大興安嶺林區(qū)生長季氣溫的變化分析

田寶星，翟 墨，楊 帆，陳 晶，張 洋，張恒翀

（1.黑龍江省氣象科學(xué)研究所，黑龍江 哈爾濱 150030；2.黑龍江省氣象局機關(guān)服務(wù)中心，黑龍江 哈爾濱 150030；3.呼蘭區(qū)氣象局，黑龍江 哈爾濱 150500；4.黑龍江省氣象數(shù)據(jù)中心，黑龍江 哈爾濱 150030）

1 引言

氣候變化向來是學(xué)者們關(guān)注的焦點問題之一，研究氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響具有重要的意義。IPCC 數(shù)據(jù)表明，1906-2005 年全球地表溫度增加了0.74 ℃，近50 a 全球地表溫度增加了0.85 ℃[1],其中以北方地區(qū)和青藏高原最為顯著[2]。 大興安嶺林區(qū)是氣候脆弱區(qū)和對氣候變暖最敏感地區(qū)[3-4]，帶來的威脅和影響也很明顯，降水減少，可燃物的積累加上氣溫上升，更容易造成林火的發(fā)生[5]；氣溫升高，蒸散加劇，土壤水分減少且濕度下降，將導(dǎo)致作物緩慢生長甚至引起旱災(zāi)[6]。 因此對大興安嶺林區(qū)生長季平均氣溫變化特點及規(guī)律的研究尤為重要。 本文基于大興安嶺林區(qū)8 個氣象站點1980-2018 年日資料進行研究，期望為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展提供參考材料。

2 資料與方法

2.1 資料

基于黑龍江省大興安嶺林區(qū)1980-2018 年漠河、 北極村、 塔河、 呼中、 新林、 呼瑪、 加格達奇和愛輝8 個氣象觀測站生長季5-9 月逐日平均氣溫數(shù)據(jù)資料。

2.2 方法

利用氣候統(tǒng)計方法， 將研究區(qū)域各站點逐日平均氣溫根據(jù)研究需要進行相關(guān)統(tǒng)計， 采用線性氣候傾向率[7]分析生長季氣溫時間演變規(guī)律，EOF 分析[8]得到生長季氣溫空間分布特征，小波分析[9]得出生長季氣溫周期變化。

3 結(jié)果與分析

3.1 生長季氣溫時間變化

由圖1 可見，1980-2018 年生長季平均氣溫呈增加趨勢，變化速率為0.38 ℃/10a。 39 a 生長季平均氣溫為14.6 ℃，1981 年生長季平均氣溫為13.2 ℃，是研究時段最小值；2000 年生長季平均氣溫為15.7 ℃，是研究時段最大值，極差為2.5 ℃左右。由表1 可見，研究區(qū)域20 世紀(jì)80 年代生長季平均氣溫為14.0℃，20 世紀(jì)90 年代比80 年代生長季平均氣溫增加0.4 ℃，21 世紀(jì)00 年代比20 世紀(jì)90 年代生長季平均氣溫增加0.4 ℃，21 世紀(jì)10 年代比21 世紀(jì)00 年代生長季平均氣溫增加0.4 ℃。大興安嶺林區(qū)年代際變化明顯， 自20 世紀(jì)80 年代以來生長季平均氣溫明顯增加。

表1 大興安嶺林區(qū)生長季平均氣溫年代際變化

圖1 大興安嶺林區(qū)1980-2018 年生長季平均氣溫變化趨勢

3.2 生長季氣溫空間變化

在EOF 分析中， 研究區(qū)域生長季平均氣溫第1特征向量的方差貢獻率為87.75%， 可體現(xiàn)其生長季平均氣溫的顯著空間分布。 由圖2a 可見，第1 特征向量呈現(xiàn)一致正變化， 區(qū)內(nèi)低值中心在北極村附近且等值線相對密集， 高值中心在呼瑪附近且等值線稀疏，其振幅以西北向東南逐漸遞減，受地理位置影響較大，區(qū)域特征明顯。 由圖2b 可見，第1 特征向量所對應(yīng)的時間系數(shù)絕對值最大， 這一時刻空間分布型式最典型，但時間系數(shù)正、負相間，生長季平均氣溫年際變化相反。

圖2 大興安嶺林區(qū)生長季平均氣溫第1 特征向量（a）空間模態(tài)和（b）時間系數(shù)

3.3 生長季氣溫周期變化

小波方差圖（圖3）中，研究區(qū)域生長季平均氣溫有3 個明顯的峰值，依次對應(yīng)8 a，22 a 和28 a。 最大峰值為28 a 其周期振蕩最強，為第一主周期；第二主周期為22 a；第三主周期為8 a。 說明此3 個周期控制著大興安嶺林區(qū)生長季平均氣溫在整個時間域的變化特征。

圖3 大興安嶺林區(qū)生長季平均氣溫小波方差

4 結(jié)論與討論

（1）大興安嶺林區(qū)生長季平均氣溫呈增加趨勢，年代際特征明顯， 自20 世紀(jì)80 年代以來生長季平均氣溫明顯增加。

（2）大興安嶺林區(qū)生長季平均氣溫空間分布第1特征向量呈一致變化趨勢，區(qū)內(nèi)高值中心在呼瑪附近且等值線稀疏，低值中心在北極村附近且等值線相對密集，其振幅自西北向東南逐漸遞減，研究區(qū)域生長季平均氣溫受地理因素影響較大，區(qū)域特征明顯。

（3）大興安嶺林區(qū)生長季平均氣溫存在3 種明顯的周期變化，即28 a 周期振蕩最強，22 a、8 a 周期為第二、第三主周期。

（4）氣候變化背景下，大興安嶺地區(qū)做為敏感區(qū)域之一[3-4]，氣候在變暖，生長季在延長，氣候變化將對農(nóng)牧業(yè)和生態(tài)植被產(chǎn)生嚴(yán)重影響，同時，對季節(jié)、積溫、降水量的影響還有待于進一步研究。