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延边地区夏季高温变化特征及其对农业的影响

2022-08-25高安芳邓奎财

现代农机 2022年4期
关键词:分布图日数延边

高安芳,邓奎财,付 强

(1 延边朝鲜族自治州气象台,133001,吉林延吉;2 吉林省延边农业气象试验站,133001,吉林延吉)

在全球变暖的趋势下,天气和气候极端事件频发,高温天气已成为社会各行各业及气象学者重要关注的一类灾害性天气。延边地区东临日本海,北部、西部有高山作为天然屏障,为中温带湿润季风气候,四季分明,在气候变暖的趋势下,高温天气不断增多,给当地电力、供水、农业、旅游、卫生健康等社会各领域以及大众的日常生活带来显著影响。

1 高温的定义及数据来源

1.1 高温的定义

通常当某地日最高气温≥35 ℃时将这一天定义为一个高温日,但我国幅员辽阔,延边朝鲜族自治州位于我国东北地区,纬度较高,参考相关研究分析[1-3]将延边8 个国家级观测站点1976—2020 年夏季逐日最高气温数据从小到大排序,选取位列95%的数值作为高温阈值,为32.2 ℃。当某日最高气温大于高温阈值时,则认为该日出现极端高温事件。

1.2 数据来源

本文所采用的资料主要包括:延边8 个县市1976—2020 年共45 年地面气象观测实况数据;1979—2020 年NCEP-DOE 逐月再分析资料,包括500 hPa 位势高度场、850 hPa 温度场;来自国家统计局的2004—2019 年延边地区玉米总播种面积及产量。

2 延边地区高温日数变化特征

1976—2020 年延边地区夏季高温日数呈增加趋势,增加速率为0.47 d/10 a,增加效果不显著。由图1可以看到1978 年、1997 年、2018 年延边地区高温日数极多,分别为105 d、134 d、149 d,并呈现增加趋势,同时呈现以20 a 左右为一个周期的年代际变化特征。图2 为延边地区1976—2020 年夏季高温日数Mann-Kendall 检验结果,可以看出1976—2006 年,延边地区高温日数呈减少趋势,其中1984—1996 年减少趋势显著,2007—2020 年延边地区高温日数呈增加趋势,趋势不显著。UF 和UB 曲线相交于2014 年和2015 年之间,交点位于0.05 置信区间,说明在此期间延边地区高温日数发生突变,突变后高温日数增加趋势明显。

图1 延边地区1976—2020 年夏季高温日数

图2 延边地区1976—2020 年高温日数M-K 检验

3 延边地区高温事件环流背景分析

为消除趋势变化对气候要素相关分析结果的影响,对延边地区高温日数做去趋势处理。分析延边高温日数与100 hPa 高度场的相关分布图(如图3 所示)发现,在东亚地区中纬度呈正相关关系,阴影区域通过0.05 显著性检验,相关关系十分显著。图4 为高温日数与500 hpa高度场相关分布图,可以看出高温日数与500 hPa 高度场在110°E~140°E,60°N~70°N 区域呈显著的负相关关系,在110°E~140°E,35°N~50°N 区域呈显著的正相关关系,与100 hPa 正相关区域相似。在110°E~140°E,15°N~30°N 区域呈显著的负相关关系,阴影区均通过0.05 显著性检验。表明当东亚地区对流层中上层位势高度增强,对应着延边地区高温日数的增多;东亚低纬或高纬地区位势高度减弱,对应着延边地区高温日数的增多。

图3 延边地区去趋势高温日数与夏季100 hPa 高度场相关分布图

图4 延边地区去趋势高温日数与夏季500 hPa 高度场相关分布图

分析延边地区高温日数与850 hPa 纬向风和经向风的相关分布图(图略),可以发现延边地区高温日数与亚欧大陆东侧中纬度低空顺时针反气旋环流呈显著的正相关。

4 异常高温对农业的影响

对于延边地区,高温通常会导致干旱等极端天气事件,对延边地区农业作物的生长产生一定的影响。参考李祎君等的研究[4],对2004—2019 年延边地区玉米产量进行分析,发现2011 年之前玉米产量呈下降趋势,2011 年之后玉米产量呈波动上升趋势。玉米产量变化趋势与延边地区高温日数变化趋势相似,对两组数据进行皮尔逊相关分析,得到两组数据为弱的正相关关系,说明高温对延边地区玉米产量有一定的影响。

5 结论

(1)延边地区高温日数呈增加趋势,高温日数合计大于100 d 的年份呈现以20 a 左右为一个周期的年代际变化特征。

(2)当东亚中纬度地区对流层中上层为深厚的高压系统时,有利于延边地区高温日数增多。

(3)高温对延边地区农业作物的生长有一定的影响,加强对高温天气的预测和预防,为提升农业作物产量提供参考。

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