朝陽地區(qū)2013年春季極端天氣氣候特征及對(duì)農(nóng)業(yè)的影響分析

王曉霞，馮書霞，張富榮，張玉書

（1.朝陽市氣象局，遼寧朝陽122000；2.中國氣象局沈陽大氣環(huán)境研究所，遼寧沈陽110016）

自20世紀(jì)70年代提出全球氣候變化及其對(duì)人類社會(huì)可能產(chǎn)生的嚴(yán)重影響時(shí)起，國際科學(xué)界和各國政府就開始討論全球變化的區(qū)域響應(yīng)。

極端天氣氣候事件是指在一定時(shí)期內(nèi)，某一區(qū)域或地點(diǎn)發(fā)生的出現(xiàn)頻率較低的或有相當(dāng)強(qiáng)度的對(duì)人類社會(huì)有重要影響的天氣氣候事件。在全球氣候變暖背景下，極端天氣事件的發(fā)生更加頻繁[1-2]。翟盤茂等[3]對(duì)我國北方近50 a的極端氣溫事件變化進(jìn)行分析，結(jié)果表明，我國極端溫度的變化趨勢(shì)不僅存在較大的季節(jié)性差異，而且還存在較大的地域性差異。在我國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶中段（冀、蒙、遼交界地帶），氣候風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，氣候變化都表現(xiàn)得更加敏感。突發(fā)性極端氣候事件出現(xiàn)的隨機(jī)性增大，產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加[4]。農(nóng)業(yè)對(duì)氣候條件依賴性較為強(qiáng)烈，是受氣候變化影響最大的行業(yè)之一。隨著氣候變暖不斷加劇，極端氣候事件不斷增多，給糧食生產(chǎn)、水資源等帶來嚴(yán)重影響。有研究表明，高溫、干旱、低溫冷害、病蟲害等已成為糧食作物生育期縮短、產(chǎn)量下降的重要影響因素[5-7]。朝陽位于遼寧省西部氣候脆弱帶，屬半濕潤半干旱地區(qū)，年降水量偏少且時(shí)空分布不均勻，降水是制約其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要因素[8-9]。

為了更好地應(yīng)對(duì)氣候變化特別是應(yīng)對(duì)極端氣候?qū)Τ柕貐^(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，為農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè)和完善提供氣象依據(jù)，本研究運(yùn)用氣候統(tǒng)計(jì)和95（5）百分位等方法，較全面地分析了2013年朝陽地區(qū)春季天氣氣候變化特征。

1 資料和方法

本研究采用95（5）百分位法[10]確定極端天氣氣候事件的標(biāo)準(zhǔn)閾值，即對(duì)某一事件的氣候標(biāo)準(zhǔn)年內(nèi)的歷年最大值序列從小到大進(jìn)行排位，定義序列超過第95百分位值為極端多（高）事件，小于第5百分位值為極端少（低）事件。氣候標(biāo)準(zhǔn)年取1981—2010年的30 a。

Bonsal等[10]指出，如果某個(gè)氣象要素有n個(gè)值，將這 n 個(gè)值按升序排列 x1，x2，…，xm，xn，某個(gè)值小于或等于 xm的概率為 P＝（m－0.31）/（n＋0.38），其中，m為xm的序號(hào)，如果有30個(gè)值，那么第95個(gè)百分位上的值即為排序后的x29（P＝94.4%）和x30（P＝97.9%）的線性插值。

將溫度序列的第95（5）個(gè)百分位上的值作為極端高（低）或是極端溫度事件的上（下）閾值。把降水序列的第95（5）個(gè)百分位上的值作為極端降水值或極端降水事件的閾值。

選用朝陽地區(qū)7個(gè)臺(tái)站春季4—5月逐月的降水、氣溫歷史資料。所用氣象歷史資料年代分別為：朝陽、葉柏壽1953—2013年，喀左、建平 1959—2013年，凌源1958—2013年，北票1957—2013年，羊山1965—2013年。

2 朝陽地區(qū)4月份氣溫變化分析

統(tǒng)計(jì)分析朝陽地區(qū)7個(gè)氣象觀測(cè)站4月份平均氣溫歷史資料可知，2013年4月朝陽地區(qū)平均氣溫異常偏低，全市平均氣溫為6.4℃，比歷年同期（11.2℃）偏低4.8℃。朝陽站2013年4月平均氣溫為7.1℃，為氣象記錄以來的最低值，比常年偏低5.1℃，排在歷史第1位，1980年為7.5℃，排在歷史第2位（圖1）。4月下旬氣溫回升迅速。氣溫穩(wěn)定通過10℃日期為4月22日，比歷年偏晚6 d。

表1 4月氣溫極端高（低）氣候事件的標(biāo)準(zhǔn)閾值 ℃

根據(jù)95（5）百分位方法[10]，計(jì)算求得4月份朝陽地區(qū)7個(gè)站氣溫極端高（低）氣候事件的標(biāo)準(zhǔn)閾值列于表1。由表2可知，朝陽地區(qū)7個(gè)氣象觀測(cè)站4月平均氣溫均比歷年偏低，其中，6個(gè)氣象觀測(cè)站均創(chuàng)歷史同期最低記錄，7個(gè)氣象觀測(cè)站4月平均氣溫均小于氣溫極端低閾值，發(fā)生了氣溫極端偏低事件。

表2 4月氣溫對(duì)比值 ℃

3 朝陽地區(qū)5月份降水變化分析

統(tǒng)計(jì)分析朝陽地區(qū)7個(gè)氣象觀測(cè)站5月份降水歷史資料可知，2013年5月份全市降水量為2.8～8.1mm，平均降水量為5.2mm，比歷年同期（45.8mm）偏少40.6mm。7個(gè)站均比歷年同期減少，其中，葉柏壽、建平和凌源降水減少達(dá)90%以上，降水量均創(chuàng)歷史同期極小值，其余地區(qū)減少80%～90%。

由圖2可知，葉柏壽站2013年5月降水量?jī)H為2.8mm，為氣象記錄以來的最少值，比常年值減少40.3mm，排在歷史第1位，1973年為6.0mm，排在歷史第2位。根據(jù)95（5）百分位法[10]計(jì)算求得5月份朝陽地區(qū)7個(gè)站極端降水氣候事件的標(biāo)準(zhǔn)閾值列于表3。

表3 5月極端降水氣候事件的標(biāo)準(zhǔn)閾值 mm

2013年5月份葉柏壽、建平和凌源降水量分別為2.8，4.8，3.4mm，均小于降水極端少閾值，發(fā)生了降水極端偏少事件。

4 極端氣候事件對(duì)農(nóng)業(yè)的影響

春季4—5月是朝陽地區(qū)春播生產(chǎn)的關(guān)鍵時(shí)期，此時(shí)氣候狀況直接關(guān)系全年農(nóng)業(yè)年景。2013年朝陽地區(qū)春季階段性低溫明顯，由于氣溫持續(xù)偏低，土壤化凍緩慢，物候期延遲，玉米等作物播種時(shí)間比常年最佳播期晚5～7 d，小麥?zhǔn)チ瞬シN時(shí)機(jī)而沒有播種。由于4月氣溫持續(xù)偏低，使得桃花、旱柳等植物物候期推遲10～15 d。

5月份開始，朝陽地區(qū)降雨異常偏少，溫度偏高。農(nóng)田土壤水分得不到補(bǔ)充，加之溫度高蒸發(fā)加快，墑情逐漸下降，5月下旬旱象凸顯，大部分地區(qū)發(fā)生輕到中度干旱，建平縣、北票市部分地區(qū)旱情較重。由于底墑好和玉米苗期抗旱能力較強(qiáng)，大部分地區(qū)玉米生長(zhǎng)沒有受到很大影響，苗情較好；旱情較重的山坡地和土質(zhì)貧瘠地塊玉米出現(xiàn)萎蔫、黃葉現(xiàn)象。

由于長(zhǎng)時(shí)間少雨，氣溫偏高，大風(fēng)天氣較多，空氣干燥，可燃物含水量下降，燃點(diǎn)降低，致使森林、城市火險(xiǎn)氣象等級(jí)居高不下，防火形勢(shì)嚴(yán)峻。

5 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，2013年春季4—5月朝陽地區(qū)氣候出現(xiàn)異常變化，發(fā)生了溫度極端冷氣候事件和降水極端偏少事件。此次極端氣候事件的發(fā)生，對(duì)朝陽地區(qū)的種植業(yè)、畜牧業(yè)等產(chǎn)生較大的負(fù)面影響，極端低溫、干旱等氣象災(zāi)害給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了較重的經(jīng)濟(jì)損失。

未來的氣候變化是政策制定者和公眾非常關(guān)心的問題，對(duì)于制定長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和安排人民生活都是必不可少的。從地理分布看，我國氣候變暖最明顯的地區(qū)在西北、華北和東北地區(qū)[11]。研究結(jié)果表明[12]，西北地區(qū)春玉米各生育期突變點(diǎn)均與西北地區(qū)氣溫偏低期和偏高期相一致，其突變是對(duì)氣候變化的響應(yīng)。朝陽位于遼寧省西部，是受氣象災(zāi)害影響較嚴(yán)重的地區(qū)，對(duì)于各級(jí)政府和相關(guān)部門，制定和規(guī)劃適應(yīng)氣候變化特別是應(yīng)對(duì)極端氣候事件、降低災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)政策和對(duì)策是一項(xiàng)現(xiàn)實(shí)性和緊迫性很強(qiáng)的工作。適應(yīng)氣候變化特別是應(yīng)對(duì)極端氣候事件，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問題，是保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全的民生問題，也是促進(jìn)科學(xué)發(fā)展、和諧發(fā)展的現(xiàn)實(shí)問題。

農(nóng)業(yè)是氣候變化最敏感脆弱的領(lǐng)域之一，直接受制于氣候變化與氣象要素，氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響機(jī)理和應(yīng)對(duì)機(jī)制的研究已成為眾多學(xué)者和政府部門關(guān)注的熱點(diǎn)問題[13-15]。氣候變化正在威脅著糧食安全，對(duì)種植業(yè)、畜牧業(yè)和水產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境、布局和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響[16]。如何適應(yīng)氣候環(huán)境變化，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究的重要課題。全面加強(qiáng)適應(yīng)氣候變化特別是應(yīng)對(duì)極端氣候事件能力建設(shè)，提高防災(zāi)減災(zāi)能力刻不容緩。努力把氣象災(zāi)害損失降低到最小程度，將災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)控制到最低限度，保證經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

在全球氣候變暖的大環(huán)境下，突發(fā)性極端冷事件出現(xiàn)的隨機(jī)性增大，產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加，加強(qiáng)極端冷事件的防范，加快農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè)，應(yīng)種植耐暖、耐干、耐低溫的作物品種，加快建設(shè)避災(zāi)農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展體系。

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