王连超，郝成元

（河南理工大学测绘与国土信息工程学院，河南焦作454000）

1961～2010年云南省≥10℃活动积温时空变化格局

王连超，郝成元*

（河南理工大学测绘与国土信息工程学院，河南焦作454000）

活动积温与植被演替、农作物生长关系密切，对区域生态状况和粮食安全具有决定性作用。基于GIS平台，研究了云南省31个气象站50 a的≥10℃活动积温时空分布格局及其变化特征。结果表明：（1）1961～2010年云南省≥10℃活动积温呈增长趋势，增幅为9.080℃/a，其中，1961～1978年≥10℃活动积温为负距平，1998～2010年为正距平，1979～1997年≥10℃活动积温距平以振荡为主；（2）5个代际≥10℃活动积温代际内最高值和均值随时间推移逐渐增大；（3）基本以景洪-思茅-元江-元谋为线，≥10℃活动积温向西、东2个方向逐渐减少；同时，空间差异程度随着时间推移有减小趋势。

GIS空间分析；≥10℃活动积温；时空格局；云南省

全球气候变化直接影响着人类的生存环境及社会经济的发展，尤其对农业生产的影响更为重要。因此，研究气候变化及其影响是气候领域的重要课题之一，也是社会公众广泛关注的一个焦点[1]。近1个世纪以来全球显著增温，已经引起了科学界的广泛关注[2～4]。普遍认为全球平均气温在20世纪呈现出明显的上升趋势[5]，也有研究表明，过去50 a可观察的气候改变速度是过去100 a的2倍，20世纪的全球气温平均上升了0.74℃。但是这种增温趋势及增温幅度的大小，在不同地区的差异较大[6，7]。因此，对全球气候变化的区域响应研究已成为当前国际学术界研究的热点之一。在全球变暖的大背景下，我国气候也发生了显著变化[8，9]。由于东部地区站点密集，且资料序列较长，因此对我国东部地区的气候变化研究较多，而西部地区限于站点和观测资料的缺乏，直到20世纪

80年代才开始对西部地区性气候变化进行研究[10]。探讨全球变暖背景下我国云南地区活动积温的时空变化及其对全球变暖的响应，对指导区域生态建设和粮食生产，以及探讨全球变暖背景下的农业对策，具有十分重要的意义。

年活动积温反映了一个地区气候对农作物所能提供的热量条件，是评价农业气候资源最重要、最普遍的指标，常用来估算某一地区的热量资源和反映品种的生育特性，与农作物生长发育关系最为密切，对农业发展和粮食安全具有十分重要的意义[11]。其受经度、纬度、海拔高度和大地构造地貌单元的影响，有较为明显的区域空间差异，尤其是在全球气候变暖的大背景下，分析研究≥10℃积温的时空变化，不仅有助于进一步认识热量空间分布和年际变化，而且对于作物及其品种的合理布局、气候资源的合理开发和充分利用等均有实际意义。张钟月等[12]基于西天山地区17个站点1961～2001年的气象资料，通过建立数学模型研究了其区域活动积温的时空变化特征；刘志雄等[13]根据湖北省20个代表站点1961～2005年逐日平均气温，计算并分析了历年活动积温及其变化趋势，得出空间上的大部分地区显著增加趋势、时间上的波动现象；刘志娟等[14]基于66个气象台站1961～2007年的气候资料，比较分析了中国黄淮海平原半湿润暖温小麦-玉米两熟农区内以活动积温的农业气候资源的时空变化特征，结果显示，1961～1980年和1981～2007年2个时段对比显著；刘洋等[15]利用东北地区89个气象站的逐日地面气候观测资料，采用气象气候倾斜率、MK检验等气候统计诊断方法，分析了54 a来东北地区35万km2热量资源要素的变化规律。

但作为气候变化敏感区的云南省，其时空变化特征还没有系统开展，因此本研究以云南省31个国家基准或基本气象站1961～2010年的逐年活动积温数据，应用气候气象倾斜率、线性回归模型和ArcGIS13.0的空间分析模块进行定量精准表达和地理分析，以期为云南省生态环境建设、农业生产布局和结构调整提供指导。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

云南省地处我国西南边陲，位于青藏高原东南缘，地势西北高东南低，海拔高差异常悬殊[16，18]，总面积39.4万km2，北回归线从南部穿过，终年正午太阳高度角较大，属热带、亚热带气候[17]，研究区域同时受2个热带海洋（孟加拉湾和南海）水汽通道的共同影响，特别是西部位于青藏高原的东南侧，是西南夏季风进入我国必经之地[19]。

1.2 数据来源

本文研究数据采用由中国气象局国家气候中心提供的云南31个气象站1961～2010年50 a逐日日均温。对所有数据进行质量控制，剔除其中的错误记录，同时填充缺测数据和插补空白记录。空间分布相对较为均匀，满足GIS空间插值基本条件，理论上可以做出较为合理的分布规律。

1.3 研究方法

利用Excel软件，对云南省31个气象站逐日数据进行整理、归类。而后，在可用站点日气温数据的基础上，采用5 d滑动平均法计算≥10℃积温，并对其结果进行校对。然后，基于GIS软件，运用克里格插值法（Kriging），得到云南省5个代际活动积温空间分布格局。最后，据此分析近50 a来云南省活动积温的时空变化特征。

2 结果与分析

作者对云南省1961～2010年≥10℃活动积温变化特征从时间和空间2个变化特征进行研究。

2.1 时间变化特征

2.1.1 总体格局特征1961～2010年云南省≥10℃活动积温虽然上下波动，但总体呈增长趋势，≥10℃活动积温均值5 414.318℃，且每年增长幅度为9.080℃（图1）；该地区的距平变化具有一定的规律，其中，1961～1978年≥10℃活动积温为负距平，1998～2010年为正距平，且这2个时间段的距平数值均较大，其中最大负距平-355.7℃（1968年）和最大正距平448℃（2010年）分别在这2个时段内，而1979～1997年≥10℃活动积温距平以振荡为主（图2）。

图1 1961～2010年云南省≥10℃活动积温变化Fig.1 ≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 1961-2010

图2 1961～2010年≥10℃活动积温距平Fig.2 ≥10℃active accumulated temperature anomaly in Yunnan Province during 1961-2010

2.1.2 代际变化特征作者将研究的时间段划分成5个代际，分别为1961～1970年、1970～1980年、1981～1990年、1991～2000年和2001～2010年。代际内≥10℃活动积温最高值、最低值和均值整体均呈增长趋势，其中，代际内的最低值在1991～2000年出现波动，代际内极差值始终上下波动。1961～1970年≥10℃活动积温均值、最高值和最低值在年际内均为最低值，2001～2010年3项指标年际内均为最高值，其中31个气象台站中，1961～1990年≥10℃活动积温均值＞1991～2010年的气象站仅有6个，＜1991～2010年的气象站有25个，且相对差值分别为183.06℃和299.13℃（表1），即2个代际内≥10℃活动积温均值差异明显。

表1 1961～2010年云南省≥10℃活动积温代际平均值、最高值、最低值及极差值（℃）Table1 Comparison of≥10℃active accumulated temperature in different periods in Yunnan Province during 1961-2010

表2 云南省近50 a≥10℃年活动积温的年际均值及代际均值（℃）Table2 Data of≥10℃active accumulated temperature in different periods in Yunnan Province during 1961-2010

2.2 空间变化特征

2.2.1 不同地区积温年际均值空间格局云南省不同地区≥10℃活动积温年均值差异较大，31个气象站海拔均值为1 568.5 m，活动积温均值为5 547.2℃；其中，活动积温＜4 000℃的地区主要位于云南省北部山区和高原区，分别为德钦、香格里拉、维西、昭通、丽江和会泽，平均海拔2 526.3 m，其中，昭通和会泽位于云贵高原，其他地区位于横断山区；活动积温＞7 000℃的地区位于低纬度地区或干旱河谷区，主要集中在元江、景洪、勐腊、元谋、瑞丽、华坪和澜沧，平均海拔830.2 m，其中，元江、元谋、华坪、瑞丽位于典型的干旱河谷区；其他地区均值为4 000～7 000℃（表2）。数据显示，海拔越高，≥10℃活动积温越小，且低纬、干旱河谷区与高原山地区活动积温差异显著。

2.2.2 不同代际变化特征1981～2010年云南省≥10℃活动积温基本以景洪-思茅-元江-元谋为分界岭，分别向东、西方向逐渐降低，尤以纬度最高的西北部横断山区及东北部五莲峰山、乌蒙山较低，其主要原因是由于高海拔的西北部、东北部山地高原区与中部干旱河谷、南部低山丘陵区的地理地貌造成的；1981～1990年较1961～1970年和1971～1980年≥10℃活动积温代际变化趋势明显（图3～5），较1991～2000年和2001～2010年代际变化趋势不明显（图6和7），这2个年代的积温极差分别为6 922.6℃和7 018.0℃，与均值相差526.1℃，约占云南省近50 a≥10℃活动积温均值的9.7%。

图3 云南省1961～1970年≥10℃活动积温空间格局Fig.3 Spatial pattern of≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 1961-1970

图4 云南省1971～1980年≥10℃活动积温空间格局Fig.4 Spatial pattern of≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 1971-1980

图5 云南省1981～1990年≥10℃活动积温空间格局Fig.5 Spatial pattern of≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 1981-1990

图6 云南省1991～2000年≥10℃活动积温空间格局Fig.6 Spatial pattern of≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 1991-2000

图7 云南省2001～2010年≥10℃活动积温空间格局Fig.7 Spatial pattern of≥10℃active accumulated temperature in Yunnan Province during 2001-2010

3 结论与讨论

本研究以云南省31个气象站1961～2010年50 a的日气温长时序数据，主要运用5 d滑动平均法求出每个气象站每年≥10℃活动积温值，基于GIS软件获得5个时段的活动积温空间布局图。通过对比研究，得出以下结论：

（1）1961～2010年云南省≥10℃活动积温虽然上下波动，但总体呈增长趋势，增幅为9.080℃/a，1961～1978年≥10℃活动积温为负距平，1998～2010年为正距平，而1979～1997年≥10℃活动积温距平以振荡为主；（2）5个代际≥10℃活动积温代际内最高值和均值随时间推移逐渐增大；（3）云南地区以景洪-思茅-元江-元谋分界岭，≥10℃活动积温向西、东方向逐渐减少，且空间差异程度随着时间推移有减小趋势。

［1］葛全胜.中国历朝气候变化［M］.北京：科学出版社，2011.

［2］丁一汇，任国玉，石广玉，宫鹏，郑循华，翟盘茂，张德仁，赵宗慈，王绍武，王会军，罗勇，陈德亮，高学杰，戴晓苏.气候变化国家评估报告（Ⅰ）：中国气候变化的历史和未来趋势［J］.气候变化进展，2006，2（1）：3-8.

［3］周伟东，史军，穆海振.中国东部冬季气温和降水的气候变化特征分析［J］.2010，32（6）：1088-1096.

［4］郝成元，赵伟，赵同谦.全球气候变化背景下中国敏感区区域响应比较［J］.地域研究与开发，2011，30（3）：56-61.

［5］何群华，乐向晖.全球变暖对农作物影响及对策的研究进展［J］.陕西农业科学，2008，（5）：121-124.

［6］王绍武，谢志辉，蔡静宁，朱锦红，龚道溢.近千年全球平均气温变化的研究［J］.自然科学进展，2002，12（11）：1145-1149.

［7］班军梅，缪启龙，李雄.西南地区近50年来气温变化特征研究［J］.长江流域资源与环境，2006，15（3）：346-351.

［8］王绍武.近百年我国及全球气温变化趋势［J］.气象，1990，16（2）：11-15.

［9］王绍武.全球气候变暖与未来发展趋势［J］.第四纪研究，1991，（3）：269-276.

［10］杨军，刘俊卿，强德厚.探索性数据分析在西藏气候变化趋势研究中的应用［J］.长江流域资源与环境，2007，16（4）：543-548.

［11］朱宝，孙佳丽，胡荣辰，魏晓奕，陈钰文，吕军. 1961～2010年盐城市气候变化及其对农业的影响［J］.江苏农业科学，2012，40（7）：309-312.

［12］张钟月，师庆东，单勇，巴音达拉.新疆西天山≥10℃积温时空变化特征分析［J］.新疆农业科学，2007，44（2）：235-238.

［13］刘志雄，陈正洪，万素琴.湖北省近45年≥10℃界限温度的变化特征分析［J］.湖北农业科学，2010，49（6）：1349-1352.

［14］刘志娟，杨晓光，王文峰.气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅳ.黄淮海平原半湿润暖温麦-玉两熟灌溉农区农业气候资源时空变化特征［J］.应用生态学报，2011，22（4）：905-912.

［15］刘洋，王占海，姜文来，肖碧林，雷波.1956～2009年东北地区热量资源时空变化特征分析［J］.中国农业资源与区划，2013，34（2）：12-19.

［16］秦剑，琚建华，解明恩.低纬高原天气气候［M］.北京：气象出版社，1997.

［17］王声跃.云南地理［M］.昆明：云南民族出版社，2002.

［18］陈隆勋，朱乾根，罗会邦，何金海，董敏，冯志强.东亚季风［M］.北京：气象出版社，1991.

［19］丁一汇，王绍武，郑景云，王会军，杨修群.中国气候［M］.北京：科学出版社，2013.

Spatial-temporal Patterns of≥10℃Active Accumulated Temperature during Recent 50 Years in Yunnan Province

WANG Lian-chao，HAO Cheng-yuan*
（College of Surveying&Land Information Engineering，He’nan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China）

The active accumulated temperature plays a decisive role on ecological conditions and food security，closely related with vegetation succession and crop growth.Supported by ArcGIS software，spatialtemporal patterns and its characteristic of≥10℃active accumulated temperature were studied in Yunnan Province based on long time series from 1961 to 2010.On the overall pattern，it showed growing trend by 9.080℃/a.And there are three periods in both 1979 and 1997 for the sector，positive anomaly in 1961-1978 and negative anomaly in 1998-2010，and oscillating in 1979-1997.On the temporal characteristic hand，both maximum and mean of active accumulated temperature increased gradually with time passing during five periods，especially the comparison of two periods between 1961-1970 and 2001-2010.On the spatial characteristic hand，active accumulated temperature decreased successively both westwardly and eastwardly from a boundary line，named Jinghong City-Simao City-Yuanjiang Ctiy-Yuanmou City.At the same time，the degree of spatial variation decreased with time passing in this whole research time.

Spatial analysis based on GIS；≥10℃active accumulated temperature；Spatial-temporal patterns；Yunnan Province

P468.0

A

1008-1631（2016）04-0100-05

2016-01-16

国家自然科学基金项目（41371105）

王连超（1990-），男，河南封丘人，硕士研究生在读，主要从事地理空间信息处理与应用研究。E-mail：1126974702@qq.com。

郝成元（1969-），男，山东曹县人，教授，博士，主要从事自然地理综合研究。E-mail：haocy@hpu.edu.cn。