1961～2010年云南省≥10℃活動積溫時空變化格局

王連超，郝成元

（河南理工大學測繪與國土信息工程學院，河南焦作454000）

1961～2010年云南省≥10℃活動積溫時空變化格局

王連超，郝成元*

（河南理工大學測繪與國土信息工程學院，河南焦作454000）

活動積溫與植被演替、農(nóng)作物生長關(guān)系密切，對區(qū)域生態(tài)狀況和糧食安全具有決定性作用?；贕IS平臺，研究了云南省31個氣象站50 a的≥10℃活動積溫時空分布格局及其變化特征。結(jié)果表明：（1）1961～2010年云南省≥10℃活動積溫呈增長趨勢，增幅為9.080℃/a，其中，1961～1978年≥10℃活動積溫為負距平，1998～2010年為正距平，1979～1997年≥10℃活動積溫距平以振蕩為主；（2）5個代際≥10℃活動積溫代際內(nèi)最高值和均值隨時間推移逐漸增大；（3）基本以景洪-思茅-元江-元謀為線，≥10℃活動積溫向西、東2個方向逐漸減少；同時，空間差異程度隨著時間推移有減小趨勢。

GIS空間分析；≥10℃活動積溫；時空格局；云南省

全球氣候變化直接影響著人類的生存環(huán)境及社會經(jīng)濟的發(fā)展，尤其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響更為重要。因此，研究氣候變化及其影響是氣候領(lǐng)域的重要課題之一，也是社會公眾廣泛關(guān)注的一個焦點[1]。近1個世紀以來全球顯著增溫，已經(jīng)引起了科學界的廣泛關(guān)注[2～4]。普遍認為全球平均氣溫在20世紀呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢[5]，也有研究表明，過去50 a可觀察的氣候改變速度是過去100 a的2倍，20世紀的全球氣溫平均上升了0.74℃。但是這種增溫趨勢及增溫幅度的大小，在不同地區(qū)的差異較大[6，7]。因此，對全球氣候變化的區(qū)域響應研究已成為當前國際學術(shù)界研究的熱點之一。在全球變暖的大背景下，我國氣候也發(fā)生了顯著變化[8，9]。由于東部地區(qū)站點密集，且資料序列較長，因此對我國東部地區(qū)的氣候變化研究較多，而西部地區(qū)限于站點和觀測資料的缺乏，直到20世紀

80年代才開始對西部地區(qū)性氣候變化進行研究[10]。探討全球變暖背景下我國云南地區(qū)活動積溫的時空變化及其對全球變暖的響應，對指導區(qū)域生態(tài)建設(shè)和糧食生產(chǎn)，以及探討全球變暖背景下的農(nóng)業(yè)對策，具有十分重要的意義。

年活動積溫反映了一個地區(qū)氣候?qū)r(nóng)作物所能提供的熱量條件，是評價農(nóng)業(yè)氣候資源最重要、最普遍的指標，常用來估算某一地區(qū)的熱量資源和反映品種的生育特性，與農(nóng)作物生長發(fā)育關(guān)系最為密切，對農(nóng)業(yè)發(fā)展和糧食安全具有十分重要的意義[11]。其受經(jīng)度、緯度、海拔高度和大地構(gòu)造地貌單元的影響，有較為明顯的區(qū)域空間差異，尤其是在全球氣候變暖的大背景下，分析研究≥10℃積溫的時空變化，不僅有助于進一步認識熱量空間分布和年際變化，而且對于作物及其品種的合理布局、氣候資源的合理開發(fā)和充分利用等均有實際意義。張鐘月等[12]基于西天山地區(qū)17個站點1961～2001年的氣象資料，通過建立數(shù)學模型研究了其區(qū)域活動積溫的時空變化特征；劉志雄等[13]根據(jù)湖北省20個代表站點1961～2005年逐日平均氣溫，計算并分析了歷年活動積溫及其變化趨勢，得出空間上的大部分地區(qū)顯著增加趨勢、時間上的波動現(xiàn)象；劉志娟等[14]基于66個氣象臺站1961～2007年的氣候資料，比較分析了中國黃淮海平原半濕潤暖溫小麥-玉米兩熟農(nóng)區(qū)內(nèi)以活動積溫的農(nóng)業(yè)氣候資源的時空變化特征，結(jié)果顯示，1961～1980年和1981～2007年2個時段對比顯著；劉洋等[15]利用東北地區(qū)89個氣象站的逐日地面氣候觀測資料，采用氣象氣候傾斜率、MK檢驗等氣候統(tǒng)計診斷方法，分析了54 a來東北地區(qū)35萬km2熱量資源要素的變化規(guī)律。

但作為氣候變化敏感區(qū)的云南省，其時空變化特征還沒有系統(tǒng)開展，因此本研究以云南省31個國家基準或基本氣象站1961～2010年的逐年活動積溫數(shù)據(jù)，應用氣候氣象傾斜率、線性回歸模型和ArcGIS13.0的空間分析模塊進行定量精準表達和地理分析，以期為云南省生態(tài)環(huán)境建設(shè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局和結(jié)構(gòu)調(diào)整提供指導。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

云南省地處我國西南邊陲，位于青藏高原東南緣，地勢西北高東南低，海拔高差異常懸殊[16，18]，總面積39.4萬km2，北回歸線從南部穿過，終年正午太陽高度角較大，屬熱帶、亞熱帶氣候[17]，研究區(qū)域同時受2個熱帶海洋（孟加拉灣和南海）水汽通道的共同影響，特別是西部位于青藏高原的東南側(cè)，是西南夏季風進入我國必經(jīng)之地[19]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文研究數(shù)據(jù)采用由中國氣象局國家氣候中心提供的云南31個氣象站1961～2010年50 a逐日日均溫。對所有數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制，剔除其中的錯誤記錄，同時填充缺測數(shù)據(jù)和插補空白記錄。空間分布相對較為均勻，滿足GIS空間插值基本條件，理論上可以做出較為合理的分布規(guī)律。

1.3 研究方法

利用Excel軟件，對云南省31個氣象站逐日數(shù)據(jù)進行整理、歸類。而后，在可用站點日氣溫數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用5 d滑動平均法計算≥10℃積溫，并對其結(jié)果進行校對。然后，基于GIS軟件，運用克里格插值法（Kriging），得到云南省5個代際活動積溫空間分布格局。最后，據(jù)此分析近50 a來云南省活動積溫的時空變化特征。

2 結(jié)果與分析

作者對云南省1961～2010年≥10℃活動積溫變化特征從時間和空間2個變化特征進行研究。

2.1 時間變化特征

2.1.1 總體格局特征1961～2010年云南省≥10℃活動積溫雖然上下波動，但總體呈增長趨勢，≥10℃活動積溫均值5 414.318℃，且每年增長幅度為9.080℃（圖1）；該地區(qū)的距平變化具有一定的規(guī)律，其中，1961～1978年≥10℃活動積溫為負距平，1998～2010年為正距平，且這2個時間段的距平數(shù)值均較大，其中最大負距平-355.7℃（1968年）和最大正距平448℃（2010年）分別在這2個時段內(nèi)，而1979～1997年≥10℃活動積溫距平以振蕩為主（圖2）。

圖1 1961～2010年云南省≥10℃活動積溫變化Fig.1 ≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 1961-2010

圖2 1961～2010年≥10℃活動積溫距平Fig.2 ≥10℃active accumulated temperature anomaly in Yunnan Province during 1961-2010

2.1.2 代際變化特征作者將研究的時間段劃分成5個代際，分別為1961～1970年、1970～1980年、1981～1990年、1991～2000年和2001～2010年。代際內(nèi)≥10℃活動積溫最高值、最低值和均值整體均呈增長趨勢，其中，代際內(nèi)的最低值在1991～2000年出現(xiàn)波動，代際內(nèi)極差值始終上下波動。1961～1970年≥10℃活動積溫均值、最高值和最低值在年際內(nèi)均為最低值，2001～2010年3項指標年際內(nèi)均為最高值，其中31個氣象臺站中，1961～1990年≥10℃活動積溫均值＞1991～2010年的氣象站僅有6個，＜1991～2010年的氣象站有25個，且相對差值分別為183.06℃和299.13℃（表1），即2個代際內(nèi)≥10℃活動積溫均值差異明顯。

表1 1961～2010年云南省≥10℃活動積溫代際平均值、最高值、最低值及極差值（℃）Table1 Comparison of≥10℃active accumulated temperature in different periods in Yunnan Province during 1961-2010

表2 云南省近50 a≥10℃年活動積溫的年際均值及代際均值（℃）Table2 Data of≥10℃active accumulated temperature in different periods in Yunnan Province during 1961-2010

2.2 空間變化特征

2.2.1 不同地區(qū)積溫年際均值空間格局云南省不同地區(qū)≥10℃活動積溫年均值差異較大，31個氣象站海拔均值為1 568.5 m，活動積溫均值為5 547.2℃；其中，活動積溫＜4 000℃的地區(qū)主要位于云南省北部山區(qū)和高原區(qū)，分別為德欽、香格里拉、維西、昭通、麗江和會澤，平均海拔2 526.3 m，其中，昭通和會澤位于云貴高原，其他地區(qū)位于橫斷山區(qū)；活動積溫＞7 000℃的地區(qū)位于低緯度地區(qū)或干旱河谷區(qū)，主要集中在元江、景洪、勐臘、元謀、瑞麗、華坪和瀾滄，平均海拔830.2 m，其中，元江、元謀、華坪、瑞麗位于典型的干旱河谷區(qū)；其他地區(qū)均值為4 000～7 000℃（表2）。數(shù)據(jù)顯示，海拔越高，≥10℃活動積溫越小，且低緯、干旱河谷區(qū)與高原山地區(qū)活動積溫差異顯著。

2.2.2 不同代際變化特征1981～2010年云南省≥10℃活動積溫基本以景洪-思茅-元江-元謀為分界嶺，分別向東、西方向逐漸降低，尤以緯度最高的西北部橫斷山區(qū)及東北部五蓮峰山、烏蒙山較低，其主要原因是由于高海拔的西北部、東北部山地高原區(qū)與中部干旱河谷、南部低山丘陵區(qū)的地理地貌造成的；1981～1990年較1961～1970年和1971～1980年≥10℃活動積溫代際變化趨勢明顯（圖3～5），較1991～2000年和2001～2010年代際變化趨勢不明顯（圖6和7），這2個年代的積溫極差分別為6 922.6℃和7 018.0℃，與均值相差526.1℃，約占云南省近50 a≥10℃活動積溫均值的9.7%。

圖3 云南省1961～1970年≥10℃活動積溫空間格局Fig.3 Spatial pattern of≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 1961-1970

圖4 云南省1971～1980年≥10℃活動積溫空間格局Fig.4 Spatial pattern of≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 1971-1980

圖5 云南省1981～1990年≥10℃活動積溫空間格局Fig.5 Spatial pattern of≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 1981-1990

圖6 云南省1991～2000年≥10℃活動積溫空間格局Fig.6 Spatial pattern of≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 1991-2000

圖7 云南省2001～2010年≥10℃活動積溫空間格局Fig.7 Spatial pattern of≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 2001-2010

3 結(jié)論與討論

本研究以云南省31個氣象站1961～2010年50 a的日氣溫長時序數(shù)據(jù)，主要運用5 d滑動平均法求出每個氣象站每年≥10℃活動積溫值，基于GIS軟件獲得5個時段的活動積溫空間布局圖。通過對比研究，得出以下結(jié)論：

（1）1961～2010年云南省≥10℃活動積溫雖然上下波動，但總體呈增長趨勢，增幅為9.080℃/a，1961～1978年≥10℃活動積溫為負距平，1998～2010年為正距平，而1979～1997年≥10℃活動積溫距平以振蕩為主；（2）5個代際≥10℃活動積溫代際內(nèi)最高值和均值隨時間推移逐漸增大；（3）云南地區(qū)以景洪-思茅-元江-元謀分界嶺，≥10℃活動積溫向西、東方向逐漸減少，且空間差異程度隨著時間推移有減小趨勢。

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Spatial-temporal Patterns of≥10℃Active Accumulated Temperature during Recent 50 Years in Yunnan Province

WANG Lian-chao，HAO Cheng-yuan*
（College of Surveying&Land Information Engineering，He’nan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China）

The active accumulated temperature plays a decisive role on ecological conditions and food security，closely related with vegetation succession and crop growth.Supported by ArcGIS software，spatialtemporal patterns and its characteristic of≥10℃active accumulated temperature were studied in Yunnan Province based on long time series from 1961 to 2010.On the overall pattern，it showed growing trend by 9.080℃/a.And there are three periods in both 1979 and 1997 for the sector，positive anomaly in 1961-1978 and negative anomaly in 1998-2010，and oscillating in 1979-1997.On the temporal characteristic hand，both maximum and mean of active accumulated temperature increased gradually with time passing during five periods，especially the comparison of two periods between 1961-1970 and 2001-2010.On the spatial characteristic hand，active accumulated temperature decreased successively both westwardly and eastwardly from a boundary line，named Jinghong City-Simao City-Yuanjiang Ctiy-Yuanmou City.At the same time，the degree of spatial variation decreased with time passing in this whole research time.

Spatial analysis based on GIS；≥10℃active accumulated temperature；Spatial-temporal patterns；Yunnan Province

P468.0

A

1008-1631（2016）04-0100-05

2016-01-16

國家自然科學基金項目（41371105）

王連超（1990-），男，河南封丘人，碩士研究生在讀，主要從事地理空間信息處理與應用研究。E-mail：1126974702@qq.com。

郝成元（1969-），男，山東曹縣人，教授，博士，主要從事自然地理綜合研究。E-mail：haocy@hpu.edu.cn。