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(天津市西青区气象局,天津 300380)

摘 要 为了全面分析在全球气候变暖背景下西青区的农业气候变化特征,更好地利用气候资源,合理安排农业生产,利用1971—2013年西青区气象观测站的气象资料,以线性倾向估计计算特征量变化趋势的方法,分析了该区农业气候资源的变化特征.结果表明:西青区春季日照时数最多,占全年日照时数的10.7%,近43年呈明显减小的趋势;西青区年平均气温近43年呈波动上升的趋势,其中冬季增温趋势较春、夏、秋季明显,各月平均日较差呈缓慢变小的趋势;西青区夏季降水量最多,各月降水相对变率较大,降水日数与降水量逐月变化趋势一致,年降水量总体趋势是在波动中逐渐减小.西青区主要的农业气象灾害有干旱、洪涝、冰雹、大风、霜冻等,其中以旱灾最为常见.

关键词 农业气候资源;农业气象灾害;天津市;西青区

中图分类号 S166 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2015)02-0232-03

基金项目 天津市气象局科学技术研究项目“天津市西青区农业气候资源特征分析”(201433qxzx8).

作者简介 李宁(1986-),女,河北任丘人,助理工程师,硕士,从事农业气象研究工作.

收稿日期 2014-10-14

农业是以土地、水、气候和生物等自然资源为基础的产业,其中气候条件是发展农业最重要的环境条件之一.由于农业的发展强烈依赖于气候条件,气候的变化对农作物布局、结构及其产量都产生重大的影响[1-2].西青区位于天津市西南部,地理位置为北纬38°51′~39°51′、东经116°51′~117°20′,地势低平,大致西北部较高,东南部略低,境内有莲花淀、蛤蟆洼、津西大洼等几个蝶形洼淀.西青区属暖温带半湿润大陆性季风气候,干湿季节分明,寒暑交替明显,冬季受西伯利亚气团影响,寒冷、干燥;春季少雨、多风、干燥、气温变化明显;夏季受太平洋副热带高压和西南暖湿气流影响,闷热、降水集中;秋季受高压控制,天气晴朗.分析研究西青区的气候变化特征,掌握气候资源变化的规律和成因,对西青区的农业生产及如何充分利用气候资源,确保粮食作物的稳定高产具有一定的科学意义,可为西青区的农业防灾减灾提供参考依据[3-4].

1. 资料来源与分析方法

1..1 资料来源

该文使用的气象资料为天津市西青区气象观测站1971—2013年逐日气象观测资料,观测要素包括平均气温、最高气温、最低气温、日照时数、降水量等.文中春、夏、秋、冬季分别指3—5月、6—8月、9—11月、12月至次年2月.

1..2 统计方法

以线性倾向估计计算特征量的变化趋势,计算方法见文献[5].

2. 农业气候资源

2..1 光照资源

1971—2013年西青区年日照时数在1 993.6~2 876.0 h,其中冬季(12月)的日照时数最少,平均日照时数为163.6 h,占全年的6.6%,春季(5月)的日照时数最多,平均日照时数为264.1 h,占全年的10.7%,11月至翌年2月日照时数最少,各月的日照时数不超过全年的7.2%,3—5月日照时数逐渐增加,5月为全年日照最充足的月份,5—10月的日照时数逐渐减小(图1).总体来看,西青区的日照资源较丰富,尤其是在作物生长的关键季节(4—9月)的日照时数较多,有利于农作物的种植和生长.

从西青区年日照时数变化曲线图(图2)可以看出,西青区近43年来日照时数呈明显的减小趋势.20世纪70年代西青地区年平均日照时数约为2 720 h,到20世纪90年代西青地区日照时数已经下降至2 470 h左右,到21世纪平均年日照时数已下降至2 180 h左右,这可能是由于随着天津工业的发展,生态环境遭到了破坏,空气污染逐渐加重的原因造成的.光照资源的逐渐减少对农业生产会产生一定程度的不利影响.

2..2 热量资源

1971—2013年西青区平均气温为12.4 ℃.极端最低气温为-21.2 ℃,出现在1971年3月3日,极端最高气温为40.5 ℃,出现在2000年7月1日.其中,1998年和2007年最暖,平均气温13.5 ℃,创历史最高记录;最冷年份为1976年和1985年,平均气温11.2 ℃.西青区近43年年平均气温总体呈波动上升趋势(图3),20世纪70年代气温偏低,80年代气温开始上升.四季平均气温分别为春季13.4 ℃、夏季25.5 ℃、秋季13.0 ℃、冬季-2.3 ℃.四季平均气温均呈递增趋势,春、夏、秋季平均气温递增趋势比较平缓,冬季增温最明显,振幅为2.6 ℃,说明在冬季气温不断升高的同时,温度的不稳定程度有所增加,出现暖冬与冷冬的概率也不断加大,冬季的寒潮也会发生,低温冷害和霜冻会给农业造成损失[6].

温度日较差是衡量某地农业气候资源质量的一个重要指标.一般来说,平均日较差较大的地区,白天温度较高,有利于光合物质的转化、累计和贮存;夜间温度较低,可以减少呼吸的消耗,因此积温的有效性高,可以根据日较差特点合理安排农业生产[7].西青区全年各月中,每年4—5月的平均气温日较差较大,为12.4、12.2 ℃;7—8月的气温日较差较小,分别为8.6、8.7 ℃.春季4—5月冬小麦及其他作物的同化作用积累较多养分,呼吸消耗较少,生长较快;夏季7—8月气温较高,作物虽然生长较快,但是生长积累的同时,呼吸消耗也较多.从各月平均气温日较差的年际之间的变化来分析,各月平均气温日较差逐渐呈缓慢变小的趋势,在20世纪90年代后表现比较明显,这可能与气候逐渐变暖有关.

2..3 降水资源

西青区1971—2013年降水特征主要表现如下:年降水量在324.2~1 093.3 mm,夏季6—8月降水最多,秋季次之,冬季最少.西青区主要的农作物生长期在4—10月,各月降水相对变率较大,有不稳定性,降水日数的逐月变化趋势与降水量的逐月变化趋势基本一致(图4).

从43年数据分析来看,西青区的降水量总体趋势是在波动中逐渐减少(图5),再加上气温升高导致蒸发力加大,造成作物水分亏缺,容易发生干旱.同时,由于降水振幅大,在干旱发生频繁的同时也会出现暴雨、洪涝等.

气候资源对农业的影响:集约利用资源农业工业双增长

3. 主要农业气象灾害

农业气象灾害是自然灾害的一种,一般是指农业生产过程中所发生的导致农业减产的不利天气或气候条件的总称.天津市西青区主要的农业气象灾害有干旱、洪涝、冰雹、大风、霜冻等,其中以旱灾最为常见,对西青区农作物的生长和收成产生不同程度的影响[7].

3..1 干旱

西青区降水年际变化非常大,且降水主要集中在夏季,约占70%,由于降水的时空分布不均匀,因而旱灾、涝灾时常发生,以旱灾为主.天津市一年四季均可有干旱发生,干旱范围较大,发生次数较多,素有“十年九旱”之称,并以春旱最严重,还常出现冬春、春夏或夏秋连旱等.特别是自20世纪80年代以来,天津进入干旱少雨阶段,干旱发生更为频繁.

西青区干旱突出特点是春旱频繁,近43年中,20世纪70年代春旱出现的次数最多,为6次,其次是90年代,80年代相对较少.春季(3—5月)正是越冬作物返青、生长、发育和春播作物播种、出苗季节,如果降水量比正常年份偏少,就会发生严重干旱,不仅影响夏粮产量,还造成春播基础不好,影响秋作物的生长和收成.据统计,天津市西青区出现夏旱的频率在20世纪90年代最高,10年中多达6年,而70年代夏旱出现相对较少,80年代居中,夏季、盛夏期正是农作物生长的旺季,水分需求量最多,夏旱的出现严重影响了农作物的生长发育,不仅造成土壤底墒不足,还会影响到冬小麦等越冬作物生长.

3..2 暴雨

天津市西青区暴雨多发期在夏季,尤其集中在7月下旬至8月上旬的20 d内.西青区大部分地区地势低平,雨水不易排放,暴雨后在低洼地区易形成积水,造成雨涝.西青区自20世纪90年代以来,暴雨出现的频率明显低于70年代和80年代,无暴雨出现的年份也比70年代、80年代增多.

3..3 冰雹

冰雹突发性很强,直接危害农、林、果、牧业和温室、大棚等,经济损失明显,天津市上空为西风环流和锋系活跃区,一般除冬季外各季节都有可能降雹.一年中各月发生冰雹日数以5、6月最多,一天中14:00—20:00降雹几率最大.近43年来,西青区冰雹日数总体呈现减少趋势,20世纪90年代以来冰雹天气发生的概率比70年代初至80年代末明显降低.

3..4 大风

西青区大风日数在时间的分布上呈现明显的季节特征,春季和冬季的大风日数最多,秋季、夏季大风日数依次减少.大风在各月的分布中,4月大风最常出现,8月大风最少.大风灾害对日光温室的危害是毁灭性的,这是由于大风使室内外的压力长时间不均,损坏薄膜,或造成温室骨架折断坍塌.

3..5 霜冻

霜冻是指在初秋春末季节里,由于冷空气的入侵,温度骤降,当气温在短时间内下降到农作物生长所需要的最低温度以下时,使农作物遭受冻害的现象.霜冻危害的作物种类有很多,从粮食作物、经济作物到果树、蔬菜等都有霜冻危害.西青区初霜冻一般出现在10月中下旬,最早出现在9月27日,最晚出现在11月14日,平均每年的霜冻期在69 d左右,20世纪90年代以来,霜冻日数明显减少,初霜晚、终霜早.

4. 结语

西青区农业气候资源主要特征表现为光照资源丰富,光能潜力大;热量资源较为丰富;降水集中,满足农作物生长需要,但降水分布不均,影响作物生长;光热、降水变化基本同步,利于农作物生长.

西青区农业气象灾害主要有干旱、暴雨、冰雹、大风、霜冻等,均不同程度影响着农民的生产生活甚至生命财产安全.气象部门应掌握农业气象灾害的特点和发生规律,为农业生产趋利避害及合理利用气候资源提供参考依据.同时,要努力提高灾害性天气的预报准确率,提高预报、预警质量,为政府部门防灾减灾提供决策依据,为开展防灾减灾措施赢得时间.

5. 参考文献

[1] 王馥堂,赵宗慈,王石立,等.气候变化对农业生态的影响[M].北京:气象出版社,2005.

[2] 师源凤,张威,李玫.忻州市农业气候资源及主要农业气象灾害分析[J].现代农业科技,2013(3):291-293.

[3] 王银花,石光普,王将,等.靖远县近60年来农业气候资源特征变化分析[J].中国农学通报,2014,30(2):302-308.

[4] 李树军,袁静,王文波,等.潍坊市农业气候资源变化特征分析[J].中国农学通报,2013,29(20):157-164.

[5] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京:气象出版社,2007.

[6] 万碧梅,钟美英,魏伟良.五华县53a农业气候资源的变化特征分析[J].气象水文海洋仪器,2013,3(1):53-56.

[7] 黎贞发,刘淑梅.天津农业气候[M].天津:天津科学技术出版社,2012.

总结:

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