浙江近50年茶树春霜冻发生规律及其风险概率空间化模拟

论文总字数：19457字

目 录

1引言 1

2资料与方法 2

2.1研究区域概况 2

2.2数据来源与预处理 3

2.3指标 3

2.4研究方法 3

2.4.1线性倾向估计和累积距平法 3

2.4.2 Mann-Kendall突变检测 4

2.4.3插值方法 5

2.4.4多元线性回归方程 5

2.4.5 Yamamoto法 6

3结果分析 6

3.1 春霜冻数及终霜日的时间变化 6

3.2春霜冻数和终霜日数的空间分布 7

3.3 春霜冻数和终霜冻日的突变分析 8

3.4 霜冻风险概率的影响因素分析 11

3.5 霜冻风险概率的空间化模拟 12

4结论 15

参考文献： 15

致谢 17

浙江近50年茶树春霜冻发生规律及其风险概率空间化模拟

卢阳

，China

Abstract：In order to study the occurrence regularity of spring frost in tea tree in recent 50 years, the author used the minimum temperature observation data of 68 meteorological stations in Zhejiang Province from 1971 to 2016 to determine the frost damage index of tea tree, and counted the number of spring frosts in 68 years and final frost day. The evolution trend and spatial distribution of spring frost in recent 50 years were analyzed by the method of linear trend estimation, M-K mutation analysis, cumulative anomaly and Yamamoto signal-to-noise ratio method and inverse distance weight interpolation method. The results showed that: (1) The spring frost number of Zhejiang Province 46a presented decreased trend, a total reduction of 46 years was 8.05 days; final frost day presented beforehand trend, 46 years to push a total of 15.87 days before. (2) The average number of frosts in early spring of Zhejiang Province was 10.37 days, and the average number of spring frost days increased from southeast to northwest. The average frost day was March 20, and the frost days ended from southeast to northwest. The maximum number of spring frosts and the final frost days occurred in northern Zhejiang, especially in the northwest Zhejiang region, while the southern Zhejiang area and the Jinqu basin are just the opposite. (3) The sudden change of the total number of spring frost days in Zhejiang in recent decades was 1996. The mutation period was 5.31 days after the mutation, and the mutation year of the final frost day was 1996. The mutation was delayed by 7.75 days (4) The mathematical model of frost risk probability and latitude and frost accumulated temperature was simulated by multiple linear regression equation. ArcGIS was used to simulate the risk probability. The results could be used to predict the spring frost in Zhejiang Province.

Key words：Spring frost; inverse distance weight interpolation method; tea; frost risk probability; spatial simulation

1引言

茶叶作为中国特有的一种著名饮品，遍销海内外，享誉世界各地。茶叶含有许多有益成分，并且具有保健的作用。例如能减低心脑血管发病和死亡风险，有降低胆固醇和血压的作用，还有助于防治早老性痴呆。同时茶叶还是最具经济生产价值的农业作物。目前我国共有西南、华南、江南、江北四大茶区，著名的西湖龙井就在江南茶区的浙江省。作为茶叶种植大省之一的浙江省，于2015年茶叶总面积达到了295万亩，与2010年同比增加了10.49%；总产量达到了17.1万吨，增长了4.91%；总产值更是在2015年达到了166亿元，增长了83.43%，可以说近几年来浙江省茶叶种植得到了巨大的发展。

浙江省地处我国东南沿海、位于亚热带季风气候区，充足的光照、水分、温度等气候资源为茶树的生长提供了适宜的环境。得益于快速发展的名优茶生产，近年来不断扩大早生品种茶叶的种植面积，也使得春霜冻对早春茶园特别是早生品种茶树的威胁日益严重，导致产量下降，发展缓慢。由于三月浙江省频繁发生低温霜冻，茶树因此经常受到霜冻害，使农民种植茶树的经济收入直线下滑，如2005年-2007年，浙江省茶叶每年一亿元以上的经济损失就是因此造成的，2010年3月9-11日发生的低温霜冻影响了浙江省10万ha茶园，并造成了17亿元的直接经济损失。综上所述，在全球气候多变的背景下发现和研究茶树春霜冻发生规律及其风险概率空间化模拟，对于精准防灾减灾，进而减小霜冻对茶树的危害，发展区域经济具有重要的现实意义。

风险分析在20世纪60年代就已经被一些欧美国家当做一门学科进行学习和研究，并在20世纪80年代以后在环境，经济，医学领域得到突飞猛进的发展。但并未侧重发展对农业气象灾害风险评估的研究，所以起步较晚。Lindkvista et al. ^[1]为了估计在不一样的地形条件下植被的霜冻风险，通过瑞典南部测站的最低气温资料做出森林霜冻评估模型。Francoisa et al. ^[2]发现了严重制约马铃薯和奎奴亚藜发育的海拔达到4000m的玻利维亚夏季频繁霜冻，从而通过历年的气象观测数据和遥感数据得出了区域霜冻风险统计方法，并在其基础上绘制了霜冻风险分布图。Colombo^[3]和Kramer^[4]基于终霜冻日及植物物候期变化趋势研究了气候变暖和植物霜冻风险的关系。Eduardo et al. ^[5]研究了南美巴塔哥尼亚高原的霜冻灾害对南部山区的樱桃的影响，进一步提出了霜冻灾害风险的估算方法。

国内的众多学者对我国各地区霜冻的时空变化做了大量研究。吴杨等^[6]定义出了茶树早春可能受到冻害的气象指标，基于克里金空间分析等方法分析了近43年春霜冻的空间分布特征和演变趋势；利用相关分析和奇异值分析方法，分析了影响浙江省茶叶产量的春霜冻与太平洋海温相关性。许映莲等^[7]分析江苏省晚霜冻的时空演变特征，并利用茶场的茶树受晚霜冻天气影响和危害的资料进行冻害等级分。钱锦霞等^[8]采用线性倾向估计法、累积距平法结合M-K突变检验法讨论了山西省初终霜冻日的发生规律、演变趋势及突变特征。王秀萍等^[9]将不高于0℃最低温度作为霜冻指标，基于现代气候诊断分析法讨论了大连市初、终霜冻事件和无霜期变化的特性。然而这些学者的研究重点在于霜冻（包括初、终霜冻、无霜期等）的时空分布、历年的演变趋势及对农作物的影响，而并未涉及茶树春霜冻风险概率的空间化模拟。本文拟以浙江省68个站点近50年的气象资料为基础，基于气候倾向率、累积距平法、M-K突变检测法、反距离权重插值、多元回归方程等方法对春霜冻数和终霜冻日的时空变化、空间分布及突变进行分析，进而分析霜冻风险概率的影响因素，最后对霜冻风险概率进行空间化模拟。

2资料与方法

2.1研究区域概况

位于亚热带中部、长江三角洲南测东南沿海地区的浙江省，东西向从118°01′E到123°10′E，南北向从27°06′N到31°03′N。浙北区域的杭嘉湖平原作为中国最富裕的长江三角洲平原一部分，西侧和南侧共同组成了我国东南山地丘陵区域。南与福建相邻，西与江西、安徽接壤，东与东海相望，北与上海、江苏相连。地理位置四通八达，拥有均匀的地形，复杂的地貌特征，鲜明的季风气候。东西和南北的直线距离约为450km左右。约占全国面积的1.06%，只有10.18×陆地面积的浙江省，是我国陆地面积最小的省份之一。特殊的地形条件造就了浙江省地势西南向东北递减，呈均匀趋势下降的特点。有“七山一水两分田”之称的浙江省，其山地和丘陵占总面积的70.4%，主要有天目山和莫干山；而平原只占23.2%，主要有杭嘉湖平原、萧绍甬平原、温黄平原、柳市平原和金衢盆地等；河流和湖泊最少，只占总面积的6.4%，主要有钱塘江、瓯江、杭州西湖。西部山区是全省众多河流的源头，海拔达千米以上的群山基本上分布在西南区域，丘陵大多分布在中间，冲积、沉积平原分布于东北部，径流密集而不杂乱、陆地面积虽小但地势却很平坦，土壤深厚且水土不易流失。复杂的地形造就了浙江省多变的气候特点，也为浙江省的农作物种植提供了不同的条件。

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