气候变化背景下肇庆市农业气候资源特征

宋晓君，梁嘉雯，吴礼凤，房文彬

（1.肇庆市突发事件预警信息发布中心，广东肇庆 526040；2.怀集县气象局，广东怀集 526400）

当今社会，气候因素仍是影响我国农业生产的一项重要因素［1－2］。全球气候变暖已是既定事实，伴随着气候变化的农业气候资源变化对我国粮食生产的影响很大，气候变化引起的气候极端事件增多也严重影响农业安全生产［2－4］。近些年来，全球气候异常变化受到政府有关部门和各国学者的高度关注，国内外学者在农业气候资源方面做了大量的研究工作［1，4－8］。但我国幅员辽阔，气候特征复杂，各地农业气候资源变化差异较大，因此对每个地区的农业气候资源研究，都对当地的农业生产有重要意义。

肇庆市位于广东中西部，西江北岸，北回归线横贯中部，属亚热带季风气候区［9－10］。夏季炎热、冬季温暖，降水丰沛，雨热同期，光、热、水气候资源丰富，优越的气候条件非常有利于农业生产。本研究探讨在气候变化背景下，肇庆农业气候资源变化特征及趋势，以期为科学规划农业生产、充分利用气候资源、避免和减轻不利气候条件的影响提供农业气候方面的科学依据。

1 资料与方法

本研究选用肇庆市高要区国家地面气象观测站1960—2019年的逐日气象观测资料，气象要素包括平均气温、降水量、日照时数等，同时计算了活动积温和降水变率［11］。

肇庆四季划分为春季3—5月、夏季6—8月、秋季9—11月、冬季12月—翌年2月。

采用最小二乘法［12］建立一元线性回归方程计算气候要素随时间的变化速率，线性回归系数的10倍作为气候倾向率；采用相关系数进行显著性检验［12］，若计算的相关系数r大于判别标准相关系数rc，则通过显著性的t检验。

本研究结合Mann-Kendall方法和滑动T检验两种方法进行气候突变检测［12］。首先应用Mann-Kendall方法对平均气温、降水量、日照时数等气象要素的时间序列进行突变检测，取a＝0.01的显著性水平（U0.01＝±2.58）。信度区间内UF线和UB线相交点年份为突变年份，对交叉点位于信度线之外，或者存在多个明显的交叉点时，再利用滑动T检验对突变点进行检验，从而验证突变点的真伪，增强突变分析结果的可信度。

2 结果与分析

2.1 热量资源变化

1）气温。

1960—2019年肇庆市年平均气温为22.4℃，最高为23.4℃（2015年），最低为21.4℃（1976年）。由图1可知，近60年肇庆市年平均气温呈显著上升趋势，平均每10年增温0.17℃，通过显著性检验（P＜0.01）。结合表1发现，最低气温的增温贡献要大于最高气温，最低气温增幅达到0.025℃／年（P＜0.01），最高气温为0.013℃／年（P＜0.01），年平均气温日较差以0.011℃／年的速率减小（P＜0.01）。年代际增温明显，其中20世纪80年代增温幅度最大，90年代平均气温比70年代高出0.74℃。

图1 1960—2019年肇庆年平均气温变化趋势

表1 1960—2019年肇庆气候要素倾向率变化

四季都存在不同程度的升温特征。平均气温秋季和冬季增温尤其显著，气候倾向率均为0.023℃／年，夏季增温速率为0.010℃／年，均通过显著性检验（P＜0.01），春季在a＝0.05水平上显著增温，气候倾向率均为0.012℃／年；最高气温夏季和秋季增温极其显著，夏季气候倾向率为0.016℃／年，秋季为0.017℃／年，均通过显著性检验（a＝＜0.01）；最低气温四季都呈极显著上升趋势（a＝＜0.01），秋冬季增温幅度超过0.03℃／年。

2）积温。

积温代表可能提供农业利用的热量，是评价某一地区热量资源的重要指标之一［11］。日平均气温≥0℃和≥10℃积温的多少表征喜凉、喜温作物全生育期对热量条件要求的满足度。20℃界限温度指标是热带作物生长期指标温度，也是大秋喜温作物灌浆的适宜下限温度［11］。肇庆近60年间最冷月平均气温为13.8℃，热量资源丰富，全年可进行农业生产活动，本研究主要探讨≥10℃和≥20℃积温的变化。

图2为1960—2019年肇庆活动积温变化趋势。由图2可见，1960—2019年肇庆市各界限温度的积温都呈极显著上升趋势，均通过显著性检验（P＜0.01）。≥10℃积温平均为8 078.2℃·d，平均每10年增加71.0℃·d；≥20℃积温平均为6 333.8℃·d，平均每10年增加91.1℃·d。积温年代际变化与年平均气温一致，20世纪80年代上升趋势最为显著。

图2 1960—2019年肇庆活动积温变化趋势

另外，由表1可知，各界限温度的积温四季都表现为增加趋势，但增幅不同。≥10℃积温夏、秋、冬3季均呈极显著上升趋势，冬季增加幅度最大，气候倾向率为2.92℃·d／年，其次为秋季2.17℃·d／年，夏季和春季增加幅度较小；≥20℃积温夏季和秋季增加极显著，冬、春季也呈显著增加趋势，其中秋季增加幅度达到4.18℃／年，对热量资源增加贡献最大。

2.2 降水资源变化

1）降水量。

由图3可知，1960—2019年肇庆年平均降水量为1 651.3 mm，降水量变化趋势不明显，但年际波动较大，最多年有2 221.0 mm（2008年），最少年为1 113.3 mm（1963年），二者相差1倍之多。降水量年代际变化不大，基本稳定在1 590～1 700 mm。

图3 1960—2019年肇庆年降水量变化趋势

降水主要集中在汛期4—9月，季节差异显著。春季平均降水量为530.6 mm，占年降水量的32%；夏季降水量为725.1 mm，占年降水量的44%；秋季降水量为267.0 mm，占年降水量的16%，冬季降水量为128.6 mm，占年降水量的8%。四季降水量年际变化趋势不同，近60年来夏、秋季呈减少趋势，冬、春季呈增多趋势，但均未通过显著性检验。

2）降水变率。

1960—2019年肇庆平均年降水变率为13.4%，平均每10年增加0.6%，上升趋势不明显，未通过显著性检验。由图4看出，降水变率的年代际变化先下降再上升，20世纪60年代至70年代呈逐步下降趋势，80年代降水变化平稳，90年代至21世纪初呈阶梯式上升趋势，21世纪初平均降水变率最大（17.6%），降水最不稳定。

图4 1960—2019年肇庆年降水变率变化趋势

肇庆四季的降水变率相差较大，冬季最大（47.6%），秋季次之（39.2%），其次为春季（23.4%），夏季最小（15.5%），秋、冬季明显高于春季和夏季。从四季降水变率的年际变化趋势来看，秋季下降趋势显著（P＜0.05），平均每10年减小5.6%；夏季则以0.19%／年的幅度增大（P＜0.05）；春季和冬季平均每10年增大1.2%，上升趋势不明显，未通过显著性检验。虽然秋季和冬季降水少，只占全年降水量的1／4，但降水变率大，降水不稳定，易出现秋冬季干旱；春季和夏季降水量大，强降水和强对流天气多发频发，热带系统影响期间降水猛烈，降水变率增大、极端降水事件概率增加，对农业生产影响较大。

2.3 光照资源变化

广东地处东亚季风区，气候湿润，云雨较多，成为全国日照较少的地区［11］。由图5可知，1960—2019年肇庆年平均日照时数为1 693.6 h，近60年来呈显著下降趋势，平均每10年减少54.5 h，通过显著性检验（P＜0.01）。日照时数年际变化大，最高为2 077.4 h（1971年），最低为1 345.6 h（2005年），极差为731.8 h。年代际变化呈阶梯式下降，20世纪80到90年代下降幅度最大，2000年以后年平均日照时数少于1 600 h，比20世纪60年代平均减少了241.5 h。

图5 1960—2019年肇庆年日照时数变化趋势

肇庆日照资源主要集中在夏、秋季节，季平均日照时数超过500 h，冬、春季节多寡照天气，其中2—4月最少，月平均日照时数不足80 h。从表1可知，四季日照时数都呈显著下降趋势，平均每10年减少10.6～15.8 h。夏、秋季日照充足，能够满足农作物生长发育对光照的需求，日照资源减少不会对农业生产带来较大的影响；但冬、春季本就多阴雨寡照天气、日照不足，日照时数进一步减少会对农业产造成一定影响。

2.4 农业气候资源突变检验

肇庆各气候要素Mann-Kendall突变检验结果如图6所示，图6中实曲线为正序列UF曲线，虚曲线为反序列UB曲线，虚直线是0.01显著水平临界值信度线，实直线为0等值线。

1）气温。

突变检验结果如图6a显示，1995年UF曲线超过了a0.01＝2.58（P＜0.01）信度检验临界线，平均气温上升趋势极显著；UF和UB曲线相交于1987年，说明平均气温在1987年突变增暖，突变后平均气温较突变前增加了0.7℃。年平均最高气温和最低气温也呈显著上升趋势，变化趋势与平均气温相似，但突变时间不一样，最低气温突变最早，突变发生在1980年；最高气温突变最晚，在90年代之前呈下降趋势，1994年才发生变暖突变。

2）积温。

由突变检验结果可知，1990年UF曲线超过了99%的置信区间，≥10℃积温上升趋势极显著；UF和UB曲线相交于1985年，说明20世纪80年代中期≥10℃积温增加是一个突变现象，突变后较突变前≥10℃积温增加了269.9℃·d（图6b）。≥20℃积温同样呈显著增加趋势，突变发生在1990年，突变后较突变前≥20℃积温增加了317.4℃·d（图6c）。从突变时间先后来看，≥20℃积温的突变时间要晚于≥10℃积温的突变时间。

3）降水。

根据Mann-Kendall突变检验法，年平均降水量和降水相对变率的正序列UF曲线均未超过95%的置信区间，且在信度区间内UF线和UB线有多个交点（图6d－e），利用滑动T检验方法对其检验，结果表明降水不存在显著的突变点，变化趋势不明显。

4）日照时数。

突变检验结果如图6f显示，近60年来日照时数下降趋势极显著，2000年UF曲线超过a0.01＝2.58信度检验临界线，可以确定日照时数在20世纪90年代前期有一个明显的突变，突变发生在1993年，突变后日照时数较突变前减少了179.6 h。

图6 1960—2019年肇庆气候要素Mann-Kendall突变检验

3 结论

1）年平均气温为22.4℃，近60年来呈显著上升趋势，1987年突变增暖；年平均最高气温和最低气温同样呈上升趋势，最低气温突变时间最早、增温更显著；最高气温夏季上升可能使高温热害概率加大，冬季最低气温上升低温冷害概率可能会减小。

2）≥10℃积温平均为8 078.2℃·d，≥20℃积温平均为6 333.8℃·d，近60年来均呈显著上升趋势，≥10℃积温的突变时间更早；热量资源秋季上升趋势最显著、贡献最大。

3）年平均降水量为1 651.3 mm，降水量变化趋势不明显，但年际波动较大；降水变率呈微弱上升趋势，可能导致春夏涝害和秋冬干旱的概率增大。

4）年平均日照时数为1 693.6 h，近60年呈显著下降趋势，1993年发生突变；冬、春季日照减少、阴雨寡照天气增多。

综上所述，肇庆农业气候资源变化整体表现为光照资源减少，热量资源增多，降水资源变化趋势不明显。光热水资源总量及其配置总体较好，雨热同期，有利于农作物生长发育，但降水波动较大，极端天气气候事件增多。农业生产发展需合理利用气候资源，趋利避害，加强应对气象灾害的防御能力提高。