气候情境下辽宁农业气候资源演变特征探讨

前言

农业气候系统是一个涉及海洋、大气、冰雪、陆地、生物等要素的系统，复杂度较高，相关要素之间会相互作用，并受外界影响。而农业气候资源演变特征是当前科学界预先估测未来气候对农业影响的主要成果，常以图形数据表示，类似于天气预报，可作为农业种植决策者的科学依据。因此，在B2气候情境下，探讨辽宁农业气候资源的演变特征具有非常重要的意义。

1 B2气候情境概述

气候情境又可称之为气候变化情境，主要是立足于一系列科学假设，对未来气候状态时间、空间分布形态的恰当描述[1]。B2气候情境则是由英国Hadley中心区域气候模式系统PRECIS构建的未来时段(2021—2050年)情景，可以有效模拟我国辽宁区域地面气温的局部分布特征。由B2排放方案驱动模拟所获得的逐日气候信息揭露了辽宁未来气候变化状况，在模拟结束后，将相关数据进行反比等距差值到0.25°×0.25°格点上，可以形成作物模型数据库，获得精确度更高的气象数据。而将气象数据逐格点输入到农业气候资源模拟模型中进行模拟，可以获得B2气候情境下未来农业气候资源的演变特征。

2 B2气候情境下农业气候资源演变特征的研究区概况

辽宁是中华人民共和国省级行政区，位于辽河流域，毗邻渤海、南海、内蒙古、河北、吉林、鸭绿江，介于N38°43′～43°26′，E118°53′～125°46′，陆地总面积占我国陆地总面积的1.5%。辽宁省地势大致可以看作由北部向南部、由东西两侧到中部倾斜，山地丘陵呈现马蹄状向渤海倾斜，属于温带季风气候。

在2016年8月辽宁省人民政府办公厅印发《辽宁省国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》之后，辽宁省现代农业进入了快速转型升级期，农业质量效益显著提升，粮食产量年均在2.0×107t以上，位居全国粮食生产省前列，蔬菜产量、水果产量分别在4.0×107t、8.82×106t以上，肉蛋奶产量均位列全国前列，为千万亩设施农业建设及提质增效工程推进奠定了基础。

3 B2气候情境下辽宁农业气候资源演变特征的研究方法

3.1 基本式

新时期，以全世界气候变暖为主要特征的气候变化已对生态系统、社会发展造成严重冲击，气候变化也成为农业研究热门。而分析B2气候情境下的未来气候变化特征是气候变化研究的基础。在具体分析时，可以引入气候倾向率这一数值对未来时间段辽宁农业气候资源的时空演变特征进行探究。

气候倾向率可以在Excel中通过SLOPE函数进行计算，设定某区域某一气候要素时间序列为Y1、Y2、…Yn，利用多项式可表示为：

Yn∧(t)=a0+a1t+a2t2+…+amtn

式(1)满足一次直线方程与二次曲线方程，t为时间，a为时间的单位，可以进行温度、降水气候演变趋势及特征的定量表述。若利用一次直线方程定量描述式为y(t)=a0+a1t，则农业气候温度(或降水)趋势变化率方程为：

dy(t)/dt=a1

式中，a1×10被称之为气候倾向率，单位为℃·10a-1(mm·10a-1)，可利用经验正交多项式、最小二乘法验证。

3.2 研究法

在辽宁区域气候资源演变特征研究时，由于涉及了诸多农业气候资源，可以利用xi表示某一气候要素，如温度、辐射(生长季太阳总辐射)、降水(生长季降水)等。则某要素xi与ti间的一元线性回归为：

式中，i的取值范围在1～50，均为自然整数。为气候要素拟合值，e×10表示气候要素10a的变化速率，即气候倾向率。式(3)可看作式(1)中最为简单的特殊线性回归形式，即借助时间序列分析的方法，利用一恰当直线，表述某一要素x、对应时间t间联系[2]。

4 B2气候情境下辽宁农业气候资源演变特征的研究结果

4.1 温度

温度的持续增高会导致未来农作物生长发育发生显著变化，但农业气候资源——温度，对以玉米为代表的辽宁农作物影响的机制复杂度较高，气象要素发生变化除在间接层面影响辽宁农作物生长发育外，还可以直接对农作物的蒸腾作用产生较为明显的影响[3]。因此，可以选取若干个点，分布处于辽宁中部、北部、南部，采取算术平均值计算的方式获得代表整个区域的温度数据并进行1a 4个季节的时间序列构建。依据辽宁省气候特点，季节可以划分为上一年11月—3月、4—5月、6—8月、9—10月。采用气候趋势系数加气候倾向率，分析温度变化趋势。在Mann-Kendall法支持下进行温度突变检测，脱离样本必须遵从线性分布的限制，降低少数异常数值的干扰，为适用于温度等非正态农业气候资源演变数据分析提供依据。一般可用≥10℃积温作为B2气候情境下辽宁农业温度演变特征研究重点。2021—2030年，辽宁省处于3600℃·d-1以下的积温地区处于向下发展状态，逐步从东部开始扩展到北部；2031—2040年，辽宁省整个地区积温相较于上一个10a出现显著向上发展趋势，以3800℃·d-1为分界线，分界线温度以上地区也逐步由南部扩展至中部。与此同时，以3600℃·d-1为分界线，处于该分界线以下区域面积呈现出减少态势；2041—2050年，辽宁省各地温度没有发生可以观察到的大幅度变化。

文章来源：《辽宁师专学报（自然科学版）》 网址: http://www.lnszxb.cn/qikandaodu/2021/0417/1113.html