论文总字数：15181字

目 录

摘要 I

Abstract II

1引 言 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究进展 1

1.3研究内容 2

2资料及方法 4

2.1研究区域概况 4

2.2资料来源 4

2.3研究方法 5

2.3.1线性回归原理 5

2.3.2季节及生长期长度倾向率计算 6

2.3.3线性显著性检验 6

3结果与分析 8

3.1四季起始日变化趋势 8

3.1.1春季起始日趋势 8

3.1.2夏季起始日趋势 9

3.1.3秋季起始日趋势 10

3.1.4冬季起始日趋势 11

3.2植物生长时长变化趋势 12

3.3成因机制 14

3.4不足 14

4结论与展望 16

4.1结论 16

4.2展望 16

参考文献 17

致谢 18

华东四季起始时间及植物生长时间变化分析

冯子盛

, China

Abstract:

The climate change has raised great concern from all around the world. With the background of global climate change, the seasons start date, the seasons length and the plants growing period in China have changed. The eastern China is the important economy developed area of China, the analysis of the changing of seasons start date and plants growing period in this area is important as it provides information for living, agriculture meteorology forecast and so on.

Based on the temperature data from National Meteorology Information Center, the author has analyzed the changing of seasons and plant-growing period in eastern China by using a method of linear tendency estimation. The result shows the studied area (except for Southern Zhejiang province) had a tendency that spring had come earlier and winter delayed. Spring had come earlier with a rate of 3-1d/10a in general, while winter had delayed with a rate of 3-4d/10a in general. Summer and autumn had no evident tendency in general, but few places had a tendency of those two seasons came earlier or later. For example, the summer in Shanghai city and Jiangsu province had come earlier with a rate of 1-3d/10a, but delayed in the Southern Zhejiang province with a rate of 1-2d/10a. Autumn had had come earlier with a rate of 7-10d/10a in western Anhui province, but delayed in the Jiangsu and Zhejiang’s seaside area with a rate of 3-6d/10a in the meanwhile. The plants in eastern China (except for Southern Zhejiang province) had a longer time growing with a rate of 3-8d/10a. The southern part of Zhejiang behaved different with the most area in spring and winter, this might caused by the mountain or seaside climate.

Key words: seasons, plants growing period, linear tendency estimation, climate

1引 言

1.1研究背景

全球变暖是毋庸置疑的事实。自1980年代以来，国内外的学者利用气候资料开展了一系列研究，发现近百年来全球平均气温呈上升趋势，平均增加约0.5℃，北半球增温趋势更明显，达到1℃以上^[1]。全球增温程度已在统计学上达到突变程度。在全球变暖的背景下，我国气候变化与北半球趋势基本一致^[1]。如今我国的四季已经出现明显变化，在气候和物候上均有表现。气候上可表现为同样的春季月份（如3月），平均温度可能比往年升高，或者达到同样的温度的日期可能比往年提前。除了温度，在气候上也可表现为雨季来临提前。而在物候上则可表现为花开的提前、鸟类提前鸣叫等生物规律变化。

在上述的气候和物候改变中，气温的改变是最重要的。气温是气象的最基本要素。气温的改变影响着大气压在全球的分布，进而改变天气情况。气温的上升也能推动当地雨季更早来临，从而改变湿度状况，使得四季从整体上发生调整，而不只是气温这一要素本身。同样，气温通常被认为是影响物候最大的因子。德国科学家Menzel对德国的20种植物的物候研究表明，气温每升高1℃，春季展叶和开花时间会提前2.5-6.7d^[2]；秋季叶变色也会受温度的影响，但对气温升高的响应比较复杂。张富春则通过应用中国物候观测网资料，统计分析出，如果年平均气温上升1℃，上半年的物候一般会提前3-4d，下半年的物候一般会推迟3-4d，植物的生长期延长6-8d^[3]。不同地区的增温或减温也使得物候变化呈现地域差异。郑景云等（2003）利用中国物候观测网的资料分析得出，20世纪80年代后中国大部分地区春季增温、秦岭以南降温或增温不明显。北方大部及长江下游地区的春季物候提前，而西南、长江中游地区春季物候延迟，这与气温变化特征一致^[2]。

水分和日照同样影响物候。但总体来说，物候的最重要因子仍是气温，水分和日照的影响相对没那么大。究其原因，可能是生物的生理机制由一系列复杂的化学反应组成，温度的提升加强了生物体内酶的活性，从而影响生物活动。深入这一物理机制方面的研究较少，大多关于物候的研究都在统计层面^[3]。

由此可见气温的改变对生活环境影响深远，在研究四季变化特征方面，本文将结合四季与气温，根据气温阈值对四季进行划分来做研究。

1.2国内外研究进展

目前对四季变化的研究有很多，其中关注最多的是春季提前^[4]。Qian等对中国北方春季起始日的变化进行研究，发现北方春季起始日都明显提前，尤其是东北部提前最显著^[4]；郁珍艳等研究了1961~2007的四季起始日变化，指出春季和夏季提早，秋季和冬季推迟，其中夏季的变化最为明显^[4]。张世轩等采用非线性相似度量法对中国四季进行划分，研究结果表明中国春夏两季起始日提前，秋冬两季有延迟趋势^[5]。吴昊旻等对近50年地区季节的气候变化进行分析，得到长三角地区有春、夏提前，秋、冬推迟的结论，其中有明显的年代际变化，季节趋势在2001—2002年发生突变，春、夏变化由波动发展转为提前态势^[6]。

对四季进行研究首要的是对四季进行时间上的划分，目前对四季的划分有好几种方法，主要有：

（1）节气法：从天文学划分，就是以春分、夏至、秋分、冬至作为四个季节。此外我国古代也有以立春、立夏、立秋、立冬作为四季的开始。

（2）公历法和农历法：公历上通常以3月—5月为春季，6月—8月为夏季，9月—11月为秋季，12月—次年2月为冬季。我国民间习惯以农历1月—3月为春季，4月—6月为夏季，7月—9月为秋季，10月—12月为冬季。

（3）气候学候温划分法：前面两种方法虽然简单方便，但我国幅员广阔，各地气候差异很大，应用如此用单一的划分方法将使我国各地在同一时间进行季节更替，但并不符合当地实际情况。于是有人提出用当地物候来划分各地四季，这样做考虑了地域特点，但失去了通用性。目前气象部门采用气候学候温划分法来进行四季划分，这种方法在1934年由气候学家张宝堃提出^[4]，他以候平均温度（连续5天气温的平均）稳定降到10℃以下作为冬季的开始，稳定升到22℃以上作为夏季开始。据此，候平均温度从10℃以下稳定升到10℃以上时作为春季开始，从22℃以上稳定降到22℃以下时作为秋季开始。这个方法比较符合各地季节规律，又不失通用性。

就目前全球的四季变化研究来说，欧美的报道较多。在我国，研究较多的区域为东北、华北、内蒙、青藏高原，且较多关注在春季的变化^[8-25]。对于华东地区，受春季前期温度影响， 植物春季生长日期普遍提前^[2]。目前关于我国四季变化的研究以气候结合植物生长资料偏多，也有应用遥感资料和CO₂通量的研究，单从气温资料下手的研究较少。本文从气温资料入手研究华东四季及植物生长时长变化，以此反映气候及物候变化，较以往有关研究显得更加简便。在四季区分上，采取了与张宝堃的方法，即上文提到的第三种方法。

1.3研究内容

华东是我国重要的经济发达地区，传统上也是鱼米之乡，在当今农业及其相关服务业在经济仍占一定比重，因此研究对华东的生产改善有重要意义。四季可从相应的物候活动体现，也可从气温、降水等气候要素体现。本文从气温资料入手研究华东四季及植物生长时长变化，以此反映气候及物候变化，较以往有关研究显得更加简便。在四季区分上，采取了与张宝堃相同的标准。在技术上，应用线性倾向分析方法，用Fortran编程求出59个台站43年的四季首日及植物生长时长Yi与逐年Xi的线性关系及生长时长倾向率b（d/10a），应用ArcGIS中的Kriging插值方法显示倾向率分布图。

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