，无霜期延长，可能会造成种植区的北迁[4]，气候带北移，导致寒区的粮食生产与种植结构发生重大改变，特别是干旱、洪涝、低温冻害对粮食产量的影响最大，如我国经常发生旱涝，使农业气候资源受到严重影响。因此，研究气象因子的变化特征对掌握气候变化规律和保障粮食安全都是十分必要的。

近年来，国内外学者对气温和降水的变化趋势进行了大量研究，陈海山等[5]分析了1958-2007 年中国季节极端降水事件变化特征；刘翔卿等[6]分析了1951-2010 年云贵高原大理和丽江气候特征，发现1991 年以后，两地均呈现显著增温，而1991 年之前，两地年平均气温呈下降或微弱上升的趋势；程增辉等[7]研究了山东地区气候要素变化特征分析及预测，得出1951-2015 年山东地区气温增加显著。

八五二农场地处黑龙江省东部132°18′E—132°54′E、46°06′30″N-46°37′30″N，位于黑龙江省双鸭山市宝清县三江平原完达山亚区地带，由黑龙江农垦总局红兴隆分局管理，地处完达山北麓，挠力河中游，农场地域南北长57 km，东西宽46 km。 852 农场总人口、耕地面积，均居黑龙江省垦区百个农场的前三位。境内有蛤蟆通河、大索伦河等水库，水资源充足，土地肥沃。在长期的历史进程中，区域气候也在相应的改变。因此，本文研究选取八五二农场1960-2019 年60 a 气象数据，对区域气候变化特征进行综合分析，以期为进一步准确认识八五二农场的极端事件及气象灾害对农业生产造成的损失提供重要科学依据。

2 资料与方法

选用黑龙江省八五二农场台站1960—2019 年逐日气温、降水和土壤温度资料，季节划分为春季（3-5 月）、夏季（6-8 月）、秋季（9-11 月）、冬季（12-次年2 月）及生长季（5-9 月）。研究方法采用线性倾向估计[8]和Mann-Kendall 突变检验[9]等方法。

3 结果与分析

3.1 气温与土壤温度

图1 1960-2019 年八五二农场(a)年平均气温和(b)气温距平年际变化

图2 1960-2019 年八五二农场(a)春季、(b)夏季、(c)秋季、(d)冬季、（e）长生季

1960-2019 年八五二农场年平均气温呈递增趋势，气候倾向率为0.254 ℃/10a（图1a）。八五二农场年平均气温介于0.7-4.3 ℃，1969 年是八五二农场60 a 以来最冷的一年，年平均气温为0.7 ℃，比气候态平均值（1981-2010 年）低2.4 ℃；该农场气温以增温为主，气温距平值呈递增趋势，1990 年之后增温显著，以正距平为主（图1b），2019 年为八五二农场史上最暖年，年平均气温为4.3 ℃，高于气候态平均值（1981-2010 年）1.2 ℃。

各季节平均气温的变化趋势如图2 所示，八五二农场四季及生长季均呈现不同程度的增暖趋势，其中以冬季增温最为显著（0.373 ℃/10a），其次为春季（0.3 ℃/10a），秋季（0.214 ℃/10a），生长季（0.192 ℃/10a），夏季的增温幅度最小（0.159 ℃/10a）。各年代间的变化也不尽相同（表1），平均气温均以21 世纪10年代来最高（除冬季外），冬季平均气温以90 年最高。

图3 1960-2019 年八五二农场年平均土壤温度（Ts，0cm）的变化

八五二农场年地表土壤温度的增温幅度与年平均气温的增温幅度相近（图1 和图3），分别增温0.687 ℃/10a 和0.254 ℃/10 a，且近10 a 来地表土壤温度增温尤为显著。 60 a 间1-3 月，年平均气温高于年平均土壤温度；5-8 月，年平均土壤温度高于年平均气温；其余月份的年平均气温与年平均土壤温度基本持平。气温和土壤温度的差异在夏季和冬季较大，在春秋季节较小。

表1 1960-2019 年八五二农场四季和生长季平均气温年代际差异(单位：℃)

3.2 降水量

1960-2019 年黑龙江省八五二农场年降水量呈微弱增加趋势（图4），气候倾向率为4.217 mm/10a。年降水量变幅范围为342.1-898.5 mm，气候态平均降水量（1981-2010 年）为538.1 mm，降水量最多的年份是最少年份的2.6 倍，近十年来，年降水量大多呈增加趋势。2019 年八五二农场受北上台风的影响，降水增加尤为显著。

表2 1960-2019 年八五二农场四季和生长季降水量年代季差异（单位：mm）

图4 1960-2018 年八五二农场(a)年降水量和(b)年降水量距平变化

八五二农场春季和冬季降水量总体呈增加趋势，夏季、秋季和生长季降水量呈减少趋势，其中春季的上升幅度最大，气候倾向率为7.208 mm/10a，夏季的下降幅度最大，气候倾向率为-3.589 mm/10a。各年代间的变化也不尽相同（表2），春季降水量以近10 a 来最高，夏季降水量60 年代最高，秋季和冬季降水量分别以近10 a 和21 世纪00 年代最高，年平均降水量随时间变化整体呈增加趋势。

3.3 年平均气温与降水量的突变性检验

根据Mann-Kendall 趋势检验原理，UF 曲线值＞0，表明序列呈上升趋势，＜0 则表明呈下降趋势。1985年之前UF 曲线呈现波动，未达到显著上升（或下降）趋势，1985 年之后呈上升趋势，1990-2019 年升温趋势超过0.05 显著性水平临界线（μ0.05=±1.96），甚至超过0.01 显著性水平（μ0.01=±2.56），表明八五二农场气温呈现从冷到暖的显著上升趋势（图5a）。相比而言，降水量没有出现显著的突变现象，1968-1970 年降水减少趋势超过0.05 显著性水平临界线（μ0.05=±1.96），降水量整体呈现减少趋势（图5b）。