1956—2022年雙峰縣農業氣候資源變化分析

摘 要：利用1956—2022年雙峰縣逐日氣溫、降水量、日照時數等氣象要素資料，采用Pearson顯著性檢驗、皮爾遜Ⅲ型曲線分析等統計方法了該地區近66年農業氣候資源變化分布規律。結果表明：（1）雙峰縣光資源充足，但日照時數仍呈現一個減少的趨勢，減少速率為48.3 h/10年，一年中日照不足的時段呈增加趨勢。（2）在全球氣候變暖背景下，最高、最低氣溫及深層地溫存在明顯增溫，其中5 cm淺層增溫最為明顯，從2015年開始無霜期出現了顯著的延長；≥0 ℃積溫、≥10 ℃積溫和≥20 ℃

積溫均呈現極顯著增加趨勢。雙峰縣氣候平均值為1 374 mm，年際較差大，多則1 952.6 mm，少則僅947.4 mm；年內最大小時雨強的分布與年降水量變化趨勢較為一致，呈現極為顯著的正相關，年降雨日數多則196 d，少則121 d，最大年較差達75 d；2017—2022年年降雨日數也呈現減少的趨勢；從各量級的日數分布看，逐年小雨日數變化與年降水量較為接近。根據皮爾遜Ⅲ型曲線分析降水頻率，豐水年有16年，中等干旱年以上有16年，且自2007年開始至2022年，雙峰縣已出現了5年中旱和1年特旱。

關鍵詞：雙峰縣；皮爾遜Ⅲ型曲線；農業氣候資源；分布規律

中圖分類號：S162.3 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）02–00-03

雙峰縣地處湖南中部，東毗衡山、湘潭，南靠衡陽、漣源，北與湘鄉為鄰，四境群山逶迤，中部丘崗山地起伏，整個地形自西南漸向東北傾斜，境內最高山峰海拔（818.8 m），最低平川海拔（64 m）。由于地勢基本平緩，光熱資源豐富，適于水稻和綠色植物種植，全國產糧大縣之一，2022年糧食作物播種面積穩定在7.8萬hm2以上，糧食總產穩定在51.2萬t以上，其中水稻播種面積穩定在6.5萬hm2以上，已14次獲評“全國糧食生產先進縣”“湖南省糧食生產標兵縣”。

雙峰縣國家基本氣象站建于1956年，站址位于112°10′E、27°27′N，海拔100 m，同年10月正式開展觀測，并同步實現地面天氣資料和氣候資料全球交換，自建站開始至2022年未進行過臺站搬遷，數據資料完整度高、能代表當地農業種植區域氣候特征，掌握雙峰縣農業氣候資源的變化規律對水稻等農作物的種植尤為重要[1-3]。從光能資源、熱量資源、水分資源3個方面，分析了研究區農業氣候資源的空間分布特征及時間變化趨勢、演變規律，以期為雙峰縣農業種植應對氣候變化決策提供科學參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

本研究所需數據包括1956—2022年雙峰縣國家氣象站的逐日氣象觀測資料，氣象資料來源于天擎·湖南。農業氣候資源主要包括光資源、熱量資源和水分資源。

1.2 研究方法

皮爾遜Ⅲ型曲線是一條一端有限―端無限的不對稱單峰、正偏曲線，數學上常稱伽馬分布，按照水稻生長期間降水頻率，擬定頻率小于25%的年份劃定為豐水年，降水頻率在25%～75%之間的劃定為平水年，降水頻率大于75%的年份劃定為中等干旱年，降水頻率大于95%的年份劃定為特旱年4種類型。

2 農業氣候資源的特征分析

2.1 光資源的變化特征

根據雙峰縣國家基本氣象站1957—2022年的日照觀測數據可知（圖1），年日照時數呈減少趨勢，減少速率為48.3 h/10年，在2011—2020年呈顯著偏少突變。從日照百分率≥60%和≤20%的日數看，全年日照百分率≥60%平均為107 d，全年日照百分率≤20%平均為185 d；1957—2022年，年日照百分率≥60%呈減少趨勢，減少速率為4.4 d/10年；年日照百分率≤20%呈增加趨勢，增加速率為3.7 d/10年；此外在2012年存在明顯的突變。

從上述分析可知，雙峰縣的日照時數呈現一個減

少的趨勢，其中，日照百分率≤20%呈顯著增加趨勢，

即一年中日照不足的時段呈增加趨勢；其中在2011年開始出現明顯突變。如果從單一年份看，陰雨天、雨雪天多，日照時間往往會減少。而從長期來看，天空中云量增加、大氣污染、霧霾天氣較多，也是造成日照時間減少的原因。多數研究表明大氣污染是造成年際日照時數減少的直接原因。

從雙峰地區日照時數逐月分布圖上看（圖略），日照時數年變化呈單峰型分布，從1月至4月的日照時數不斷增加，至7月份達到峰值，隨后日照時數逐月下降。日照時數具有明顯季節特征，夏季最多，春季和秋季次之，冬季最少。

2.2 熱資源的變化特征

2.2.1 氣溫變化

從平均氣溫看（圖略），雙峰大部分地區有冬冷、夏熱、春溫多變、秋溫下降迅速的特點。除海拔較高的山區外，年平均氣溫一般在17.2 ℃之間。從氣溫的年變化四季長度看，雙峰縣地處中緯度，溫度有明顯的年變化，1月是全年最冷的月份，氣溫在5.2 ℃；一般7月是最熱的月份。除高海拔地區外，氣溫在29 ℃，極端最高氣溫大部分地區在39～41 ℃以上，大多出現在7月或8月。

雙峰縣四季分明，冬夏長而春秋短。按候平均氣溫T＞22 ℃為夏季，T＜10 ℃為冬季，10≤T＜22 ℃為春秋季劃分指標，雙峰一般3月下旬中進入春季，5月下旬末進入夏季，9月中旬末進入秋季，11月下旬中進入冬季，一般春季約66 d，夏季約113 d，秋季約66 d，冬季約120 d。

從平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、5 cm淺層地溫的逐年變化可知（圖2），最高氣溫、最低氣溫及深層地溫存在明顯增溫，其中5 cm淺層增溫最為明顯，其次是平均最高氣溫；其地溫變化速率為0.45 ℃/10年，即1980年以來5 cm淺層地溫平均溫度上升2.5 ℃，

明顯高于全球地表平均溫度增幅（1 ℃左右）。

2.2.2 無霜期

無霜期是指一年中終霜后至初霜前的一整段時間，在這一期間內，沒有霜的出現；農作物的生長期與無霜期有密切關系，無霜期愈長，生長期也愈長。1957

—2022年平均無霜期為272 d，最多無霜期長為346 d

（2021年），最短無霜期為225 d（1986年）；從2015年開始無霜期出現了顯著的延長。初霜平均日期為11月25日，終霜平均日期為2月27日；終霜日期自2010年之后開始明顯提前，初霜的日期也略有推遲（圖3）。

2.2.3 積溫

由圖4可知，近66年雙峰縣≥0 ℃、≥10 ℃、≥20 ℃

的年積溫均呈現極顯著增加趨勢，其中≥20 ℃年積溫均值為3 841.7 ℃·d，最大值為4908.6 ℃·d（2022年），最小值為3 011.4 ℃·d（2002年），近66年雙峰縣≥20 ℃的年積溫增幅為96.2 ℃·d/10年；≥10 ℃積溫均值為

5 619 ℃·d，適宜雙季稻種植（4 500～7 000 ℃·d的地方適于種兩季稻），最大值為6 420.6 ℃·d（2022年），最小值為4 834.6 ℃·d（1987年），近66年雙峰縣≥10 ℃·d的積溫呈極顯著增加趨勢，增幅為103.7 ℃·d /10年；≥0 ℃積溫均值為6 415.1 ℃·d，最大值為6 903.5 ℃·d（2022年），最小值為5 853.1 ℃·d（1996年），增幅為79.6 ℃·d /10年。

2.3 水資源的變化特征

2.3.1 全年降水量的分布特征

1966—2022雙峰縣年降水量最多為1952.6 mm（1970

年），年降水量最少947.4 mm（2011年），年較差最多達到

1 005.2 mm；近30年氣候平均值為1 374 mm，年降水量比較適宜水稻生長。但從年變化可以看出，2017年開始至2022年，已出現連續多年的年降水量較常年偏少。此外，年內最大小時雨強的分布與年降水量變化趨勢較為一致，呈現極為顯著的正相關，其相關系數為0.439，且通過0.01級別的顯著性檢驗（圖5）。

2.3.2 各量級降水日數的逐年變化

近66年雙峰縣年降雨日數最多為196 d（1970年），

年降雨日數最少為121 d（1963年），最大年較差為75 d；

近30年氣候平均值為155 d，與年降水量變化較為一致，從2017年開始至2022年年降雨日數也呈現減少的趨勢；從各量級的日數分布看，逐年小雨日數變化與年降水量較為接近，年小雨日最多為142 d（1970

年），最少為90 d（1986年），近30年氣候平均值為112 d；

此外年小雨日占全年降雨日數的72.4%，占比最多為83.2%；2011年114 d；占比最少為65.4%為2010年104 d，

近10年小雨日數占比呈現減少趨勢；年大雨及以上日數近氣候平均值為14.6 d，最多年份為2002年25 d，

最少年份在1978年7 d；年暴雨以上日數近氣候平均值為3.4 d，最多年份為1990年8 d，最少年份在2018年無暴雨出現（圖6）。

5—6月降水最多，1和12月降水最少，最大月和最小月相差較大，約150 mm。從2000年開始之間，1—4月及8—10月份降水較歷年呈現減少的趨勢，5—7月降水較歷年呈現增多的趨勢，11—12月呈現略增多的趨勢；從氣候事件來看，即相對少雨期的降水變得更為干旱，汛期5—7月時段降水集中呈現偏多趨勢洪澇更易發生，8月開始迅速轉為少雨期趨于干旱為主；總的來看，自2000年開始至2022年，旱澇分界線更為清晰，5—7月以澇為主，其余時段以旱為主。

分析雙峰縣1957—2022年近66年的水稻生長期間的降水資料（圖7），降水頻率為95%時降水量為630 mm，降水頻率為75%時降水量為793 mm，降水頻率為50%時降水量為885 mm，降水頻率為25%時降水量為1 084 mm。66年的年豐水年份有16年，分別是1961—1962、1970、1975、1977、1981—1982、1987、1990、1994、1997、1999、2002、2010、2014和2016年，中等干

旱年以上的年份有16年，分別是1960、1963—1964、1974、1976、1983、1985、1991—1992、1998、2007—2008、2011、2013、2018和2022年，其中1960、1985和2008年為特旱年。自2007年開始至2022年，雙峰縣已出現了5年中旱和1年特旱。

3 結論

（1）光資源變化特征：雙峰縣的日照時數呈現減少趨勢，減少速率為48.3 h/10年，其中日照百分率≤20%呈顯著增加趨勢，全年日照百分率≥60%平均為107 d，

全年日照百分率≤20%平均為185 d，即一年中日照不足的時段呈增加趨勢；其中在2011年開始出現明顯突變。如果從單一年份看，陰雨天、雨雪天多，日照時間往往會減少。而從長期來看，天空中云量增加、大氣污染、霧霾天氣較多，也是造成日照時間減少的原因[5-6]。

（2）熱資源變化特征：氣溫的年變化為單峰型，從1月開始升溫，至7月和8月達到峰值，爾后開始降溫，到1月又回到最低值。一般3月下旬中進入春季，5月下旬末進入夏季，9月中旬末進入秋季，11月下旬中進入冬季，一般春季約66 d，夏季約113 d，秋季約66 d，冬季約120 d。最高氣溫、最低氣溫及深層地溫存在明顯增溫，其中5 cm淺層增溫最為明顯，其次是平均最高氣溫；其地溫變化速率為0.45 ℃/10年，即1980年以來5 cm淺層地溫平均溫度上升2.5 ℃，明顯高于全球地表平均溫度增幅。平均無霜期為272 d，最多無霜期長為346 d，最短無霜期為225 d；從2015年開始無霜期出現了顯著的延長。初霜平均日期為11月25日，終霜平均日期為2月27日；終霜日期自2010年之后開始明顯提前，初霜的日期也略有推遲。年≥0 ℃積溫、≥10 ℃積溫和≥20 ℃積溫均呈現極顯著增加趨勢。

（3）水資源變化特征：雙峰縣氣候平均值為1 374 mm，年降水量最多為1 952.6 mm，年降水量最少947.4 mm，年較差最多達到1 005.2 mm。年內最大小時雨強的分布與年降水量變化趨勢較為一致。近66年雙峰縣年降雨日數最多為196 d，年降雨日數最少為121 d，最大年較差為75 d；2017年開始至2022年年降雨日數也呈現減少的趨勢；從各量級的日數分布看，逐年小雨日數變化與年降水量較為接近，年小雨日最多為142 d，最少為90 d；此外年小雨日占全年降雨日數的72.4%。降水頻率為95%時降水量為630 mm，降水頻率為75%時降水量為793 mm，降水頻率為50%時降水量為885 mm，降水頻率為25%時降水量為1 084 mm。

66年中豐水年份有16年，中等干旱年以上有16年其中1960、1985和2008年為特旱年。自2007年開始至2022年，雙峰縣已出現了5年中旱和1年特旱。

參考文獻

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