山东省≥0 ℃和≥15 ℃终日的时空变化特征分析

王广宁 张国鑫 崔日鲜

摘要 选取山东省境内17个气象站1986—2015年的逐日平均气温数据，采用线性倾向估计方法和空间插值方法，对山东省≥0 ℃终日和≥15 ℃终日的时间和其间的积温的时空变化特征进行分析。结果表明：山东省≥0 ℃终日的空间分布呈现南部和沿海地区晚、中部和北部地区早的特征;近30年来山东省17个气象站点≥0 ℃终日的变化均未达到显著水平。山东省≥15 ℃终日的空间分布呈东部沿海地区晚、中部地区早的特征;近30年来山东省17个气象站点≥15 ℃终日的变化总体呈推迟趋势。山东省≥0 ℃终日至≥15 ℃终日期间活动积温的空间分布特征为西南地区高、东北地区低，呈现出由西南向东北逐渐降低的趋势;近30年来≥0 ℃终日至≥15 ℃终日期间活动积温变化均未达到显著水平。

关键词 ≥0 ℃终日;≥15 ℃终日;积温;时空变化特征;山东省

中图分类号 P423文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）10-0198-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.10.051

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Analysis of Temporal and Spatial Variation Characteristics of the End Date of ≥0℃ and ≥15℃ in Shandong Province

WANG Guang-ning， ZHANG Guo-xin， CUI Ri-xian （College of Agronomy， Qingdao Agricultural University，Shandong Provincial Key Laboratory of Dryland Farming Techniques， Qingdao，Shandong 266109）

Abstract The daily temperature data of 17 meteorological stations in Shandong Province from 1986 to 2015 were selected， and the temporal and spatial variation characteristics of the end date of ≥ 0 ℃ and ≥ 15 ℃ in Shandong Province were analyzed by using linear regression analysis and spatial interpolation method. The results showed that the spatial distribution of the end date of ≥ 0 ℃ in Shandong Province was late in the southern and coastal areas， and early in the central and northern areas. In the past 30 years， the time series of the end date of ≥ 0 ℃ in 17 meteorological stations in Shandong Province did not reach a significant level. The spatial distribution of the end date of ≥ 15 ℃ in Shandong Province was late in the eastern coastal area and early in the central area. In the past 30 years， 17 meteorological stations in Shandong Province showed an overall trend of delaying the end date of ≥ 15 ℃. The spatial distribution of the accumulated temperature from the end date of ≥ 0 ℃ to the end date of ≥ 15 ℃ in Shandong Province were high in southwest and low in northeast， showing a decreasing trend from southwest to northeast. In the past 30 years， the trend of the accumulated temperature from the end date of ≥ 0 ℃ to the end date of ≥ 15 ℃ did not reach a significant level.

Key words End date of ≥ 0 ℃;End date of ≥ 15 ℃;Accumulated temperature;Spatial and temporal variation characteristics; Shandong Province

近100年（1906—2005年）地表溫度上升了0.74 ℃，近50年的线性增温速度为0.13 ℃/10 a[1]。在全球气候变化大背景下，近100年间我国地表温度的年平均值呈明显上升趋势，升幅比同期全球平均值略高[2]。气候变化改变了各地的农业气候资源[3]，并不可避免地给各地农业生产带来影响，而如何应对气候变化所带来的影响是农业科研和管理部门必须要解决的重要问题。

界限温度是具有一定生物学意义，且对农事活动具有指示意义的温度，可以反映一个地区的热量条件[4]。其中，界限温度0 ℃为早春作物开始播种、初冬季节冬小麦进入越冬和冬小麦开始返青等的指标[4-5];界限温度15 ℃为喜温作物积极生长、秋季冬小麦适宜播种的日期、玉米和水稻停止灌浆等的指标[4，6]。许多学者对不同地区不同界限温度进行了研究，并取得了一定的成果[7-14]，如高燕军等[8]研究指出1961—2010年山东省界限温度0、10 ℃积温、持续日数均表现出显著增多趋势;李春光等[12]研究指出济宁地区界限温度0和10 ℃的初日提前，而终日出现推迟;唐宝琪等[13]利用1961—2013年华东地区86个气象台站的逐日气温资料，分析了近53年该区域日平均气温稳定10 ℃的持续日数、积温和初终日的变化特征，结果表明，气温稳定通过10 ℃ 的初日

提前、终日推迟，且受其影响积温和持续日数呈显著增加趋势;张煦庭等[14]利用我国温带地区840个气象站点1960—2015年逐日气温资料，对不同界限温度（0、5、10、15和20 ℃）起止日期、持续时间和积温进行了分析，结果表明，我国温带地区呈现各界限温度初日提前、终日推迟、持续日数和积温增加的趋势，其中，15 ℃热量资源变幅最大。

山东省是我国的农业大省，是重要的粮食产区[8]。近年来对山东省界限温度0、10 ℃等初日、终日及积温等方面的研究结果已有报道[7-8，15]，但对界限温度15 ℃终日、界限温度0 ℃终日至15 ℃终日的活动积温等的研究鲜见报道。

该研究利用1986—2015年山东省17个气象站点的逐日气温资料对界限温度0 ℃终日、界限温度15 ℃终日以及这2个界限温度终日期间活动积温的时空分布特征进行分析，为山东省种植结构的合理调整、作物生产中热量资源的合理有效利用等提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 研究区域概况

山东省位于我国东部沿海、黄河下游，是我国重要的粮食产区。属暖温带半湿润季风气候区，气候温和，雨量集中，四季分明。年平均气温为11～14 ℃，年平均降水量为600～900 mm[7，15]。

1.2 资料来源 选取山东省境内17个气象站点（沂源、威海、莘县、日照、临沂、莒县、海阳、德州、东营、惠民、兖州、青岛、烟台、潍坊、济南、菏泽和龙口）1986—2015年的逐日气温数据，资料来自国家气象局气象信息中心。

1.3 研究方法

1.3.1 界限温度0、15 ℃终日的确定和活动积温的计算。

先利用5日滑动平均法确定山东省境内17个气象站点近30年每年界限温度0和15 ℃终日;之后再计算各年度的这2个终日期间的活动积温。

1.3.2 线性倾向估计。

用xi表示样本量为n的某一气象要素，用ti表示xi所对应的时间，建立xi与ti之间的一元线性回归方程[16]：

i=a+bti （i=1，2，…，n） （1）

式中，i为气象要素的拟合值，t为时间序列;回归系数b和常量a用最小二乘法估计。气象倾向率为b×10，其含义为气象要素每10年的变化速率[16]。若气候倾向率>0，说明该气象要素随时间t的增加呈上升趋势;气候倾向率<0，说明随时间t的增加呈下降趋势。其变化趋势的显著性可通过t检验进行判断，检验统计量t用公式（2）计算。

t=r1-r2n-2（2）

式中，r为相关系数;n为样本数。统计量t服从自由度为n-2的t分布。在给定的显著性水平α，当|t|>t（α/2，n-2）时，拒绝原假设，即认为xi的变化趋势是显著的[16]。

2 结果与分析

2.1 山东省≥0 ℃终日的时空变化 从图1可以看出，1986—2015年山东省17个气象站点≥0 ℃终日的平均为12月8日， 最早的站点为德州，为12月2日，最晚的站点为青岛和日照，为12月15日。山东省中部山区、西部和西北部的≥0 ℃终日较早，为12月8日以前;山东省南部、半岛地区和沿海地区的≥0 ℃终日较晚， 大部分地区出现在12月9日以后。

从1986—2015年山东省17个气象站点≥0 ℃气候倾向率和变化趋势的显著性检验结果（表1）可以看出，东营、海阳、惠民、莒县、龙口、莘县、潍坊和沂源 8个站点≥0 ℃终日的气候倾向率>0，即近30年来≥0 ℃终日呈推迟趋势，平均气候倾向率为1.03 d/10 a;而德州、菏泽、济南、临沂、青岛、日照、威海、烟台和兖州9个站点≥0 ℃终日的气候倾向率<0，即近30年来≥0 ℃终日呈提前趋势，平均气候倾向率为-1.60 d/10 a。变化趋势显著性检验结果表明，近30年来山东省17个站点≥0 ℃终日的变化趋势均未达到显著水平。

从山东省不同年代≥0 ℃终日的空间分布（图2）可以看出，1986—1995和2006—2015年≥0 ℃终日空间分布較为相近，较1996—2005年相比≥0 ℃终日出现得早，1986—1995和2006—2015年17个站点≥0 ℃终日平均值均为12月8日，而1996—2005年≥0 ℃终日为12月10日。

2.2 山东省≥15 ℃终日的时空变化 从图3可以看出，1986—2015年山东省17个气象站点≥15 ℃终日的平均值为10月11日， 最早的沂源为10月4日，最晚的青岛、日照为10月19日。山东省东部和沿海地区≥15 ℃终日较晚，为10从1986—2015年山东省17个气象站点≥15 ℃终日气候倾向率和变化趋势的显著性检验结果（表2）可以看出，仅临沂和兖州2个站点的≥15 ℃终日气候倾向率<0，即≥15 ℃终日呈提前趋势，而其余15个站点的≥15 ℃终日气候倾向率>0，即呈推迟趋势，15个站点的气候倾向率平均值为2.14 d/10 a。近30年来山东省17个站点≥15 ℃终日变化趋势显著性检验结果表明，除龙口、日照和潍坊3个站点的变化趋势达到显著水平外，其余14个站点的变化趋势均未达到显著水平。

从山东省不同年代≥15 ℃终日的空间分布（图4）可以看出，1986—1995和1996—2005年≥15 ℃终日空间分布较为相近，较2006—2015年相比早，1986—1995和1996—2005年17个站点≥15 ℃终日平均值均为10月10日，而2006—2015年的≥15 ℃终日平均值为10月14日。表明最近10年≥15 ℃终日明显晚于前2个10年。

2.3 山东省≥0 ℃终日至≥15 ℃终日期间活动积温的时空变化

从图5可以看出，1986—2015年山东省17个气象站点≥0 ℃终日至≥15 ℃终日期间积温平均值为528.2 ℃·d，其中，沂源的积温最大，为556.9 ℃·d，东营最小，为484.3 ℃·d。除东营及周边地区积温小于500.0℃·d外，其余地区积温均大于500.0 ℃·d。山东省中南部、南部地区的积温大于北部、中北部地区，且中南部、南部地区的积温为530.0 ℃·d。总体上呈现西南地区高、东北地区低，由西南向东北逐渐降低的特征。

从1986—2015年山东省17个气象站点≥0 ℃终日至≥15 ℃終日期间积温的气候倾向率和变化趋势的显著性检验结果（表3）可以看出，兖州、临沂、莒县、德州和海阳5个站点的气候倾向率>0，即积温呈增加趋势，但增加幅度较小，5个站点气候倾向率平均仅为5.1（℃·d）/10 a;其余12个站点的气候倾向率<0，即近30年来≥0 ℃终日至≥15 ℃终日期间积温呈减小趋势，12个站点气候倾向率平均值为-22.3 （℃·d）/10 a。近30年来山东省17个站点该积温的变化趋势显著性检验结果表明所有站点的变化趋势均未达到显著水平。

从山东省不同年代≥0 ℃终日至≥15 ℃终日期间积温的空间分布（图6）可以看出，1996—2005年≥0 ℃终日至≥15 ℃终日期间积温最大，17个站点平均值为547.1 ℃·d，而2006—2015年的积温最小，仅为497.7 ℃·d。1986—1995、1996—2005和2005—2015年的积温分别为540.0、547.1和497.7 ℃·d。

3 结论

山东省南部和沿海地区的≥0 ℃终日为12月9日以后， 而山东省中部和北部地区则为12月8日以前。1986—2015年东营、海阳等8个气象站点≥0 ℃终日呈推迟趋势，而德州、菏泽等9个气象站点≥0 ℃终日呈提前趋势。近30年来山东省17个气象站点≥0 ℃终日时间序列变化趋势未达到显著水平。

山东省东部沿海地区的≥15 ℃终日较晚，大部分地区出现在10月14日以后， 而山东省中部地区终日则较早， 大部分为10月13日以前。1986—2015年，除临沂和兖州2个气象站点≥15 ℃终日呈提前趋势外，其余15个气象站点≥15 ℃终日呈推迟趋势。近30年来，龙口、日照和潍坊3个气象站点≥15 ℃终日时间序列变化趋势达到显著水平，而其余14个气象站点的变化趋势未达到显著水平。

1986—2015年山东省≥0 ℃终日至≥15 ℃终日的活动积温的空间分布呈现西南地区高、东北地区低，由西南向东北逐渐降低的特征。1986—2015年，德州、海阳等5个气象站点的≥0 ℃终日至≥15 ℃终日的积温呈增加趋势外，其余12个气象站点的积温呈减小趋势。近30年来所有气象站点的变化趋势均未达到显著水平。

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