柳州地区近30年气候变化特征分析及对农作物的影响

2020-11-19陆生兰

农村实用技术 2020年9期

陆生兰

（广西省柳州市气象局，广西柳州 545001）

柳州市位于广西中部偏北，地处亚热带边缘。夏长炎热，冬短不寒，雨量充沛，光照充足。春季多低温阴雨，夏季多暴雨、雷暴，无霜期长。年平均气温为21.0℃，最冷月平均气温8.0℃，最热月平均气温33.7℃，历年极端最高气温为39.O℃，历年极端最低气温为-0.3℃。年平均蒸发量为995.9mm，年雷暴日数为56.3天。主要气象灾害有：暴雨、洪涝、低温阴雨、高温干旱、雷暴、寒潮、霜冻等。气候变化一直是人们广泛关注的话题。在全球变暖的气候背景下，我国的气候特征也发生了显著的变化，1951—2004年间，中国地表平均气温上升了约1.3℃，年平均气温整体上升趋势很明显，从20世纪80年代开始增温突出，而且上升速率还在不断地加快。许多研究结果表明，在全国大范围明显增暖的同时，尤以我国北方变暖明显；部分地区如西南、西藏、华南与华中地区，近百年（1900—1999）气温略变冷[1-4]。

1 资料和方法

1.1 资料

本文收集的数据是位于柳州市国家基本气象站（经纬度为东经109°24″，北纬24°21″，观测场拔海高度96.8m）提供的30a的地面气象观测资料，包括柳州市1981年至2010年的月平均气温、最高气温、最低气温、降水和日照时数资料。有关数据是该气象站从观测报表记录中读取。

1.2 统计分析方法

（1）根据30年的数据，对相关气候资料进行整理，统计计算出平均值、最大值、最小值、标准值等特征量，并进行特征分析。

（2）根据绘制出累积距平曲线，并进行变化分析；距平累积法是研究降水量长系列数据常用的方法，它可以直观而准确地确定降水量年际变化的阶段性特征。计算每年的降雨距平，然后按年序累加，得到距平累积序列，其计算公式为：

式中，Pi为第i年的距平累积值，Pi为第i年的降水量，R为降水量平均值。根据有正有负的特点，当距平累积值持续上升时，表明该时段内降水量距平持续为正，为丰水年；当距平累积值持续不变时，表明该时段距平持续为零即保持平均，为平水年；当距平累积值持续下降时，表明时段内降水量距平持续为负，为枯水年。

（3）用一次线性方程表示气候要素的趋势变化。样本量为n的某一气候变量用表示，与xi所对应的逐年年份用ti来表示，建立xi与ti之间的一元线性回归方程。利用最小二乘法求出各气象要素的变化趋势率，进行变化趋势分析。

xi=a+bti（i=1，2，…n）

2 气候特征分析

2.1 气温的统计特征量分析

对柳州观测站近30a各月平均气温、最高气温、最低气温和标准差等特征量进行统计分析，柳州市区年平均气温为21.0℃，年平均最大值为22.5℃（2004年），年平均最小值19.8℃（1984年）。一年之中，最热是8月，平均气温为29.1℃，其次是7月，平均气温为29.0℃，最冷是1月，平均气温为10.6℃。一年四季，春季平均气温为20.7℃，夏季为28.6℃，秋季为22.7℃，冬季为11.9℃。对标准差进行分析，柳州冬季的平均气温标准差较大，说明冬季气温变化比较显著；夏季的平均气温标准差较小，说明夏季气温变化不明显。年平均气温标准差0.4为最小，说明柳州年平均气温的变化不大。

2.2 气温的累积距平曲线分析

利用累积距平曲线可以作气候变化趋势分析。对一距平值序列xdt（t=1，2，3，…n），在样本中某一时刻t的累积距平值表示为：把I（t）随时间变化绘成曲线即为累积距平曲线。将累积距平曲线变化中上升段定义为气温偏暖阶段，下降段定义为气温偏冷阶段，利用曲线上的微小变化可以考察气象要素的短期变化趋势，利用长期的变化趋势则可反映气象要素长期演变趋势。

柳州近30a年平均气温的累积距平曲线作变化趋势如图1所示。柳州1981—1996年气温总体偏冷，在这一段时期累积距平曲线虽然个别年份有上升的现象，但总体的趋势为下降，1997—2010年气温总体偏暖。年平均气温的变化总体呈上升趋势。

2.3 气温的一元线性回归分析

对柳州市一年四季及年平均气温、平均最高气温和平均最低气温进行一元线性回归分析。应用回归方程（其中t=1，2，3，…30）对原数列进行拟合，其中回归系数b表示气温的趋势变化率，则b×10a为每10年气温的趋势变化情况（℃/10a）。当b为正值时表示随时间t的增加变量呈增加趋势，当b为负值说表示随时间t的增加变量呈减少趋势。b值的大小反映了上升或下降的速率，即表示上升或下降的倾向程度。

柳州市年平均气温自1981年以来一直以0.36℃/10a的趋势变暖，其中最大增温出现在冬季，变化趋势率为0.56℃/10a，其次是春季和秋季，变化趋势率为0.41℃/10a；而夏季的增暖趋势较弱，变化率分别为0.03℃/10a。年、各季节的平均最低气温都呈变暖趋势，年平均最低气温以0.43℃/10a的总趋势变暖，尤以秋季和冬季变暖趋势较明显。年平均最高气温以0.32℃/10a的总趋势变暖，秋季和冬季变暖趋势比较明显。平均最低气温的变暖趋势更为突出。

2.4 降水的统计特征量分析

对柳州市近30a各月降水量平均值、最大值、最小值和标准差等特征量进行统计分析，柳州市年平均降水量为1431.1mm，最大值为2298.1mm（1994年），最小值为909.1mm（1989年）。年际变化大，年标准差为297.5mm。一年之中，降水主要集中在4～8月，占全年总降水量的51%，其中6月平均降水量最大，为281.2mm，5月份次之，为230.0mm，12月平均降水量最小，仅为35.7mm。一年四季，春季平均总降水量为463.8mm，占32%；夏季平均总降水量为630.5mm，占44%；秋季平均总降水量为187.2mm，占13%；冬季平均总降水量为149.6mm，占11%。

标准差代表了随机变量对其数学期望的离散程度，标准差越大说明降水变化剧烈，反之，标准差越小说明降水变化较小。年内各月的降水情况基本呈单峰型，其中主峰在6月；其相应标准差曲线也与各月平均降水量曲线基本一致，呈单峰型，主峰在7月。6、7、8三个月的标准偏差分别为153.4、187.2、113.7，说明6～8月是柳州市一年之中降水变化最剧烈的时期。

3 气候特征对农作物的影响

3.1 对农作物养分吸收及病虫害的影响

气候变暖将会加快土壤内有机质微生物的分解速度，持续时间较长将会导致土地肥力有所下降，进而导致农作物减产绝收。另外，农业病虫害越冬都必须具备一定的温度条件，温度越高越有利于病虫害顺利越冬，病虫害的数量也会增多；温度越低，病虫往往会被冻死，则期数量就会明显减少。由此可见，气候变暖有利于病虫害的越冬、生存。