1956—2022年双峰县农业气候资源变化分析

刘俊 李志斌 翟子豪 肖林利 龙博 李钰娴 康艳青

摘 要：利用1956—2022年双峰县逐日气温、降水量、日照时数等气象要素资料，采用Pearson显著性检验、皮尔逊Ⅲ型曲线分析等统计方法了该地区近66年农业气候资源变化分布规律。结果表明：（1）双峰县光资源充足，但日照时数仍呈现一个减少的趋势，减少速率为48.3 h/10年，一年中日照不足的时段呈增加趋势。（2）在全球气候变暖背景下，最高、最低气温及深层地温存在明显增温，其中5 cm浅层增温最为明显，从2015年开始无霜期出现了显著的延长；≥0 ℃积温、≥10 ℃积温和≥20 ℃

积温均呈现极显著增加趋势。双峰县气候平均值为1 374 mm，年际较差大，多则1 952.6 mm，少则仅947.4 mm；年内最大小时雨强的分布与年降水量变化趋势较为一致，呈现极为显著的正相关，年降雨日数多则196 d，少则121 d，最大年较差达75 d；2017—2022年年降雨日数也呈现减少的趋势；从各量级的日数分布看，逐年小雨日数变化与年降水量较为接近。根据皮尔逊Ⅲ型曲线分析降水频率，丰水年有16年，中等干旱年以上有16年，且自2007年开始至2022年，双峰县已出现了5年中旱和1年特旱。

关键词：双峰县；皮尔逊Ⅲ型曲线；农业气候资源；分布规律

中图分类号：S162.3 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）02–00-03

双峰县地处湖南中部，东毗衡山、湘潭，南靠衡阳、涟源，北与湘乡为邻，四境群山逶迤，中部丘岗山地起伏，整个地形自西南渐向东北倾斜，境内最高山峰海拔（818.8 m），最低平川海拔（64 m）。由于地势基本平缓，光热资源丰富，适于水稻和绿色植物种植，全国产粮大县之一，2022年粮食作物播种面积稳定在7.8万hm2以上，粮食总产稳定在51.2万t以上，其中水稻播种面积稳定在6.5万hm2以上，已14次获评“全国粮食生产先进县”“湖南省粮食生产标兵县”。

双峰县国家基本气象站建于1956年，站址位于112°10′E、27°27′N，海拔100 m，同年10月正式开展观测，并同步实现地面天气资料和气候资料全球交换，自建站开始至2022年未进行过台站搬迁，数据资料完整度高、能代表当地农业种植区域气候特征，掌握双峰县农业气候资源的变化规律对水稻等农作物的种植尤为重要[1-3]。从光能资源、热量资源、水分资源3个方面，分析了研究区农业气候资源的空间分布特征及时间变化趋势、演变规律，以期为双峰县农业种植应对气候变化决策提供科学参考。

1 资料与方法

1.1 资料来源

本研究所需数据包括1956—2022年双峰县国家气象站的逐日气象观测资料，气象资料来源于天擎·湖南。农业气候资源主要包括光资源、热量资源和水分资源。

1.2 研究方法

皮尔逊Ⅲ型曲线是一条一端有限―端无限的不对称单峰、正偏曲线，数学上常称伽马分布，按照水稻生长期间降水频率，拟定频率小于25%的年份划定为丰水年，降水频率在25%～75%之间的划定为平水年，降水频率大于75%的年份划定为中等干旱年，降水频率大于95%的年份划定为特旱年4种类型。

2 农业气候资源的特征分析

2.1 光资源的变化特征

根据双峰县国家基本气象站1957—2022年的日照观测数据可知（图1），年日照时数呈减少趋势，减少速率为48.3 h/10年，在2011—2020年呈显著偏少突变。从日照百分率≥60%和≤20%的日数看，全年日照百分率≥60%平均为107 d，全年日照百分率≤20%平均为185 d；1957—2022年，年日照百分率≥60%呈减少趋势，减少速率为4.4 d/10年；年日照百分率≤20%呈增加趋势，增加速率为3.7 d/10年；此外在2012年存在明显的突变。

從上述分析可知，双峰县的日照时数呈现一个减

少的趋势，其中，日照百分率≤20%呈显著增加趋势，

即一年中日照不足的时段呈增加趋势；其中在2011年开始出现明显突变。如果从单一年份看，阴雨天、雨雪天多，日照时间往往会减少。而从长期来看，天空中云量增加、大气污染、雾霾天气较多，也是造成日照时间减少的原因。多数研究表明大气污染是造成年际日照时数减少的直接原因。

从双峰地区日照时数逐月分布图上看（图略），日照时数年变化呈单峰型分布，从1月至4月的日照时数不断增加，至7月份达到峰值，随后日照时数逐月下降。日照时数具有明显季节特征，夏季最多，春季和秋季次之，冬季最少。

2.2 热资源的变化特征

2.2.1 气温变化

从平均气温看（图略），双峰大部分地区有冬冷、夏热、春温多变、秋温下降迅速的特点。除海拔较高的山区外，年平均气温一般在17.2 ℃之间。从气温的年变化四季长度看，双峰县地处中纬度，温度有明显的年变化，1月是全年最冷的月份，气温在5.2 ℃；一般7月是最热的月份。除高海拔地区外，气温在29 ℃，极端最高气温大部分地区在39～41 ℃以上，大多出现在7月或8月。

双峰县四季分明，冬夏长而春秋短。按候平均气温T＞22 ℃为夏季，T＜10 ℃为冬季，10≤T＜22 ℃为春秋季划分指标，双峰一般3月下旬中进入春季，5月下旬末进入夏季，9月中旬末进入秋季，11月下旬中进入冬季，一般春季约66 d，夏季约113 d，秋季约66 d，冬季约120 d。

从平均气温、平均最高气温、平均最低气温、5 cm浅层地温的逐年变化可知（图2），最高气温、最低气温及深层地温存在明显增温，其中5 cm浅层增温最为明显，其次是平均最高气温；其地温变化速率为0.45 ℃/10年，即1980年以来5 cm浅层地温平均温度上升2.5 ℃，

明显高于全球地表平均温度增幅（1 ℃左右）。

2.2.2 无霜期

无霜期是指一年中终霜后至初霜前的一整段时间，在这一期间内，沒有霜的出现；农作物的生长期与无霜期有密切关系，无霜期愈长，生长期也愈长。1957

—2022年平均无霜期为272 d，最多无霜期长为346 d

（2021年），最短无霜期为225 d（1986年）；从2015年开始无霜期出现了显著的延长。初霜平均日期为11月25日，终霜平均日期为2月27日；终霜日期自2010年之后开始明显提前，初霜的日期也略有推迟（图3）。

2.2.3 积温

由图4可知，近66年双峰县≥0 ℃、≥10 ℃、≥20 ℃

的年积温均呈现极显著增加趋势，其中≥20 ℃年积温均值为3 841.7 ℃·d，最大值为4908.6 ℃·d（2022年），最小值为3 011.4 ℃·d（2002年），近66年双峰县≥20 ℃的年积温增幅为96.2 ℃·d/10年；≥10 ℃积温均值为

5 619 ℃·d，适宜双季稻种植（4 500～7 000 ℃·d的地方适于种两季稻），最大值为6 420.6 ℃·d（2022年），最小值为4 834.6 ℃·d（1987年），近66年双峰县≥10 ℃·d的积温呈极显著增加趋势，增幅为103.7 ℃·d /10年；≥0 ℃积温均值为6 415.1 ℃·d，最大值为6 903.5 ℃·d（2022年），最小值为5 853.1 ℃·d（1996年），增幅为79.6 ℃·d /10年。

2.3 水资源的变化特征

2.3.1 全年降水量的分布特征

1966—2022双峰县年降水量最多为1952.6 mm（1970

年），年降水量最少947.4 mm（2011年），年较差最多达到

1 005.2 mm；近30年气候平均值为1 374 mm，年降水量比较适宜水稻生长。但从年变化可以看出，2017年开始至2022年，已出现连续多年的年降水量较常年偏少。此外，年内最大小时雨强的分布与年降水量变化趋势较为一致，呈现极为显著的正相关，其相关系数为0.439，且通过0.01级别的显著性检验（图5）。

2.3.2 各量级降水日数的逐年变化

近66年双峰县年降雨日数最多为196 d（1970年），

年降雨日数最少为121 d（1963年），最大年较差为75 d；

近30年气候平均值为155 d，与年降水量变化较为一致，从2017年开始至2022年年降雨日数也呈现减少的趋势；从各量级的日数分布看，逐年小雨日数变化与年降水量较为接近，年小雨日最多为142 d（1970

年），最少为90 d（1986年），近30年气候平均值为112 d；

此外年小雨日占全年降雨日数的72.4%，占比最多为83.2%；2011年114 d；占比最少为65.4%为2010年104 d，

近10年小雨日数占比呈现减少趋势；年大雨及以上日数近气候平均值为14.6 d，最多年份为2002年25 d，

最少年份在1978年7 d；年暴雨以上日数近气候平均值为3.4 d，最多年份为1990年8 d，最少年份在2018年无暴雨出现（图6）。

5—6月降水最多，1和12月降水最少，最大月和最小月相差较大，约150 mm。从2000年开始之间，1—4月及8—10月份降水较历年呈现减少的趋势，5—7月降水较历年呈现增多的趋势，11—12月呈现略增多的趋势；从气候事件来看，即相对少雨期的降水变得更为干旱，汛期5—7月时段降水集中呈现偏多趋势洪涝更易发生，8月开始迅速转为少雨期趋于干旱为主；总的来看，自2000年开始至2022年，旱涝分界线更为清晰，5—7月以涝为主，其余时段以旱为主。

分析双峰县1957—2022年近66年的水稻生长期间的降水资料（图7），降水频率为95%时降水量为630 mm，降水频率为75%时降水量为793 mm，降水频率为50%时降水量为885 mm，降水频率为25%时降水量为1 084 mm。66年的年丰水年份有16年，分别是1961—1962、1970、1975、1977、1981—1982、1987、1990、1994、1997、1999、2002、2010、2014和2016年，中等干

旱年以上的年份有16年，分别是1960、1963—1964、1974、1976、1983、1985、1991—1992、1998、2007—2008、2011、2013、2018和2022年，其中1960、1985和2008年为特旱年。自2007年开始至2022年，双峰县已出现了5年中旱和1年特旱。

3 结论

（1）光资源变化特征：双峰县的日照时数呈现减少趋势，减少速率为48.3 h/10年，其中日照百分率≤20%呈显著增加趋势，全年日照百分率≥60%平均为107 d，

全年日照百分率≤20%平均为185 d，即一年中日照不足的时段呈增加趋势；其中在2011年开始出现明显突变。如果从单一年份看，阴雨天、雨雪天多，日照时间往往会减少。而从长期来看，天空中云量增加、大气污染、雾霾天气较多，也是造成日照时间减少的原因[5-6]。

（2）热资源变化特征：气温的年变化为单峰型，从1月开始升温，至7月和8月达到峰值，尔后开始降温，到1月又回到最低值。一般3月下旬中进入春季，5月下旬末进入夏季，9月中旬末进入秋季，11月下旬中进入冬季，一般春季约66 d，夏季约113 d，秋季约66 d，冬季约120 d。最高气温、最低气温及深层地温存在明显增温，其中5 cm浅层增温最为明显，其次是平均最高气温；其地温变化速率为0.45 ℃/10年，即1980年以来5 cm浅层地温平均温度上升2.5 ℃，明显高于全球地表平均温度增幅。平均无霜期为272 d，最多无霜期长为346 d，最短无霜期为225 d；从2015年开始无霜期出现了显著的延长。初霜平均日期为11月25日，终霜平均日期为2月27日；终霜日期自2010年之后开始明显提前，初霜的日期也略有推迟。年≥0 ℃积温、≥10 ℃积温和≥20 ℃积温均呈现极显著增加趋势。

（3）水资源变化特征：双峰县气候平均值为1 374 mm，年降水量最多为1 952.6 mm，年降水量最少947.4 mm，年较差最多达到1 005.2 mm。年内最大小时雨强的分布与年降水量变化趋势较为一致。近66年双峰县年降雨日数最多为196 d，年降雨日数最少为121 d，最大年较差为75 d；2017年开始至2022年年降雨日数也呈现减少的趋势；从各量级的日数分布看，逐年小雨日数变化与年降水量较为接近，年小雨日最多为142 d，最少为90 d；此外年小雨日占全年降雨日数的72.4%。降水频率为95%时降水量为630 mm，降水频率为75%时降水量为793 mm，降水频率为50%时降水量为885 mm，降水频率为25%时降水量为1 084 mm。

66年中丰水年份有16年，中等干旱年以上有16年其中1960、1985和2008年为特旱年。自2007年开始至2022年，双峰县已出现了5年中旱和1年特旱。

参考文献

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