河池市近50年高空大气温度变化特征及对农业的影响分析

覃晓玲

摘要：本文选用广西河池市探空站1971—2020年的逐日观测资料，重点采用线性趋势分析等数理统计法探析河池市近50年各高度层高空大气温度变化特征，结果表明：从年际变化来看，近50年来广西河池市探空站850 hPa、500 hPa与200 hPa年平均温度均呈升温趋势，其气候倾向率分别为0.198 ℃/10 a、0.208 ℃/10 a与0.167 ℃/10 a。由此可见，对流层中下层增温趋势最为显著，而对流层顶的增温趋势最为缓慢。从年代际变化来看，850 hPa与500 hPa平均温度均呈持续增加趋势，各年代平均温度均呈升温趋势；200 hPa平均温度呈先增后减又增加的变化趋势，除20世纪90年代之外，其他各年代平均气温均呈增温趋势。从季节变化来看，200 hPa对流层顶温度较低，对流中层次之，而对流层中下层温度相对较高。对比各季节平均温度变化趋势可见，秋冬季节温度变化趋势要大于其他季节，只有春季平均温度呈现出略微的下降趋势。

关键词：河池市；高空；大气温度；变化特征

随着人类活动对全球气候系统的影响愈加严峻，有关气候变化的研究逐渐引起相关部门与广大民众的高度关注[1]。据2014年IPCC第五次评估报告指出，近130多年（1880—2012年）来全球地表温度上升0.85 ℃，由此可见，全球变暖已经成为不争的事实。由于气候系统内部密切相关，众多气候专家的关注焦点逐渐由地面扩展至高空，并促使高空温度变化引起诸多关注。现如今，高空温度资料由探空观测资料、再分析资料、卫星遥感资料三部分组成，尽管探空温度资料具有一定的人为误差，但是由于其具有观测历史悠久、空间分辨率高、垂直层次多等众多优势，因此在研究高空气候变化过程中发挥着不可替代的重要作用[2-3]。本文参考大量的文献资料，选取河池市1971—2020年各高空层（100 hPa、200 hPa、300 hPa、400 hPa、500 hPa、700 hPa与850 hPa）的逐日温度观测资料作为研究对象，重点分析了近50年高空大气温度变化特征，以期能够为掌握该地区高空温度的年、季节变化特征及其对全球气候变化的响应等提供一定的借鉴与参考。

1    资料与方法

本文使用的探空资料主要來源于广西河池市气象局，数据为高空气温观测资料，等压面主要选取3个，即850 hPa、500 hPa与200 hPa，分别代表对流层中下层、对流层中层与对流层顶，资料时间长度为1971年1月—2020年12月，主要采用线性趋势分析法探析各等压面气温变化特征。季节按照冬季（12—2月）、春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—12月）进行划分。

2    结果与分析

2.1 年际变化特征

结合上图1（a）可见，1971—2020年广西河池市探空站850 hPa年平均温度以0.198 ℃/10 a的速率呈升温趋势，其峰值与谷值分别为2019年的14.69 ℃与1984年的12.49 ℃；结合图1（b）可见，500 hPa年平均温度也有所增加，其增幅为0.208 ℃/10 a，这一增温幅度要高于850 hPa，其中峰值与谷值分别为2017年的-5.44 ℃与1992年的7.77 ℃；结合图1（c）可见，200 hPa年平均温度也呈略微增加趋势，但是其增加幅度不及850 hPa与500 hPa，其增幅为0.167 ℃/10 a，其峰值与谷值分别为1986年的-43.72 ℃及1974年的-52.78 ℃。

对比上述分析可见，1971—2020年广西河池市对流层中下层增温趋势最为显著，而对流层顶的增温趋势最为缓慢。一般情况下，对流层增温与对流层热量来源密切相关。地表长波辐射为对流层热量的主要来源。近50年来地表温度明显升高，通过对流活动输送至对流层高空的热量也明显增加。另外，长波辐射被对流层当中的温室气体所吸收。随着对流层温室气体量的明显增加，被吸收的长波辐射也显著增加，最终导致对流层当中的大气温度明显上升。

2.2 年代际变化特征

结合表1可见，850 hPa平均温度呈持续增加趋势，峰值出现在2011—2020年，为13.93 ℃，谷值出现在20世纪70年代，为13.28 ℃，两者相差0.65 ℃。各年代平均温度均呈升温趋势，增温速率于2011—2020年达到最大，为1.414 ℃/10 a，相对比而言，21世纪前10年增温速率最小，为0.08 ℃/10 a。

500 hPa平均温度呈持续增加趋势，峰值出现在2011—2020年，为-5.84 ℃，谷值出现在20世纪70年代，为-6.68 ℃，两者相差0.84 ℃。各年代平均温度均呈升温趋势，增温速率于20世纪前10年达到最大，为0.479 ℃/10 a，相对比而言，2011—2020年增温速率最小，为0.084 ℃/10 a。

200 hPa平均温度呈先增后减又增加的变化趋势，峰值出现在20世纪80年代，为-51.08 ℃，谷值出现在20世纪70年代，为-52.28 ℃，两者相差1.2 ℃。对比500 hPa变化速率可见，除20世纪90年代之外，其他各年代平均气温均呈增温趋势，气温变化速率于20世纪70年代达到最大，为0.999 ℃/10 a，相对比而言，20世纪90年代温度变化速率最小，为-0.144 ℃/10 a。

2.3 季节变化特征

对各层次各季节温度变化趋势进行分析可见（图2—图4），850 hPa（图2）春夏秋冬各季节平均温度分别为13.8 ℃、20.0 ℃、14.4 ℃与6.1 ℃。各季节平均气温均呈不同程度的增加趋势，其气候倾向率依次为0.199 ℃/10 a、0.082 ℃/10 a、0.278 ℃/10 a与0.233 ℃/10 a。其中以秋季增温趋势最为显著，冬季次之，夏季增温趋势最为缓慢。

500 hPa（图3）春夏秋冬各季节平均温度分别为-7.1 ℃、-2.8 ℃、-5.7 ℃与-9.6 ℃。各季节平均气温均呈不同程度的增加趋势，其气候倾向率依次为0.104 ℃/10 a、0.12 ℃/10 a、0.247 ℃/10 a与0.361 ℃/10 a。其中以冬季增温趋势最为显著，秋季次之，春季增温趋势最为缓慢。

200 hPa（图4）春夏秋冬各季节平均温度分别为-51.7 ℃、-49.5 ℃、-52.2 ℃与-53.2 ℃。除了春季以外，其他各季节平均气温均呈不同程度的增加趋势，各季节气候倾向率依次为-0.067 ℃/10 a、0.184 ℃/10 a、0.281 ℃/10 a与0.271 ℃/10 a。其中以秋季增温趋势最为显著，冬季次之，春季温度变化 趋势最为平缓。

整体而言，200 hPa对流层顶温度较低，对流中层次之，而对流层中下层温度相对较高。对比各季节平均温度变化趋势可见，秋冬季节温度变化趋势要大于其他季节，只有春季平均温度呈现出略微的下降趋势。

3    溫度对农业生产的影响

温度不仅直接影响着农作物的生长、品质与产量，还影响着农作物的发育速度，同时还与病虫害的发生与发展密切相关。农作物在生长发育过程中，由于作物的品种与种类不同，其所需的温度也存在着一定的差异。就温度而言，适宜的温度是农作物生存与正常生长发育的一项基本条件。温度范围包括最适温度、上限温度与下限温度。部分农作物对温度较为敏感，每种农作物都有适宜其生长发育的温度区间，一旦温度过高或过低都将会抑制农作物的生长，甚至还会导致其生长停止直至死亡。平均温度升高还会缩短农作物的生育期，导致其有效分蘖量明显减少，最终导致其穗重与产量显著下降。

另外，气温还与农作物生长过程中的病虫害分布密切相关[4]。当冬季温度较低，降雪天气较多时，则潜伏在土壤当中的害虫将会被冻死。当冬季温度较高，降雪较少时，潜伏在土壤当中的害虫往往会安然过冬，同时在第二年春季气温回升之后啃食农作物，对其正常生长产生一定程度的影响。

除此之外，在全球气候变暖的大背景下，河池市各种异常气象灾害频发。极端最高气温加剧，极易引发高温热害与干旱灾害，导致农作物病虫害加剧，进而抑制农作物的正常生长，极端低温往往会引发冻害，对农作物的正常生长也极为不利[5]。

4    结论

本篇文章通过分析河池市1971—2020年高空大气温度变化特征，得出以下几点结论：

（1）从年际变化来看，近50年来广西河池市探空站850 hPa、500 hPa与200 hPa年平均温度均呈升温趋势，其气候倾向率分别为0.198 ℃/10 a、0.208 ℃/10 a与0.167 ℃/10 a。由此可见，对流层中下层增温趋势最为显著，而对流层顶的增温趋势最为缓慢。

（2）从年代际变化来看，850 hPa与500 hPa平均温度均呈持续增加趋势，各年代平均温度均呈升温趋势；200 hPa平均温度呈先增后减又增加的变化趋势，除20世纪90年代之外，其他各年代平均气温均呈增温趋势。

（3）从季节变化来看，200 hPa对流层顶温度较低，对流中层次之，而对流层中下层温度相对较高。对比各季节平均温度变化趋势可见，秋冬季节温度变化趋势要大于其他季节，只有春季平均温度呈现出略微的下降趋势。

温度变化不仅会直接影响到农作物的正常生长发育，还会影响病虫害的分布，最终导致农作物的品质与产量显著下降。因此，各地区气象部门必须密切关注各气象要素变化，一旦监测到温度异常必须及时采取有效应对措施，以确保农业安全生产。

参考文献

[1] 郭艳君，王国复.近60年中国探空观测气温变化趋势及不确定性研究[J].气象学报，2019，77（6）：1073-1085.

[2] 支星，谈建国，孙兰东.1961—2017年中国华东区域高空温度变化特征[J].气象与环境学报，2021，37（2）：48-55.

[3] ANGELL J K. Comparison of surface and tropospheric temperature trends estimated from a 63-station radiosonde network，1958-1998[J].Geophysical Research Letter，1999，26（17）：2761-2764.

[4] 王艳斌.气候变化对农业气象灾害和病虫害的影响以及应对措施[J].农业工程技术，2021，41（5）：92-93.

[5] 庞丽英，庞立洁，张明哲，等.铁岭市极端气温变化趋势及对农作物生长影响研究[J].农业与技术，2021，41（22）：111-113.