1961—2023年青海湖南部地区热量资源变化特征分析

摘要 ［目的］分析青海湖南部地区热量资源变化特征。［方法］利用1961—2023年青海湖南部共和县的逐日平均气温，采用线性趋势、滑动平均、Mann-Kendall突变检验法等数理统计方法探讨该地区≥0 ℃、≥10 ℃初终日、持续天数以及积温的变化特征。［结果］1961—2023年青海湖南部共和地区≥0 ℃、≥10 ℃初日（终日）呈极显著提前（推迟）趋势。≥0 ℃、≥10 ℃初日分别在2001、1985年发生了由迟到早的突变，终日分别在1994、1988年发生了由早到迟的突变。≥0 ℃、≥10 ℃持续天数呈极显著延长趋势，分别在1995、1978年发生了由短到长的突变。≥0 ℃、≥10 ℃积温呈极显著增加趋势，分别在1993、1987年发生了由少到多的突变。［结论］热量资源的增加对农业生产及农作物生长极为有利。

关键词 热量资源；积温；初终日；持续天数；变化特征；青海湖南部地区

中图分类号 P 467  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）24-0188-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.24.040

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Analysis of Change Characteristics of Thermal Resources in the South of Qinghai Lake During 1961-2023

SANG Duo-xiang，LIU Wen-bing，ZHANG Hai-chun

（Meteorological Bureau in Hainan Prefecture of Qinghai Province， Gonghe，Qinghai 813099）

Abstract ［Objective］To analyze the change characteristics of thermal resources in the south of Qinghai Province.［Method］Using the daily average temperature in Gonghe County，south of Qinghai Lake from 1961 to 2023，the mathematical statistical methods such as linear trend， moving average and Mann-Kendall method were used to explore the change characteristics of the initial day（the ending day）≥0℃， ≥10℃， duration and accumulated temperature in this area.［Result］The initial day ≥0℃ and ≥10℃ showed an extremely significant advance （delay） trend.The initial day ≥0℃ and ≥10℃ was a sudden change from late to early in 2001 and 1985，the ending day ≥0℃ and ≥10℃ mutation from early to late occurred in 1994 and 1988.Duration days ≥0℃ and ≥10℃ showed an extremely significant increase trend，mutation from short to long occurred in 1995 and 1978.The accumulated temperature of ≥0℃ and ≥10℃ showed an extremely significant increasing trend. The mutation from less to more occurred in 1993 and 1987 respectively.［Conclusion］The increase in heat resources is extremely beneficial for agricultural production and crop growth.

Key words Thermal resources;Accumulated temperature;Initial and ending day;Duration;Change characteristic;South of Qinghai Lake

热量资源是农业生产的重要自然资源，衡量某地区热量资源的主要指标是稳定通过0、10 ℃等界限温度的积温及相应的持续天数^［1-2］。在全球气候变化背景下，热量资源的改善对农业的影响有利有弊^［3-9］。有关热量资源的研究，国内学者已有诸多报道^［10-16］，如孙彦坤等^［15］研究了黑龙江省热量资源变化特征及对水稻不同发育期生长的影响，得出水稻生育期内≥10 ℃积温、逐日最高气温、逐日最低气温等热量资源呈增加趋势；杜军等^［16］研究了西藏高原农业界限温度的变化特征，得出1971—2000年西藏大部分站点≥0 ℃的初日提早、终日推迟、持续日数延长、积温增加。在青海省也有相关报道^［17-19］，如刘义花等^［19］研究得出近50年湟水河流域年平均气温呈明显升高趋势，≥0 ℃、≥10 ℃的积温总体呈增加趋势。笔者对青海湖南部共和地区1961—2023年≥0 ℃、≥10 ℃积温及相应的持续天数进行诊断分析，探讨该地区热量资源变化特征，以期为气候变暖背景下青海湖南部共和地区的农业生产提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 研究区概况 共和县是青海省海南藏族自治州州属5县之一，是青海藏区人口较多、地域辽阔、畜牧业经济比重较大的一个县，在青海藏区经济社会发展布局中处于重要地位。地理坐标为98°54′～101°22′E、35°46′～37°10′N。地形以高原山地为主，平均海拔3 200 m，属高原大陆性气候，干旱少雨，气候温凉，日照充足，昼夜温差大，年平均气温为5.2 ℃，年降水量为324.7 mm。全县总面积1.73万hm2，有可利用草场125.08万hm2，耕地3.13×104 hm2。

1.2 数据来源 研究所需的气象资料取自共和县气象局观测的1961—2023年逐日平均气温。多年平均值采用1991—2020年的平均值。

1.3 研究方法

1.3.1 界限温度及其起止日期。利用5日滑动平均法^［20-21］计算得到站点历年≥0 ℃、≥10 ℃的初终日，并计算相应期间≥0 ℃、≥10 ℃活动积温及持续天数。

1.3.2 线性趋势法。线性趋势法是气象上最常用的气象要素趋势分析方法^［22］，公式如下：

x（t）=a0+a1t

式中：x为气象要素的拟合值；t为时间，表示x相对应的年份；a0为截距；a1为气候变化的斜率。方程中的a0、a1可用最小二乘法确定，将a1×10称为气候倾向率。

1.3.3 Mann-Kendall突变检验法。Mann-Kendall突变检验法是广泛运用于气象数据时间序列突变的一种非参数检验方法，该方法计算迅速、不受少数异常值干扰，也不需要样本遵从一定的分布，其原理参考文献［23-24］。该研究采用Mann-Kendall突变检验法对≥0 ℃、≥10 ℃初终日、持续天数、积温进行突变检验分析。

1.3.4 标准偏差法。采用标准偏差法^［25］分析气象要素异常年，确定极端事件发生概率。

1.3.5 变异系数。利用变异系数来反映各气象要素的动态稳定程度。

1.4 数据统计分析 利用Excel 2003和DPS 7.05软件对试验数据进行统计处理、分析。

2 结果与分析

2.1 ≥0 ℃、≥10 ℃的初日气候特征 从1961—2023年青海湖南部共和地区≥0 ℃、≥10 ℃的初日变化趋势（图1a）可以看出，近63年青海湖南部共和地区≥0 ℃、≥10 ℃初日的气候倾向率分别为-2.73、-2.26 d/10 a，相关系数分别为0.550、0.335，均通过置信度α=0.01水平检验，≥0 ℃、≥10 ℃初日气候倾向率均呈极显著提前趋势。≥0 ℃初日提前速率大于≥10 ℃初日提前速率，近63年青海湖南部共和地区≥0 ℃、≥10初日分别提前17.2和14.2 d。

1961—2023年青海湖南部共和地区≥0 ℃平均初日为3月17日，最早初日为3月5日（2016年），最晚初日为4月8日（1969年），最早与最晚初日相差34 d；≥0 ℃初日的标准偏差和变异系数分别为9.1 d和11.5%。在近63年，≥0 ℃初日异常偏早的有3年，发生在2013、2016和2022年；异常偏迟的有17年，均在2000年以前。≥10 ℃平均初日为5月24日，最早初日为4月30日（2008年），最晚初日为6月24日（1970年），最早与最晚初日相差55 d；≥10 ℃初日标准偏差为12.4 d，变异系数为8.3%。在近63年，≥10 ℃初日异常偏早的有6年，均发生在2008年以前；异常偏迟的有12年。利用Mann-Kendall突变检验法对≥0 ℃、≥10 ℃初日进行突变检验，结果发现（图1b），≥0 ℃初日在2001年发生了由迟到早的突变，突变后较突变前初日提前了9.8 d；≥10 ℃初日在1985年发生了由迟到早的突变，突变后较突变前初日提前了9.7 d。

2.2 ≥0 ℃、≥10 ℃的终日气候特征 由图2a可见，1961—2023年青海湖南部共和地区≥0 ℃、≥10 ℃终日的气候倾向率分别为1.98、1.53 d/10 a，相关系数分别为0.528、0.381，均通过置信度α=0.01水平检验，≥0 ℃、≥10 ℃终日气候倾向率均呈极显著推迟趋势。≥0 ℃终日推迟速率大于≥10 ℃终日推迟速率，近63年青海湖南部共和地区≥0 ℃、≥10 ℃终日分别推迟12.5和9.7 d。

1961—2023年青海湖南部共和地区≥0 ℃平均终日为11月8日，最早终日为10月21日（1987年），最晚终日为11月25日（2015年），最早与最晚终日相差35 d；≥0 ℃终日的标准偏差和变异系数分别为6.9 d、2.2%。在近63年，≥0 ℃终日异常偏迟的有3年，发生在1999、2015和2017年；异常偏早的有18年，均在1990年以前。≥10 ℃平均终日为9月21日，最早终日为9月5日（2022年），最晚终日为10月4日（2020年），最早与最晚终日相差29 d；≥10 ℃终日标准偏差为7.4 d，变异系数为2.8%。在近63年，≥10 ℃终日异常偏迟的有6年，均发生在1998年以后；异常偏早的有21年。利用Mann-Kendall突变检验法对≥0 ℃、≥10 ℃终日进行突变检验，结果发现（图2b），≥0 ℃终日在1994年发生了由早到迟的突变，突变后较突变前终日推迟了8.3 d；≥10 ℃终日在1988年发生了由早到迟的突变，突变后较突变前终日推迟了7.4 d。

2.3 ≥0 ℃、≥10 ℃的持续天数气候特征 由图3a可见，1961—2023年青海湖南部共和地区≥0 ℃、≥10 ℃持续天数的气候倾向率分别为4.71、3.79 d/10 a，相关系数分别为0.712、0.469，均通过置信度α=0.01水平检验，≥0 ℃、≥10 ℃持续天数气候倾向率均呈极显著延长趋势。≥0 ℃持续天数延长速率明显大于≥10 ℃持续天数延长速率，近63年青海湖南部共和地区≥0 ℃、≥10 ℃持续天数分别延长29.7和23.9 d。