【毕业学位论文】(Word原稿)黄土高原气候特点及农业特征分析与研究-气象学

1 第一章 绪 论 农业气候条件演化研究的重要性和必要性 中国地域广袤，幅员辽阔，地形复杂多样，各个地区形成了不同的气候条件。在几千年的实践和摸索中，勤劳的中国人民适应不同的可供农业利用的气候条件，形成了相应的农业种植制度，因地制宜，以期充分利用光、热、水、气等气候资源，使农业生产的效益达到最大化，实现高产、优质、高效农业。但是，农业气候条件的年际波动十分剧烈，年代际变化也很明显，干旱高温，暴雨洪涝、低温冻害等极端天气气候事件时有发生，使得农业生产在与气候相适应的同时，又常因天气气候条件的变化有丰有欠，而较长 时期的气候变化还会影响到农业种植制度的调整，农作物品种的改进，耕作制度的演替。 黄河是中华民族的母亲河，在黄河中上游的黄土高原是我国四大高原之一，深厚的黄土和特殊的地形使这里具有了独特的自然景观和气候特点。降水少，干旱重，蒸发大，风日多，水土流失严重，农业生产因气候条件的变化而呈现出极端的不稳定。本项目对黄土高原地区农业气候条件的演化进行研究，探讨近半个世纪光能、热能、水分条件的变化趋势，分析这种变化对作物农业气候生产潜力造成的影响，探讨农业增产的主要限制因子，为实现农业产业化结构调整，制定农业种植制度，引 进优良品种，安排耕作时间，实现高产优质高效农业提供理论依据和科学指导，因此，项目的研究是非常重要和十分必要的。 国内外研究现状和进展 国外对农业气候条件的研究工作开始于 70 年代末 80 年代初，并在光能利用、 散量的计算、气象灾害的机制及有关基本原理的研究上有较大进展 (8)。 1980年 ” 世界气候计划 ” 把研究气候变化对粮食生产的影响列为气候应用计划的重点研究内容之一。 1991 年召开的第十一届农业气象委员会上提出，就气候变化对农业林业的影响问题将开展“研究气候极值对农业、林业的影响”，“由于自 然因素引起的气候变化对农业林业的影响”等工作 （ 11） 。 我国在 80 年代初，有很多学者注意到农业生产与气候条件的关系十分密 2 切，并开展了大量田间试验，进行小气候观测，利用数理统计方法进行对比分析。1982年，北京农业大学农业气象专业的师生总结多年来的科研成果，分析了光、热、水、气与农业的关系、主要作物的农业气象问题以及主要的气象灾害与防御方法 (8)； 1990年欧阳海等较全面地研究了农业与气候在各要素各方面的关系 (9)； 1992 年气候变化与作物产量课题组分析了气候变化对我国粮食产量及玉米、小麦等作物产量的影响 (10)； 96年和 97年王馥棠、丁一汇等探讨了气候变化与气候影响及对农业影响问题 （ 15）（ 16） ； 1999年韩湘玲论述了农业研究方法、农业气候资源评价及气候变化对农业生产的影响 （ 11） ； 2002年， 刘文泉、王馥棠分析了黄土高原地区农业生产对气候变化的脆弱性； 2003 年秦大河等分析了中国的气候变化、农业气候条件的变化及对农业生态的影响 （ 13） 。 在对光、热、水单一农业气候条件研究方面取得了较多的研究成果： 1999年，王春乙、郭建平对东北地区的热量资源给予详细分析，提出了低温冷害的综合防御技术 （ 12） ； 2004年，徐铭志、任国玉分析了中国稳定通过 0 和 10 界限温度时期，讨论了近 40 年中国气候生长期的变化 （ 32） ；高素华等分析了我国近40 年温度的变化及对农业生产的影响 （ 45） ； 1999 年，张金艳、李小泉等分析了全球粮食气象产量及其与降水量变化的关系 （ 74） ； 2000年，苏桂武、方修琦等分析了京津地区近 50年来水稻播种面积的变化，及这一变化对降水变化的响应 （ 71） ；林日暖对拉萨地区农业气候资源进行了评价 （ 77） ； 2001年，崔读昌分析了中国粮食作物对气候资源的利用效率及提高途径 （ 31） ； 2003年高涛等对内蒙古粮 食作物的光能利用效率进行了分析 （ 79） 。 在作物水分供需状况和生产潜力方面的研究还不是很多： 1996 年，王石立、娄秀荣分析了气候变化对华北冬小麦水分亏缺状况及生长的影响 （ 46） ； 2005年高素华 ,康玲玲对黄土高原多沙粗沙区作物水分供需状况给予评价 （ 36） ； 1980 年邓根云 , 冯雪华分析了我国光温资源与气候生产潜力 （ 23） ； 2003 年黄志英等估算了作物气候生产潜力，探讨了有效增产途径 （ 47） ； 2003年赵艳霞等研究了黄土高原的农业气候生产潜力 （ 78） 。 3 研究区域概况 黄土高原是我国四大高原之一，地处 东经 101 114E，北纬 34 41N，东起太行山，西至日月山和贺兰山，北起阴山，南到秦岭 (66)，海拔高度为 1000 1500 米左右，是中国地势的第二级阶梯，包括山西、陕西、甘肃、宁夏四省区的大部分和内蒙古、河南的小部分 (18)，是夏季风活动的边缘地区，属大陆性季风气候 (91)，四季分明，有丰富的太阳能资源和较高的热量资源，气候干燥，降水变率大，干旱频繁，局地暴雨时有发生。 本文的研究区域选取东经 107 114E，北纬 34 41N 的黄土高原地区，包括山西全省、陕西大部和内蒙、甘肃、宁夏、河 南的边缘地区，面积广阔，具有显著的黄土高原气候特点及农业特征。 图 研究区域示意图 (粗方框 ) 业气候条件分析的定义和内容 (8) 为了充分合理地利用农业气候资源，最大限度地避抗不利的气候条件，必须进行农业气候分析。农业气候分析就是根据农业生产的具体要求来分析当地的气候条件。首先，将农作物与气候因子间的关系用指标定量地表示出来，然后利用这些指标分析气候条件，评价它对某种作物生育 、产量形成或农业生产过程的利弊程度并分析这些条件的时空分布规律，说明某地区的农业气候特征，提出“趋利”、“避害”、“抗灾”的措施与途径。 4 本文采用的农业气候条件指标及其涵义： 1太阳辐射：是各种农作物和其它绿色植物进行光合作用、造成物质循环和能量转换、形成产量的基本能源，是植物环境条件的重要组成成分和影响因素。植物土壤大气系统的热状况、水分状况、水分循环、热量输送以及植物所需无机盐的吸收等，都是以太阳辐射为能源的 (9)。 2平均气温、气温日较差、稳定通过 0 、 10持续日数及积温、 越冬期热量条件：作 物生长要在一定的温度条件下进行。当温度大于等于作物生长发育的最低温度，并满足生长发育对温度的要求时，作物便可生长发育，形成产量。而温度过高或过低时，不仅影响生长发育和产量，而且往往造成灾害。因此，生长期的积温多少、夏季温度高低以及冬季寒冷程度往往成为决定粮食产量高低的前提 (10)。 3降水量、稳定通过 10 期间的降水量、降水集中指数、农作物需水量、水分供求差：水资源包括大气降水、地表水、土壤水和地下水四部分。大气降水是水资源的主要组成部分，是作物生长发育的主要水分来源。但是，仅根据大气降水的多少，而不考虑 作物生长发育对水分的要求，则不可能正确评价水分条件的优劣。所以，在分析大气降水量的同时，还要分析作物需水量、水分供求差等指标，才能正确评价水分条件对作物生长发育的影响 (10)。 4光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力：根据光能、热量、水分条件计算得到的作物的理论产量，也叫光合产量、光温产量、气候产量，可以表示一地的理论最高产量 (14)。根据产量规律，可以揭示增产的可能性，提出增产对策 (80) 。 5 第二章 资料与方法 资料选取 象资料 气象资料来自国家气象局 气象信息中心和国家气候中心。 太阳辐射和日照时数： 19612000年 9个站的逐日太阳总辐射（个别站资料不全）， 19612000 年 35站的逐日日照时数。 气温和积温： 19612004 年 51 站的月平均气温，月平均最高气温、月平均最低气温， 38站逐日平均气温资料。 降水： 19612000 年该区域 128站月降水量资料， 20012003年 80站月降水资料， 2004年 42 站月降水资料。 可能蒸散量：用彭曼公式计算可能蒸散量需要的气象要素较多，有： 19612000 年 38 站的逐年逐日最高气温、最低气温、实际水 汽压、 10 米处风速、太阳总辐射。 冬小麦、玉米、春小麦产量资料 产量资料来自中国农业科学院图书馆 19782000 年山西省冬小麦、玉米、春小麦单位面积产量资料。 19782000 年陕西省冬小麦、玉米、春小麦单位面积产量资料。 分析方法 量控制方案 （ 92） 时间域检验 使用双权重标准差判别奇异值法进行时间域检验。数据序列：由各站同一月月平均气温构成。 求算中值 m：首先对序列 i=1， 2， ， n）进行排序，对排序后的序列求算中值 M。其表达式为： 当 数时， M=x（ n+1） /2 ； 当 M=（ +x（ n/2） +1） /2 求算偏差绝对值的中值 序列 | i=1， 2， n）排序，求算中 6 值 法同 求算双权重平均值与标准差 奇异值的判断原则： 对于错误的资料，不再进行检验，质量标识码为 2。 空间域检验 对于时间域检验可疑的月平均气温，再进行空间域检验。在这一步时，通常要结合人工进行一些判断。 域平均 （ 93） 建立区域气象要素时间序列的方法有很多种，通常情 况下，某一气象要素的时间序列可以通过加权平均得到： ni （ 其中， 示第 i 站第 k 年的气象要素值， 示第 i 站在整个计算区域中的权重， 示该区域第 k 年的气象要素值。 对于气温来说，当区域内的资料不全时，（ 显得无能为力了。如果缺测的地方正好是区域内气温的极值地区（最暖或最冷），那么得 到的 会与实际产生很大偏差。这时候，气候学上的距平概念，就显得十分有用。气温距平比起气温的真实值，更稳定，也更有意义。所以通常对于气温，建立的都是气温的距平时间序列。 （ 其中， 表示第 i 站的多年平均气温，本文采用世界气象组织更新的气候常态值 最近 30 年平均（ 1971）。 示第 i 站第 k 年的气温值， 示第 i 站第 k 年相对于某气候平均值的距平。 于是，（ 可计算出气温的距平时间序列。其中 计算方法有很多种。 7 本文参考目前国际上比较公认的 格面积加权平均法 。即把计算区域划分成一个个网格，将每个网格内各站点的逐年气象要素值 (或距平值 )求算术平均得到该网格 逐年的要素值 (距平值 )，然后考虑各网格面积大小，进行权重，得到该区域逐年的要素值 (距平值 )。计算公式如（ 示： c o s ()c o s (（ 其中， 表示第 i 个网格第 k 年相对于 30 年（ 1971）平均的距平值 ; 表示区域第 k 年相对于 30 年（ 1971均的距平 (降水、辐射、积温等取原序列 )，（ 式中的 采用面积权重，即用各网格的纬度间的余弦关系进行权重。 性趋势和趋势系数 （ 32）（ 20） 通常，气候要素变化趋势可以用二次方程来拟合，即： 210 t=1,2, ,n(年份序号 ) 而线性趋势变化可用一元方程进行描述，建立气候变量与其所对应的时间的一元线性回归方程： i =1,2, n(年份序号 ) 其中， 为回归常数， b 为回归系数， 和 b 可以用最小二乘进行估计。 对观测数据 对应的时间 归系数 b 和常数 的最小二乘估计为： )( 其中 ni ， ni 8 回归系数 b，也就是线性倾向率， b 的符号表示气候变量 x 的趋势倾向， 趋势系数： 趋势系数表示气象要素长期趋势变化的方向和程度。它实质上为个时刻的气象要素值与自然数列 1， 2， 3， 的相关系数：计算方法如下： 221)()()(r 为正时，表示 气象要素在所计算的时间内有线性增加的趋势， r 为负时，表示气象要素在所计算的时间内有线性减少的趋势。 t 检验 （ 20） 在假设总体相关系数 =0 成立的条件下，相关系数 r 的概率密度函数正好是t 分布的密度函数，因此可以用 t 检验对 r 进行显著性检验。统计量 遵从自由度 = t 分布。给定显著性水平 ，查 t 分布表，若 t拒绝原假设，认为相关系数是显著的。 点二项式平滑 （ 20） (63) 气象上通常所用的低通滤波方法为滑动平均法，本文采用九点二次平滑方法，它与滑动平均一样，也是起到低通滤波器作用，以展示出变化趋势，它可以克服滑动平均削弱过多波幅和缩短序列的缺点。对于时间序列 x，用二次多项式拟合 210 根据最小二乘法原理确定系数，可以得到九点二次平滑公式。 量分离方法 粮食产量变化的原因，一方面是社会生产水平的提高，另一方面是自然条件如气候变化的影响。从产量的 时间变化角度来看，可分为长时间尺度的随时间缓 9 慢变化的趋势项和短时间尺度偏离时间变化的波动项。这样，以产量的趋势项近似反映出一般的或正常条件下社会生产水平的提高，用产量的波动项反映其它因素特别是气候因素的作用 （ 10） 。 趋势产量采用二次多项式曲线拟合，这种方法可以更真实地模拟产量随时间的变化趋势 (94)。用实际产量减去趋势产量得到气象产量。 10 第三章 太阳辐射能的计算及演变特征 辐射站太阳总辐射计算公式的推导 射站分布 研究区域共有大同、太原 、侯马、呼和浩特、伊金霍洛旗、东胜、延安、西安、郑州 9 个太阳辐射站，根据资料序列情况及站点分布的均匀性，选取大同、太原、侯马、东胜、延安、西安、郑州 7 个站的逐日太阳总辐射和逐日日照时数进行计算。 图 太阳辐射观测站点分布图 法介绍 根据左大康 (21)、翁笃鸣 (22)建议的统一公式计算日太阳总辐射： )( 00 (式中， Q 为日总辐射， 日天文辐射量， S/日照时数与可照时数 的比值， a、 b 为系数。 根据高国栋 (25)、杨荆安 (27)等的计算方法 日天文辐射量的计算： )0( s i nc o sc o ss i ns i 11 其中， 太阳常数， 367W/ 按一日计算， T=24 小时 为相对日地距离， 2s i i ( 为日角，以弧度表示 )1(2 (平年， n=365，闰年， n=366 日序， 1 月 1 日为 1， 12 月 31 日为 365 或 366 为太阳赤纬， )180)(3s i o i o i o （ 0 为日出日没时角 )a r c c o s (0 ( 为地理纬度， 为太阳赤纬，可照时数 52 00 S（ 式检验 天文辐射量与地理纬度和太阳赤纬有关，分为平年、闰年计算逐日天文辐射量，研究区域内不同纬度每月 15 日天文辐射量见表 表 每月 15 日天文辐射量 (平年 ) 单位 ： MJ/度 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 41N 0N 9N 8N 7N 6N 5N 4N 12 用公式 (计算大同、太原、侯马、东胜、延安、西安、 郑州 7 站的系数a， b 及结果检验情况如表 7 个太阳辐射站的系数 a、 b、样本数及相关系数 r 站 名 站号 纬度 a b 样本数 相关系数 r 信 度 大同 53487 40N 14610 东胜 53543 40N 3288 太原 53772 38N 14610 延安 53845 37N 401 8 侯马 53963 36N 3653 郑州 57083 35N 14610 西安 57036 34N 14610 7 站平均 于 7 个太阳辐射站计算得到的系数 a、 b 值非常接近，所以，对 7 站的系数求平均，得到黄土高原区计算日太阳总辐射的统一公式： )5 4 7 7 0 (运用日照时数和太阳辐射的计算公式 (将 35 个站点 (包括侯马、延安、东胜 )的逐日日照时数代入公式计算得到 35 个站点 (基本基准站 )1961 年 1 月 1 日 2000 年 12 月 31 日的逐日太阳总辐射，加上大同、太原、西安、郑州 4 站，共计 39 个站点的日太阳总辐射，计算得到月、季、年的太阳总辐射。 阳辐射的空间分布 统计 39 个站点的 19612000 年 40 年的春、夏、秋、冬、年的太阳总辐射，求 40 年平均值，制作等值线图。从图 可以看到，该区太阳总辐射西部等值线密集，表明空间变率大；东部较稀疏，表明空间变率相对较小。年太阳总辐射从西南部（以宝鸡为中心 4551）的 4500 兆焦耳 /米 2，向东北逐渐增大到 5600兆焦耳 /米 2，然后又转为向西北方向增大，出现以临河为中心的最大值区 5800兆焦耳 /米 2。但总体看等值线呈东西向排列，表明太阳总辐射从南向北逐渐增多。 春季太阳总辐射从西南部的 1300 兆焦耳 /米 2，向北逐渐增大到 1742 兆焦耳 / 13 米 2，大同、临河地区为最大值区。 夏季太阳总辐射从西南部的 1550 兆焦耳 /米 2（宝鸡 1570 兆焦耳 /米 2），向东北逐渐增大到 1875 兆焦耳 /米 2（大同 1887 兆焦耳 /米 2），然后又转为向西北方向增大，出现以临河为中心的最大值区（ 2000 兆焦耳 /米 2）。 秋季太阳总辐射从西南部的 860 兆焦耳 /米 2（西安为 866 兆焦耳 /米 2），向东北逐渐增大到 1180 兆焦耳 /米 2，然后又转为向西北方向增大，出现临河、东胜、鄂托克旗形成的最大值区（ 1230 兆焦耳 /米 2）。 冬季太阳总辐射的空间分布与其他季节不同，在西南 部的西安和华山出现了最小和最大值区，分别为 866 兆焦耳 /米 2 和 939 兆焦耳 /米 2；北部和东南部向中部增大，出现华山、洛川、盐池、五台山四个高值区，一般达 900 兆焦耳 /米 2。 大同太原 西安郑州侯马呼和临河东胜榆林盐池延安西峰镇新乡宝鸡106E 107E 108E 109E 110E 111E 112E 113E 114E 115 14 大同太原 西安郑州侯马呼和临河东胜榆林盐池延安西 峰 镇新乡宝鸡106E 107E 108E 1 0 9 0 1 2 3 15大同太原 西安郑州侯马呼和临河东胜榆林盐池延安西峰镇新乡宝鸡106E 107E 108E 109E 110E 111E 112E 113E 114E 115大同太原 西安郑州侯马呼和临河东胜榆林盐池延安西峰镇新乡宝鸡106E 107E 108E 109E 110E 111E 112E 113E 114E 115 15 大同太原 西安郑州侯马呼和临河东胜榆林盐池延安西峰镇新乡宝鸡106E 1 0 7 E 1 0 8 E 1 0 9 E 110E 1 1 1 E 1 1 2 E 113E 1 1 4 E 1 1 5 图 土高原区春、夏、秋、冬、年太阳总辐射等值线图 MJ/图中所标值为 19612000 年 40 年平均值） 近 50年太阳辐射能时间演变分析 对黄土高原区 39 个站点的春（ 35 月）、夏（ 68 月）、秋 (911)、冬 (122月 )、年太阳总辐射，采用区域加权平均，得到区域春、夏、秋、冬、年太阳总辐射。 从表 图 以看到：该区 1961年太阳总辐射平均为 米 2， 1965 年出现最大 焦耳 /米 2， 1964 年最少 焦耳 /米 2， 40 年内太阳辐射呈减少趋势，每 10 年减少 焦耳 /米 2，太阳辐射随时间变化的趋势相关系数为 过 著性水平的 t 检 验。从各季节来看，太阳辐射变化均呈减少趋势，但春、秋季变化趋势小，夏季最为显著，冬季较显著。春季平均太阳总辐射为 焦耳 /米 2，最多的是 1962 年， 焦耳 /米 2，最少为 焦耳 /米 2（ 1964 年）。夏季最多年为 米 2 (1965 年 )，最少年为 焦耳 /米 2 (1996 年 )，平均为 焦耳 /米 2，呈减少趋势，每 10 年减少 焦耳 /米 2，通过 t 检验，减少趋势显著。秋季平均为 焦耳 /米 2，最多为 焦 耳 /米 2 (1965 年 )，最少 焦耳 /米 2 (1975 年 )，冬季每 10 年减少 焦耳 /米 2，通过 16 表 黄土高原年和四季太阳总辐射量及 10 年变化量 (兆焦耳 /米 2) 平均 最大 最小 倾向率 /10 年 趋势系数 t 检验 春季 夏季 季 季 年 季y = 964 1967 1970 1973 1976 1979 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000夏季y = 964 1967 1970 1973 1976 1979 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000 17 秋季y = 964 1967 1970 1973 1976 1979 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000冬季y = 965 1969 1973 1977 1981 1985 1989 1993 1997年y = 964 1967 1970 1973 1976 1979 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000时间（年） 图 961 2000 年黄土高原区春、夏、秋、冬、年太阳总辐射变化趋势 （折线为距平值， 为趋势线） 近 50年太阳辐射能的气候变化趋势的空间分布 18 计算 39 个 站点春季、夏季、秋季、冬季、年线性变化倾向率、相关系数 t，对线性变化倾向率进行 t 检验， 39 个站点春、夏、秋、冬、年共有195 个项目，其中 102 项 (占总数的 52%)通过 95%的信度捡验，有明显的变化趋势。 图 春、夏、秋、冬、年太阳总辐射变化趋势的空间分布。 黄土高原区年太阳总辐射除在陕西中北部地区、山西右玉、五台山、宁夏盐池、甘肃西峰镇呈 050 兆焦耳 /平方米的微弱增加趋势外，大部分地区为减少趋势，山西大部、陕西北部、内蒙南部及河南北部减少趋势明显，三分之一的站点每 10 年减少 100200 兆 焦耳 /平方米，大同、太原、西安、武功每 10 年减少达200300 兆焦耳 /平方米，这可能与城市工业的发展及环境污染有关。 太阳总辐射的变化趋势在不同季节，其地区分布也不一致。 与年辐射相比，春季太阳辐射增加趋势在上述地区基础上略有扩大，延安、绥德增加趋势明显，为每 10 年 2040 兆焦耳 /平方米，其他为 020 兆焦耳 /平方米。全区春季辐射仍以减少趋势为主，占全区面积的三分之二以上，大同、太原、阳泉、西安减少趋势明显，特别是大同、太原每 10 年减少趋势达 6070 兆焦耳 /平方米。 夏季太阳总辐射全区均呈减少趋势，陕 西、山西北部、内蒙南部、宁夏和甘肃东部边缘地区每 10 年减少 60 兆焦耳 /平方米以下，减少趋势最显著的分布在山西中部的太原、阳泉，南部的侯马、运城，陕西长武，河南许昌，每 10 年减少 80100 兆焦耳 /平方米，占夏季多年平均值的 46%，大同、介休、西安、武功为次显著区，每 10 年减少 6080 兆焦耳 /平方米。 秋季太阳总辐射与年和春季的变化趋势一致。从陕西中北部地区向北到内蒙东胜、山西右玉、五台山、宁夏盐池、甘肃西峰镇的大片区域为 040 兆焦耳 /平方米的增加趋势，其余为减少趋势，山西中南部及西安、武功一带减少趋势 明显，山西北部大同一带每 10 年减少达 60 兆焦耳 /平方米。 冬季全区太阳辐射增加趋势微弱，大部地区呈减少趋势。大同、原平、太原、 19 临汾、西安、武功、榆林减少趋势明显，为每 10 年 4070 兆焦耳 /平方米。 20 21 图 黄土高原区太阳总辐射变化趋势的空间分布 (单位 : ) 从上至下依次为： 春季、夏季、秋季、冬季、年 22 第四章 热量资源的时空演化特征 均气温的时空演变特征 51站月平均气温资料中，有 9个站资料序列不齐全，对 41站月平均气温进行质量控制，有 1 站未通过检验。另外有 2个站缺 1年的资料，则 以实有站实有年资料统计。个别月份缺侧值则以 19712000 年 30 年气候值代替。 图 平均气温测站分布图 为了消除纬度和海拔高度的影响，平均气温用相对于 19712000 年 30 年平均值的距平值进行分析。 年、季平均气温概况 生长期内温度水平能影响作物的生长发育 ,制约着农作物的地理分布。平均气温是表示生长期内温度水平的重要指标。作物生长期内，如果达不到一定的温度水平，虽然积温可满足其生育要求，也不能完成其生命周期。所以，平均气温也是一种重要的与农业生产关系密切的气候条件 (9)。 黄土高原区气温 分布的总体特点为从南到北，气温逐渐升高，平均气温的跨度可达 910 。从多年平均情况看，年平均气温介于 ，最低值在山西右玉，最高值在河南许昌，春季平均气温介于 ，右玉最低，新乡和郑州最高，夏季平均气温介于 ，最低值出现在陕西华山，最高值出现 23 在山西运城，冬季平均气温介于 ，右玉最低，许昌最高。平均气温的高值阶段主要出现在 20 世纪 90 年代中后期至 21 世纪最初几年，而最低值则表现出时间上的分散性。年平均气温的最高和次高值分别在 1998和 1999年， 1998年偏高 ,99 年偏高 。年平均气温的最低和次低值分别在 1967 和 1984年，偏低 和 ，偏低幅度较大。春季平均气温的最高和次高年分别出现在 2004 和 2000 年，偏高 和 ， 最低和次低年分别出现在 1976 和1970 年，偏低 和 。夏季平均气温的最高和次高年分别出现在 1997和 2001 年，最低值出现在 1976 和 1984 年，秋季最高和次高年为 1998 和 1990年，最低和次低分别为 1981 和 1967 年。冬季最高和次高值出现在 2002 和 1999年，偏高幅度达 和 ，最低和次低值出现在 1967 和 1984 年，分别偏低 和 。 可见，冬季气温变率非常大，夏季变率相对较小。 表 平均气温距平的最高最低值及出现年 时段 最高 年份 次高 年份 最低 年份 次低 年份 春季 2004 2000 1976 1970 夏季 1997 2001 1976 1984 秋季 1998 1990 1981 1967 冬季 2002 1999 1967 984 年 1998 1999 1967 1984 、季平均气温的时间变化 特征 黄土高原区年代际气温的变化特点为：年和春、秋、冬季表现为 20 世纪 60年代、 70 年代、 80 年代为负距平， 90 年代和 20012004 年为正距平，夏季除 80年代为负距平外，其余都是正距平 (见表 90 年代以来表现出较强增温幅度。 表 土高原区年、季平均气温距平的年代际变化（ ） 时段 19611970 19711980 19811990 19912000 20012004 春季 夏季 秋季 冬季 年 24 表 土高原区年、季平均气温距平线性分析检验结果 季节 变化率 /10a 趋势系数 t 统计量 显著水平 春季 季 秋季 季 表 出，近 40 多年来，黄土高原区年平均气温变化趋势与全国近 50年 变化相似，呈明显的增加趋势，增温率为 ，增势显著，通过 于全国 （ 95） 。季节上以冬季增温最强，春季次之，然后是秋季，夏季最弱。冬季每 10 年增加 ，低于全国的 10a（ 95） ； 春季每 10 年增加 ，接近全国 ； ， 接近全国 ； 夏季的增温率为 ，全国则为每 10年下降 从图 可以看出，年、季平均气温在总体增暖的趋势下 ，还存在明显的上下波动。年平均气温存在 8 10 年的冷暖变化周期， 1987 年进入气温偏高期。一直持续到 2004 年，也就是近 20年来表现出的明显偏暖现象。 967 1973 1979 1985 1991 1997 2003年份气温距平（摄氏度） 25 967 1973 1979 1985 1991 1997 2003年份气温距平（摄氏度）967 1973 1979 1985 1991 1997 2003年份气温距平（摄氏度）967 1973 1979 1985 1991 1997 2003年份气温距平（摄氏度） 26 967 1973 1979 1985 1991 1997 2003年份气温距平（摄氏度）从曲线的波动情况看， 春、夏季表现出 15 年左右的冷暖变化周期，进入90年代出现明显的气温偏高阶段。秋季气温波动幅度较小，但出现了 1965、 1977、1989、 1998四个气温高值点，表现出 12年左右的周期变化。冬季是气温波动幅度最大的季节，最大正负距平相差 ， 19872004 年共 18 年中，除 1988、1994、 1996、 2000 年外，其他 14 年均为暖冬，气温偏高 以上。冬季气温的三个极低点分别为 1970、 1983、 1995年，周期为 12年。 年、季平均气温的气候变化趋势的空间分布特征 对黄土高原年和四季平均气温的变化趋势进行分析， 38 个站 5 个 时段共 190个要素，通过 86 个站， 99%的 36 个站， 98%的 5 个站， 95%的 12 个站，这些站的变化趋势都非常显著，通过 90%的有 8 个站，这些站的变化趋势也比较显著，另外有 43 个站未通过检验，变化趋势不明显。 对黄土高原年和四季降水量的变化趋势进行分析 ,121 个站 5 个时段共 605个要素，通过 11 个站， 99%的 46 个站， 98%的 32 个站， 95%的 48 个站，这些站的变化趋势都非常显著，通过 90%的有 39 个站，这些站的变化趋势也比较显著，有 429 个站未通过检验，占总数的 71%，这些站变化趋势 不明显。 图 44 年来黄土高原区年、季平均气温距平变化趋势的空间分布。 图 黄土高原区 19612004 年平均气温距平变化、 9 点二项式滤波曲线、趋势线 （细折线为平均气温距平，粗曲线为 9 点二项式滤波，粗直线为线性趋势线） 27 28 29 图 黄土高原区平均气温距平的变化趋势的空间分布（单位： /10a） 从上至下依次为 : 春季、夏季、秋季、冬季、年 年平均气温的变化以大范围的增温为主要趋势，增温幅度呈条带状从东南向西北方向逐渐递增，河南北部和山西东南边缘为 ，山西和陕西大部为 ，内蒙、宁夏、甘肃的边缘地带为 10a 的增幅，内 蒙临河为 。只有山西河曲、河南许昌为 。 不同的季节则表现出不同的变化趋势。 春季除河南许昌有 ，其他所有地区都为增温趋势，内蒙南部增温幅度较大，达到 ，内蒙临河增温最强，。山西原平、隰县，陕西延安、西安，甘肃环县也为 。其余大部增幅为 ，河南北部、山西东南边、河曲 30 附近、陕西华山、长武为 。 夏季的增温趋势相对