氣候變暖背景下濟南農業氣候資源特征

朱漢青，王 鵬

1.濟南章丘區氣象局，山東濟南 250200；2.濟寧兗州區氣象局，山東兗州 272100

國際氣候變化專門委員會第三次國家氣候變化評估報告指出，近百年來全球地表平均氣溫增加了0.56℃~0.92℃[1]。與此同時，我國地表氣溫的升溫速率遠高于同期其他國家[2]。在全球氣候變暖的背景下，氣候的變化會改變農業氣候資源，進而增強了農業生產的不穩定性，不僅影響農業作物的生產布局及其產量，還會影響作物的能耗，從而導致作物的經濟效益存在差異。氣候變暖會促進農作物光合作用，延長作物的生長期，會導致一些作物無法適應該變化而減產，對農業的影響總體上弊大于利[3]。

中國地域廣闊、緯度跨度大，農業氣候資源具有明顯的地域分布差異特征，該資源的改變將對我國農業的可持續發展產生重大的影響[4]。氣候變暖對我國農業氣候資源的影響在各尺度層面引起了廣泛關注，包括局地尺度、區域尺度和全國尺度[5-7]。胡琦等[8]研究近50年中國熱量資源變化特征指出，全國平均氣溫每10年上升2.7℃，積溫每10年增加趨勢約為 70℃·d，增暖趨勢顯著。

濟南位于山東省中部，華北平原東南邊緣。地處魯中南低海拔丘陵與魯西北沖積平原交界處。地形可分為北部為黃河流域區、中部平原區、南部盆地區。濟南屬于暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，年平均氣溫為13.7℃[9]。選取濟南7個具有代表性的氣象站1967—2017年的常規氣象觀測資料，研究了濟南近50年來農業氣候資源變化特征，為充分利用當地熱量和光照資源、因地制宜合理規劃農業生產提供農業氣候方面的依據。

1 熱量資源變化

1.1 氣溫

近50年濟南平均氣溫總體趨勢自東向西逐漸下降，西部的濟陽、商河、萊蕪低于東部的長清、平陰、本站。位于濟南中心區域的本站地區氣溫最高，分析原因為中心城市化發展水平最高，城市熱島效應最嚴重，導致該區域氣溫明顯高于其他地區。

經分析，1957—2015年濟南年平均氣溫為13.7℃，極端最高氣溫為42.0℃，出現在2002年；極端最低氣溫為-26.8℃，出現在1985年。從圖1可看出，近50年濟南年平均氣溫呈現上升趨勢，平均每10年氣溫上升0.27℃。50 年氣溫升高了近1.6℃，氣溫變幅較大，升溫趨勢顯著，對全球氣候變暖有積極的響應。近年來，濟南城鎮化的加劇和農業結構的調整，使得地面表層發生變化，也是濟南氣溫升高的重要影響因子。

圖1 近50年濟南年平均氣溫變化

分析濟南近50年各季的氣溫變化特征，季節按氣象學意義上的劃分標準進行劃分，以3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至翌年2月為冬季。從季變化特征來看（圖2），濟南除夏季平均氣溫變化呈現出下降趨勢，其他季節平均氣溫變化趨勢均呈現上升趨勢，其中冬季升溫趨勢最顯著（通過0.01水平的顯著檢驗），其次是春、秋季。

圖2 近50年濟南各季平均氣溫變化

1.2 積溫

作為農業氣候資源的重要指標之一，積溫變化特征和空間分布規律對分析地區熱量資源變化特征、編制氣候區劃及預報物候期具有重要的指導意義。春季日平均氣溫穩定通過10℃以后，大部分作物進入播種與生長期，因此在以往的熱量資源鑒定中，將日平均氣溫≥10℃的日期作為大田作物的播種期。

圖3為濟南近50年平均≥10℃積溫歷年變化，可見濟南平均≥10℃積溫呈顯著增加趨勢，增幅為27.6℃·d/10年（通過0.05水平的顯著檢驗），該變化特征反映了熱量資源的增加，對喜溫作物如水稻、玉米、棉花的生長有利。同時，平均≥10℃積溫與氣溫的相關系數為0.84，通過了0.05顯著性水平檢驗，反映出兩者具有較好的相關性。

圖3 近50年濟南平均≥10℃積溫變化

2 光照

濟南光照資源充足，各地區的日照時數呈現出一定的地域性差異。除商河、長清，其余地區月平均日照時數均偏少。濟南月平均日照時數為203.97 h，位于最北端的商河月平均日照時數最多，為219.20 h，位于東部的章丘最少，為197.58 h。

統計分析月平均日照時數的年際變化，由圖6可以看出總體呈下降趨勢，氣候傾向率為9.3 h/10年（通過0.05水平的顯著檢驗），日照時數從1967年的232.37 h降至2017年的198.87 h。分析該變化的原因在于一方面濟南近年來工業發展迅速，排放工廠廢棄物的增多導致大氣中固體顆粒物濃度上升；另一方面濟南城市化進程不斷加快，地表覆蓋類型的改變，導致近地表日照時數在近50年間逐漸減少，該趨勢反映了濟南光照資源的減少，不利于農作物生長。

近50年來，日照時數最高值為239.28 h，出現在1968年7月，最低日照時數為169.21 h，出現在2003年12月（圖4）。

圖4 近50年濟南月均日照時數變化

從日照時數季變化特征來看，1967—2017年，濟南各季的日照時數總體上均呈現減少趨勢，其中夏季日照時數減少態勢最顯著（通過0.01水平的顯著檢驗），其次依次為秋季、冬季、春季（圖5）。近50年濟南冬季日照時數最少，春季最多。

圖5 近50年濟南各季平均日照時數變化

3 結論

（1）濟南近50年氣溫總體地域分布上自東向西逐漸下降。近50年氣溫總體呈波動上升趨勢，50年間氣溫變幅較大，升溫趨勢顯著，對全球氣候變暖有積極的響應。從季節變化特征來看，近50年濟南有3個季節氣溫總體上呈現上升的變化趨勢，其中冬季氣溫上升趨勢最顯著。分析原因為冬季使用燃氣取暖，二氧化碳等溫室氣體排放比其他季節多，由此引起的熱島效應對升溫貢獻度更高。平均≥10℃積溫呈顯著增加趨勢，增幅為27.6℃·d/10年，該變化特征對喜溫作物的播種生長有利，且該積溫的變化特征與氣溫的變化特征具有較好的相關性。

（2）隨著濟南近年來城市化進程加快、污染物的增加引起大氣氣溶膠含量增加的影響，近地面接收太陽輻射減弱導致日照時數年均值呈下降趨勢。各季日照時數總體上也均呈現下降態勢，該趨勢反映了濟南光照資源的減少，對農作物生長不利。

在全球氣候變暖的背景下，近50年濟南熱量資源的增長趨勢有利于農業生產，使作物播種期提前、生長期變長，當地糧食及棉花產量提高。光照資源的減少趨勢對作物生長發育不利。在今后農業生產中要趨利避害，加強氣象災害的防御建設，同時，種植高產中晚期農作物，以提高產量。為詳細分析農業氣候資源的空間差異，有必要對濟南進行進一步的區域劃分，并結合當地農業主要氣候特征進行有針對性的氣候變化影響評估。