基于Mann-Kendall法的林芝市農業界限溫度變化特征分析

李夢寒

摘要 ? ?為探明1971年以來林芝市農業氣象界限溫度變化及突變情況，采用五日滑動分析法和Mann-Kendall趨勢分析法計算初始日、終止日、持續天數等≥0 ℃農業氣象界限溫度指標。結果表明，林芝市起始日變幅較大，介于1—2月之間;終止日變幅較小，集中在12月，且隨著年份的增大，呈現出一定的延期趨勢。持續天數呈現明顯增長趨勢。1975年存在1個突變點，且部分年份為0.05水平上的顯著性增溫。建議林芝市青稞、油菜等春播作物可以進行適時早播或冬播。

關鍵詞 ? ?農業界限溫度;變化特征;Mann-Kendall法;西藏林芝

中圖分類號 ? ?P423.3;S161.2 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）23-0177-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstract ? ?In order to explore the change and sudden change situation of agricultural boundary temperature in Linzhi City since 1971，the agricultural boundary temperature（≥0 ℃）indexes such as initial day，terminal day and duration were calculated by using 5-day sliding average analysis and Mann-Kendall method. The results showed that the range of initial day in Linzhi City was wide，which was from January to February;the range of terminal day was narrow，which was concentrated in December，and there was a delayed trend year by year. The duration showed an obvious increase trend. There was a sudden change point in 1975，and the temperature increased significantly at the level of 0.05 in some years. Its suggested that barley，rape and other spring crops could be sowed in advance or in winter.

Key words ? ?agricultural boundary temperature;change characteristic;Mann-Kendall method;Linzhi Tibet

林芝市，俗稱工布，藏語寓意為“太陽的寶座”，位于西藏東南部，地處北緯26°52′～30°40′、東經92°09′～98°47′之間，平均海拔3 100 m，全年平均氣溫約8.5 ℃，年降雨量約650 mm，年日照時數2 000 h左右[1]。目前，林芝市轄巴宜區、米林縣、工布江達縣、波密縣、朗縣、察隅縣、墨脫縣等7個區縣，所轄區域熟制多為一年一熟，僅有察隅縣、墨脫縣部分鄉鎮為兩年三熟或一年兩熟;主要作物種類為青稞、小麥、油菜、馬鈴薯、豌豆等喜涼作物，其中，青稞、小麥等麥類作物種植面積最大、總產最高。2016年林芝市小麥、青稞播種面積占該市糧食作物播種面積的70%，約為全年作物播種總面積的56%，二者的產量為當年糧食作物總產量的66%[2]。熱量條件與農業生產息息相關，決定著一個地區的耕作制度，也影響著一個作物的育種方向和栽培技術措施[3]。農業氣象界限溫度是衡量一個地區熱量的重要指標，通常是指日平均氣溫穩定通過0、5、10、15、20 ℃等某一界限溫度的初始日、終止日及持續天數[4]。0、5、10、15、20 ℃農業氣象界限溫度分別代表農耕適宜期、越冬作物活動期、越冬作物活躍期、喜溫作物生長適宜區、喜溫作物生長旺盛期。因林芝市熟制多為一年一熟且以春播為主，所以日平均氣溫穩定通過0 ℃界限溫度對農業生產具有重要的意義。近年來，國內外學者對青藏高原氣候變化關注甚多，主要研究集中在氣候變化特征[5-6]及其對湖泊、冰川、凍土等地形地貌、農業、林業、牧業等影響[7-10];針對林芝市的氣候變化研究較少且多為降水方面的研究[11-12]，而對林芝市熱量方面的關注較少[13-14]。本研究立足于西藏林芝市，以與林芝農業生產密切相關的≥0 ℃農業氣象界限溫度為研究對象，利用五日滑動平均法和Mann-Kendall趨勢檢驗法剖析1971—2015年間0 ℃農業界限溫度的變化特征及突變情況，以期為林芝市農業部門調整種植制度、改良作物栽培技術措施提供一定的理論參考。

1 ? ?數據來源與處理方法

1.1 ? ?數據來源

1971—2015年逐日平均氣溫數據來源于中國氣象數據網林芝氣象觀測站點數據。

1.2 ? ?數據處理方法

1.2.1 ? ?五日滑動平均法。1971—2015年間逐年≥0 ℃起始日和終止日用五日滑動平均法[15]進行計算，以每一年逐日平均氣溫數據為1個長序列，在每年春季升溫時段內找出最早1個≥0 ℃的日期，并在此基礎上向前選取鄰近4 d日平均氣溫，計算5 d平均氣溫，若5 d平均氣溫≥0 ℃，將最早出現≥0 ℃那一日的日期記為初始日;若5 d平均氣溫<0 ℃，則依次向下滑動計算相鄰5 d平均氣溫，直到5 d平均數 ≥0 ℃為止，并以該組5 d內最早出現≥0 ℃的日期作為初始日。在每年秋、冬季降溫時段內，找出第1個<0 ℃的日期，并向前推4 d，計算5 d平均氣溫算術平均數，按日序找出最后一個5 d平均氣溫平均值≥0 ℃的時段，并以該時段內最后一個≥0 ℃的日期為終止日。用各年起始日和終止日數據計算相應年份≥0 ℃農業界限溫度持續時間，以天數為單位。

1.2.2 ? ?Mann-Kendall法。Mann-Kendall法屬于趨勢檢驗法，被國內外氣象學家及組織推薦并廣泛應用于涉及時間序列的氣象資料的非參數檢驗，該方法適用于無分布形態的樣本或總體，具有定量化程度較高、檢測范圍廣的特點，即使存在少量異常數值，也不影響其檢驗結果，尤其適用于順序變量和類型變量。

2 ? ?結果與分析

2.1 ? ?農業界限溫度（≥0 ℃）指標概況

通過五日滑動平均數計算1971—2015年間≥0 ℃農業氣象界限溫度的起始日、終止日和持續天數，具體結果見表1?？梢?，起始日變幅為1月1日至2月28日，跨期59 d;終止日出現的最早日期為11月30日，最晚日期為12月31日，相對于起始日而言，終止日變幅較小，變化范圍在31 d以內。持續時間變動范圍介于277～364 d之間，平均值為328 d。

2.2 ? ?Mann-Kendall法分析數據序列突變分析

以1971—2015年間林芝市農業氣象界限溫度持續天數為數據序列，用Mann-Kendall趨勢檢驗法分析其突變情況，結果見圖1。可見，除1972年UF檢驗統計量<0外，其余各年份UF值均≥0;1987年、1988年、1990年3個年份UF值>1.96，通過了0.05水平上的趨勢檢驗。如果曲線UF和UB的交叉點位于信度線之間，這點便是突變點，由圖1可以看出，1971—2015年間存在1個突變位點，即1975年。盡管該時間段內僅有1987—1990年間農業界限溫度呈現較為顯著的增長趨勢，其余各年份間也表現出波動性增長的變化規律。根據氣溫變化情況，林芝市農業氣象界限溫度大體可以分為3個階段：1971—1990年間快速上升期;1991—1998年間持續下降期;1999—2015年波動式上升期。

3 ? ?結論與討論

通過運用五日滑動平均法對1971—2015年間日平均氣溫數據序列進行≥0 ℃農業氣象界限溫度的初始日、終止日的計算，最終獲得了其持續天數，并以此為對象，進一步進行Mann-Kendall趨勢檢驗。綜合以上結果，可以得出以下結論。

（1）起始日指標較不穩定，變幅介于1月1日至2月28日之間，未依據年份呈現出有規律變化趨勢，始終處于波動狀態。終止日指標相對穩定，變化范圍較小，集中在12月，大體上呈現出年份越早，終止日越早;年份越晚，終止日越晚的趨勢。

（2）由Mann-Kendall趨勢分析可知，1971年以來林芝市農業氣象界限溫度表現出增溫趨勢，有部分時間段達到了0.05水平上的顯著性增溫趨勢，而且在1975年出現了1個突變點。

（3）目前，林芝市青稞、油菜、豌豆春播時間為3月中下旬，集中在3月20—28日之間。因青稞、油菜、豌豆種子在日平均氣溫穩定通過0 ℃即可發芽，所以在水利條件較好、不需要考慮作物需水關鍵期的區域可以提早播種，而在灌溉條件較差的地方則需要依據當地降水情況適時播種。鑒于≥0 ℃農業氣象界限溫度持續日數增長和終止日相對穩定，林芝市青稞、小麥、油菜等作物可以考慮由春播改為冬播或提前春播。

4 ? ?參考文獻

[1] 杜軍.西藏農業氣候資源區劃[M].北京：氣象出版社，2007：24-28.

[2] 西藏自治區統計局，國家統計局西藏調查總隊.西藏統計年鑒2017[M].北京：中國統計出版社，2018：149-175.

[3] 曹敏建.耕作學[M].1版.北京：中國農業出版社，2013：22-42.

[4] 肖金香，穆彪，胡飛，等.農業氣象學[M].2版.北京：高等教育出版社，2009：211-212.

[5] 楊春艷，沈渭壽，林乃峰，等.西藏高原氣候變化及其差異[J].2014，37（2）：290-297.

[6] 吳紹洪，尹云鶴，鄭度，等.青藏高原近30年氣候變化趨勢[J].地理學報，2005，60（1）：3-11.

[7] 高思如，曾文釗，吳青柏，等.1990—2014年西藏季節凍土最大凍結深度的時空變化[J].冰川凍土，2018（2）：223-230.

[8] 趙旺林，羅天祥，張林，等.氣候變化與放牧對西藏典型高寒荒漠草地植被指數變化的相對影響[J].生態學報，2019，39（22）：1-9.

[9] 陳寶雄，王景升，冉琮千，等.1954—2009年藏東南林區的氣候變化特征[J].氣候變化研究進展，2012（1）：43-47.

[10] 徐華軍，楊曉光，王文峰，等.氣候變化背景下中國農業氣候資源變化Ⅶ.青藏高原干旱半干旱區農業氣候資源變化特征[J].應用生態學報，2011，22（7）：1817-1824.

[11] 陳寧生，周海波，胡桂勝，等.氣候變化影響下林芝地區泥石流發育規律研究[J].氣候變化研究進展，2011（6）：412-417.

[12] 劉曉宏，秦大河，邵雪梅，等.西藏林芝地區近350a來降水變化及突變分析[J].冰川凍土，2003（4）：375-379.

[13] 陳保西，王曉玲，隅竹.近50年林芝淺層地溫對氣候變化的響應[J].西藏科技，2011（6）：59-61.

[14] ?趙興炳，彭斌，秦寧生，等.青藏高原不同地區夏季近地層能量輸送與微氣象特征比較分析[J].高原山地氣象研究，2011（1）：8-13.

[15] 楊曉光，陳阜.氣候變化對中國種植制度影響研究[M].北京：氣象出版社，2014：21-22.