大兴安岭根河林区40年负积温突变分析

张 茹，马秀枝，刘爱业，郝晨阳，付 宇

(1.内蒙古农业大学 林学院，内蒙古 呼和浩特 010019;2.乌拉特前旗农牧和科技局，内蒙古 巴彦淖尔 014400)

全球变暖现已成为我国乃至国际上尤为重要的问题，气候变暖持续上升造成我国自然资源及人类生产生活产生重大影响，对于农业方面影响尤为严重。在全球气温变暖的大背景下，我国平均气温明显大于北半球乃至全球温度，近50年内全球气温升高约0.85℃。作为我国北方高纬度地区，我国东北部地区温度上升速率在1955年～2005年间达到0.3℃/10a～0.4℃/10a[1]。内蒙古地区地域辽阔，气候变化较大，冷暖空气季节性频繁交汇引起负积温产生明显变化。负积温作为冬季的重要性指标，是冬季平均温度<0℃的温度之和，负积温不仅能反映农业生态变化，还与农作物培育等方面密切相关[2]。有研究表明[3]，1980年中后期甘肃省经历连续暖冬使得冬季负积温逐年减少，对人类生活中的经济发展、农业生产、环境生态系统等均造成较大影响。桑建人等[4]的分析表明，经分析宁夏各地负积温均呈现增加趋势，但增加幅度在减小。笔者利用内蒙古大兴安岭林区根河气象站1980年～2019年共计40年的日平均气温资料进行统计分析，对小于0℃积温突变进行研究分析。

1 研究地区与研究方法

1.1 研究区域概况

内蒙古大兴安岭林区是我国最大林区，大兴安岭山脉是我国季风区和非季风区的分界线，对于我国林业及农业发展具有重大影响作用，因土质贫瘠，林木生长较慢，经受人类破坏恢复期漫长[5]。大兴安岭林区位于我国东北部，处于高纬度的高寒地区，具有冬季寒冷漫长和夏季炎热短暂的特征，年平均温度达到-3.5℃。

1.2 数据选取及研究方法

选取内蒙古大兴安岭林区根河气象站1980年～2019年逐日平均温度气象数据，气象数据资料由内蒙古自治区气象局提供。采用一元线性趋势、5日滑动平均法、距平分析法、MK检验等对负积温变化进行研究分析。运用5日滑动平均法对日平均温度数据进行处理，确定负积温初始日期及终止日期，将初始日期到终止日期之间小于0℃温度累计相加即为根河林区负积温。MK突变检验即给定显著性水平P<0.05，在检验过程中，在UF线超过0.05信度线之内，UF和UB线在信度线之间相交即为突变点[6]。

2 结果与分析

2.1 负积温时间变化

近40年大兴安岭根河林区负积温整体呈减少趋势，多年平均值为-3 294.65℃，负积温在-3 900℃～-3 700℃之间浮动，上升倾向率为48.181℃/10a。在20世纪80年代后期升高的趋势明显，在年际变化序列中，近40年负积温最高的3个年份为1998年、2001年和2013年，最少的3年为1986年、2000年和2012年。2013年全省累年的平均积温为历年最高值，达到-2 842℃，最小值2000年为-3 823.3℃，两者温度相差达到981.3℃。研究区负积温除1996年以外，1988年～1998年期间负积温比较稳定，都在-3 300℃以上。1988年～2000年及2013年～2017年有明显的持续性下降趋势，其中1998年～2000年下降趋势最为明显，骤降896.2℃。1986年、2000年、2012年、2017年间有显著增加的趋势，其中，2012年～2013年增加趋势最为明显，变幅为842.4℃。

内蒙古大兴安岭根河林区负积温年代际变化如图1所示，整体呈现减少趋势，20世纪90年代和21世纪10年代均低于多年平均值-3 294.65℃，负积温年代际变化在-3 200℃～-3 500℃之间浮动，以20世纪90年代最少为3 204.36℃。20世纪80年代负积温值明显高于多年平均值，20世纪80年代为最高值3 237.17℃。

图1 大兴安岭根河林区负积温年代际变化

2.2 负积温距平变化

如图2所示，研究地负积温距平变化具有一定的规律，上升倾向率为1.146℃/10a。1988年之前为负距平，其中，除1999年、2000年以外，1988年～1998年负积温为正距平，且这2个时间段的距平数值均较大，其中最大负距平为-573.86℃(2000年)和最大正距平为407.44℃(2013年)，2000年～2008年负积温距平以振荡为主。负积温距平在1986年、2000年、2012年、2017年均呈现升高趋势，其中在2012年～2013年距平升高趋势尤为明显，为842.4℃。负积温距平在1988年～2000年以及2013年～2017年均呈现波动式减小的趋势，减小幅度为896.2℃。

2.3 负积温突变分析

由1980年～2018年内蒙古大兴安岭林区负积温序列的MK检验结果可以看出(见图2)，负积温UF和UB线波动起伏明显，负积温于20世纪80年代和21世纪00年代区间内发生了多次突变，负积温UF线从1987年开始呈上升趋势，于1993年通过0.05水平检验，UF和UB交点均在置信区间内。UF和UB线波动较大，说明负积温在该时间范围内突变显著，在1987年以前UF线基本呈升降起伏的波动趋势，1987年开始上升趋势明显，1999年～2009年期间UF和UB较为稳定。UF在2009年开始显著持续下降，并与UB线相交，2009年即为突变时间。

由图2和图3共同分析可知，负积温均在1987年有上升趋势，距平图于1986年～1988年呈现上升趋势，负积温UF和UB线于1987年产生交点，发生突变；负积温距平在1998年～2000年呈现减小的趋势，负积温UF和UB线于1999年产生交点，发生突变，突变分析图及负积温距平图负积温发生变化时间具有一致性。

3 结束语

近40年大兴安岭根河林区负积温整体呈减少趋势，总体温度呈升高趋势，上升倾向率为48.181℃/10a。内蒙古大兴安岭根河林区负积温年代际变化整体呈现减少趋势，20世纪90年代最少为3 204.36℃，20世纪80年代为最高值3 237.17℃。内蒙古大兴安岭根河林区负积温距平中最大负距平-573.86℃(2000年)、最大正距平为407.44℃(2013年)，2000年～2008年负积温距平以振荡为主。负积温距平在2012年～2013年距平升高趋势尤为明显，负积温距平在1988年～2000年以及2013年～2017年均呈现波动式减小的趋势。负积温距平及突变图共同分析可知1987年和1999年均发生大幅度变化。