大興安嶺根河林區40年負積溫突變分析

張 茹，馬秀枝，劉愛業，郝晨陽，付 宇

(1.內蒙古農業大學 林學院，內蒙古 呼和浩特 010019;2.烏拉特前旗農牧和科技局，內蒙古 巴彥淖爾 014400)

全球變暖現已成為我國乃至國際上尤為重要的問題，氣候變暖持續上升造成我國自然資源及人類生產生活產生重大影響，對于農業方面影響尤為嚴重。在全球氣溫變暖的大背景下，我國平均氣溫明顯大于北半球乃至全球溫度，近50年內全球氣溫升高約0.85℃。作為我國北方高緯度地區，我國東北部地區溫度上升速率在1955年～2005年間達到0.3℃/10a～0.4℃/10a[1]。內蒙古地區地域遼闊，氣候變化較大，冷暖空氣季節性頻繁交匯引起負積溫產生明顯變化。負積溫作為冬季的重要性指標，是冬季平均溫度<0℃的溫度之和，負積溫不僅能反映農業生態變化，還與農作物培育等方面密切相關[2]。有研究表明[3]，1980年中后期甘肅省經歷連續暖冬使得冬季負積溫逐年減少，對人類生活中的經濟發展、農業生產、環境生態系統等均造成較大影響。桑建人等[4]的分析表明，經分析寧夏各地負積溫均呈現增加趨勢，但增加幅度在減小。筆者利用內蒙古大興安嶺林區根河氣象站1980年～2019年共計40年的日平均氣溫資料進行統計分析，對小于0℃積溫突變進行研究分析。

1 研究地區與研究方法

1.1 研究區域概況

內蒙古大興安嶺林區是我國最大林區，大興安嶺山脈是我國季風區和非季風區的分界線，對于我國林業及農業發展具有重大影響作用，因土質貧瘠，林木生長較慢，經受人類破壞恢復期漫長[5]。大興安嶺林區位于我國東北部，處于高緯度的高寒地區，具有冬季寒冷漫長和夏季炎熱短暫的特征，年平均溫度達到-3.5℃。

1.2 數據選取及研究方法

選取內蒙古大興安嶺林區根河氣象站1980年～2019年逐日平均溫度氣象數據，氣象數據資料由內蒙古自治區氣象局提供。采用一元線性趨勢、5日滑動平均法、距平分析法、MK檢驗等對負積溫變化進行研究分析。運用5日滑動平均法對日平均溫度數據進行處理，確定負積溫初始日期及終止日期，將初始日期到終止日期之間小于0℃溫度累計相加即為根河林區負積溫。MK突變檢驗即給定顯著性水平P<0.05，在檢驗過程中，在UF線超過0.05信度線之內，UF和UB線在信度線之間相交即為突變點[6]。

2 結果與分析

2.1 負積溫時間變化

近40年大興安嶺根河林區負積溫整體呈減少趨勢，多年平均值為-3 294.65℃，負積溫在-3 900℃～-3 700℃之間浮動，上升傾向率為48.181℃/10a。在20世紀80年代后期升高的趨勢明顯，在年際變化序列中，近40年負積溫最高的3個年份為1998年、2001年和2013年，最少的3年為1986年、2000年和2012年。2013年全省累年的平均積溫為歷年最高值，達到-2 842℃，最小值2000年為-3 823.3℃，兩者溫度相差達到981.3℃。研究區負積溫除1996年以外，1988年～1998年期間負積溫比較穩定，都在-3 300℃以上。1988年～2000年及2013年～2017年有明顯的持續性下降趨勢，其中1998年～2000年下降趨勢最為明顯，驟降896.2℃。1986年、2000年、2012年、2017年間有顯著增加的趨勢，其中，2012年～2013年增加趨勢最為明顯，變幅為842.4℃。

內蒙古大興安嶺根河林區負積溫年代際變化如圖1所示，整體呈現減少趨勢，20世紀90年代和21世紀10年代均低于多年平均值-3 294.65℃，負積溫年代際變化在-3 200℃～-3 500℃之間浮動，以20世紀90年代最少為3 204.36℃。20世紀80年代負積溫值明顯高于多年平均值，20世紀80年代為最高值3 237.17℃。

圖1 大興安嶺根河林區負積溫年代際變化

2.2 負積溫距平變化

如圖2所示，研究地負積溫距平變化具有一定的規律，上升傾向率為1.146℃/10a。1988年之前為負距平，其中，除1999年、2000年以外，1988年～1998年負積溫為正距平，且這2個時間段的距平數值均較大，其中最大負距平為-573.86℃(2000年)和最大正距平為407.44℃(2013年)，2000年～2008年負積溫距平以振蕩為主。負積溫距平在1986年、2000年、2012年、2017年均呈現升高趨勢，其中在2012年～2013年距平升高趨勢尤為明顯，為842.4℃。負積溫距平在1988年～2000年以及2013年～2017年均呈現波動式減小的趨勢，減小幅度為896.2℃。

2.3 負積溫突變分析

由1980年～2018年內蒙古大興安嶺林區負積溫序列的MK檢驗結果可以看出(見圖2)，負積溫UF和UB線波動起伏明顯，負積溫于20世紀80年代和21世紀00年代區間內發生了多次突變，負積溫UF線從1987年開始呈上升趨勢，于1993年通過0.05水平檢驗，UF和UB交點均在置信區間內。UF和UB線波動較大，說明負積溫在該時間范圍內突變顯著，在1987年以前UF線基本呈升降起伏的波動趨勢，1987年開始上升趨勢明顯，1999年～2009年期間UF和UB較為穩定。UF在2009年開始顯著持續下降，并與UB線相交，2009年即為突變時間。

由圖2和圖3共同分析可知，負積溫均在1987年有上升趨勢，距平圖于1986年～1988年呈現上升趨勢，負積溫UF和UB線于1987年產生交點，發生突變；負積溫距平在1998年～2000年呈現減小的趨勢，負積溫UF和UB線于1999年產生交點，發生突變，突變分析圖及負積溫距平圖負積溫發生變化時間具有一致性。

3 結束語

近40年大興安嶺根河林區負積溫整體呈減少趨勢，總體溫度呈升高趨勢，上升傾向率為48.181℃/10a。內蒙古大興安嶺根河林區負積溫年代際變化整體呈現減少趨勢，20世紀90年代最少為3 204.36℃，20世紀80年代為最高值3 237.17℃。內蒙古大興安嶺根河林區負積溫距平中最大負距平-573.86℃(2000年)、最大正距平為407.44℃(2013年)，2000年～2008年負積溫距平以振蕩為主。負積溫距平在2012年～2013年距平升高趨勢尤為明顯，負積溫距平在1988年～2000年以及2013年～2017年均呈現波動式減小的趨勢。負積溫距平及突變圖共同分析可知1987年和1999年均發生大幅度變化。