吉林市冬季氣候變化對設施農業的影響

楊俊玲 王立民 李濤 鮑晶

摘要 利用吉林市氣象臺的氣象觀測資料建立時間序列，采用數理統計、趨勢相關分析和Mann-Kendall突變檢驗，對吉林的氣溫、降水和日照年序列進行了分析，以揭示吉林氣候變化特征及其突變事實。結果表明，近57年來因氣候變暖，吉林市冬季溫度升高，氣候要素變化穩定性較差。冬季氣溫升高、日照減少、降水量增加、連續陰雨天數增多等氣象要素不穩定變化是吉林冬季氣候特點，這種氣候特點對設施農業影響較大。

關鍵詞 冬季氣候資源;趨勢變化;設施農業;Mann-Kendall檢驗

中圖分類號：P467 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2020）02-114-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.02.045

Influence of Winter Climate Change on Facility Agriculture in Jilin City

YANG Jun-ling? et al（Jilin Meteorological Bureau，Jilin，Jilin 132013）

Abstract Based on the meteorological observation data of Jilin meteorological station，the time series was established，and the temperature，precipitation and sunshine year series of Jilin were analyzed by using mathematical statistics，trend correlation analysis and Mann Kendall mutation test，so as to reveal the climate change characteristics and mutation facts of Jilin. The results showed that in recent 57 years，due to climate warming，the temperature of Jilin City in winter increased，and the stability of climate change was poor. The unstable changes of meteorological elements such as the increase of winter temperature，the decrease of sunshine，the increase of precipitation and the increase of continuous rainy days were the characteristics of Jilin winter climate，which had a great impact on facility agriculture.

Key words? ?Winter climate resources;Trend change;Facility agriculture;Mann？-Kendall test

氣候的變化，往往是制約地區經濟發展，特別是農業發展的重要因素，尤其在全球氣候日趨異常的情況下，充分認識和掌握氣候變化規律，科學合理地利用氣候資源，對發展農村經濟十分重要。林學椿研究近40年我國氣候趨勢指出，我國年平均氣溫以0.04℃/10年的傾向率上升，年降水量以12.66 mm/10年速度減少，而長江流域及西南地區的年平均氣溫不但沒有增加，反而呈下降趨勢[1]。氣候變暖、冬季氣溫升高突出[2-4]，使氣候變化更加不穩定[5]，給冬季農業發展帶來阻礙。據最新研究，近40年（1971—2010年）吉林平均氣溫線性趨勢升高，日照線性減少，降水線性增加[6]。分析和掌握吉林冬季氣候變化特點對發展設施農業有著重要意義。筆者利用吉林地區1961—2017年氣象資料，研究冬季氣候變化特征，并討論冬季氣候變化對設施農業的影響及應對策略，旨在為該地區發展冬季設施農業提供農業氣候學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

吉林市地處吉林省中部偏東，松遼平原向長白山過渡地帶，屬于溫帶大陸性季風氣候，四季分明，氣溫年較差較大，春季少雨、干燥、多大風，夏季溫熱多雨，秋季涼爽多晴好天氣，晝夜溫差較大，冬季漫長寒冷。吉林地區一年一熟耕作制，4—9月為大田耕作期;9月中下旬至翌年4月為有霜期，是設施農業塑料大棚生產栽培期;11月至翌年2月為較寒冷期。過去其他時節瓜果、蔬菜提供大部分靠外運，只有極少部分靠當地設施農業提供。近年來，隨著人們對設施農業的高度重視，設施農業取得了突飛猛進的發展，規模迅速擴大，效益逐年提高。設施農業以其避災、高效、穩定增收的優勢，已經成為北方農村經濟的重要支柱產業。

1.2 資料來源與分析方法

選用吉林市氣象局1961—2017年的氣溫、降水量和日照時數資料，采用常規統計和線性回歸趨勢分析、Mann-Kendall突變檢驗，對冬季平均氣溫、降水量和日照時數的變化趨勢、規律進行分析。趨勢分析利用計算的氣象要素時間序列，以時間t為自變量，要素y為因變量，建立一元回歸方程：y（t）=a+bt， 其中，b為線性趨勢項，b>0表示遞增，b<0表示遞減，b=0時表示沒有變化。b×10為變化傾向率，其單位為某要素單位/10年。

Mann-Kendall為非參數統計方法，主要用于分析氣象、水文要素在時間序列上的變化趨勢和突變狀況，應用中樣本無需遵從正態分布，且檢驗結果不受少數異常值干擾。Mann-Kendall檢驗方法通過構造正序列UF和逆序列UB進行計算，根據正逆序列統計量的曲線判斷變化趨勢及突變特征。如果2條曲線超過臨界直線，則表明上升或下降趨勢顯著，如果2條曲線出現交點，且交點在臨界直線之間，那么交點對應的時刻就是突變開始的時刻。該檢驗方法具有檢驗范圍寬、定量化程度高、人為性小等特點，而且可以明確突變開始的時間，并指出突變區域。

2 結果與分析

2.1 氣候因子冬季變化特征

由圖1和表1的分析可見，吉林冬季平均氣溫自1961年以來呈波動上升趨勢，上升率為0.63℃/10年。20世紀60年代吉林平均氣溫為-12.86℃，70年代年平均氣溫為-12.22℃，上升幅度高達0.64℃;80年代年平均氣溫為-11.91℃，與70年代相比，上升幅度達0.31℃;90年代年平均氣溫躍升為-11.48℃，與80年代相比，上升幅度高達0.43℃;2001—2017年，年平均氣溫躍升為-9.8℃，與20世紀90年代相比，上升幅度為1.68℃。

由圖2及表1的分析可見，與氣溫變化規律相同，吉林降水量呈上升趨勢，上升率6.76 mm/10年。20世紀60年代年降水量34.08 mm左右，70、80和90年代年均降雨量在27.0～33.0 mm變化，屬于少雨時段;進入21世紀，冬季降水量急劇上升，21世紀初期的10年年均降水量為49.90 mm左右，2011—2016年年均降水量達到62.30 mm左右，吉林氣候總體上呈現高溫多雨的特征。

由圖3及表1的分析可見，日照與溫度、降水變化規律不同，吉林冬季日照呈逐年減少趨勢，下降率為-34.1 h/10年。

由圖4及表1的分析可見，極端最低氣溫呈上升趨勢，上升率1.35℃/10年。20世紀70、80年代變化不大，進入21世紀氣溫明顯升高，升溫幅度較大。

2.2 氣候因子的突變檢驗

由圖5可見，吉林冬季平均氣溫的UF和UB曲線在置信度區間95%（α=0.05）內有交叉點，交叉點通過了95%（α=0.05）顯著水平檢驗，說明吉林冬季平均氣溫在1985年后有暖突變。1961—1982年，UF曲線值小于0，表明年平均氣溫呈下降趨勢，1983年以來年平均氣溫呈增加趨勢，尤其1990年以后，UF線超出臨界值范圍，表明年平均氣溫呈現顯著升高的趨勢。

由圖6可見，吉林冬季降水量的UF和UB曲線在1988年前后有交叉，冬季降水量自1982年以后呈上升趨勢，尤其是1988—2016年，冬季降水量增加趨勢明顯，表明冬季降水量在1988年后發生突變。

3 結論與討論

（1）吉林近57年來，冬季氣溫條件總體升高對設施農業的生產有利，但日照資源卻呈較為明顯的減少趨勢，這對設施農業生產可能造成不利影響。

（2）由于冬季降水呈上升趨勢，陰雨天數較多。低溫和連陰天等影響設施農業生產的主要氣象災害在近57年來均有加重趨勢。低溫災害總體上雖然因為氣溫的升高而減少，但能夠對設施農業生產造成顯著影響的中度和重度低溫災害卻呈增加的趨勢。連陰天災害的變化較低溫災害更為明顯。

（3）按照近57年的氣候變化趨勢，氣溫總體利于設施農業生產，但日照條件則越發不利于設施農業生產。同時，極端的低溫災害和連陰天災害也可能會呈增加趨勢。因此，對于未來的設施農業生產和布局而言，應在充分利用有利的氣候資源發展設施農業的同時，做好應對極端低溫和寡照等氣象災害的準備。光照時間日趨減少、氣溫變化幅度大是吉林地區冬季設施農業的氣候特點，尤其1、2月的低溫寡照對設施農業及蔬菜大棚生產顯現能源不足，在栽培過程中盡可能躲避寒冷或增加取暖設備，確保設施作物不受凍害。

參考文獻

[1] 林學椿.近40年我國氣候趨勢[J].氣象，1990，16（10）：16-21.

[2] 丁一匯，任國玉，石廣玉，等.氣候變化國家評估報告（I）：中國氣候變化的歷史和未來趨勢[J].氣候變化研究進展，2006，2（1）：3-8.

[3] 秦大河，羅勇，陳振林.氣候變化科學的最新進展：IPCC第四次評估綜合報告解析[J].氣候變化研究進展，2007，3（6）：311-314.

[4] 朱敏嘉，茅彧，王濤，等.山西主要氣候資源探析[J].山西農業科學，2010，38（7）：77-79.

[5] 唐紅玉，翟盤茂，王震宇.1951—2002年中國平均最高、最低氣溫及日較差變化[J].氣候與環境研究，2005，10（4）：728-735.

[6] 楊俊玲，梁鳳霞，王曉騰吉林市1997—2010年主要氣象要素變化特征分析[J].吉林氣象，2012（4）：15-16.

責任編輯：鄭丹丹