吉林市冬季气候变化对设施农业的影响

杨俊玲 王立民 李涛 鲍晶

摘要 利用吉林市气象台的气象观测资料建立时间序列，采用数理统计、趋势相关分析和Mann-Kendall突变检验，对吉林的气温、降水和日照年序列进行了分析，以揭示吉林气候变化特征及其突变事实。结果表明，近57年来因气候变暖，吉林市冬季温度升高，气候要素变化稳定性较差。冬季气温升高、日照减少、降水量增加、连续阴雨天数增多等气象要素不稳定变化是吉林冬季气候特点，这种气候特点对设施农业影响较大。

关键词 冬季气候资源;趋势变化;设施农业;Mann-Kendall检验

中图分类号：P467 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2020）02-114-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.02.045

Influence of Winter Climate Change on Facility Agriculture in Jilin City

YANG Jun-ling  et al（Jilin Meteorological Bureau，Jilin，Jilin 132013）

Abstract Based on the meteorological observation data of Jilin meteorological station，the time series was established，and the temperature，precipitation and sunshine year series of Jilin were analyzed by using mathematical statistics，trend correlation analysis and Mann Kendall mutation test，so as to reveal the climate change characteristics and mutation facts of Jilin. The results showed that in recent 57 years，due to climate warming，the temperature of Jilin City in winter increased，and the stability of climate change was poor. The unstable changes of meteorological elements such as the increase of winter temperature，the decrease of sunshine，the increase of precipitation and the increase of continuous rainy days were the characteristics of Jilin winter climate，which had a great impact on facility agriculture.

Key words   Winter climate resources;Trend change;Facility agriculture;Mann？-Kendall test

氣候的变化，往往是制约地区经济发展，特别是农业发展的重要因素，尤其在全球气候日趋异常的情况下，充分认识和掌握气候变化规律，科学合理地利用气候资源，对发展农村经济十分重要。林学椿研究近40年我国气候趋势指出，我国年平均气温以0.04℃/10年的倾向率上升，年降水量以12.66 mm/10年速度减少，而长江流域及西南地区的年平均气温不但没有增加，反而呈下降趋势[1]。气候变暖、冬季气温升高突出[2-4]，使气候变化更加不稳定[5]，给冬季农业发展带来阻碍。据最新研究，近40年（1971—2010年）吉林平均气温线性趋势升高，日照线性减少，降水线性增加[6]。分析和掌握吉林冬季气候变化特点对发展设施农业有着重要意义。笔者利用吉林地区1961—2017年气象资料，研究冬季气候变化特征，并讨论冬季气候变化对设施农业的影响及应对策略，旨在为该地区发展冬季设施农业提供农业气候学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

吉林市地处吉林省中部偏东，松辽平原向长白山过渡地带，属于温带大陆性季风气候，四季分明，气温年较差较大，春季少雨、干燥、多大风，夏季温热多雨，秋季凉爽多晴好天气，昼夜温差较大，冬季漫长寒冷。吉林地区一年一熟耕作制，4—9月为大田耕作期;9月中下旬至翌年4月为有霜期，是设施农业塑料大棚生产栽培期;11月至翌年2月为较寒冷期。过去其他时节瓜果、蔬菜提供大部分靠外运，只有极少部分靠当地设施农业提供。近年来，随着人们对设施农业的高度重视，设施农业取得了突飞猛进的发展，规模迅速扩大，效益逐年提高。设施农业以其避灾、高效、稳定增收的优势，已经成为北方农村经济的重要支柱产业。

1.2 资料来源与分析方法

选用吉林市气象局1961—2017年的气温、降水量和日照时数资料，采用常规统计和线性回归趋势分析、Mann-Kendall突变检验，对冬季平均气温、降水量和日照时数的变化趋势、规律进行分析。趋势分析利用计算的气象要素时间序列，以时间t为自变量，要素y为因变量，建立一元回归方程：y（t）=a+bt， 其中，b为线性趋势项，b>0表示递增，b<0表示递减，b=0时表示没有变化。b×10为变化倾向率，其单位为某要素单位/10年。

Mann-Kendall为非参数统计方法，主要用于分析气象、水文要素在时间序列上的变化趋势和突变状况，应用中样本无需遵从正态分布，且检验结果不受少数异常值干扰。Mann-Kendall检验方法通过构造正序列UF和逆序列UB进行计算，根据正逆序列统计量的曲线判断变化趋势及突变特征。如果2条曲线超过临界直线，则表明上升或下降趋势显著，如果2条曲线出现交点，且交点在临界直线之间，那么交点对应的时刻就是突变开始的时刻。该检验方法具有检验范围宽、定量化程度高、人为性小等特点，而且可以明确突变开始的时间，并指出突变区域。

2 结果与分析

2.1 气候因子冬季变化特征

由图1和表1的分析可见，吉林冬季平均气温自1961年以来呈波动上升趋势，上升率为0.63℃/10年。20世纪60年代吉林平均气温为-12.86℃，70年代年平均气温为-12.22℃，上升幅度高达0.64℃;80年代年平均气温为-11.91℃，与70年代相比，上升幅度达0.31℃;90年代年平均气温跃升为-11.48℃，与80年代相比，上升幅度高达0.43℃;2001—2017年，年平均气温跃升为-9.8℃，与20世纪90年代相比，上升幅度为1.68℃。

由图2及表1的分析可见，与气温变化规律相同，吉林降水量呈上升趋势，上升率6.76 mm/10年。20世纪60年代年降水量34.08 mm左右，70、80和90年代年均降雨量在27.0～33.0 mm变化，属于少雨时段;进入21世纪，冬季降水量急剧上升，21世纪初期的10年年均降水量为49.90 mm左右，2011—2016年年均降水量达到62.30 mm左右，吉林气候总体上呈现高温多雨的特征。

由图3及表1的分析可见，日照与温度、降水变化规律不同，吉林冬季日照呈逐年减少趋势，下降率为-34.1 h/10年。

由圖4及表1的分析可见，极端最低气温呈上升趋势，上升率1.35℃/10年。20世纪70、80年代变化不大，进入21世纪气温明显升高，升温幅度较大。

2.2 气候因子的突变检验

由图5可见，吉林冬季平均气温的UF和UB曲线在置信度区间95%（α=0.05）内有交叉点，交叉点通过了95%（α=0.05）显著水平检验，说明吉林冬季平均气温在1985年后有暖突变。1961—1982年，UF曲线值小于0，表明年平均气温呈下降趋势，1983年以来年平均气温呈增加趋势，尤其1990年以后，UF线超出临界值范围，表明年平均气温呈现显著升高的趋势。

由图6可见，吉林冬季降水量的UF和UB曲线在1988年前后有交叉，冬季降水量自1982年以后呈上升趋势，尤其是1988—2016年，冬季降水量增加趋势明显，表明冬季降水量在1988年后发生突变。

3 结论与讨论

（1）吉林近57年来，冬季气温条件总体升高对设施农业的生产有利，但日照资源却呈较为明显的减少趋势，这对设施农业生产可能造成不利影响。

（2）由于冬季降水呈上升趋势，阴雨天数较多。低温和连阴天等影响设施农业生产的主要气象灾害在近57年来均有加重趋势。低温灾害总体上虽然因为气温的升高而减少，但能够对设施农业生产造成显著影响的中度和重度低温灾害却呈增加的趋势。连阴天灾害的变化较低温灾害更为明显。

（3）按照近57年的气候变化趋势，气温总体利于设施农业生产，但日照条件则越发不利于设施农业生产。同时，极端的低温灾害和连阴天灾害也可能会呈增加趋势。因此，对于未来的设施农业生产和布局而言，应在充分利用有利的气候资源发展设施农业的同时，做好应对极端低温和寡照等气象灾害的准备。光照时间日趋减少、气温变化幅度大是吉林地区冬季设施农业的气候特点，尤其1、2月的低温寡照对设施农业及蔬菜大棚生产显现能源不足，在栽培过程中尽可能躲避寒冷或增加取暖设备，确保设施作物不受冻害。

参考文献

[1] 林学椿.近40年我国气候趋势[J].气象，1990，16（10）：16-21.

[2] 丁一汇，任国玉，石广玉，等.气候变化国家评估报告（I）：中国气候变化的历史和未来趋势[J].气候变化研究进展，2006，2（1）：3-8.

[3] 秦大河，罗勇，陈振林.气候变化科学的最新进展：IPCC第四次评估综合报告解析[J].气候变化研究进展，2007，3（6）：311-314.

[4] 朱敏嘉，茅彧，王涛，等.山西主要气候资源探析[J].山西农业科学，2010，38（7）：77-79.

[5] 唐红玉，翟盘茂，王震宇.1951—2002年中国平均最高、最低气温及日较差变化[J].气候与环境研究，2005，10（4）：728-735.

[6] 杨俊玲，梁凤霞，王晓腾吉林市1997—2010年主要气象要素变化特征分析[J].吉林气象，2012（4）：15-16.

责任编辑：郑丹丹