武清、南昌站点热量分析（五日滑动平均和候平均气温绝对值通过法）

武清、南昌站点热量分析

气候分类（五日滑动平均法和候平均气温绝对通过法）

一、热量资源简介

气候资源是自然资源中影响农业生产的最重要的组成部分之一，它提供的光、热、水、空气等能量和物质，对农业生产类型、种植制度、布局结构、生产潜力、发展远景，以及农业产品的数量、质量和分布都起着决定性作用。

在众多项气候资源中，热量是决定植物分布的重要因素。从赤道到两极，热量分布的有规律变化，为地面上各种植物带的有规律变化奠定了基础；同理，高山地区植物的垂直带分布现象，也是从山麓到山顶热量分布不均匀的反映。绿色植物光合作用的效率，与热量的关系更为密切，光合作用最适宜的温度是20℃—30℃，其下线温度为O℃—5℃，这对规划作物布局、安排农事活动等都有重要的指导意义。

二、初终日期、界限温度及五日滑动平均法

界限温度的初终日期是用来分析、鉴定一个地区不同类型作物的可能生长期、可供利用的总热量、初秋季升降温的速度等。界限温度、初终日期确定的正确与否，关系到对当地的热量条件能否作出正确的评价。对当地农业生产具有重要的意义。（在本次的气象报告中，界限温度为10℃。）

确定初、终日目前有三种方法：日平均气温绝对通过法、五日滑动平均法和候平均气温绝对通过法。这里采用的是5日滑动平均法，与日平均气温绝对通过法。

五日滑动平均法是在一个长序列的逐日资料中，按日序从第一天到第五天，第二天到第六天，第三天到第七天??每相应五天的资料计算其平均值。由此得到的一序列资料称为五日滑动平均值。

五日滑动平均法求算稳定通过某界限温度的起始日期的步骤为：

(1)在升温季节里，找出日平均温度第一次出现大于等于界限温度的日期,向前推四天

(2)按日序依次计算出五日滑动平均温度。

(3)从一年中最长的一段大于该界限温度的五日滑动平均温度序列中，选取第一个大于等于界限温度的五日滑动平均温度。

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(4)从组成该五日滑动平均温度的五天中，选取第一个日平均温度大于等于界限温度的日期

五日滑动平均法求算稳定通过某界限温度的终止日期的方法类似于求起始日期的方法，只不过是需要找到日平均温度里第一次出现小于等于界限温度的日期。

方法特点：用温度直方图和年变化曲线来确定稳定通过某界限温度的起止日期只适用于常年的气候统计，而不能针对某一确定年份的温度变化情况。消除不稳定的波动，显示出温度变化的平稳性，充分利用热量资源。

三、利用上述方法计算并分析天津市武清站和江西南昌站

1、南昌站 界限温度（10℃） 日平均气温绝对通过法 五日滑动平均法 南昌年份 持续日持续日初日 终日 初日 终日 数 数 1991 4月1日 11月24日 237 4月1日 11月24日 237 1992 3月29日 11月8日 224 3月29日 11月8日 224 1993 4月7日 11月17日 224 3月23日 11月17日 239 1994 3月21日 12月2日 256 3月19日 12月2日 258 1995 3月27日 11月21日 239 3月15日 11月21日 251 1996 4月11日 11月17日 220 4月4日 11月28日 238 1997 3月21日 11月15日 239 3月21日 11月15日 239 1998 4月3日 12月1日 242 3月28日 12月1日 248 1999 3月31日 11月16日 230 3月31日 11月25日 239 2000 3月14日 11月10日 241 3月14日 11月10日 241 2001 3月18日 12月3日 260 3月11日 12月3日 267 2002 3月7日 11月20日 258 3月7日 12月6日 274 2003 3月20日 11月8日 233 3月20日 11月8日 233 2004 3月26日 11月25日 244 3月26日 11月7日 256 2005 3月23日 11月18日 240 3月16日 12月2日 261 2006 4月14日 11月23日 223 3月16日 11月28日 257 2007 3月20日 11月27日 252 3月20日 12月2日 257 2008 3月10日 11月19日 254 2月29日 11月26日 271 2009 3月30日 11月2日 217 3月9日 11月11日 247 2010 4月16日 12月7日 235 4月13日 12月13日 244 从上表可以看出，南昌站的温度较高，基本上有2/3的时间（240天左右）都处于10℃以上的气温，这是因为南昌处于亚热带，属亚热带季风气候。为了比较两种方法计算初日及终日的不同，制作了以下图表：

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南昌初日（界限温度：10℃）4月21日4月11日4月1日3月22日3月12日3月2日2月21日199019952000200520102015日平均气温绝对通过法五日滑动平均法 南昌终日（界限温度：10℃）12月17日12月12日12月7日12月2日11月27日11月22日11月17日11月12日11月7日11月2日10月28日199019952000200520102015日平均气温绝对通过法五日滑动平均法 南昌持续日数（界限温度：10℃）持续日数（天）2802702602502402302202102001991199319951997199920012003200520072009年份日平均气温绝对通过法五日滑动平均法 2、武清站

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界限温度（10℃） 日平均气温绝对通过法 五日滑动平均法 武清年份 持续日持续日初日 终日 初日 终日 数 数 1991 4月2日 10月26日 204 4月1日 10月29日 208 1992 3月25日 10月21日 206 3月20日 10月20日 210 1993 4月12日 10月28日 196 4月11日 11月4日 204 1994 3月30日 10月27日 207 3月30日 10月31日 211 1995 3月30日 10月27日 210 3月26日 10月29日 216 1996 4月5日 10月25日 200 4月2日 10月29日 207 1997 4月5日 10月23日 198 4月1日 10月23日 202 1998 4月3日 10月23日 200 4月1日 10月25日 204 1999 4月3日 10月27日 204 3月29日 11月2日 215 2000 3月25日 10月24日 209 3月21日 11月1日 221 2001 4月1日 10月31日 210 3月28日 11月1日 215 2002 3月25日 10月17日 202 3月22日 10月20日 208 2003 3月24日 11月2日 218 3月20日 11月5日 227 2004 4月4日 10月24日 200 4月1日 10月28日 207 2005 3月25日 11月1日 216 3月23日 11月3日 220 2006 3月31日 11月4日 214 3月29日 11月6日 218 2007 3月31日 10月27日 207 3月27日 10月31日 215 2008 3月31日 10月23日 203 3月23日 10月24日 212 2009 4月2日 10月30日 208 3月31日 11月1日 212 2010 4月8日 10月16日 178 4月3日 10月20日 187 从上表可以看出，武清站的温度虽然也较高，但是不及南昌站，这是因为武清处于温带半湿润大陆性季风气候，四季分明。为了比较两种方法计算初日及终日的不同，制作了以下图表：

武清初日（界限温度10℃）4月16日4月11日4月6日4月1日3月27日3月22日3月17日199019952000200520102015年份

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武清终日（界限温度10℃）11月12日11月7日11月2日10月28日10月23日10月18日10月13日199019952000200520102015年份 武清持续日数（界限温度10℃）250200150100500199019952000200520102015年份 综上：从这六张表中可以发现，在计算初日的时候，采用日平均气温绝对通过法计算出的日期要比五日滑动平均法偏晚，而计算终日则要偏早，所以持续日数前者要比后者小。也就是说，用日平均气温绝对通过法计算确定的初、终日跨度要比五日滑动平均法小。

出现这种现象是因为（以终日分析），用日平均气温绝对通过法计算时，当出现第一个日平均气温低于10℃就决定了终日，而不管以后的温度是否还会高于10℃。但是用五日滑动平均法则不同，当出现第一个日平均气温低于10℃，这以后五天的平均气温不一定会低于10℃，所以这种方法决定的初、终日跨度更大，持续日数更长。

我认为用五日滑动平均法更好。从上面可以看出武清在10月底、11月初，这个时间段里温度受降雨季风影响较大，然而这种降雨每年虽然是规律性的，可偶然性还是相对较大。如果采用日平均气温绝对通过法计算，可能对初终日期计

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算所产生的误差将会比较大。五日滑动平均法对数据处理的稳定准确性还是比较高的。因为天气系统的不稳定性，在春秋之际经常会出现寒潮，而这种寒潮经常是短暂性的。在春季，尤其是在南方城市（例如南昌），二月份经常会迅速的回暖，但是在短暂的大幅升温后，寒潮就接踵而至，然后春雨连绵一直持续到四月份，在这期间的温度较低。而等真正进入了春季，天气回暖，这时候也可能会出现短暂性的寒潮，这样日平均气温可能又跌破10℃，但这种降温只是非常短期的，其实这时候各种作物已经开始生长，而界限温度10℃的意义其中一个就是≥10℃的持续期，既是喜温植物的生长期，也是喜凉植物的旺盛生长期，具有农业指导作用。在秋季的情况相同，一场秋雨一场寒，在寒潮来后往往引起大幅降温，但随后温度又会出现小的反弹，在农业这时也还是可以耕种的。综上所述，我认为用五日滑动平均法确定的初、终日及持续日数会更具有指导价值。

四、积温的计算

1、定义

积温，指一定时期内逐日平均气温的总和，一般以“度?日”为单位，常用于表征作物生长发育的热量要求和地区热量条件，在农业生产上具有广泛的农业意义。

不同的作物在其整个生长发育过程或某个生育阶段对积温的要求（也即对热量的要求）是不同的；同一种作物在不同地区积温（即不同热量条件）下其生长发育不一样，由此获得的作物产质产量也有很大差异。许多作物对温度热量条件要求很严格，一个地方在种植作物时首先必须了解当地的热量条件是否符合此类作物的温度（热量）要求，符合了才能引种种植，不符合则要谨慎种植，即可试种植或不种植。这就需要用积温来衡量。 2、分类

积温分成两种，一种叫活动积温，另一种叫有效积温。我们通常将≥生物学下限温度的日平均温度称为活动温度，植物某一发育阶段或整个生育期内活动温度的累积总和即为活动积温。每天的活动温度减去生物学下限温度的差值，称为有效温度；植物某一发育阶段或整个生育期内有效温度的总和即为有效积温。

以水稻为例，与光照强度，水分条件，土壤肥力等因素相比，有效积温更能反映水稻生育期间对热量的要求，不同类型的品种需要不等的有效积温，只要地理位置和其它外界条件变化不是过大，同一品种对有效积温的要求通常是稳定的，有人曾研究过上海地区水稻早熟品种澄溪早，其全生育期需大干10℃的有效积温1260～1280℃，中熟品种原丰早、中秆早为1360～1380℃，晚熟品种广陆矮4号为1420～1440℃。

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3、计算

根据气象数据，我计算出了界限温度为10℃的积温，结果如下： （1） 南昌站

年份 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 活动积温（≥10℃）℃ 5930.7 5944 5804.7 6090.8 5966.4 5815.8 5949.4 6370.8 6136 6032.4 6125.1 6326.5 6205.9 6457.3 6146.9 6262.3 6482.3 6467.9 6275.4 6384.2

根据上表绘制下图：

南昌活动积温（≥10℃）积6600温（6400℃）620060005800560054001991199319951997199920012003200520072009年份6482.36457.36467.96370.86326.56384.26275.46262.361366205.96090.86125.16146.959445966.45949.46032.45930.75804.75815.8活动积温（≥10℃） 从图中我们可以看出，虽然积温在不断地波动，但基本稳定在5800-6600℃

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之间，且有明显的上升趋势。我认为这和近二十年全球变暖有关，南昌的温度也在不断地上升。以下我将分析南昌适合种植的农作物，以及我以水稻为例，计算的水稻的活动积温及有效积温。

根据所给资料及数据（下表）绘制不同状态下水稻活动积温图表

水稻活动积温（4.25 110d)积温（℃）31003050300029502900285028002750270026501991199319951997199920012003200520072009年份3019.43048.73003.22994.82983.12951.12977.12953.12925.72934.52936.42891.72909.62904.82861.12839.52829.12820.52789.32788.3水稻活动积温（4.25 110d) 8

水稻活动积温（4.25 150d)积温（℃）42004100400039003800370036001991199319951997199920012003200520072009年份4125.34112.64116.94112.54118.44034.54090.64029.43993.24010.94004.33977.7396739963933.93937.43893.63873.5水稻活动积温?3846.13839水稻有效积温2400积温2200（2000℃）180016001400120010001991199319951997199920012003200520072009年份水稻有效积温（4.25 110d)水稻有效积温（4.25 150d) 备注：以上三图均以水稻的全发育期初始日4月25日开始计算，分别计算110天和150天的发育期 可以看出水稻110天发育期的活动积温和表中基本吻合，因此南昌地区是很适合种植水稻的。南昌站≥10℃的年总积温量基本稳定在6000以上，都大于表中其他农作物的数据，所以从这个角度考虑，这几种农作物都适合在南昌种植。但是我发现棉花、烟草、小麦、油菜、豌豆的生物学上限温度都在35℃以下，而南昌在夏季最高温常常在35℃以上，所以这些农作物只能在春季或者秋季种植，如果在这两段时间有可能就不能满足它们的全发育期及积温需求。另外还应从降雨量等各方面判断。

（2） 武清站

年份 1991 1992 1993 1994 1995 1996

活动积温（≥10℃）℃ 3399.9 3388.4 3427 3601.1 3336.7 3398.8 9

有效积温 1969.9 1958.4 1997 2171.1 1906.7 1968.8 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 3472.7 3362.8 3503.6 3595.8 3575.1 3441.8 3469.1 3377.9 3542.3 3457.3 3624.7 3439.3 3564.4 3554.9 2042.7 1932.8 2073.6 2165.8 2145.1 2011.8 2039.1 1957.9 2112.3 2027.3 2194.7 2009.3 2134.4 2144.9 武清站生育期活动积温与有效积温积温℃40003500300025002000150010005000活动积温（≥10℃）℃有效积温 由上面的折线图不难看出，从1991年至2010年，武清地区的有效积温活动

1991199319951997199920012003200520072009积温都呈波动上升趋势。活动积温约为3400摄氏度，有效积温约为2000摄氏度，而气温稳定对于农作物生长还是较为有益处的。

从武清的气候条件来分析，武清属于典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促；同时，通过计算可知武清气温大于等于10摄氏度以上的天数约在200天左右，与上图各主要作物全生育期热量指标的比较，我认为武清地区比较适宜种植棉花。

但是从实际情况考虑，现如今武清大部分地区种植的是以小麦为主。我认为这可能与武清地区土壤的成分、质量，以及武清地区的降雨有关。如果仅从温度考虑，我还是觉得棉花是比较合适的。

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五、气候变化对地区农业界限温度和积温可能的影响

近年来，全球变暖的趋势日益明显，世界各国出现了几百年来历史上最热的天气，厄尔尼诺现象也频繁发生，给各国造成了巨大经济损失。这样的气候变化对农业造成的影响是，随着二氧化碳浓度增加和气候变暖，可能会增加植物的光合作用，延长生长季节，使世界一些地区更加适合农业耕作。但全球气温和降雨形态的迅速变化，也可能使世界许多地区的农业和自然生态系统无法适应或不能很快适应这种变化，使其遭受很大的破坏性影响，造成大范围的森林植被破坏和农业灾害。

从以上积温的图表中也可以看出，南昌的积温在这二十年间上升了将近1000℃。所以气候变化对地区的影响是可能造成一个地区的年积温总量不断升高。这将对农业生产带来巨大的影响。首先，全球变暖会将温带向极地方向推进，这样可以使得高纬度较寒冷的地区获得更多的热量，可以带来农业上的增产。同时作物的生长季也会有相应的延长。可能原来一年一熟的地区会变成一年两熟。但是温度的变化还会有其他的影响，比如蒸发量的增大和降雨量的减小，这又可能造成农业的减产，所以应具体情况具体分析。其次，在低纬度地区，热量的增多已经不能带来更多的产量，相反地，在湿润地区由于土壤蒸发量增大，作物会减产，而中低纬度地区又是全球主要的粮食供应地带，所以全球变暖可能造成的一个影响就是粮食的减少。

另外，相关分析表明【1】，各级界限温度的初日与年平均气温呈负相关，即年平均气温升高，界限温度的初日提前。各界限温度终日与年平均气温呈正相关，即年平均气温升高，界限温度终日推迟，均达到了极显著水平。各界限温度期间的持续日数与年平均气温均呈正相关，即年平均气温高，则界限温度初终日之间的持续时间长，在温度升高的气候背景下，相应的农事季节延长。各界限温度持续日数与年平均气温相关系数均达到极显著水平。

同时，随着临界温度值的升高，有效积温的降低幅度亦随之增大。相关分析表明，活动积温和有效积温与年平均气温的相关性均达到极显著水平，表明温度升高对积温的影响十分明显。

六、热能资源相关问题

我国华北地区因为对地下水的超量开采形成了巨大的“漏洞区”，产生了包括地表沉降在内的系列问题。那么对地热资源的开发和利用如何以此为鉴，避免对环境带来严重破坏？

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七、作业总结

通过这次作业，我基本掌握了分别用日平均气温绝对通过法及五日滑动平均法计算初、终日的方法，同时通过计算积温，制作相应的图表，可以直观的了解到武清和南昌的热量资源条件。这次作业虽然耗时较长，但在这个过程中，我不仅对热量资源这一节有了更深的了解，用excel筛选数据、制作表格等能力也有了很大的提升。以后我会继续努力，更深入地研究。

数据来源：中国气象科学数据共享网站

参考文献： [1]赵恒和，郭连云，赵年武等.共和盆地界限温度初终日和积温对气候变化的响应[J].青海：青海省海南州气象局.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6fhw.html