河北省近50年积温变化气候变化

1、河北省近50年0 C界限温度积温变化特征分析An alysis on the Chan ges of the Accumulated Temperature on 0CLimit in Rece nt 50 Years in Hebei Province本文利用京、津、冀区域内建站至2000年70个气象观测站点系统的气象观测资料，通过对河北省日平均气温稳定通过0C的初日、终日、初终间日数、积温的空间变化、年际变化、年代际变化进行了分析结果发现，全省及各区域日平均气温稳定通过0C的积温变化均呈增加的趋势，全省范围内积温平均每10年增加了 45 C .其中，增加最多的是太行山区，平均每十年增加了

2、93.0 C ;各区域的初终间日数变化都呈增加的趋势.初日呈提前的趋势，初日在全省范围每十年提前了 2.2天，终日呈推迟的趋势 干旱区资源与环境 2006 年 第20卷 第04期 作者：李元华，文刘学锋，刘莉，张梅，西藏高原农业界限温度的变化特征利用GIS技术和气候变化趋势分析方法，着重分析了西藏高原农业界限温度的空间分布特 征，以及界限温度的气候变化特点，得到一些新的空间分布特征和气候变化事实，主要结论有：西藏A0C初日总的分布呈自东南向西北推迟，随着海拔高度的升高、 纬度的增大而推迟；终日与初日相反，由西北向东南逐渐推迟，并随海拔高度的升高结束得较早。大部分地区0C持续日数不到150天；积

3、温较少，不足 1500C，海拔高度每升高 100m纬度增加1N和经度增 加 1 E, 0C 积温分别减少150.6 C、14.9 C和 22.5 C。除西藏东南边缘地区全年日平均气温在10C以上外，其它各地从 1月中、下旬起由东南至西北逐渐开始，4000m以上地区推迟到 7月上旬，甚至不岀现。绝大部分地区10C以上持续 日数小于50天，积温不到500C，随着海拔高度的上升和经、纬度的增大，减少幅度较大。19712000年，西藏大部分站点0C表现为初日提早、终日推迟、持续日数延长、积温增加的趋势。同样，雅鲁藏布江河谷农区、藏东农林区的大部分地方10C为终日推迟、持续日数延长、积温增加的趋势，以雅

4、鲁藏布江东段河谷农区(拉萨、泽当)最为显著。从西藏界限温度的年代际变化来看，各站点 0C积温呈逐年代增加趋势，20世纪70年代，各站点0C积温偏少，持续日数较短。80、90年代，大部分站点初日开始得早、终日结束得迟、持续日数长的特点。90年代大部分农区10C初日提早、终日推迟、持续日数延长、积温增加的最为明显，是过去30年热量条件最优越的10年。20世纪70年代西藏各站0C的初日均未岀现异常提早年份，90年代终日异常偏迟年相对较多，1999年那曲地区大部、沿江一线大部、山南地区南部0C持续日数异常偏长；70、80年代西藏各站点0C的积温未岀现过异常偏高年份，90年代后期大部分站点岀现了异常偏高

5、年份。雅鲁藏布江河谷农区、藏东农林区的大部分地方 10C初日70年代多异常偏晚年，终日以异常提早结束年份居多。持续日数70年代多异常年份，80年代只有江孜岀现了异常偏短年，90年代末拉萨、昌都持续日数较常年异常偏长。10C以上的积温，昌都未岀现异常；拉萨、泽当70年代末异常偏低，90年代后期异常偏高；后 20年波密从未岀现异常。雅鲁藏布江中游近 40年异常初终霜冻的分析以W 0C最低气温作为霜冻指标，分析了雅鲁藏布江中游19612000年初终霜冻异常的气候变化。结果表明：近40年雅鲁藏布江中游东段表现为初霜来得迟、终霜结束得早、无霜期延长的显著趋势，使得生长季延长，其中泽当表现得最为显著。江孜

6、则表现为初霜略推迟、终霜推迟、无霜期缩短的趋势。但从近 20年初(终)霜冻的变化趋势来看，流域各站均表现为初霜来得迟、终霜结束得早、无霜期延长的趋势。流域东段20世纪70、90年代初霜来得迟、 终霜结束得早、 无霜期长，以90年代最为明显。近40年江孜终霜日呈逐年代推迟的趋势，70年代到90年代初霜日也表现为逐年代推迟的趋势。80年代，日喀则有 60%勺年份初霜降得早、终霜结束得迟，无霜期短于多年平均值。流域特早初霜冻频数为 23次，以泽当最多。日喀则、泽当 20世纪80年代各岀现了 2次特早初霜冻。江孜在 70年代和90年代各岀现了 1次初霜来得特早的年份，其中 1997年提早 了 32d，

7、致使处于灌浆期的春青稞受冻，造成大面积的减产。特晚终霜冻发生的频数为14次，泽当最少，江孜最多，其中江孜主要岀现在90年代。雅鲁藏布江中游只有泽当初终霜冻发生了气候突变，1986年初霜冻从一个相对偏早期跃变为一个相对偏晚期，1990年终霜冻从一个相对偏晚期跃变为一个相对偏早期、无霜期却从一 个相对偏短期跃变为一个相对偏长期。藏北牧草青草期的气候变化特征分析 TOC o 1-5 h z 利用西藏那曲地区 19712000年5C界限温度、平均气温、降水量资料，分析了近30年藏北牧草青草期的气候变化趋势。结果发现：藏北牧区牧草青草期为80164天，水热条件较好的东部牧区，青草期较长，在130天以上；

8、热量资源较为贫乏的中部地区最短，少于100天。近30年来，藏北牧区牧草青草期间的平均气温呈显著的升高趋势，平均每10年增高0.180.36 C,以那曲地区中西部最为明显。青草期间的降水量除嘉黎表现为较显著的增加趋势，其它各牧区呈不显著的增加趋势。各牧区青草期天数均表现为延长的趋势，5C积温呈显著的增加趋势。青草期延长、平均气温升高、降水增多，十分有利于牧草的生长。从青草期平均气温、降水量的年代际变化来看，藏北牧区大部分地区20世纪70年代气温偏低、降水量偏多，80年代气温最高、降水最少。20世纪70年代藏北各牧区青草期开始得晚、结束得早、持续天数短、积温偏少，大部分牧区青草期不足100天，不利

9、于牧业生产。90年代截然相反，青草期开始得早、结束得晚、持续天数长、5C积温偏高，牧草长势好，家畜抓膘期长，有利于牧业生产。过去30年里，那曲地区西部牧区平均气温从未岀现过异常年，中东部牧区1976年异常偏冷。藏北各牧区降水量的异常年份主要岀现在20世纪70年代，其中1976年为大范围的异常偏少年，而1980年则发生了大范围的异常偏多现象。20世纪70年代嘉黎、安多、班戈青草期岀现了异常偏短年，其它各地未岀现异常年。90年代那曲多异常年，1997年异常偏短，为过去 30年的最小值；1995、1998年相继岀现了偏 长年。70年代中期藏北大部分牧区青草期积温异常偏低，80年代只有班戈、安多岀现了

10、异常年，90年代大部分牧区岀现了异常偏高年份。西藏高原农业界限温度的变化特征根据西藏19712000年0C、10C界限温度资料， 建立了小网格推算模式，应用GIS推算岀500MX 500m网格点上的农业界限温度值，分析了界限温度的空间分布特征、趋势变化、年代 际变化和气候异常。结果表明：西藏0C初日总的分布呈自东南向西北推迟，随着海拔高度的升高、 纬度的增大而推迟；终日与初日相反，由西北向东南逐渐推迟，并随海拔高度的升高结束得较早。大部分地区0C持续日数不到150d ;积温较少，不足 1500C，海拔高度每升高100m纬度增加1N和经度增加 1 E, 0C 积温分别减少150.6 C、14.9

11、 C和 22.5 C。除西藏东南边缘地区全年日平均气温在10C以上外，其它各地从1月中、下旬起由东南至西北逐渐开始，4000m以上地区推迟到 7月上旬，甚至不岀现。绝大部分地区10C以上持续 日数小于50天，积温不到500C，随着海拔高度的上升和经、纬度的增大，减少幅度较大。19712000年，西藏大部分站点0C表现为初日提早、终日推迟、持续日数延长、积温增加的趋势。同样，雅鲁藏布江河谷农区、藏东农林区的大部分地方10C为终日推迟、持续日数延长、积温增加的趋势，以雅鲁藏布江东段河谷农区(拉萨、泽当)最为显著。从西藏界限温度的年代际变化来看，各站点 0C积温呈逐年代增加趋势，20世纪70年代，各

12、站点0C积温偏少，持续日数较短。80、90年代，大部分站点初日开始得早、终日结束得迟、持续日数长的特点。90年代大部分农区10C初日提早、终日推迟、持续日数延长、积温增加的最为明显，是过去30年热量条件最优越的10a。20世纪70年代西藏各站0C的初日均未岀现异常提早年份，90年代终日异常偏迟年相对较多，1999年那曲地区大部、沿江一线大部、山南地区南部0C持续日数异常偏长；70、80年代西藏各站点0C的积温未岀现过异常偏高年份，90年代后期大部分站点岀现了异常偏高年份。雅鲁藏布江河谷农区、藏东农林区的大部分地方 10C初日70年代多异常偏晚年，终日以异常提早结束年份居多。持续日数70年代多异

13、常年份，80年代只有江孜岀现了异常偏短年，90年代末拉萨、昌都持续日数较常年异常偏长。10C以上的积温，昌都未岀现异常；拉萨、泽当70年代末异常偏低，90年代后期异常偏高；后 20年波密从未岀现异常。气候变化对西藏粮食生产的影响利用19612000年西藏主要农区的月平均气温、 降水量资料，分析了近40年高原主要农区 气候生产力变化特征以及气候变化对农业生产的影响，对气温、降水与小麦、青稞产量形成的关系进行了研究。结果表明：、近40年西藏主要农区升温趋势明显，以半干旱农区变暖最显著。半湿润农区的年降水量呈极显著的增加趋势，每10年增加69.2mm,而一江两河流域、昌都等半干旱农区的年降水量前20

14、年呈减少趋势，1981年以后表现为显著的增加趋势。、 一江两河“流域、昌都等半干旱农区的气候生产力P呈2次项曲线变化趋势，1983年以前表现为显著的减少趋势，此后表现为较显著的增加趋势，平均每年增加63.4公斤/公顷。半湿润农区40年来表现为显著的增加趋势，平均每10年增加222.8公斤/公顷。“暖湿型“气候对增加有利，而冷干型气候最不利于农业生产。20世纪80年代为Pv的最低期，90年代为Pv的高值期。、作物气象产量与 6、7月气温呈较显著的负相关，与降水总量呈较显著的正相关。气温过高缩短了灌浆时间，不利于干物质的积累；降水增加有利于作物增产。GIS在热量资源分析中的应用 中国气象局沈阳大气

15、环境研究所，辽宁沈阳 110016 )摘要：阐述利用 GIS 计算热量资源的思路和方法， 将辽宁省热量资源推算到 500米小网格上， 分 别建立空间分析模型， 使热量资源信息在计算机上得以精确描述， 实现热量资源快速、 准确的调 查。在此基础上，分析了辽宁省主要热量资源空间分布规律，重点对 90 年代热量资源的变化进 行深入分析，为充分合理利用热量资源提供科学依据。关键词： 地理信息系统；热量资源分析；空间模型；网格中图分类号：F293.文献标识码： A文章编号： 1000-2324(2003)02-0224-06THE APPLICATION OF GIS TO THE ANALYSIS O

16、F THERMAL RESOURCESJI Rui-peng ，ZHANG Yu-shu，CHEN Peng-shi( (Shenyang Atmosphere Environmental Research Institute of ChinaMeteorologicalAdministration ,shenyang,110016,China)Abstract ： Based on logistic analysis and methology of GIS (Geographic Information System),the thermal resources in Liaoning P

17、rovince were calculated and distributed intonetgrid of 500 meters.The spacial distribution modezs were established seperately.GIS technology can precisely present the information of thermal resource on computer and therefore complete the inventory rapidly and exactly. In this paper,the distribution

18、characters of main thermal resourcee in Liaoning were analysized focused on the change of thermal resource in the 1990s and also provided the scientific basis for reasouable utilizatior of thermal resources.， space model ， gridKey words ： geo info system ， analysis of thermal resource在最近100年来，全球气温升高

19、0.30.6 C,全球变暖已是不争的事实。 中国气温变化有明显的地区差异，气温明显变暖主要发生于35N以北的东北、华北地区。 辽宁省地处东北地区南部， 受全球变暖影响， 各地热量资源已发生不 同程度改变。热量资源的变化给辽宁省的农业生产、种植制度、品种布局、农业 结构调整等带来十分重要影响。 因此，对辽宁省热量资源重新进行斟密分析， 对 充分合理发挥各地区热量资源优势， 发展适合当地特点的特色农业和提高农产品 质量具有重要参考价值。 辽宁省至今仍沿用离散点等值线方法评估热量资源， 虽 能反映整个区域的趋势，但对于丘陵、山地地区，该方法误差较大，显得十分粗 糙。现今，地理信息系统（GIS）技术在

20、各领域广泛应用，在计算机软硬件系统 支持下，利用GIS强大的空间分析能力，对热量资源进行定量评估分析，可大大 提高分辨率，使热量资源的分析从平面走向立体成为可能。传统的热量资源分析 ,由于气象观测台站相对比较少 , 且大部分设立在地势 平坦开阔的地方 , 其观测资料不能客观真实地反映一定区域热量立体分布特征,而且分析精度低。利用 GIS就可以将气温值推算到小网格上，精度可达 1 Km甚 至几百米，完全可以满足农业结构调整和农业生产的要求。1 辽宁省地理特征辽宁省位于东北地区南部，地处东经 118 50125 47，北纬38 4343 29,西南与河北省交界，西北与内蒙古自治区相依，北和东北 与

21、吉林省接壤，东南隔鸭绿江和朝鲜民主主义共和国为邻，南邻黄、渤二海，陆 地总面积14.81 xi04kmt东部有长白山山系千山山脉，自东北向西南伸入黄海 和渤海，构成辽东半岛，千山山脉山峰均在 1000 m 左右。北有来自吉林省南伸 的哈达岭与千山山脉相接于沈阳之东， 形成辽东丘陵，海拔高度均在200m以下, 此区由北向南显著减低，地势平坦，土壤肥沃。西部为辽西丘陵山地，它是由河 北省的燕山山脉的一部分和努鲁儿虎山 （老虎山） 及松岭山脉所组成， 最高处海 拔1000m上下，地势由西北向东南阶梯式递减，到渤海沿岸构成了一条狭长的海 滨平原，称为辽西走廊，海拔均在 50 m 以下，是关内外的交通要

22、道。全省地势 自东、西、北三面向中部和南部倾斜，东西两侧为丘陵山地，中部为自东北向西 南倾斜的辽河平原，具有山、平、洼等多种多样的资源类型。影响热量资源地域分布的主要因素有大山体、海拔高度、纬度、经度等，把 这类信息和气象台站数十年的气温资料输入计算机， 建立气温与地理参数的空间 模型，用地理信息系统空间分析功能计算， 并通过系统良好制图功能， 制作出精 美气候资源分析图件。建立辽宁省热量资源 GIS 基本数据库利用GIS分析农业气候资源必须具备两方面资料 1。一是空间离散点（气 象台站）基本气温资料，包括年平均气温、1月平均气温、7月平均气温、 10C 积温等，资料年代为 1961 年200

23、0年; 二是基础地理数据资料，包括台站地理 位置（经度、纬度、海拔高度）、行政边界、等高线、河流、交通等。以上基础地理数据根据1 : 250000测绘地图用地理信息工具分别按点、线、 面方式数字化成电子地图 , 即地图数字化。所谓地图数字化就是将地图转换成计 算机系统能够识别的数据文件 , 这种数据文件符合一定的数据格式 ,有特别的比 例尺和精度 , 包括各空间要素在某一坐标系统中的位置和属性。其中等高线的等 高距为50 m,上述地理数据数字化后，把相应台站的气温资料及台站地理位置 等数据添加到点层数据属性表中，这样就建立起GIS数据库，对它们可以进行查 询、分析、统计、计算等操作。热量资源空

24、间分布形式国内外气候学家和农业气象学家相继提出了热量资源模拟计算方法和方程2，通常热量的气候学方程为=T（h,入， ）式中:h为海拔高度；入为经度；一般可简单表述为多元一次回归方程 2T =bo+bi 入 +b2 +b3 h在计算小范围局地热量资源时， 由于下垫面类型复杂， 需对气候学方程进行 修正，引入地形项& 3T=T（h,入, ）+ T=bb+bi 入 +b2 +b3 h+ =T-T 是实际温度和计算温度之间的差异，亦是多元回归方程中的回归残差。热量资源空间分析模型的建立利用 Arcgis 8.1 空间分析功能和 GIS 数据库中热量要素值，可画出辽宁 省热量要素等值线分布图（图 1），

25、它虽然能部分地反映区域热量资源的分布情 况，但由于观测站点少，平均每个台站代表近 25bbkm 2, 不能客观、真实地反 映局地立体热量资源分布情况，所以需建立一套空间分析模型。各相关研究表明， 热量场的分布与地理因子关系密切， 相关性较好， 建立模 型信度较高。利用 Fortran Power Station 4.b语言编写计算程序，将辽宁省48 个气象台站的热量资料与海拔高度、地理纬度、地理经度进行多元逐步回归 分析，建立空间模型，辽宁省热量要素与地理参数模型见表 1。从表 1 中可以看出， 各热量要素与地理参数之间复相关系数不同， 但都通过 了信度a =0.01的显著性检验。5:L：lt

26、It:卑平冏弋就血 屋?翳彊驯別即财i阳蓟左1 & 6 7 8 9 10TC图1辽宁省年平均气温等值线图Fig.1 The equivale nee line map of year mea n temperature in Lia oning Province表1辽宁省热量要素与地理参数关系模型Table 1 The thermal eleme nt and geographical parameter con cer n models in Lia oning Prov incethe climatic eleme nt空间模型the spatial matrix相关系数the corre

27、lative coefficie nt0.959T=88.1460-0.66464-0.431 入-0.0046H0.9411 月平均气温T =156.6019 -1.758 -0.766 入-0.00688H7月平均气温T 7=44.7283+0.2998 -0.2672 入-0.0040H0.963=10C积温T=10=16974.63-38.713-96.6015 入-1.16H0.9092.4 计算结果误差分析选择开原、辽阳、建昌、宽甸、瓦房店五站（未参与建模），将经度、纬度、海拔高度代入年平均气温模型中，计算结果最大误差0.52 C,最小误差0.13 C表 2 年平均气温误差分析Ta

28、ble 2 Error analysis of the year mean temperature开原辽阳建昌宽甸瓦房店年均气温6.808.68.46.99.5拟合气温6.678.088.767.109.76绝对误差0.130.52-0.36-0.20-0.262.5 制作热量资源数字图像在 Arcgis 8.1 软件平台上，利用上面得到的空间模型进行计算。将所用矢 量（vector ）数据转换为栅格（raster）数据，对海拔高度、地理纬度、地理经度 等要素栅格图层进行常数运算， 可计算出各网格点上热量资源空间实际分布， 计 算结果仍为栅格图（图 2），进行格式转换后，可得到气温等值线矢量图

29、。利用上述技术方法和建立的空间模型， 进行辽宁省主要热量资源 （年平均气 温、 1 月份平均气温、 7 月份平均气温）空间分布模拟，重点对 90 年代热量条件 进行仔细分析。3 辽宁省主要热量资源分析3.1 辽宁省年平均气温分析图2为辽宁省年平均气温栅格图，精度为 500mK 500m,从图中可以看出， 辽宁省年平均气温高低主要受海拔高度、 地理经纬度、 地形地势和海陆分布的影 响，气温分布呈西高东低，南高北低的趋势，即由西南向东北逐渐减少。辽东半 岛及环渤海湾地区年平均气温在 9.010.0 C之间;辽河平原、辽西大部地区年 平均气温在7.08.0 C之间；辽西及辽东低山丘陵地区年平均气温在

30、5.06.0 C之间；辽东山区年平均气温在5.0 C以下。图2辽宁省年平均气温图Fig.2 The distribution map of year mean temperature in Liaoning province辽宁省1月份平均气温分析全省1月份平均气温南北温差大，大连南部旅顺部分地区1月平均气温为-4.0 C,大连大部及环渤海湾地区在-8.0-5.0 C之间，辽河平原中下游地区、 丹东中部、锦州大部、阜新南部、朝阳中南部地区为-11.0-9.0 C,辽西西部松岭、努鲁儿虎山区、辽东大部地区-18.0-12.0 C,其中海拔在500m以上中 咼山地区低于-19.0 Co辽宁省7月份

31、平均气温分析全省7月份平均气温南北温差很小，但受地势高低和海陆的影响，东、西部 中高山区7月份平均气温在21.0 C以下；气温最高区域位于大小凌河流域、辽西走廊、辽河平原，气温达24.025.0 C ;建平地区与东部千山脊和黄海沿岸气温 在23.024.0 C之间；其余大部地区气温为 21.023.0 Co通过空间模型分析，当经度、高度相同时，每向北增加 1个纬度，1月、年 平均气温分别降低1.760.66 C，7月平均气温则升高0.29 Co当纬度、高度相同时，经度每增加1 E, 1月、7月、年平均气温分别降低0.77 0.27、0.43 C， 冬季经度对气温影响较大。当纬度、经度相同时，海

32、拔每升高100m 1月、7月、 年平均气温随高度的递减率分别为 0.69 C /100m、0.40 C /100m、0.46 C /100m。4辽宁省90年代热量条件变化分析近期许多研究表明，全球气候呈逐渐变暖趋势。由于 10C积温值的大小， 是衡量农作物可利用热量资源多寡主要标志，年日平均气温稳定通过 10C期间 持续日数，通常用来表示多数作物的生长季， 所以，我们对10C积温地域分布 及时间变化进行详细分析。利用19612000年共40年序列资料，计算多年10C积温平均值（图3）。 其主要分布特点为：绥中县东南沿海狭长地带10C积温在3772C以上;辽西走 廊、锦州地区南部、盘锦中西部、大连西部及南部地区10C积温在35723772C之间；朝阳中东部谷地、葫芦岛西北部、辽河平原中下游地区、丹东南部、 大连北部及营口西北地区10C积温在33723572C之间;辽北大部、辽西和辽 东丘陵地区10