富順縣≥10℃積溫變化特征分析

林小莉，呂用洋，揭劍華

(1.四川省自貢市富順縣氣象局，四川 富順 643200；2.四川省自貢市榮縣氣象局，四川 榮縣 643100)

積溫是指在某一時(shí)段內(nèi)日平均氣溫的總和，它是評價(jià)一個(gè)地區(qū)氣候熱量資源的一種重要的指標(biāo)。通常，我們把某一時(shí)段內(nèi)日平均氣溫≥10℃時(shí)的積溫稱作活動積溫，它在農(nóng)作物的生長過程中起著重要的作用。胡燕宇等[1]在研究中指出：大多數(shù)的農(nóng)作物生育期與生長地日平均氣溫≥10℃時(shí)的時(shí)期相同，當(dāng)日平均氣溫≥10℃時(shí)，喜涼的作物會開始迅速的生長，喜溫的作物也可以開始播種。富順縣位于四川盆地的中南部，是典型的丘陵農(nóng)業(yè)大縣，縣域內(nèi)種植的主要糧食作物是水稻。水稻作為典型的喜溫作物，≥10℃積溫的變化對其生長發(fā)育都有著重要的影響。近年來，各地對積溫變化都做了不少的研究，也取得了一定的成果[2-6]。本文使用滑動平均、線性擬合、Man-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)和Morlet小波分析等多種方法探究近58年來富順縣活動積溫資源的變化規(guī)律，為富順縣水稻種植及特色農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料

本文所用資料為富順縣國家一般氣象站1960年1月1日至2017年12月31日的日平均氣溫，所有資料均經(jīng)過質(zhì)量控制。

1.2 方法

1.2.1 起止日期統(tǒng)計(jì)方法 采用5日滑動平均法找出研究區(qū)穩(wěn)定通過10℃的初日和終日日期，計(jì)算氣溫≥10℃的積溫和日數(shù)。積溫的表達(dá)式為：

式中：A為算出的總積溫(℃·d)，n為積溫初終日之間的天數(shù)(d)，為初終日時(shí)間段內(nèi)地日平均氣溫(℃)。

1.2.2 線性擬合直線趨勢分析圖法 用線性圖的方法將每年的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，并通過圖表的方式直觀的展現(xiàn)出來。

1.2.3 Man-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)法

Z為正值時(shí)，表示數(shù)列有增加的趨勢，負(fù)值則表示數(shù)列有減少的趨勢。Z的絕對值在大于等于1.28、1.64、2.32時(shí)表示趨勢分別通過了信度90%、95%、99%顯著性檢驗(yàn)。

UF為按時(shí)間序列正態(tài)分布的，UB為按時(shí)間逆序列正態(tài)分布的，M-K突變檢驗(yàn)?zāi)苊鞔_表示突變開始時(shí)間和突變區(qū)域。

1.2.4 Morlet小波分析法 Morlet小波震蕩周期分析是用于分析時(shí)間和頻率的分析方法，能分析不同的周期隨時(shí)間變化的情況,具體計(jì)算方法參考相關(guān)文獻(xiàn)[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 富順縣≥10℃積溫年代際變化特征分析

運(yùn)用M-K趨勢檢驗(yàn)公式，對1960～2017年富順縣≥10℃積溫序列計(jì)算可得，S=275，Z=1.84>1.64。所以富順縣平均氣溫≥10℃的積溫呈增加趨勢，并通過了95%顯著性檢驗(yàn)。

圖1 1960～2017年富順縣≥10℃積溫變化

對1960～2017年富順縣≥10℃積溫的時(shí)間序列變化(圖1)和年代際變化(表1)進(jìn)行分析，近58年富順縣日平均氣溫穩(wěn)定≥10℃多年平均積溫為5882.1℃，從積溫的線性變化來看，總體呈現(xiàn)波動上升的趨勢，上升速度約為54.76℃/10年。積溫最高值、最低值分別出現(xiàn)在2013年(為6584.6℃)和1993年(為5289.8℃)，兩者相差1294.8℃，說明研究區(qū)≥10℃積溫存在年際間的較大差異。

由(圖2)積溫M～K突變檢測曲線可知：UF線在1990年之后呈波動上升狀態(tài)，但未超過±1.96的信度線，增溫趨勢不明顯，UF線和UB線于2012年交于±1.96信度線之間，證明2012年為突變點(diǎn)。2012年后UF線呈直線上升趨勢，從趨勢上看，研究區(qū)未來積溫上升可能性大。

應(yīng)用小波等值線圖分析近58年來≥10℃積溫的周期變化(圖3)可知：1970～2005年研究區(qū)≥10℃積溫變化的主周期為4～6年，并通過了檢驗(yàn)，雖然2005年后積溫變化周期有變長的趨勢，但未通過信度檢驗(yàn)。

表1 富順縣≥10℃積溫、持續(xù)天數(shù)及初終日的年代際變化

2.2 ≥10℃積溫初、終日及日數(shù)變化特征分析

運(yùn)用M～K趨勢檢驗(yàn)公式，對1960～2017年富順縣日平均氣溫≥10℃持續(xù)日數(shù)序列計(jì)算可得，S=88，Z=0.59<1.28?？芍?，富順縣平均氣溫≥10℃持續(xù)日數(shù)呈增加趨勢，但并未通過顯著檢驗(yàn)，說明持續(xù)日數(shù)增加不明顯。

圖2 富順縣≥10℃積溫突變特征的M～K檢驗(yàn)

對1960～2017年富順縣日平均氣溫≥10℃持續(xù)日數(shù)變化的時(shí)間序列變化(圖2)和年代際變化(表1)進(jìn)行分析，近58年富順縣日平均氣溫穩(wěn)定≥10℃多年平均持續(xù)日數(shù)為276.5d，日數(shù)最多值、最少值分別出現(xiàn)在1971年(為312d)和1962年(為242d)，兩者相差70d，說明研究區(qū)≥10℃積溫日數(shù)存在年際間的較大差異。

圖3 富順縣≥10℃積溫小波實(shí)部等值線

圖4 1960～2017年富順縣≥10℃持續(xù)日數(shù)變化

圖5 1960～2017年富順縣日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃的初日、終日

對1960～2017年富順縣≥10℃期間的初日、終日(圖5)展開分析，由圖5a可知，1960年來富順縣穩(wěn)定通過10℃的平均開始日期為3月2日，近58年來呈緩慢的下降趨勢，即穩(wěn)定通過10℃的開始日期越來越早，每10年提前1d左右。由圖5b可知，1960年來富順縣穩(wěn)定通過10℃的平均結(jié)束日期為12月1日，近58年來富順穩(wěn)定通過10℃的結(jié)束日期無太大變化。因此，日平均氣溫≥10℃持續(xù)日數(shù)的增加是因?yàn)榉€(wěn)定通過10℃的初日有提前趨勢。

3 結(jié)論

基于傳統(tǒng)積溫的統(tǒng)計(jì)與分析方法，本文對1960～2017年富順縣≥10℃的積溫資源的變化趨勢特征進(jìn)行分析，結(jié)論如下。

(1)近58年來，富順縣≥10℃的積溫呈波動上升趨勢并通過了95%的顯著性檢驗(yàn)，上升速度約為54.76℃/10年。

(2)2012年富順縣≥10℃的積溫發(fā)生突變，突變后積溫呈直線上升趨勢，富順縣未來積溫上升可能性大。

(3)富順縣≥10℃積溫變化的主周期為4～6年，2005年后積溫變化周期有變長的趨勢，但未通過信度檢驗(yàn)。

(4)近58年來，富順縣平均≥10℃持續(xù)日數(shù)增加緩慢，日數(shù)增加體現(xiàn)在初日的提前，終日出現(xiàn)時(shí)間無太大變化。