气候变暖背景下济南农业气候资源特征

朱汉青，王 鹏

1.济南章丘区气象局，山东济南 250200；2.济宁兖州区气象局，山东兖州 272100

国际气候变化专门委员会第三次国家气候变化评估报告指出，近百年来全球地表平均气温增加了0.56℃~0.92℃[1]。与此同时，我国地表气温的升温速率远高于同期其他国家[2]。在全球气候变暖的背景下，气候的变化会改变农业气候资源，进而增强了农业生产的不稳定性，不仅影响农业作物的生产布局及其产量，还会影响作物的能耗，从而导致作物的经济效益存在差异。气候变暖会促进农作物光合作用，延长作物的生长期，会导致一些作物无法适应该变化而减产，对农业的影响总体上弊大于利[3]。

中国地域广阔、纬度跨度大，农业气候资源具有明显的地域分布差异特征，该资源的改变将对我国农业的可持续发展产生重大的影响[4]。气候变暖对我国农业气候资源的影响在各尺度层面引起了广泛关注，包括局地尺度、区域尺度和全国尺度[5-7]。胡琦等[8]研究近50年中国热量资源变化特征指出，全国平均气温每10年上升2.7℃，积温每10年增加趋势约为 70℃·d，增暖趋势显著。

济南位于山东省中部，华北平原东南边缘。地处鲁中南低海拔丘陵与鲁西北冲积平原交界处。地形可分为北部为黄河流域区、中部平原区、南部盆地区。济南属于暖温带大陆性季风气候，四季分明，年平均气温为13.7℃[9]。选取济南7个具有代表性的气象站1967—2017年的常规气象观测资料，研究了济南近50年来农业气候资源变化特征，为充分利用当地热量和光照资源、因地制宜合理规划农业生产提供农业气候方面的依据。

1 热量资源变化

1.1 气温

近50年济南平均气温总体趋势自东向西逐渐下降，西部的济阳、商河、莱芜低于东部的长清、平阴、本站。位于济南中心区域的本站地区气温最高，分析原因为中心城市化发展水平最高，城市热岛效应最严重，导致该区域气温明显高于其他地区。

经分析，1957—2015年济南年平均气温为13.7℃，极端最高气温为42.0℃，出现在2002年；极端最低气温为-26.8℃，出现在1985年。从图1可看出，近50年济南年平均气温呈现上升趋势，平均每10年气温上升0.27℃。50 年气温升高了近1.6℃，气温变幅较大，升温趋势显著，对全球气候变暖有积极的响应。近年来，济南城镇化的加剧和农业结构的调整，使得地面表层发生变化，也是济南气温升高的重要影响因子。

图1 近50年济南年平均气温变化

分析济南近50年各季的气温变化特征，季节按气象学意义上的划分标准进行划分，以3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月至翌年2月为冬季。从季变化特征来看（图2），济南除夏季平均气温变化呈现出下降趋势，其他季节平均气温变化趋势均呈现上升趋势，其中冬季升温趋势最显著（通过0.01水平的显著检验），其次是春、秋季。

图2 近50年济南各季平均气温变化

1.2 积温

作为农业气候资源的重要指标之一，积温变化特征和空间分布规律对分析地区热量资源变化特征、编制气候区划及预报物候期具有重要的指导意义。春季日平均气温稳定通过10℃以后，大部分作物进入播种与生长期，因此在以往的热量资源鉴定中，将日平均气温≥10℃的日期作为大田作物的播种期。

图3为济南近50年平均≥10℃积温历年变化，可见济南平均≥10℃积温呈显著增加趋势，增幅为27.6℃·d/10年（通过0.05水平的显著检验），该变化特征反映了热量资源的增加，对喜温作物如水稻、玉米、棉花的生长有利。同时，平均≥10℃积温与气温的相关系数为0.84，通过了0.05显著性水平检验，反映出两者具有较好的相关性。

图3 近50年济南平均≥10℃积温变化

2 光照

济南光照资源充足，各地区的日照时数呈现出一定的地域性差异。除商河、长清，其余地区月平均日照时数均偏少。济南月平均日照时数为203.97 h，位于最北端的商河月平均日照时数最多，为219.20 h，位于东部的章丘最少，为197.58 h。

统计分析月平均日照时数的年际变化，由图6可以看出总体呈下降趋势，气候倾向率为9.3 h/10年（通过0.05水平的显著检验），日照时数从1967年的232.37 h降至2017年的198.87 h。分析该变化的原因在于一方面济南近年来工业发展迅速，排放工厂废弃物的增多导致大气中固体颗粒物浓度上升；另一方面济南城市化进程不断加快，地表覆盖类型的改变，导致近地表日照时数在近50年间逐渐减少，该趋势反映了济南光照资源的减少，不利于农作物生长。

近50年来，日照时数最高值为239.28 h，出现在1968年7月，最低日照时数为169.21 h，出现在2003年12月（图4）。

图4 近50年济南月均日照时数变化

从日照时数季变化特征来看，1967—2017年，济南各季的日照时数总体上均呈现减少趋势，其中夏季日照时数减少态势最显著（通过0.01水平的显著检验），其次依次为秋季、冬季、春季（图5）。近50年济南冬季日照时数最少，春季最多。

图5 近50年济南各季平均日照时数变化

3 结论

（1）济南近50年气温总体地域分布上自东向西逐渐下降。近50年气温总体呈波动上升趋势，50年间气温变幅较大，升温趋势显著，对全球气候变暖有积极的响应。从季节变化特征来看，近50年济南有3个季节气温总体上呈现上升的变化趋势，其中冬季气温上升趋势最显著。分析原因为冬季使用燃气取暖，二氧化碳等温室气体排放比其他季节多，由此引起的热岛效应对升温贡献度更高。平均≥10℃积温呈显著增加趋势，增幅为27.6℃·d/10年，该变化特征对喜温作物的播种生长有利，且该积温的变化特征与气温的变化特征具有较好的相关性。

（2）随着济南近年来城市化进程加快、污染物的增加引起大气气溶胶含量增加的影响，近地面接收太阳辐射减弱导致日照时数年均值呈下降趋势。各季日照时数总体上也均呈现下降态势，该趋势反映了济南光照资源的减少，对农作物生长不利。

在全球气候变暖的背景下，近50年济南热量资源的增长趋势有利于农业生产，使作物播种期提前、生长期变长，当地粮食及棉花产量提高。光照资源的减少趋势对作物生长发育不利。在今后农业生产中要趋利避害，加强气象灾害的防御建设，同时，种植高产中晚期农作物，以提高产量。为详细分析农业气候资源的空间差异，有必要对济南进行进一步的区域划分，并结合当地农业主要气候特征进行有针对性的气候变化影响评估。