北安市近60年氣候變化特征分析

徐文龍 王麗新 李西磊 程思楠

[摘要]根據北安國家基本氣象站1958～2017年各項氣象資料，分析近60年北安市年平均氣溫波動變化，總體呈上升趨勢;年降水量略呈現下降趨勢，年降水量大小存在波動變化，有一個3～5年的變化周期，2010年以來年降水量比60年平均呈現增加趨勢;日照時數呈現周期變化的特點，線性趨勢略呈減少，趨勢變化不明顯，自1980年開始年代際變化小于20小時;初霜日變化趨勢是逐年延后，終霜日變化趨勢是逐年提前，無霜期天數呈現周期變化，存在3～6年周期，總體呈現增加趨勢，目前以每10年增加3.4天的趨勢增加。

[關鍵詞]北安市;氣候變化;氣溫;降水量;日照;無霜期;趨勢分析

[中圖分類號]P467 [文獻標識碼]A

1? ? 引言

北安市位于黑龍江省中北部、小興安嶺西南麓，是黑龍江省的大豆主產區，北安市氣象要素多變、氣象災害及衍生災害多發。對農業產生影響的氣候因子中氣溫是作物生長發育最重要的驅動因子。它不僅直接影響作物的生長發育進程及生長期長短 ，而且還影響光、水資源的利用效率和作物生產布局。主要分析作物生長期內的溫度、降水、日照、無霜期的變化，為區域氣候變化對農業生產影響的評估提供基礎依據。

2? ? 資料選取與研究方法

選用氣象資料序列完整且具有較好代表性的北安國家基本氣象觀測站1958～2017年逐年（月）氣溫、降水、日照、霜期資料為研究對象，采用小波分析、Mann～Kendall法、常規統計方法、線性趨勢分析、5年滑動平均等方法對北安市的主要氣象因子變化規律進行了分析。分析了北安市氣候變化的多時間尺度特征;根據各要素序列樣本集合特征，模擬出趨勢方程;通過對方程的計算，得出北安市近60年氣溫、降水、日照、霜期的變化特征，分析了各要素多時間尺度周期變化特征。

2.1? ? 氣溫變化特征

統計1958～2017年近60年氣溫資料，北安市60年的年平均氣溫0.8℃，年平均氣溫最低年份出現在1969年為-1.6℃，比歷年低2.4℃，年平均氣溫最高年份出現在2007年為2.7℃，比歷年高1.9℃。最熱月份出現在7月，歷年平均值為21.1℃，最冷月份為1月，歷年平均值為-23.6℃。

對年平均值進行五點二平滑，得出線性擬合和非線性多項式擬合，從圖1中看出近60年來北安氣溫變化具有一定的波動性，1959～2017年的年氣溫增溫平緩，一元線性和5階多項式擬合均呈上升趨勢。1970年代變化比較平緩， 1980年代以后氣溫開始升高，其中1987～2017年近30年增溫趨勢明顯。對歷年最低氣溫的變化分析發現，歷年最低氣溫變化則是較平緩。對北安各季氣溫變化分析，各季氣溫呈現上升趨勢，但各季增溫幅度差異較大。四季中，以冬季增溫最為明顯，春季增溫次之，則夏、秋季的變化趨勢并不明顯。

小波分析最暖年份的出現存在一個7～10年的周期，歷史最暖年份出現在2007年，1988年氣溫存在突變。從表1可以看出年代際年平均氣溫以每10年約0.4 ℃的幅度增加，從2011年開始與前10年相比年平均氣溫呈下降趨勢，但仍高于歷年平均值。

2.2? ? 年降水量

北安近60年平均降水量為530.0 mm，最大年降水量為785.1 mm，最小年降水量為312.2 mm，最大年降水量比最小年降水量多472.9mm。對年降水量進行一元線性回歸和3階多項式擬合如圖2，年降水量的線性變化趨勢并不明顯，未通過顯著性檢驗。小波分析近60年來北安的降水量變化，波動變化明顯，有一個3～5年的變化周期。從圖2可以看出：北安旱年、澇年是間隔出現的， 2012～2014年是降水高峰期，1967至1986年代中大多年份降水量偏少，北安連續兩年降水量偏少的概率較大，在67%以上。北安各月的平均降水量變率波動幅度較大，降水量最大月份在7月、最小月份在1月。降水量總體變化趨勢為冬季、春季、秋季降水量均略有增加，但夏季降水量呈現減少趨勢，7月份降水量減少特別顯著。近10年降水量變化呈增加趨勢。

2.3? ? 日照時數變化

北安市近60年年平均日照時數2572.6h，1年中7月日照時數最多，達265.9 h，其次為6月，為261.2 h。1年中12月日照時數最少，為136。5 h，其次為1月，為161.8 h。對日照時數進行一元線性回歸和5年滑動平均如圖2，從日照時數逐年的變化趨勢分析，北安市年日照時數呈現周期變化的特點，線性趨勢略呈減少，趨勢變化不明顯。通過小波分析，年日照時數存在準10年周期。

雖然北安市年日照時數呈現周期變化，但自1980年開始年代際變化小于20 小時，線性趨勢變化較小。與年降水量變化趨勢對比可以發現日照時數變化與降水量變化呈反相關性，一般降水量多的年份日照時數少，降水量少年份日照時數多。

2.4? ? 無霜期

根據北安市近60年無霜期數據，制作線性趨勢圖和3年滑動平均圖4，北安市近60年終霜日最早出現在4月26日，最晚出現在6月10日，終霜日變化趨勢是逐年提前，初霜日最早出現在8月30日，最晚出現在10月6日，初霜日變化趨勢是逐年延后。平均無霜期天數118.4天，無霜期天數呈現周期變化，存在3～6年周期，總體呈現增加趨勢，約以每10年增加3.4 天。2000年代比1960年代增加11.6d。無霜期低值年份出現在1960年代，最少年份出現在1968年為91d，高值年份出現在2000年后，大多數年份高于歷年平均值，在2000年至2017年的18年中只有2004年、2005年、2011年3年低于118d，最多年份出現在2016年為153d。

3? ? 結論

（1）近60a年平均溫度顯著增高，以冬季增溫較大，夏季增幅較小，夏秋變化不明顯。1980年后開始增溫，目前仍處于增暖氣候階段。前50a變化趨勢與黑龍江省變化趨勢一致。

（2）近60a年降水量呈現下降趨勢，年降水量大小存在周期變化，有3～5a的變化周期，近10a平均降水量比60a平均呈增加趨勢。自2000年開始降水量變化波動較前50a明顯增大，變化趨勢與黑龍江省變化趨勢不同。

（3）近60a北安市年日照時數呈現周期變化的特點，線性趨勢略呈減少，趨勢變化不明顯，自1980年開始年代際變化小于20 h。

（4）近60a初霜日變化趨勢是逐年延后，終霜日變化趨勢是逐年提前，無霜期天數呈現周期變化，存在3 ～6年周期，總體呈現增加趨勢，目前以每10年增加3.4 d的趨勢增加。

[參考文獻]

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