广西贵港市春播期气候变化特征分析

周幼婵，黄巾旗，唐兵兵

(1.广西壮族自治区贵港市气象局，广西 贵港 537100； 2.广西壮族自治区气象信息中心，广西 南宁 530022)

广西贵港市春播期气候变化特征分析

周幼婵1，黄巾旗1，唐兵兵2

(1.广西壮族自治区贵港市气象局，广西 贵港 537100； 2.广西壮族自治区气象信息中心，广西 南宁 530022)

基于3个气象站点历年2—3月逐日平均气温、降水资料，采用线性倾向、累积距平、Mann-Kendall检验等方法分析了广西贵港市1960—2011年春播期气候变化特征。结果表明：春播期平均气温总体呈上升趋势，以2月下旬气候变暖最显著；春播期1980年代中期明显偏冷、1990年代末始转暖，2000年代初期后增暖明显，最近几年维持偏暖但变暖不显著。春播期降水量由1980年代初之前的减少趋势转为之后的增多趋势(3月中旬增多趋势最显著)。重度烂秧低温阴雨天气主要出现在1960—1980年代，进入1990年代后频次数明显减少(最近5 a未曾出现)；低温阴雨天气过程均伴随降水出现(多为20 mm以下)。春播期低阴雨日数的小幅减少趋势可信度不高，低温阴雨结束期主要出现在3月上、中旬并有推迟的趋势，倒春寒多发的3月中、下旬气温呈下降趋势，表明气候变暖背景下当地农业仍面临春播期低温阴雨危害风险。

春播期；气候变化；Mann-Kendal检验；低温阴雨

1 引言

贵港市地处广西东南部的浔郁平原，是一个传统农业大市，也是广西最重要的商品粮基地，有着“广西粮仓”、“广西鱼米之乡”的美喻。每年2—3月下旬是贵港市春耕春播生产的大忙时节，在此期间受大气环流季节性转变的影响，冷暖空气频繁于华南地区交绥，贵港市因此出现较长时间的低温寡照、阴雨连绵天气。如果气温过低、阴雨持续时间长，很容易导致早稻秧苗受到危害，这就是通常所说的春播期低温阴雨天气。桂南地区惊蛰节气以后出现的低温阴雨天气称为倒春寒。低温阴雨天气是贵港市主要的农业气象灾害之一，是当地早稻播种和秧苗生长的不利气象条件；严重的倒春寒还会引起早稻烂种烂秧，使早稻错过最佳播种期，并可能会延迟晚稻插秧，使晚稻抽穗扬花或灌浆期容易遭遇寒露风，导致水稻减产[1-4]。因此，了解贵港市春播期低温阴雨气候变化规律，有助于科学合理安排农业生产，避免或减轻低温阴雨天气造成的危害。本文拟利用贵港市最近52 a的气象观测资料，应用气候诊断分析方法，探讨该地区春播期的气候变化特征，以期为当地适时种好地、抓住苗，合理安排部署春耕春播和防灾减灾工作，提供科学依据。

2 资料和方法

2.1 资料来源

选用贵港市3个国家气象观测站(贵港、桂平和平南站)1960—2011年2月21日—3月31日的逐日气温、降水资料，统计分析贵港市历年春播期气温、降水的变化特征。

2.2 分析方法

利用线性趋势、累积距平、Mann-Kendall趋势检验和突变检验法对春播期的气温、降水的变化特征进行分析。

在时间序列趋势分析中，Mann-Kendall趋势检验和突变检验法是世界气象组织推荐并已广泛使用的非参数统计检验方法[5-6]。其优点是不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，更适用于类型变量和顺序变量，计算也比较简便。

春播期内日平均气温≤12.0℃连续3 d以上是广西低温阴雨天气过程的标准(针对传统的半水育秧)之一；日平均气温≤12.0℃维持3～4 d为轻度烂秧天气，维持5～6 d可致中度烂秧，维持≥7 d会出现重度烂秧[1]。

3 结果和分析

3.1 春播期气温的变化

3.1.1 气温变化趋势分析 1960—2011年贵港市各站春播期平均气温的倾向值均为正值(0.10～0.14℃/10 a)，表明春播期气温呈上升趋势；3站点气温的变化趋势明显趋于一致，并且历年平均最低值同出现在1985年。表明在同一气候背景下贵港市各地春播期冷暖变化大致相同。

图1为最近52 a贵港市春播期平均温度的累积距平曲线图。由图1可见，1960—2011年贵港市春播期平均气温经历了2次“下降→上升”的变化形态，以20世纪80年代初期为界，前一次累积距平曲线的“下降→上升”过程变化幅度最大约7℃，且在0℃附近波动；而后一次“下降→上升”过程的变化幅度最大约17℃，持续时间较前一次长，且主要为负值。进一步分析发现，1960—1982年气温累积距平值正负交替出现，以低于标准差(±1.7)的居多，超过标准差的仅6 a，占该时段年数的26%；1983—1996年期间则以负距平居多，超过标准差的有7 a，占该时段年数的50%；1997年之后，气温以正距平为主，超过标准差的有5 a，占该时段年数的33%。这表明春播期平均气温在20世纪80年代初期之前，波动变化不明显，而之后波动幅度显著加大；20世纪80年代中期明显偏冷，1990年代末期开始转暖，21世纪初期之后增暖明显，与广西全区平均的变化趋势[7]一致。

图1 贵港市1960—2011年春播期平均温度累积距平变化曲线

3.1.2 气温Mann-Kendall趋势检验 计算结果显示，春播期全市平均气温Z值为0.92，表明贵港市春播期平均气温随时间呈上升趋势。针对各站春播期间各旬气温分析，2月下旬和3月上旬的Z值均为正，并以2月下旬的上升趋势显著，其中贵港站Z值为1.55，通过信度为90%的显著性检验，桂平、平南站Z值分别为1.74、1.71，通过信度为95%的显著性检验；3月中旬和下旬的Z值均为负，随时间呈下降趋势，虽未通过显著性检验，但可判断属倒春寒多发时段，对农业影响显著。

3.1.3 气温突变的Mann-Kendall分析 由图2的突变检验图可见，在20世纪60—70年代初期，UF曲线基本在零值线以下变动，说明该时段气温呈下降趋势，且在1970年UF曲线接近临界线，表明在1970年气温下降趋势明显；之后至80年代初期UF曲线主要位于零值线以上，表明气温呈上升趋势；自80年代初期之后至90年代末、21世纪初期，UF曲线再度在零值线以下变动；而21世纪初期之后UF曲线又在零值线以上变动。由此可知，1960—2011年贵港市春播期平均气温基本上经历了降温→升温→降温→升温的态势，与累积距平法分析结果相吻合。UF、UB两条曲线首次相交于21世纪初期，之后还存在2处交汇，且交点均位于临界线之间，表明在此期间存在突变，即从21世纪初期之后贵港市春播期平均气温已过渡到另一个平均状态，处于一个上升的态势；最近几年春播期平均气温仍然逐年上升，并于2010年上升到历年的最高点，但上升趋势尚不显著。

图2 贵港市1960—2011年春播期平均温度的Mann-Kendall统计图

3.2 春播期的降水变化

3.2.1 降水变化趋势检验 线性倾向分析发现，各站历年春播期降水量倾向值均为正，表明春播期间降水量呈增多趋势，以贵港站趋势值最大(6.5 mm/10 a)，平南站次之(5.5 mm/10 a)，桂平站最小(3.6 mm/10 a)。累积距平法分析得出，自20世纪60年代起各站降水累积距平曲线持续下降，直至1970年代末1980年代初，说明该时段降水量呈下降趋势；之后曲线突升(至1983年)。1990年代之后，贵港站降水距平曲线持续波动上升，但变化幅度较小；而桂平、平南两站的曲线则波动明显，大致经历了“上升→下降→上升”的变化。

3.2.2 降水变化趋势的Mann-Kendall检验 分析各站历年春播期不同旬段降水量的Mann-Kendall趋势检验Z值(见表1)，得出3月上旬各站Z值均为负值，同期降水量随时间呈减少的变化趋势，但趋势不显著；3月中、下旬Z值均为正，表明该时段降水量为增加趋势，其中3月中旬的Z值均通过了95%以上的显著性检验(其中贵港站通过了99%的显著性检验)，说明降水增多明显。整个春播期各站的降水Z值均为正，但只有贵港站的趋势通过显著性检验，其余两站趋势均不显著。

表1 贵港市1960—2011年春播期各旬降水量变化的Mann-Kendall趋势Z值

注：*和**分别表示通过信度95%和99%的显著性检验。

3.2.3 降水突变的Mann-Kendall分析 图3为贵港市各站1960—2011年春播期降水突变的Mann-Kendall分析结果。由图可见，各站Mann-Kendall统计量UF值在20世纪80年代以前以小于0为主，而自1980年代初之后均大于0，说明1980年代之前春播期降水呈减少趋势，1980年代之后降水呈增多趋势；最近几年这种上升趋势仍然持续。从各站UF、UB两条曲线的交点位置来看，在1980年代初期，各站均有交点，而且交点位于临界线之间，表明20世纪80年代初期是贵港市春播期降水量突变的开始时间。但各站点的曲线变化却不尽相同，存在着小气候特点。由图3a可见，UF、UB两条曲线只有一个交点，表明贵港站春播期降水量存在一个剧烈变化；从UF曲线看，自20世纪80年代初期开始，降水量持续着一个明显的增多阶段，到90年代末，这种增多趋势超出了显著性水平0.05的临界线，表明增多趋势显著。而桂平、平南两站的UF、UB曲线在20世纪80年代初首次相交之后，还存在多处交汇，且交汇处仍位于临界线之间(图3b、图3c)，其中桂平站交汇于1984—1987年、1998—2000年和2010年；平南站交汇于1984—1987年，说明桂平、平南两站春播期降水量在20世纪80年代初期已过渡为增多的状态，但趋势不显著。

图3 贵港市1960—2011年春播期降水量Mann-Kendall统计图(a)贵港站；(b)桂平站；(c)平南站

3.3 春播期低温阴雨天气分析3.3.1 低温阴雨天气日数和频次 统计分析春播期低温阴雨天气日数发现，最近52 a贵港市春播期低温阴雨天气日数呈减少趋势，倾向值为-0.5 d/10 a，但未通过显著性检验。各阶段的统计结果(见表2)显示：低温阴雨天气日数在20世纪60年代、80年代均呈上升趋势，70年代和90年代之后均呈下降趋势，最近几年又略有回升趋势。各年代低温阴雨天气持续日数最长出现在20世纪80年代，达18 d(1985年)；其次是1970年代，为16 d(1976年)；1960年代和1990年代低温阴雨天气持续日数也较长，为14 d；2000年之后稍偏少，最近5 a低温阴雨持续日数最长为6 d，与20世纪各年代的相比明显偏少，说明近年来随着气候变暖，春播期持续低温阴雨天气日数不多，较有利于开展农业生产。

从出现烂秧天气的频次看，重度烂秧天气次数在20世纪60年代和80年代出现最多，为5次，其次是70年代，为4次，2000年之后仅2次，最近5 a未曾出现过；中度烂秧天气次数最多的出现在20世纪60年代，为3次，其次是80年代和90年代都为2次，其余年代和最近5 a为1次；轻度烂秧天气主要出现在20世纪60年代之后，尤其在最近5 a出现最多，为3次。分析表明，20世纪60—80年代春播期偏冷，持续低温阴雨天气日数长，达中度及以上烂秧天气次数最多，尤以重度烂秧天气的次数最多，容易对早稻的安全育秧造成影响；自1990年代以来重度烂秧天气次数明显减少，尤其是最近5 a春播期偏暖，持续低温阴雨天气日数偏少，低温阴雨天气以轻度烂秧级别居多，未曾出现过重度烂秧天气，对开展春耕春播生产较有利。

统计低温阴雨天气过程的次数显示，52 a中贵港市共出现65次，平均为每年1.25次；1 a出现1～2次的频率较多，分别占42%、28%，而1 a出现3次的频率最少。从各站历年春播期低温阴雨天气过程的气温、降水的对比分析：过程平均气温最低值均出现在1964年，其中最低达4.9℃；每次低温阴雨天气过程均伴随降水，且最大降水量同在1965年出现，最大值为123.7 mm；从过程总雨量分布情况来看，低温阴雨天气过程降水量以20 mm以下最多，占42%～53%；其次是30～60 mm之间，占29%～39%，表明春播期低温阴雨天气过程降水量小。

表2 贵港市各年代春播期低温阴雨天气的统计分析

3.3.2 低温阴雨结束期变化情况 分析得出，3月11日—3月14日为贵港市历年春播期低温阴雨天气正常结束期。结合表3的统计结果可知，各站春播期低温阴雨结束期主要分布在3月上、中旬，尤以3月上旬最多，最多达17次，占历年低温阴雨次数的45%；结束期在3月下旬的属结束期偏晚，其所占比例也不少，其中贵港站最多有11次，占其历年低温阴雨次数的27%，其它两站相对较少；贵港站低温阴雨结束期偏迟的几率要比桂平、平南的大；在2月下旬结束的属结束期偏早，所占比例最少。表明最近52 a贵港市春播期低温阴雨天气能偏早结束的很少，主要在春播期中期结束，但结束期偏迟的频次也不少，对春耕春播生产进度影响明显。从春播期低温阴雨结束期的年变化趋势来看，各站低温阴雨结束期均存在逐年偏迟的趋势，线性倾向率为每10 a偏迟1～2 d，20世纪60年代和2000年之后结束期以偏早为主，而20世纪70年代、 90年代结束期以偏迟居多。

表3 贵港市1960—2011年春播期低温阴雨天气结束期统计 (单位：次)

4 分析讨论

①3月中、下旬是我国冬夏季风开始转换的时期，华南静止锋经常在桂中一带摆动。这期间冷空气活动比较活跃，容易出现阶段性的低温甚至是倒春寒天气，对春耕播种和早稻育秧较为不利，需密切关注中短期天气预报，尽量避开低温阴雨天气。3月中旬是贵港市历年降水显著增多阶段，宜做好田间蓄水工作，以便解决春播春插用水不足问题。

②春播期内贵港市西部的气温要略低于中、东部，低温阴雨结束期也迟于中、东部，这与地理因素影响有关。桂平、平南北靠大瑶山，大瑶山山脉对冷空气南下有阻挡作用；而贵港县西部处于镇隆山、平天山之间的山口地区，北方冷空气容易沿着湘桂铁路长驱直入，造成气温下降。因此，与西部相比中、东部地区的播种期宜适当提前。

③在全球变暖的大气候背景下，贵港市春播期低温阴雨天气日数总体呈减少趋势，特别是21世纪以来，低温阴雨天气总日数和中度以上烂秧天气日数都明显减少，与广西全区的变化趋势一致。

5 小结

通过采用线性倾向估计法、累积距平法、Mann-Kendall趋势检验和突变检验法对贵港市春播期气温、降水量趋势进行统计诊断分析，得出以下结论：

①1960—2011年贵港市春播期平均气温大致经历了2次“下降→上升”的变化形态，总体呈上升趋势，并以2月下旬平均气温上升趋势显著。倒春寒多发时段的3月中旬和下旬气温呈下降趋势，当地农业生产仍然面临低温阴雨危害风险。

②20世纪80年代中期春播期气温明显偏冷，90年代末期开始转暖，21世纪初期之后过渡到另一个平均状态，处于一个上升的态势，说明从21世纪初期以来贵港市春播期偏暖，最近几年这种变暖在持续，但气温上升趋势尚未显著。

③最近52 a春播期降水量呈逐年增多趋势，并以3月中旬降水增多趋势显著，对春种用水有利。春播期降水量于20世纪80年代初期由减少变化趋势转为增多趋势，近年来上升趋势仍明显。

④贵港市春播期低温阴雨天气日数略呈小幅减少趋势(-0.5 d/10 a)，但可信度低。重度烂秧天气主要出现在20世纪60—80年代，自1990年代以来次数明显减少；最近5 a以轻度烂秧天气居多，未曾出现重度烂秧天气，对开展春耕春播生产较有利。每次低温阴雨天气过程均伴随降水出现，过程降水量以20 mm以下居多，30～60 mm次之。

⑤春播期低温阴雨天气结束期主要分布在3月上旬和中旬，结束期偏早年数所占比例最少，偏迟频次相对较多，且有逐年推迟的趋势。其对春耕春播生产的影响值得关注。

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2014-12-26

周幼婵 (1979—)，女，工程师，主要从事地面气象观测工作。

1003-6598(2015)04-0044-05

S162.5

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