莫旗地區(qū)低溫冷害指標(biāo)及分析

摘 要：低溫冷害具有明顯的地域性，本文通過研究，發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物產(chǎn)量與5-9月的氣溫相關(guān)性最好。根據(jù)糧豆作物的綜合減產(chǎn)幅度確定適合于莫旗地區(qū)的低溫冷害年指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：低溫冷害；指標(biāo)分析

一、低溫冷害指標(biāo)的建立

1.低溫冷害總熱量指標(biāo)。判斷作物是否受低溫冷害影響，在實際生產(chǎn)和服務(wù)中，我們通常用作物生長發(fā)育期間溫度的變化來進(jìn)行分析。習(xí)慣上采用的是生長季積溫和生長季平均溫度之和作為判斷低溫冷害指標(biāo)。在發(fā)生低溫冷害的年份，雖然不同作物的受害程度不一致，但是或多或少都會引起減產(chǎn)現(xiàn)象，根據(jù)減產(chǎn)的程度，我們對糧豆作物進(jìn)行綜合減產(chǎn)分析，得出低溫冷害指標(biāo)。

2.主要作物延遲型冷害指標(biāo)。由于莫旗各鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)緯度差異不大，因此不考慮用緯度和拔海高度之間的關(guān)系進(jìn)行分析，在實際生產(chǎn)和服務(wù)中，我們主要采用作物生長季平均氣溫之和進(jìn)行分析。

考慮到莫旗農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型后主要的農(nóng)作物由大豆轉(zhuǎn)向玉米，以玉米低溫冷害模型為模板，結(jié)合莫旗的地理位置和排除干旱、洪澇等其他農(nóng)業(yè)災(zāi)害年的減產(chǎn)程度后的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量變化情況，對其參數(shù)進(jìn)行本地化調(diào)整，以5-9月平均氣溫為主要參考值建立莫旗一般冷害和嚴(yán)重冷害標(biāo)準(zhǔn)如下列方程表示。

式中ΔT5～9 為冷害指標(biāo)，即是5—9月平均氣溫之和的距平值， 為當(dāng)?shù)?—9月平均氣溫之和的多年平均值，該標(biāo)準(zhǔn)適合莫旗的延遲性冷害研究。

二、資料與方法

1.資料選取。選取莫旗地區(qū)1961-2010年近50年觀測資料，利用各年5-9月平均氣溫之和進(jìn)行分析。

2.分析方法

（1）距平方法。

（2）信噪比突變性檢驗。近50年作物生長季月平均氣溫之和的逐年累積距平曲線會存在波谷及波峰，其波峰及波谷數(shù)據(jù)是作物生長季月平均氣溫之和可能發(fā)生突變的時候。為了檢驗這次轉(zhuǎn)折是否達(dá)到氣候突變標(biāo)準(zhǔn)，利用Yamamoto法計算信噪比，其公式為：

其中xa為前5年滑動平均、xb為后五年平均、Sa為前五年的標(biāo)準(zhǔn)差、Sb為后五年的標(biāo)準(zhǔn)差。結(jié)果表明，當(dāng)信噪比大于1時，認(rèn)為是溫度數(shù)據(jù)的突變年。

（3）概率分析。保證率一般是指某氣象要素值小于或大于某一數(shù)值的可靠程度，重現(xiàn)期是某氣象要素突破某一極限數(shù)值的可能性性，均可歸納為概率分析。5-9月平均氣溫的低溫冷害出現(xiàn)情況與溫度保證率全部使用相關(guān)分布函數(shù)擬合的方式分析，通過對皮爾遜Ⅲ型分布、耿貝爾分布、對數(shù)正態(tài)分布的優(yōu)劣進(jìn)行比較研究，選取業(yè)務(wù)上較為常用且分析效果較好的皮爾遜Ⅲ型分布進(jìn)行概率分析，其分布函數(shù)為：

（4）短序列訂正。莫旗地區(qū)區(qū)域站的觀測只有近四年的完整資料，對于觀測資料較少的地方，采用回歸法對其進(jìn)行短序列訂正，因為在考察站與基本站距離較近、海拔相差不大、地形基本相似時，回歸法簡單可行。

設(shè)x為莫旗本站，具有N年的氣象觀測資料，y為莫旗區(qū)域站，有n年的氣象觀測資料，其中n

式中、分別表示本站及區(qū)域站n年相同觀測日期內(nèi)的日最低氣溫累年平均值，、分別表示本站及區(qū)域站在n年內(nèi)的日最低氣溫的標(biāo)準(zhǔn)差，r表示本站及區(qū)域站的n年內(nèi)的日最低氣溫的相關(guān)系數(shù)。

三、莫旗低溫冷害特征分析

1.莫旗近50年變化特征。莫旗1961-2010年平均T5-9為87.2℃，根據(jù)冷害年總熱量指標(biāo)分析得出莫旗一般冷害年為-1.7℃，嚴(yán)重冷害年為年-3.1℃。T5-9呈波動上升趨勢，傾向率為2.05℃/10a，1996年之前大部分年份為負(fù)距平，1996年至今，全部為正距平。最低T5-9為1972年的78℃ ，最高T5-9為2000年的98.0℃，一般冷害年有1966年、1989年、1992年、1993年，嚴(yán)重冷害年有1961年、1962年、1963年、1964年、1965年、1969年、1971年、1972年、1976年、1981年、1983年、1987年， 自1996年后雖有生長季溫度雖有波動，但再無冷害發(fā)生。

2.年代變化特征。隨著全球氣候的變暖，近50年用同一平均值已經(jīng)無法滿足要求，可以看出，按年代分析，更能準(zhǔn)確的找出低溫冷害年。

1961-1970年傾向率為2.61℃/10a，一般冷害年為1964年，嚴(yán)重冷害年為1969年。1971-1980年傾向率為4.51℃/10a，嚴(yán)重冷害年為1972年。1981-1990年傾向率為1.31℃/10a，一般冷害年為1981年、1987年，嚴(yán)重冷害年為1983年。1991-2000年傾向率為8.73℃/10a，一般冷還年為1991年、1995年，嚴(yán)重冷害年為1992年、1993年。2001-2010年傾向率為1.1℃/10a一般冷還年為2005年、2006年、2009年，無嚴(yán)重冷害年。按年代劃分，各年代生長季溫度均呈波動上升趨勢，90年代生長季溫度上升最明顯，2000年以后生長季溫度變化最慢。近50年，發(fā)生一般冷害8次，發(fā)生嚴(yán)重冷害5次。

3.保證率及重現(xiàn)期分析。根據(jù)莫旗地區(qū)近50年作物生長季溫度，利用皮爾遜Ⅲ型分析方法進(jìn)行分析，得出莫旗地區(qū)作物生長季溫度的保證率及重現(xiàn)期如下表所示：

4.低溫冷害突變檢驗。突變檢驗主要是指長的序列從一種穩(wěn)定的狀態(tài)跳躍式的轉(zhuǎn)變成另外一種穩(wěn)定的狀態(tài)，主要表現(xiàn)在從一個特性到另外一個特性的急劇的轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。莫旗地區(qū)低溫冷害的突變檢驗主要是利用Yamamoto法，根據(jù)近50年作物生長季平均溫度逐年累計距平曲線的波峰和波谷值進(jìn)行分析突變，利用信噪比進(jìn)行檢驗。通過檢驗可以看出1995年S/N>1，認(rèn)為有突變發(fā)生，1995年作為作物生長季氣溫突變年。但S/N并未達(dá)到2，因此認(rèn)為莫旗地區(qū)并未有強(qiáng)的突變發(fā)生。

作者簡介：張秀珍（1974-12-1），女，漢，內(nèi)蒙古莫旗，通化師范學(xué)院本科畢業(yè)，工程師，綜合氣象業(yè)務(wù)。