基于Mann-Kendall法的林芝市農(nóng)業(yè)界限溫度變化特征分析

李夢寒

摘要 ? ?為探明1971年以來林芝市農(nóng)業(yè)氣象界限溫度變化及突變情況，采用五日滑動(dòng)分析法和Mann-Kendall趨勢分析法計(jì)算初始日、終止日、持續(xù)天數(shù)等≥0 ℃農(nóng)業(yè)氣象界限溫度指標(biāo)。結(jié)果表明，林芝市起始日變幅較大，介于1—2月之間;終止日變幅較小，集中在12月，且隨著年份的增大，呈現(xiàn)出一定的延期趨勢。持續(xù)天數(shù)呈現(xiàn)明顯增長趨勢。1975年存在1個(gè)突變點(diǎn)，且部分年份為0.05水平上的顯著性增溫。建議林芝市青稞、油菜等春播作物可以進(jìn)行適時(shí)早播或冬播。

關(guān)鍵詞 ? ?農(nóng)業(yè)界限溫度;變化特征;Mann-Kendall法;西藏林芝

中圖分類號(hào) ? ?P423.3;S161.2 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2019）23-0177-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

Abstract ? ?In order to explore the change and sudden change situation of agricultural boundary temperature in Linzhi City since 1971，the agricultural boundary temperature（≥0 ℃）indexes such as initial day，terminal day and duration were calculated by using 5-day sliding average analysis and Mann-Kendall method. The results showed that the range of initial day in Linzhi City was wide，which was from January to February;the range of terminal day was narrow，which was concentrated in December，and there was a delayed trend year by year. The duration showed an obvious increase trend. There was a sudden change point in 1975，and the temperature increased significantly at the level of 0.05 in some years. Its suggested that barley，rape and other spring crops could be sowed in advance or in winter.

Key words ? ?agricultural boundary temperature;change characteristic;Mann-Kendall method;Linzhi Tibet

林芝市，俗稱工布，藏語寓意為“太陽的寶座”，位于西藏東南部，地處北緯26°52′～30°40′、東經(jīng)92°09′～98°47′之間，平均海拔3 100 m，全年平均氣溫約8.5 ℃，年降雨量約650 mm，年日照時(shí)數(shù)2 000 h左右[1]。目前，林芝市轄巴宜區(qū)、米林縣、工布江達(dá)縣、波密縣、朗縣、察隅縣、墨脫縣等7個(gè)區(qū)縣，所轄區(qū)域熟制多為一年一熟，僅有察隅縣、墨脫縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)為兩年三熟或一年兩熟;主要作物種類為青稞、小麥、油菜、馬鈴薯、豌豆等喜涼作物，其中，青稞、小麥等麥類作物種植面積最大、總產(chǎn)最高。2016年林芝市小麥、青稞播種面積占該市糧食作物播種面積的70%，約為全年作物播種總面積的56%，二者的產(chǎn)量為當(dāng)年糧食作物總產(chǎn)量的66%[2]。熱量條件與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)，決定著一個(gè)地區(qū)的耕作制度，也影響著一個(gè)作物的育種方向和栽培技術(shù)措施[3]。農(nóng)業(yè)氣象界限溫度是衡量一個(gè)地區(qū)熱量的重要指標(biāo)，通常是指日平均氣溫穩(wěn)定通過0、5、10、15、20 ℃等某一界限溫度的初始日、終止日及持續(xù)天數(shù)[4]。0、5、10、15、20 ℃農(nóng)業(yè)氣象界限溫度分別代表農(nóng)耕適宜期、越冬作物活動(dòng)期、越冬作物活躍期、喜溫作物生長適宜區(qū)、喜溫作物生長旺盛期。因林芝市熟制多為一年一熟且以春播為主，所以日平均氣溫穩(wěn)定通過0 ℃界限溫度對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)青藏高原氣候變化關(guān)注甚多，主要研究集中在氣候變化特征[5-6]及其對(duì)湖泊、冰川、凍土等地形地貌、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)等影響[7-10];針對(duì)林芝市的氣候變化研究較少且多為降水方面的研究[11-12]，而對(duì)林芝市熱量方面的關(guān)注較少[13-14]。本研究立足于西藏林芝市，以與林芝農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)的≥0 ℃農(nóng)業(yè)氣象界限溫度為研究對(duì)象，利用五日滑動(dòng)平均法和Mann-Kendall趨勢檢驗(yàn)法剖析1971—2015年間0 ℃農(nóng)業(yè)界限溫度的變化特征及突變情況，以期為林芝市農(nóng)業(yè)部門調(diào)整種植制度、改良作物栽培技術(shù)措施提供一定的理論參考。

1 ? ?數(shù)據(jù)來源與處理方法

1.1 ? ?數(shù)據(jù)來源

1971—2015年逐日平均氣溫?cái)?shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)林芝氣象觀測站點(diǎn)數(shù)據(jù)。

1.2 ? ?數(shù)據(jù)處理方法

1.2.1 ? ?五日滑動(dòng)平均法。1971—2015年間逐年≥0 ℃起始日和終止日用五日滑動(dòng)平均法[15]進(jìn)行計(jì)算，以每一年逐日平均氣溫?cái)?shù)據(jù)為1個(gè)長序列，在每年春季升溫時(shí)段內(nèi)找出最早1個(gè)≥0 ℃的日期，并在此基礎(chǔ)上向前選取鄰近4 d日平均氣溫，計(jì)算5 d平均氣溫，若5 d平均氣溫≥0 ℃，將最早出現(xiàn)≥0 ℃那一日的日期記為初始日;若5 d平均氣溫<0 ℃，則依次向下滑動(dòng)計(jì)算相鄰5 d平均氣溫，直到5 d平均數(shù) ≥0 ℃為止，并以該組5 d內(nèi)最早出現(xiàn)≥0 ℃的日期作為初始日。在每年秋、冬季降溫時(shí)段內(nèi)，找出第1個(gè)<0 ℃的日期，并向前推4 d，計(jì)算5 d平均氣溫算術(shù)平均數(shù)，按日序找出最后一個(gè)5 d平均氣溫平均值≥0 ℃的時(shí)段，并以該時(shí)段內(nèi)最后一個(gè)≥0 ℃的日期為終止日。用各年起始日和終止日數(shù)據(jù)計(jì)算相應(yīng)年份≥0 ℃農(nóng)業(yè)界限溫度持續(xù)時(shí)間，以天數(shù)為單位。

1.2.2 ? ?Mann-Kendall法。Mann-Kendall法屬于趨勢檢驗(yàn)法，被國內(nèi)外氣象學(xué)家及組織推薦并廣泛應(yīng)用于涉及時(shí)間序列的氣象資料的非參數(shù)檢驗(yàn)，該方法適用于無分布形態(tài)的樣本或總體，具有定量化程度較高、檢測范圍廣的特點(diǎn)，即使存在少量異常數(shù)值，也不影響其檢驗(yàn)結(jié)果，尤其適用于順序變量和類型變量。

2 ? ?結(jié)果與分析

2.1 ? ?農(nóng)業(yè)界限溫度（≥0 ℃）指標(biāo)概況

通過五日滑動(dòng)平均數(shù)計(jì)算1971—2015年間≥0 ℃農(nóng)業(yè)氣象界限溫度的起始日、終止日和持續(xù)天數(shù)，具體結(jié)果見表1?？梢?，起始日變幅為1月1日至2月28日，跨期59 d;終止日出現(xiàn)的最早日期為11月30日，最晚日期為12月31日，相對(duì)于起始日而言，終止日變幅較小，變化范圍在31 d以內(nèi)。持續(xù)時(shí)間變動(dòng)范圍介于277～364 d之間，平均值為328 d。

2.2 ? ?Mann-Kendall法分析數(shù)據(jù)序列突變分析

以1971—2015年間林芝市農(nóng)業(yè)氣象界限溫度持續(xù)天數(shù)為數(shù)據(jù)序列，用Mann-Kendall趨勢檢驗(yàn)法分析其突變情況，結(jié)果見圖1?？梢?，除1972年UF檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量<0外，其余各年份UF值均≥0;1987年、1988年、1990年3個(gè)年份UF值>1.96，通過了0.05水平上的趨勢檢驗(yàn)。如果曲線UF和UB的交叉點(diǎn)位于信度線之間，這點(diǎn)便是突變點(diǎn)，由圖1可以看出，1971—2015年間存在1個(gè)突變位點(diǎn)，即1975年。盡管該時(shí)間段內(nèi)僅有1987—1990年間農(nóng)業(yè)界限溫度呈現(xiàn)較為顯著的增長趨勢，其余各年份間也表現(xiàn)出波動(dòng)性增長的變化規(guī)律。根據(jù)氣溫變化情況，林芝市農(nóng)業(yè)氣象界限溫度大體可以分為3個(gè)階段：1971—1990年間快速上升期;1991—1998年間持續(xù)下降期;1999—2015年波動(dòng)式上升期。

3 ? ?結(jié)論與討論

通過運(yùn)用五日滑動(dòng)平均法對(duì)1971—2015年間日平均氣溫?cái)?shù)據(jù)序列進(jìn)行≥0 ℃農(nóng)業(yè)氣象界限溫度的初始日、終止日的計(jì)算，最終獲得了其持續(xù)天數(shù)，并以此為對(duì)象，進(jìn)一步進(jìn)行Mann-Kendall趨勢檢驗(yàn)。綜合以上結(jié)果，可以得出以下結(jié)論。

（1）起始日指標(biāo)較不穩(wěn)定，變幅介于1月1日至2月28日之間，未依據(jù)年份呈現(xiàn)出有規(guī)律變化趨勢，始終處于波動(dòng)狀態(tài)。終止日指標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定，變化范圍較小，集中在12月，大體上呈現(xiàn)出年份越早，終止日越早;年份越晚，終止日越晚的趨勢。

（2）由Mann-Kendall趨勢分析可知，1971年以來林芝市農(nóng)業(yè)氣象界限溫度表現(xiàn)出增溫趨勢，有部分時(shí)間段達(dá)到了0.05水平上的顯著性增溫趨勢，而且在1975年出現(xiàn)了1個(gè)突變點(diǎn)。

（3）目前，林芝市青稞、油菜、豌豆春播時(shí)間為3月中下旬，集中在3月20—28日之間。因青稞、油菜、豌豆種子在日平均氣溫穩(wěn)定通過0 ℃即可發(fā)芽，所以在水利條件較好、不需要考慮作物需水關(guān)鍵期的區(qū)域可以提早播種，而在灌溉條件較差的地方則需要依據(jù)當(dāng)?shù)亟邓闆r適時(shí)播種。鑒于≥0 ℃農(nóng)業(yè)氣象界限溫度持續(xù)日數(shù)增長和終止日相對(duì)穩(wěn)定，林芝市青稞、小麥、油菜等作物可以考慮由春播改為冬播或提前春播。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

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