黑龍江省黑土區近50年來四季氣溫時空變化特征分析

陳 晶，楊 帆，田寶星，孫彥坤

（東北農業大學 資源與環境學院，哈爾濱150030）

IPCC在2001年發表的報告中著重指出：20世紀的氣候變暖是近1 000a以來最強烈的10a，而且20世紀90年代可能是近1000a中北半球最暖的10 a，其中1998年可能是最暖的一年［1］。近年來，我國許多專家綜合分析了中國東北地區的最低溫度、最高溫度或單一季節的溫度變化［2－8］，對于黑龍江省氣溫的研究也比較全面［9－13］，但很少有學者對黑龍江省黑土區氣溫進行區域化的細致研究［14］。黑龍江省“黑土區”是指位于黑龍江平原及其周邊地區，海拔在600m以下的平原、丘陵和低山的地區，該區域的土壤以“黑土”為主。此處土壤主要是由大量的有機質不斷積累而形成的（即生物的累計作用）［15］。黑龍江省黑土大面積分布的區域主要集中在全省的中部地區，其中包括嫩江縣、五大連池市、北安市、訥河市、克山縣、依安縣、克東縣、拜泉縣、海倫市、綏棱縣、明水縣、蘭西縣、慶安縣、望奎縣、青岡縣、綏化市、巴彥縣、哈爾濱市、賓縣、五常市、雙城市。在全省東部地區還包括集賢縣、雙鴨山市、寶清縣［16］。

東北作為我國重要的商品糧基地，由于自然因素加上人為不合理的活動生產，黑土區的生態環境遭到了破壞［17］。在眾多氣候要素中，氣溫又起著舉足輕重的作用。為了減緩黑土區生態環境的惡化，本文在全球氣候變暖背景下研究黑龍江省黑土區四季氣溫變化規律，采用克立格插值法對黑土區1961—2010年四季平均氣溫變化特征進行探討，為了解我國黑龍江省黑土區氣溫變化特征，保護黑土區生態環境提供理論依據。

1 數據來源與研究方法

氣象資料來源于黑龍江省氣象信息中心，包括1961—2010年近50a來黑龍江省黑土區24個氣象站點通過實地觀測記錄的逐日氣溫數據。采用克立格空間插值法［18－19］和趨勢性分析法從空間和時間上分析全省黑土區氣溫變化特征。

2 結果與分析

2.1 黑龍江省黑土區1961－2010年平均氣溫四季空間變化特征分析

如圖1所示，平均氣溫由西向東逐漸降低，中部地區低于兩端地區，山地林區氣溫偏低，并出現了兩個高溫中心，分別是東部的雙鴨山地區和南部的哈爾濱地區，在夏季，五大連池地區形成了一個次高溫中心。從各個季節的氣溫空間變化來看，春季與秋季的空間分布十分相似，都是由黑土區北部向南部逐漸升高。

圖1 黑土區四季平均氣溫變化空間分布

2.2 黑龍江省黑土區1961－2010年平均氣溫春季空間變化特征分析

由圖2可以發現，從20世紀60年代到21世紀00年代，春季氣溫由北向南逐漸上升，總體呈升高的趨勢，最低氣溫和最高氣溫均有提高，最低溫度由－6.103℃上升到0.656℃，最高溫度由8.276℃上升到9.493℃。高溫中心的面積不斷擴大，到21世紀00年代達到最大。

圖2 黑土區春季平均氣溫變化空間分布

2.3 黑龍江省黑土區1961－2010年平均氣溫夏季空間變化特征分析

圖3 表明，隨著年代的增加，黑土區夏季氣溫整體略有上升，最低溫度由17.432℃上升到18.491℃，最高溫度由22.412℃上升到23.882℃。黑土區夏季氣溫整體上由北向南逐漸升高，但在20世紀90年代，以五大連池和北安地區為中心形成一個低溫中心，這在分布圖上十分明顯。20世紀70、80和21世紀00年代出現了中部地區氣溫高于兩端地區的情況，而且在20世紀80年代出現了一個次高溫中心。

圖3 黑土區夏季平均氣溫變化空間分布

2.4 黑龍江省黑土區1961－2010年平均氣溫秋季空間變化特征分析

由圖4可知，秋季氣溫年代際空間變化趨勢與春季十分相似，皆是由北向南逐漸上升，差別不大。最低溫度由－0.935℃上升到0.296℃，最高溫度由7.030℃上升到8.126℃。高溫區由西向南逐漸移動。

圖4 黑土區秋季平均氣溫變化空間分布

2.5 黑龍江省黑土區1961－2010年平均氣溫冬季空間變化特征分析

分析黑土區冬季氣溫空間變化規律（圖5）可知，平均氣溫由北向南先略有降低然后逐漸升高，最低溫度由－27.290℃上升到 23.748℃，最高溫度由－13.153℃上升到－9.545℃，高溫中心逐漸擴大。緯向變化較為明顯。空間整體變化較為一致，但是20世紀80年代在克東地區形成一個次高溫中心，21世紀00年代在克東地區形成一個次低溫中心，與克東相鄰的拜泉縣形成一個相對較高的次高溫中心。

圖5 黑土區冬季平均氣溫變化空間分布

2.6 黑龍江省黑土區1961－2010年平均氣溫的年及季節變化趨勢分析

分別以黑龍江省黑土區1961—2010年四季平均氣溫及年平均氣溫為變量，年代為自變量，依次對各個序列做線性擬合，得出：50a來黑龍江省黑土區春季線性擬合增長率為全年為0.368℃／10a，春季0.331℃／10a，夏季為0.246℃／10a，秋季為0.337℃／10a，冬季為0.563℃／10a（圖6—7）。結果表明，黑土區全年及四季平均氣溫整體呈上升趨勢，但每個季節的增溫幅度不同，其中冬季增溫最為顯著，秋季、春季次之，夏季則呈弱增溫趨勢。黑土區年、四季平均氣溫的最高值、最低值及出現的相應年份如表1所示。

圖6 1961－2010年黑龍江省黑土區平均溫度季節變化

圖7 1961－2010年黑龍江省黑土區全年平均溫度的變化

表1 黑土區年、季氣溫變化中的最高值和最低值出現的年份

如表2所示，冬季、夏季在不同時期溫度增加幅度較大，但從近50a來溫度變化趨勢來看，卻表現出不同的特點。

表2 不同時期黑龍江省黑土區平均氣溫的年及季節線性趨勢 ℃／10a

特別是夏季，不同時期內10a平均溫度增加幅度最大，但是整體上的線性趨勢卻不明顯。而冬季在20世紀60，70年代平均氣溫增幅較大，但是20世紀80，90和21世紀00年代氣溫增幅較小，因而整體線性趨勢最大。10a平均氣溫最大負距平出現在1961—1970年的冬季，為－3.036℃／10a；最大正距平出現在1981—1990年的秋季，為2.708℃／10a。

3 結論

（1）近50a來黑龍江省黑土區四季平均氣溫年代際變化在空間上比較一致。氣溫皆是由黑土區北部向南部逐漸升高，在哈爾濱和雙鴨山地區形成高溫中心，隨著年代的變化，高溫區不斷擴張，并有向南移動的趨勢。

（2）四季平均氣溫年代際變化具有空間差異性，不同季節的年代際空間變化有所區別。在夏季，20世紀90年代，以五大連池和北安地區為中心形成一個低溫中心，五大連池在20世紀80年代轉變為次高溫中心。在冬季，20世紀80年代克東地區形成一個次高溫中心，到21世紀00年代，克東轉變為次低溫中心，與其相鄰的拜泉縣轉變成高溫中心。而在春秋兩季并沒有形成溫度中心地帶。

（3）近50a來黑龍江黑土區全年及四季平均氣溫整體呈上升趨勢，20世紀80年代中期以前氣溫明顯偏低，80年代后期氣溫明顯升高，這一事實與東北近百年來為明顯增溫趨勢的結論相一致。

（4）近50a來黑龍江黑土區冬季增溫幅度最為明顯，其次是春、秋兩季，夏季升溫較弱。由此表明，年平均氣溫呈現上升趨勢的主要貢獻來自于冬季升溫，這一結果與中國東北冬季增溫最顯著的事實相符。

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