作者：方兰 延军平 单位：陕西师范大学
气候生产力模型考虑到资料的获取和方法实用，本文采用Lieth提出的可以明确表达气候变化对气候生产力影响的ThornthwaiteMemorial模型［4］来计算气候生产力。该模型为:（式略）其中，Pv是以实际蒸发散量计算得到的植物净第一性生产力［kg/(hm2•a)］;e为自然对数;3000是Lieth经统计得到的地球自然植物在每年每平方米上的最高干物质产量(kg);v是年平均实际蒸发散量(mm);R为年平均降水量(mm);L为年平均最大蒸散量，它是年均温度t(℃)的函数。气温变化特征为榆林市年平均气温随时间的趋势变化状况。由图1可知，近50年来榆林年平均气温呈现明显的增长趋势。年平均气温的气候倾向率为0．40℃/10a，趋势系数通过了α=0．001极显著水平俭验，榆林气候变暖现象显著。尤其是20世纪90年代以来气温上升速率大大增加，年均气温值远大于多年平均值，20世纪90年代之后较90年代之前年平均气温增长了14．2%，上升幅度明显。，近50年来榆林市四季平均气温均呈现明显的增长趋势。冬季气温的升幅最明显，气候倾向率为0．75℃/10a;秋季、春季次之，气候倾向率分别为0．35和0．33℃/10a;夏季最小，气候倾向率为0．18℃/10a。对四季平均气温的趋势系数进行检验，发现春、秋、冬季气候趋势系数均通过了α=0．001极显著水平检验，夏季气温趋势系数也通过了α=0．05显著水平检验，表明榆林气候变暖现象十分明显。通过全年及四季平均气温5年滑动平均曲线可以看出，榆林市年平均气温和四季平均气温表现出很强的相似性。20世纪60～80年代各气温均在平均值附近波动，年际变化不大。90年代中期，各曲线均出现急剧上升的变化趋势。进入21世纪以后，各气温均在一个相对高值附近波动，气温居高不下。结合表1分析可知，全年及四季平均气温20世纪90年代明显高于60～80年代，上升速率明显加快。进入21世纪以后表现更为明显，2001～2010年的年均气温及四季平均气温分别比20世纪60年代升高了1．6、1．3、0．6、1．5、2．9℃。
近50年来榆林市年降水量的线性增长率为－9．964mm/10a，与时间序列的趋势系数为－0．138，未通过显著性检验。这说明近50年来榆林市全年降水量呈现微弱的减少趋势。但降水量的逐年分配不均衡，近50年来，降水量最少的是1965年，为159．1mm;降水量最多的是1964年，为692．6mm，远大于多年平均降水量。近50年来榆林市四季降水量的线性增长率分别为1．00、－8．61、－2．73和0．47mm/10a，与时间序列的趋势系数分别为0．044、－0．150、－0．094和0．121，均未通过显著性检验。这说明近50年来榆林市夏、秋季降水量也呈现微弱的减少趋势，尤以夏季明显，而春、冬季降水量呈微弱增加趋势。总的来说，近50年来榆林市降水量趋势变化不明显。榆林市降水量存在明显的年代际特征。20世纪60年代，榆林市年降水量波动上升，平均值为449．8mm，为近50年最高值，春、夏、秋季降水量均高于多年平均值，表明60年代明显为降水偏多期。70年代全年及春、夏季降水量低于多年平均值，秋、冬季高于多年平均值。80年代初除春季降水量略高于多年平均值以外，全年及夏、秋、冬季降水量均低于多年平均值，表明80年代为明显的降水偏少期。90年代全年及四季降水量均低于多年平均值，但在90年代后期，各5年滑动平均曲线均有明显的上升趋势，表明降水从90年代后期开始进入偏多期。事实上，进入21世纪以来，全年及四季降水量均高于多年平均值，降水量有所增加，相比于20世纪70～90年代降水量增加了23．0%。干燥度变化特征:近50年榆林干燥度平均值为21．4，总体呈下降趋势，下降速率为1．029%/10a，通过α=0．05水平的显著性检验。20世纪60年代干燥度波动剧烈，最低值为1965年的8．6，最高值为1967年的40．3。70～90年代中期干燥度大体在平均值上下波动，年际变化不大。90年代中后期干燥度有明显的下降趋势。
根据deMartonne对干燥度的定义，干燥度值小于10，表明严重干旱，河流断流，农作物需要强制人工灌溉;干燥度值在10～30之间，表明中等干旱，河流暂时性有水，流量中等，植被类型为草原［11］。纵观榆林市近50年来，除1964、1965、1967、1988年以外，其余年份干燥度均介于10～30之间，但20世纪90年代以来干燥度变化波动明显剧烈，这与年平均气温和降水量的变化有关。20世纪90年代年平均气温明显升高，高温有利于地面的蒸发，当降水减少时，高温将加剧干旱的发生或发展，甚至导致异常干旱，干燥度随之降低。进入21世纪后，气温继续上升但降水量有所增加，导致干燥度也随之略有回升。近50年来，由于气温显著升高，而降水量变化不明显，因此榆林市气候表现出明显的暖干化特点。2．2气候生产力变化特征由图6可知，近50年榆林气候生产力呈现微弱的增长趋势，但不明显(未通过显著性检验)，平均每10年增加1．9kg/hm2。其多年平均值为754．55kg/(hm2•a);最大值出现在1964年，为968．9kg/(hm2•a);最小值出现在1965年，为379．9kg/(hm2•a)。图7a给出了榆林市气候生产力的各年代值，虚线表示近50年平均值。由图7a可知，榆林气候生产力以20世纪90年代最低，为714．6kg/(hm2•a);以2000～2010年最高，为807．2kg/(hm2•a)。气候生产力具有明显的年代际变化。20世纪60年代气候生产力为780．8kg/(hm2•a)，略高于多年平均值;而20世纪70、80、90年代均低于多年平均值。气候生产力累积距平曲线（图略）显示，榆林气候生产力从20世纪70年代初开始呈现快速下降趋势，直到20世纪末，在21世纪初又呈现快速上升势头，其中2001年达到历史次高峰［气候生产力为962．4kg/(hm2•a)］。2001～2010年榆林气候生产力呈现先下降后上升的变化趋势。气候因子对气候生产力的相关性分析及二元回归模型榆林市年气候生产力与年平均气温间的相关系数为0．029，未通过显著性检验;与年降水量间的相关系数为0．951，通过0．001水平显著性检验;与年相对湿度间的相关系数为0．420，通过α=0．05水平显著性检验。因此，决定榆林气候生产力变化的主要因素是年降水量的变化，与年平均气温的相关性不显著。从20世纪60年代和近10年的距平百分率变化可以看出，在降水变化不大的情况下，气候生产力随气温的增加而表现出增加趋势。从90年代和近10年的距平百分率变化可以看出，在气温变化不大的情况下，气候生产力随降水量的增加也表现出增加趋势。可见，一定程度上的气候变暖是有利于提高榆林市气候生产力的，但长期的气候变化可能导致作物因高温缺水而减产，对农业生产造成威胁。据预测，未来50年我国北方可能呈“暖湿型”的气候类型［14］，在这种气候类型成功转型之前，榆林市变暖增湿的气候可能使作物生产潜力增大，但随着气候日益变暖、降水减少，榆林市的作物反而会因为高温3结论近50年来榆林市年平均气温以0．40℃/10a的速度上升，高于全国增温速率，并通过了α=0．001水平显著性检验;四季平均气温均也呈现显著的上升趋势，气候变暖趋势十分明显。年降水量年际变化波动剧烈，但总体变化不大，夏、秋季降水量呈现微弱的减少趋势，春、冬季降水量呈微弱增加趋势，其长期变化趋势均未通过显著性检验。榆林市近50年相对湿度每10年下降了1．343，通过了α=0．01水平显著性检验;deMartonne干燥度每10年下降了1．029，通过了α=0．05水平显著性检验。榆林气候表现出较强的暖干化特点。榆林市气候生产力呈现微弱的增长趋势，决定其变化的主要因素是年降水量，两者间的相关系数达0．951，通过了0．001极显著水平检验。利用气温、降水量和气候生产力所建立的评判模型表明:当榆林年平均气温上升1℃、年降水量上升1mm时，榆林气候生产力将上升21．5kg/(hm2•a)。随着气候日益变暖、降水减少，榆林市的作物反而会因为高温缺水而减产。
