黑龍江省富裕縣氣溫日較差變化特征

馬繁東 程義武 邱海芝

摘要 利用富裕縣1961—2016年最高、最低氣溫資料，采用線性?xún)A向估計(jì)法分析了近56年來(lái)富裕縣氣溫日較差的年、季、月變化特征，揭示富裕縣氣溫日較差的氣候特征和演變規(guī)律。結(jié)果表明，近56年來(lái)富裕縣年平均氣溫日較差為11.9 ℃，年平均氣溫日較差總體呈下降趨勢(shì)，降低幅度為0.542 ℃/10 a。春季氣溫日較差最大，夏季最小，季節(jié)變化呈高—低—高—低特點(diǎn)；四季平均氣溫日較差均呈顯著的下降趨勢(shì)，下降幅度從大到小依次為冬季、春季、夏季、秋季。月平均氣溫日較差最大值出現(xiàn)在5月（13.6 ℃），最小值出現(xiàn)在7月（10.1 ℃）；各月氣溫日較差均呈顯著下降趨勢(shì)，1月份下降幅度最大，8月下降幅度最小。月平均最低氣溫增溫幅度遠(yuǎn)大于最高氣溫，是導(dǎo)致年、季、月平均氣溫日較差顯著下降的主要原因。

關(guān)鍵詞 氣溫日較差；變化特征；最高氣溫；最低氣溫；黑龍江省富裕縣

中圖分類(lèi)號(hào) S161.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）28-0179-03

Abstract Based on the maximum and minimum temperature data in Fuyu County from 1961 to 2016， the annual， seasonal and monthly variation characteristics of the diurnal temperature range in Fuyu County in recent 56 years were analyzed by linear trend estimation method.The climatic characteristics and evolvement rule of the diurnal temperature range in Fuyu County were analyzed.The results showed that the annual average diurnal temperature range of Fuyu County was 11.9 ℃ in the past 56 years， and the annual average diurnal temperature range was generally a downward trend，and the decrease was 0.542 ℃/10 a.The diurnal temperature range was the largest in summer， and that was least in summer；the seasonal variation was high-low-high-low characteristic.The average diurnal temperature range of the four seasons showed a decreasing trend， and the descending trend was winter， spring， summer and autumn.The monthly average diurnal temperature range was the largest in May（13.6 ℃）， the least value appeared in July（10.1 ℃）； the monthly diurnal temperature range showed a significant downward trend， the largest decline in January， the least decline in August.The increase rate of the average monthly minimum temperature was much higher than the maximum temperature，which was the main reason for the decrease of the annual， seasonal and monthly average diurnal temperature range.

Key words Diurnal temperature range；Variation characteristics；Maximum temperature； Minimum temperature； Fuyu County of Heilongjiang Province

氣溫日較差（Diurnal Temperature Range，簡(jiǎn)稱(chēng) DTR） 是指一天中氣溫的最高值與最低值之差，其大小反映氣溫日變化程度[1]。在全球氣候變暖的研究中，氣溫日較差變化的研究受到了廣泛重視。與平均溫度變化相比，日較差可以反映全球和區(qū)域性的溫度變化幅度特征以及最高、最低氣溫的非對(duì)稱(chēng)性變化特征[2-5]。氣溫日較差大小與植物蛋白質(zhì)含量及果實(shí)含糖量關(guān)系密切[6-9]。研究日較差變化特征及趨勢(shì)能為氣候異常、可持續(xù)發(fā)展、人類(lèi)生存環(huán)境變化、作物的氣候品質(zhì)認(rèn)證等研究提供更多具有特殊參考價(jià)值的信息。國(guó)際上對(duì)DTR變化及其原因進(jìn)行了大量研究，近60多年以來(lái)全球很多地區(qū)日較差呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[10-12]。國(guó)外科學(xué)家們已經(jīng)將DTR作為表征氣候變化的一個(gè)新的重要指標(biāo)[10-12]。我國(guó)年平均氣溫日較差多呈下降趨勢(shì)，并在我國(guó)北方地區(qū)尤為明顯[13]。國(guó)內(nèi)不同地區(qū)關(guān)于氣溫日較差的研究結(jié)果也得出了日較差呈現(xiàn)減小趨勢(shì)[14-19]。

富裕縣位于嫩江中游，熱量條件較差，生長(zhǎng)季為120～130 d，80%保證率的日平均氣溫≥10 ℃積溫為2 400～2 500 ℃·d；年降水量為450 mm左右，氣候比較干旱，春旱嚴(yán)重[20]。筆者利用富裕縣1961—2016年最高、最低氣溫資料，采用線性?xún)A向估計(jì)法分析了近56年來(lái)富裕縣氣溫日較差的年、季、月變化特征，揭示富裕縣氣溫日較差的氣候特征和演變規(guī)律，為深入探討當(dāng)?shù)貧夂蜃兓?guī)律和改善生態(tài)環(huán)境及作物品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)，也可為區(qū)域氣候變化研究提供借鑒。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

選取

黑龍江省富裕縣氣象局提供的1961年1月—2017年2月逐日最高氣溫、最低氣溫資料。由于富裕縣氣候寒冷，冬季最長(zhǎng)，春季長(zhǎng)于秋季，因此富裕縣四季劃分為：春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—10月）、冬季（11月—次年2月）[20]。

1.2 研究方法 日較差用公式可表示為：DTR=Tmax-Tmin，其中，DTR為日較差，Tmax為日最高氣溫，Tmin為日最低氣溫。

趨勢(shì)分析采用線性?xún)A向估計(jì)法[21]，其公式為：yi=a+bti，式中，yi為氣候變量，ti為yi對(duì)應(yīng)的時(shí)間（在此為1961—2016年），b為氣候變量的傾向率，b×10稱(chēng)為氣候變量的趨勢(shì)系數(shù)。當(dāng)傾向率為正時(shí)，表示氣候變量隨時(shí)間呈上升趨勢(shì)，反之呈下降趨勢(shì)，并對(duì)氣候變量變化趨勢(shì)進(jìn)行給定顯著性水平的檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫日較差年際變化特征

由圖1可見(jiàn)，56 年來(lái)富裕縣年平均氣溫日較差為11.9 ℃，年平均最大日較差為 14.2 ℃（1961 年），年平均最小日較差為10.0 ℃（2013年）。56年來(lái)富裕縣極端最大日較差為31.1 ℃，出現(xiàn)在1969年5月2日；極端最小日較差為1.3 ℃，出現(xiàn)在2015年6月7日。近56年來(lái)富裕縣年平均氣溫日較差總體呈顯著減小趨勢(shì)，這種減小趨勢(shì)通過(guò)了α=0.001 信度的顯著性檢驗(yàn)，減小幅度為0.542 ℃/10 a。這種趨勢(shì)與國(guó)內(nèi)很多地區(qū)日較差變化趨勢(shì)相一致[14-19]。

2.2 氣溫日較差季變化特征

從圖2可以看出，1961—2016 年富裕縣春季氣溫日較差平均值為13.3 ℃，最大值為 15.8 ℃，出現(xiàn)在1962年；最小值為10.7 ℃，出現(xiàn)在2010和2013年。夏季氣溫日較差平均值為 10.9 ℃，最大日較差為13.1 ℃，出現(xiàn)在1968年；最小日較差為8.6 ℃，出現(xiàn)在2013年。秋季氣溫日較差平均值為11.9 ℃，最大日較差為15.4 ℃，出現(xiàn)在1976年；最小日較差為9.1 ℃，出現(xiàn)在2016年。冬季氣溫日較差平均值為11.4 ℃，最大日較差為 15.0 ℃，出現(xiàn)在1961 年；最小日較差為9.1 ℃，出現(xiàn)在2009年。上述分析可見(jiàn)，春季氣溫日較差最大，秋季次之，冬季較小，夏季最小，季節(jié)變化呈高—低—高—低的雙峰特點(diǎn)。說(shuō)明富裕縣氣溫日變化隨季節(jié)變化較為明顯。

由表1可知，近56年來(lái)富裕縣四季平均氣溫日較差均呈現(xiàn)顯著的下降趨勢(shì)（均達(dá)到了α=0.01 的顯著性水平），冬季氣溫日較差下降趨勢(shì)最明顯，降幅為0.688 ℃/10 a；春季次之，降幅為0.602 ℃/10 a；夏季氣溫日較差下降幅度為0.386 ℃/10 a；秋季氣溫日較差下降幅度最小，為0.352 ℃/10 a。

2.3 氣溫日較差月變化特征 由圖3可見(jiàn)，5月份日較差最大，為13.6 ℃；4月份次大，為13.3 ℃；7月份日較差最小，為10.1 ℃；8和12月份次小，均為10.4 ℃。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，近56年來(lái)富裕縣各月氣溫日較差的變化趨勢(shì)均呈下降趨勢(shì)，1月份氣溫日較差的下降幅度最大，傾向率為-0.829 ℃/10 a，其次為2月，傾向率為-0.756 ℃/10 a，且均通過(guò)了α=0.001顯著性檢驗(yàn)；8月氣溫日較差的下降幅度最小，傾向率為-0.251 ℃/10 a，通過(guò)了α=0.05顯著性檢驗(yàn)；下降幅度次小的為9月，傾向率為-0.254 ℃/10 a， 沒(méi)有通過(guò)α= 0.05的顯著性檢驗(yàn)，僅通過(guò)了α= 0.10的顯著性檢驗(yàn)。說(shuō)明8、9月份日較差的下降趨勢(shì)不顯著。

2.4 最高、最低氣溫演變趨勢(shì)

2.4.1 年變化。從圖4可以看出，近56年來(lái)富裕縣最高氣溫雖呈升高趨勢(shì)，但不具有顯著意義；最低氣溫呈現(xiàn)出顯著的升高趨勢(shì)，且通過(guò)了α=0.001 的顯著性水平，升溫趨勢(shì)為 0.694 ℃/10 a。最高、最低氣溫呈現(xiàn)出非對(duì)稱(chēng)性變化。富裕縣年平均日較差變化與年最高、最低氣溫呈相反的變化趨勢(shì)，最低氣溫的快速升高和最高氣溫的緩慢升高使富裕氣溫日較差呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。

2.4.2 季變化。從表1可以看出，近56年來(lái)富裕縣四季的最高、最低氣溫均呈上升趨勢(shì)，但最高氣溫上升趨勢(shì)沒(méi)有通過(guò)α= 0.05的顯著性水平，說(shuō)明升溫趨勢(shì)不明顯；最低氣溫上升趨勢(shì)顯著，四季均達(dá)到了 α=0.001的顯著性水平。表明四季氣溫日較差的減少是由最低氣溫顯著升高引起的。冬季平均最低氣溫的升溫幅度遠(yuǎn)大于其他季節(jié)，從而導(dǎo)致冬季氣溫日較差下降幅度最大。

2.4.3 月變化。從表2可以看出，近56年來(lái)富裕縣各月平

均最高氣溫、最低氣溫的氣候傾向率均為正值，均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)， 但最高氣溫的升溫趨勢(shì)均沒(méi)有通過(guò)信度為α= 0.05的顯著性檢驗(yàn)，在統(tǒng)計(jì)上不具有顯著意義。各月平均最低氣溫傾向率明顯大于最高氣溫傾向率，最低氣溫升溫趨勢(shì)顯著，且均通過(guò)了α= 0.001 的顯著性檢驗(yàn)。其中2月份最低氣溫升溫最顯著，傾向率為 1.078 ℃/10 a，由于2月份最高氣溫升溫趨勢(shì)高于其他月份，因此導(dǎo)致2月份日較差減小趨勢(shì)并不是最顯著；8月份最低氣溫升溫趨勢(shì)最小，傾向率為0.424 ℃/10 a，與8月份日較差減小趨勢(shì)最小相對(duì)應(yīng)。

最低氣溫的顯著升溫和最高氣溫的緩慢升溫這種非對(duì)稱(chēng)變化使富裕縣氣溫日較差呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。因此，年、季和月的最低氣溫變化趨勢(shì)完全決定了氣溫日較差的變化趨勢(shì)，這是富裕縣氣溫日較差顯著下降的主要原因。

3 結(jié)論

（1）近56年來(lái)富裕縣年平均氣溫日較差為11.9 ℃，總體呈顯著下降趨勢(shì)，氣候傾向率為-0.542 ℃/10 a。年最大日較差出現(xiàn)在1961 年，年最小日較差出現(xiàn)在2013年。

（2）近56年來(lái)富裕縣春季日較差最大，夏季日較差最小。四季平均氣溫日較差均呈現(xiàn)顯著的下降趨勢(shì)，下降幅度從大到小依次為冬季、春季、夏季、秋季。

（3）富裕縣逐月氣溫日較差中，5月氣溫日較差最大，為13.6 ℃，7 月最小，為10.1 ℃； 各月氣溫日較差的變化趨勢(shì)除8、9月份下降趨勢(shì)不顯著外，其余月份均呈現(xiàn)出顯著減小趨勢(shì)，1月份氣溫日較差的下降幅度最大，8月下降幅度最小。

（4）近56年來(lái)富裕縣最高氣溫增溫趨勢(shì)不顯著，最低氣溫顯著增溫是導(dǎo)致月、季、年平均氣溫日較差顯著下降的主要原因。

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