近59年内蒙古乌兰察布市气候变化与农牧业的相关性分析

摘 要：利用乌兰察布市11个气象站1960—2018年的气象资料，分析了气温、降水、日照等气象要素变化特征与农牧业的相关性。结果表明：粮食总产量与降水量呈较强的正相关；小麦与日照百分率呈显著正相关，日照越充足，小麦产量越大；平均最低气温和日照百分率对薯类贡献最大。年平均最低气温升高与年降水量增多有利于羊绒毛产量增加。年平均最低气温越高，家畜存活率越高，家畜存栏数也越多。

关键词：乌兰察布市；气候变化；农牧业；相关性分析

中图分类号：S162 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）11–0-03

1960—2018年，乌兰察布市年平均气温4.1℃，年平均最高气温出现在1998年（5.7 ℃），年平均最低气温出现在1969年（2.6 ℃）。1960—2018年年平均温度气候倾向率达到0.37 ℃/10年，远高于全国平均温度增温速率（0.22 ℃/10年）和全球升温速率（0.12 ℃/10年）。年极端最高气温与极端最低气温都出现在四子王旗，分别为39.4 ℃（2013年）与-39.0 ℃（2016年）。年降水量最大值为508.8 mm，平均最大风速为15.6 m/s。乌兰察布市气候特征为气温偏低、光照充足，气温日较差大，同时，乌兰察布市地处中温带，属于大陆性季风气候，四季分明。

IPCC第五次报告提出，每10年气温都比上一个10年高，同时北半球1983—2012年几乎是早期1 400年间最炎热的30年。过去130年以来，地球气温上升0.85 ℃。全球开展了大量气候系统研究与观测，有研究认为，到2100年，地球平均气温将升高2.0～4.8 ℃，气候变化的快速发展比人类认识到的更为严峻[1]。在这种气候变化背景下，地处内蒙古高原中部地区的乌兰察布市近59年的气候变化特征与农牧业的相关性分析，现利用乌兰察布市11个气象站近60年气象资料，分析气候变化与农牧业的相关性，有助于当地农牧业经济的持续稳定发展。

1 研究区现状

1.1 研究区地理位置

乌兰察布市处于39°～44°N，110°～115°E（图1），

所辖范围内有11个旗县区，总面积约为5.5万km2。乌兰察布市是连接内蒙古自治区东西部地区的汇合点，也是南北贯通的交汇点，连接华北、东北、西北三大物流贸易圈的重要纽带，更是中国内陆向蒙古国、俄罗斯等相邻国家进出口货物的国际重要通道之一。

1.2 研究区地形地貌

乌兰察布市地理地形环境较为复杂（图1）。乌兰察布市的东部地区有大青山的分支苏木山、马头山等。长期生活在乌兰察布的人们以大青山作为中介线，将位于北部的区域称为后山地区，南部的区域称为前山地区；相较于为后山地区，前山地区的地形更为多变，有丘陵、高山、沟壑等。苏木山位于全市的东南端，其主峰的海拔为2 349 m，同时岱海和黄旗海也位于前山。而后山地区多为面积分布不均的平原、草原，地势海拔由南向北递减，平均位于865～1 489 m；前山地区包括卓资县、丰镇市等6个旗县；后山地区则包括四子王旗、化德县等5个旗县。

2 数据与方法

2.1 数据来源

选取1960—2018年乌兰察布市地区11个地面气象观测站，从有完整气象记录以来的气候资料，包括月平均气温、月最大风速、月降水量、月降水日数、无霜期等[2]。因观测资料存在缺测问题，因此最大风速与大风日数仅采用1979—2018年数据，其他要素时段均为1960—2018年。农牧业及养殖业的数据均来源于《2019年乌兰察布市统计年鉴》。

2.2 研究方法

主要采用趋势分析法、皮尔逊相关系数（Person）进行分析。

2.2.1 趋势分析法

采用气象要素的时间序列x为自变量，各要素线性估计值Y为因变量，建立一元回归方程如下[3]：

Y（x）=ax+b（1）

将a×10作为气候变化倾向率，a的正负符号表示气象要素增大或减小的整体趋势，统计检验增大或减小的量值，当其增大或减小的量值达到或超过气候统计学意义上的显著性标准时，将这种长时期的变化认为是超出自然本身变化率的气候异常的变化，一般用皮尔逊相关系数r检验其显著性。当|r|小于显著性水平，表明此气象要素的序列随着时间的变化趋势呈现不显著，相反情况时变化趋势为显著

变化。

2.2.2 皮尔逊相关系数（Person）

利用皮尔逊相关系数（Person）计算各气象要素变化的相关性。计算公式如下：

（2）

式（2）中，r为x、y两个不同变量之间的关联程度，即相关性系数，x、y为两个不同变量之间的平均值。r＜0时，表示x、y两个变量之间呈现反方向的不同变化，r＞0时，表示x、y两个变量向着一致的方向发生变化；|r|≤1，|r|的值越大，表示两个变量之间的相关性就会越大；|r|的值越小，表示两个变量之间的相关性越小[4]。

3 结果与分析

3.1 与农业的相关性分析

乌兰察布市粮食作物主要包括小麦、薯类等，分析小麦、薯类和粮食总产量与降水量、平均气温等气象要素的相关关系，发现降水量对粮食总产量贡献度最大[5]。最大风速对小麦的贡献度最大，但实际分析最大风速不应该与小麦产量呈正相关，这是因为小麦产量在2000年发生了突变（骤然下降）。除降水量外，小麦与其他气象要素的相关性与粮食总产量和薯类相反，其中小麦与日照百分率呈正相关且相关系数较大，日照越充足，小麦产量越大；平均最低气温和日照百分率对薯类的贡献度最大[6]。

由图2可以看出，粮食总产量随降水量的变化而变化，两者呈现正相关且相关性较强[7]。分析小麦与降水量和日照百分率的变化趋势发现，除2000年小麦产量突变（骤然下降）外，小麦产量与降水量和日照百分率同样呈现出正相关性。春季乌兰察布市的平均气温逐年上升，会造成小麦更早地进入返青期；夏季乌兰察布市气温的逐年上升，能够促进小麦提前发育，提高光合作用的利用率，也能提高小麦的产量和品质。

由图3可知，2000年前乌兰察布市薯类种植量较低，之后开始增多，同时2000年后的薯类产量与年降水量的正相关性逐渐增强。同样的薯类产量随最低气温上升而逐年上升，Pearson相关系数高达0.63，同时，乌兰察布市年平均气温与最低气温的逐年升高，会使得薯类的生长发育期延长，为提高薯类的产量和品质提供有益的环境条件[8]。

3.2 与牧业的相关性分析

对于乌兰察布市牧区养殖大户而言，羊绒毛产量可以间接反映出牧户羊的养殖数量。1960—2018年羊绒毛产量总体呈现快速增长的趋势，与年平均气温和年平均最低气温的变化趋势相一致，羊绒毛产量的增长率远远超过年平均气温的增长率，小于年平均最低气温的增长率（图4）。由羊绒毛产量的逐年增加可以看出牧户羊的养殖数量逐年上升，同时气温变暖，尤其是年平均最低气温的逐年显著升高有利于羊绒毛产量的增加[9]。

由图4可知，2003年前随着年降水量的逐年递增，牧草长势越来越好，因此，羊的养殖数量逐年增加，从而羊绒毛产量逐年增加，年降水量与羊绒毛产量相关性较强，Pearson相关系数达0.42；2003年后整体随着降水的减少，羊绒毛产量也在减少，但由于其他因素的影响，两者的相关性降低。

随着全球气候变暖和21世纪大陆性降水也在增加，乌兰察布市北部草原地区的水热环境条件也得到一定的改善。虽然当地气候变暖对于草原种植物的类型及其地理区域性的分布还没有明显的影响，但草原地区的生产和承载能力有所提升，有利于牧业的发展。

3.3 与养殖业的相关性分析

乌兰察布市家畜养殖量较多。随着年平均最低气温的逐年上升，6月末和12月末的家畜存栏数均呈现逐年上升的趋势，6月末和12月末家畜存栏数与年平均最低气温均呈正相关，相关性较显著，其中年平均最低气温与12月末家畜存栏数的相关性更显著，Pearson相关系数可达0.70，说明年平均最低气温越高，家畜的存活率就越高，家畜的存栏数也越多。

4 结论

通过统计分析乌兰察布市1960—2018年降水、气温等气象要素变化特征与农牧业相关性，得出以下结论。

（1）降水量对粮食总产量贡献度最大，两者呈现较强的正相关。小麦与日照百分率呈正相关且相关系数较大，日照越充足，小麦产量越大。平均最低气温和日照百分率对薯类的贡献度最大；薯类产量随着年平均最低气温的升高而逐年上升，Pearson相关系数高达0.63。

（2）年平均最低气温升高与年降水量增多有利于羊绒毛产量的增加。2003年前年降水量与羊绒毛产量相关性较强，2003年后由于其他因素的影响，两者的相关性降低。乌兰察布市气候变暖对草原种植物的类型及其地理区域性的分布的影响不显著，但草原地区的生产能力和承载能力有所提升，有利于牧业的发展。

（3）年平均最低气温越高，家畜存活率越高，家畜的存栏数也越多。

参考文献

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