鐵嶺市極端氣溫變化趨勢及對農作物生長影響研究

龐麗英 龐立潔 張明哲 董震元

(遼寧省鐵嶺市氣象局，遼寧 鐵嶺 112608)

引言

IPCC第五次評估報告顯示，1880—2012年全球地表平均溫度已升高了0.85℃[1]。近年來，我國學者針對氣候變化方面開展了大量研究，劉吉峰等[2]對我國極端氣候溫度的變化特征進行研究，結果表明，中國北方地區的極端最低氣溫的數值普遍上升而且上升幅度較大，同時極端最高溫度在東部地區普遍下降。任國玉等[3]對國內近50a氣候變化特征展開探究認為，近50a來我國的平均溫度上升幅度要比全球同期溫度上升幅度大。翟少婧等[4]利用1954—2011年我國大陸142站逐日最高、最低氣溫資料,采用EOF等統計分析方法對近58a我國大陸極端溫度的基本變化特征進行分析，并探究其對氣候變暖的響應程度。司鵬等[5]也對局部地區氣溫變化及對農業生產的影響展開了研究,并獲得了極大成效。鐵嶺市隸屬于遼寧省，地處遼寧省北部，松遼平原終端，境內屬溫帶大陸性季風氣候，鐵嶺市整體氣候特征為干濕季節分明、雨熱同季。在全球氣候變暖背景下，鐵嶺市氣候也經常會出現一些異常變化，并對農業生產帶來不同程度的影響。基于此，分析鐵嶺市極端氣溫變化趨勢及其對農作物生長的影響，為今后更好地應對極端異常氣候，推動鐵嶺市農業的健康生產給予科學指導。

1 資料與方法

氣象數據主要涵蓋鐵嶺市1981—2020年的極端最高氣溫、極端最低氣溫逐月觀測數據資料。主要采取線性氣候傾向率數理統計分析方法來分析鐵嶺市極端氣溫變化趨勢。

2 鐵嶺市極端氣溫變化趨勢分析

2.1 鐵嶺市極端最高氣溫變化趨勢

2.1.1 鐵嶺市極端最高氣溫年際變化趨勢

通過1981—2020年鐵嶺市年極端最高氣溫變化趨勢可知，近40a鐵嶺市極端最高氣溫呈波動增加變化趨勢，鐵嶺市極端最高溫度線性傾向率為0.627℃·10a-1,即平均每10a極端最高氣溫約增加0.627℃。此外，1981—2020年鐵嶺市極端最高氣溫的平均值為34.4℃，年最大值為37.7℃(2018年)，年最小值為31.4℃(1985年)，極端最高氣溫年較差為6.3℃，見圖1。

圖1 1981—2020年鐵嶺市極端最高氣溫年際變化趨勢

2.1.2 鐵嶺市四季極端最高氣溫變化趨勢

通過統計資料能夠發現，近40a鐵嶺市春季、夏季、秋季、冬季極端最高氣溫氣候平均值分別是31.0℃、34.3℃、29.6℃、8.6℃。其中，鐵嶺市春季極端最高氣溫最大值是37.4℃(2019年)，最小值為26.5℃(1990年)。夏季極端最高氣溫最大值是37.7℃(2018年)，最小值是31.4℃(1985年)；秋季極端最高氣溫最大值是33.3℃(1999年)，最小值是26.7℃(2016年)。冬季極端最高氣溫最大值是17.5℃(1992年)，最小值為1.7℃(2005年)。分析鐵嶺市極端最高氣溫季節動態情況可知，1981—2020年鐵嶺市四季年極端最高溫度年際間波動比較顯著，總體表現為上升趨勢，鐵嶺市春季、夏季、秋季、冬季極端最高溫度的上升速率分別為0.544℃·10a-1、0.583℃·10a-1、0.424℃·10a-1、0.963℃·10a-1，見圖2。由此可知，鐵嶺市極端最高氣溫上升幅度最為明顯的季節是冬季，夏季、春季次之，秋季增幅最小。

圖2 1981—2020年鐵嶺市四季極端最高氣溫變化趨勢

2.2 鐵嶺市極端最低氣溫變化趨勢

2.2.1 鐵嶺市極端最低氣溫年際變化趨勢

從1981—2020年鐵嶺市年極端最低氣溫變化趨勢可知，近40a鐵嶺市極端最低氣溫總體上呈波動上升變化趨勢，極端最低氣溫的線性傾向率為0.171℃·10a-1,即平均每10a極端最低溫度約增加0.171℃，見圖3。此外，近40a鐵嶺市極端最低氣溫氣候平均值為-26.1℃，年最大值為-20.9℃(1995年)，年最小值為-34.6℃(2001年)。

圖3 1981—2020年鐵嶺市極端最低氣溫年際變化趨勢

2.2.2 鐵嶺市四季極端最低氣溫變化趨勢

通過統計資料不難發現，近40a鐵嶺市從春季至冬季4個季節中除了夏季極端最低溫度平均值>0℃之外，其它3季平均值均不超過0℃，四季極端最低氣溫平均值分別是-13.6℃、10.7℃、-14.4℃、-26.1℃；其中，春季極端最低氣溫最大值為-6.6℃(1990年)，最小值為-18.2℃(2003年)。夏季極端最低氣溫最大值是13.8℃(2014年)，最小值是5.4℃(1992年)；秋季極端最低氣溫最大值為-9.4℃(1994年)，最小值是-20.8℃(1992年)。冬季極端最低氣溫氣候平均值為-26.1℃，年最大值為-20.9℃(1995年)，年最小值為-34.6℃(2001年)。分析鐵嶺市極端最低氣溫季節動態情況可知，1981—2020年鐵嶺市四季年極端最低溫度年際間波動比較顯著，總體表現為持續增溫的動態趨勢，見圖4。然而不同的季節，其極端最高氣溫的上升幅度也不完全相同。近40a鐵嶺市春季、夏季、秋季、冬季極端最低溫度的上升速率分別為0.249℃·10a-1、0.21℃·10a-1、0.196℃·10a-1、0.171℃·10a-1。上升幅度最為明顯的季節是春季，夏季、秋季差不多，冬季增幅最小。

圖4 1981—2020年鐵嶺市四季極端最低氣溫變化趨勢

3 鐵嶺市極端氣溫變化對農作物生長的影響

由上述內容可知，1981—2020年鐵嶺市極端最高氣溫以及極端最低氣溫年變化、四季變化均呈增溫趨勢，這說明鐵嶺市具有顯著的暖化趨勢。這種增暖態勢下，低溫冷害天氣減少，農作物春播期有所提前，作物種植帶將向北邊移動，能夠改變鐵嶺市作物種植結構，1a1熟作物逐漸朝著1a2熟轉變。但與此同時，溫度的持續上升會給害蟲、病菌的生長發育帶來更加適宜的環境，導致農作物病蟲害的發生幾率有所上升。特別是冬季的變暖非常適宜于農作物病蟲安全越冬，使得病蟲害繁衍的代數有所增加，同時病蟲害的潛育期逐漸縮短,導致病蟲害不管是在數量方面還是在類型方面均大幅增加。鐵嶺市主要的農作物病蟲害涵蓋稻曲病、稻瘟病、稻縱卷葉螟、稻飛虱、稻螟蟲等。稻曲病通常發生在水穗部，主要對稻穗造成危害，使得谷粒受影響，形成墨綠色或黃色粉團含有病菌，影響水稻品質；稻瘟病通常發生于盛夏，該時間段是鐵嶺市水稻旺長階段，稻瘟病會對水稻作物造成極大危害；稻縱卷葉螟主要以幼蟲危害水稻，幼蟲取食水稻葉片造成白葉，不利于水稻光合作用，會導致水稻大幅減產，對水稻的正常生長發育產生嚴重危害。氣候變暖還會使得遷飛性害蟲減少飛出的時間，更早為害作物生產區，遷飛性害蟲的種群高峰期提前，會引發大面積的病蟲害，影響農作物的健康生長發育。

4 結論

近40a鐵嶺市極端最高氣溫呈波動增加變化趨勢，鐵嶺市極端最高溫度線性傾向率為0.627℃·10a-1,極端最高氣溫的平均值為34.4℃；鐵嶺市春季、夏季、秋季、冬季極端最高氣溫氣候平均值分別是31.0℃、34.3℃、29.6℃、8.6℃;極端最高溫度的上升速率分別為0.544℃·10a-1、0.583℃·10a-1、0.424℃·10a-1、0.963℃·10a-1。

近40a鐵嶺市極端最低氣溫總體上呈波動上升變化趨勢，極端最低氣溫的線性傾向率為0.171℃·10a-1,四季極端最低氣溫平均值分別是-13.6℃、10.7℃、-14.4℃、-26.1℃;近40a鐵嶺市春季、夏季、秋季、冬季極端最低溫度的上升速率分別為0.249℃·10a-1、0.21℃·10a-1、0.196℃·10a-1、0.171℃·10a-1。

鐵嶺市逐年極端最高氣溫、極端最低氣溫均呈上升趨勢。在增暖的態勢下，雖然低溫冷害天氣減少，農作物春播期有所提前，鐵嶺市作物種植結構發生不同程度的變化，1a1熟作物逐漸朝著1a2熟轉變；但是會導致農業病蟲害出現幾率增加，需要注重作物病蟲害的防治工作。