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气候变化对宁夏农业的影响评估及适应对策
1.气候变化基本事实分析
1.1 基本气象要素变化趋势
1.1.1 气温
在全球变暖的大背景下,宁夏近百年的气候也发生了明显变化。20世纪30年代以前宁夏北部年平均气温波动较小,30年代初进入明显上升阶段,40年代中期达最高值,以后下降,50年代中期到60年代中期气温有所回升,从80年代初又进入显著上升阶段,与我国总体气温变化趋势基本一致。
近50多年来宁夏气候呈逐步变暖的趋势,近10年增温尤为明显(见图1)。50年来宁夏全区年平均气温升高了2.1℃,而仅2001~2010年全区年平均气温升高了1.2℃。冬季增温较明显,最冷月(1月)50年年平均气温增幅达1.8℃;从地域分布看,灌区升温最为显著,50年年平均气温升高近2.2℃,山区增幅相对较小(1.4℃),中部干旱带增幅为1.9℃,处于灌区和中部干旱带之间。自1961年以来,宁夏出现了17个暖冬(以1961~2010年为标准气候值),其中15个出现在1986年以后,2008/2009年冬季为1961年以来第十七个暖冬,也是近50年来最暖的冬季。
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图1 1961~2010年宁夏年均气温变化
1.1.2 降水
1961年以来宁夏年降水量略微减少(见图2),50年全区年平均降水量下降了28.6mm,气候倾向率为-5.7mm/10年。降水量年代际变化较大,20世纪60年代全区降水量平均为347.5mm,而2000年以后,平均降水量下降至306.9mm;从空间上看,南北降水量极为不均,南部山区50年平均降水量为484mm,而北部引黄灌区仅为179mm,中部干旱带为292mm。
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图2 1961~2010年宁夏全区降水量变化曲线图
1.1.3 日照
太阳辐射:以银川市太阳辐射为例(见图3),20世纪60至70年代中期,总辐射以正距平为主,太阳辐射偏强的年份占优势,80年代初期以后,发生转折,太阳辐射以偏弱为主,尤其是90年代中期之后,太阳辐射偏弱幅度增大。
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图3 银川市太阳总辐射距平图
日照时数:近50年来,全区平均日照时数为2711小时,并随时间呈略微增加趋势(见图4)。20世纪60年代全区平均日照时数为2646小时,近10年增加至2694小时,增大幅度不大。宁夏日照时数呈南短北长的分布状态,北部引黄灌区50年平均日照时数为2949小时,中部干旱带为2834小时,南部山区仅为2351小时。
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图4 全区年日照时气候趋势值变化
1.1.4 积温
宁夏日平均气温稳定通过0℃,初日出现在3月上旬至4月中下旬,同心、中宁最早,为3月8日至10日;贺兰山、六盘山最迟,为4月18日至23日,终日在11月上旬至11月中旬,南部早于北部;日平均气温稳定在0℃以上,日数为165~298天,中北部平原及清水河流域较长,在250天左右,贺兰山区、中卫南部的香山地区、海原南部、西吉北部的山区及六盘山区较短,在220天以下;≥0℃积温在1400~3800℃·d之间,同心清水河流域、盐池东部及引黄灌区较高,为3600~3800℃·d;贺兰山、六盘山最低,只有1400~1500℃·d。日平均气温稳定通过10℃,初日出现在4月中旬末至5月上中旬,终日在9月中下旬至10月上旬;日平均气温稳定在10℃以上日数为41~170d;≥10℃积温在518~3200℃·d之间。
近50年来宁夏≥0℃和≥10℃积温均呈明显增加趋势(见图5、图6)。20世纪90年代末期以后≥0℃积温增加明显,1997年以前≥0℃积温平均为3286.7℃·d,而1997年至今≥0℃积温平均为3614.4℃·d,增加了327.7℃·d(见图5);≥10℃积温按85.6℃·d/10a的速率增加,基本呈线性增加趋势。(见图6)。
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图5 1961~2010年宁夏≥0℃积温积温变化趋势
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图6 1961~2010年宁夏≥10℃积温积温变化趋势
宁夏积温随时间变化在全区的分布也有所变化,从图7、图8可看出,≥0℃和≥10℃积温年代变化均呈南移增温的变化趋势。其中,≥0℃积温(见图7),60年代除南部山区的南部外,其他各地都高于2800℃·d;80年代后,≥2800℃·d的区域南移东扩,至21世纪除南部山区的隆德地区≥0℃积温低于2800℃·d外,其他各地积温都高于2800℃·d。
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图7 1960年代、1980年代、2001~2010年宁夏≥0℃积温≥2800℃·d区域变化
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图8 1960年代、1980年代、2001~2009年宁夏≥10℃积温≥2800℃·d区域变化
1.1.5 无霜期
宁夏无霜期平均为105~163天,其中宁夏平原144~163天,固原市、盐池、陶乐及贺兰山区105~139天。无霜期的年际变化很大,最长无霜期128~193天,而最短无霜期仅为81~138天。
1961~2010年宁夏无霜期日数呈逐渐增加的趋势,50年无霜期气候倾向率为3.25d/10a,无霜期延长16天(见图9)。20世纪60年代,全区平均无霜期日数为136d,2001~2010年平均无霜期日数增加至147天;宁夏无霜期呈南短北长分布,北部引黄灌区50年平均无霜期日数为156天,中部干旱带为146天,南部山区无霜期日数最短,平均为125天。
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图9 1961~2010年宁夏无霜期长短变化
1.2 宁夏1960年以来极端气候事件分析
1.2.1干旱
近50年来发生干旱的年份其干旱强度在0.5(1994年、1996年)~1.89(1982年)之间,平均干旱强度为0.97,在发生干旱(轻旱及以上)的32年中,有3年达到重旱强度,11年干旱强度在1.0~1.5的之间为中度干旱,其他年份则为轻度干旱,这表明:宁夏山区发生干旱时,干旱的强度多以中旱偏轻为主。从干旱发生强度的时间上来看,1982年为近50年来干旱强度最强年,1999年和2005年是干旱强度次强年,20世纪80至90年代干旱强度较强,其次为70年代,2000年以后干旱强度有减缓趋势,但干旱发生次数却明显增加(见图10)。山区春旱和秋旱有加重的趋势,而夏旱和冬旱发生少,影响不大,但春、夏、秋连旱在2000年之后发生频率和涉及的区域呈现增加的趋势。
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图10 宁夏山区干旱站次比和干旱强度历年变化
1.2.2 霜冻
近50年来,全区平均发生霜冻次数为62~322站次/年,总体呈缓慢的下降趋势。其中,2000年以后,出现霜冻低于100站次/年的频率较大,且大部分在100站次/年左右波动。极值出现在1960年代初,1962年为全区出现霜冻最多的一年,高达322站次,1964年为全区出现霜冻最少的一年,仅出现62站次,几个相对高值均出现在1980年代中期以前,与全区气候变暖转型时间基本一致(见图11)。
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图11 宁夏近50年霜冻发生年际变化图
1.2.3 沙尘暴
近50年来,全区每年发生沙尘暴次数为6~232站次/年。20世纪60至80年代初期沙尘暴发生面积大、频率高,发生次数在60~230站次。20世纪70至80年代,沙尘暴次数波动幅度较大,1980年之后,沙尘暴次数呈急剧减少趋势,大部分年份在50站次以下,其中2003年只有6站次/年(见图12)。
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图12 宁夏沙尘暴历年变化