贵德大天鹅物候变化特征及其对气候因子的响应.pdf

159青海科技202304气象科技青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY0 引言自然物候变化是气候与自然环境变化的综合指标。鸟类是生态系统中最活跃、最引人注目的组成部分之一，对气候和环境的改变反应相当敏感，因而可以作为监测全球气候与环境变化的指标1。全球气候正发生着显著的变化，气候变化对动植物的种群分布、物候变化及生活史特征的影响研究已成为国内外关注的焦点。其中，气候变化对候鸟物候的影响已成为不争的事实，气温的升高，使得鸟类繁殖期提前2，并影响候鸟的迁徙时间3-5。青海省贵德县位于黄河中上游黄土高原与青藏高原过渡地带，是青藏高原东缘候鸟迁徙重要的过境停留点。近年来，随着贵德县不断修复改善生态系统，荒山绿化、湿地保护等一批批湿地保护恢复工程的实施，湿地生态系统稳定性逐年增强，湿地生态环境持续不断改善。每年初冬开始，贵德便会迎来“天鹅季”。大批大天鹅（Cygnus cygnus）从遥远的北方迁来，在贵德黄河湿地栖息越冬，来年 3 月才会迁徙北返，在湿地公园停留栖息时段长达 4 个多月时间，形成独特的“天鹅景观”。本文拟对近 20 年贵德县大天鹅迁徙的物候数据开展分析，并对物候期气温、降水、日照时数、风速等气象要素进行关联分析，以探究全球气候变化背景下迁徙鸟类物候期与气象因子的关联性，为鸟类在青藏高原迁徙研究提供基础数据。1 材料与方法1.1 资料来源本文选取青海省贵德县国家基本站2002-2022年的平均气温、降水、日照时数等地面观测资料，以及贵德县林业局的天鹅物候资料。观测项目为天鹅始见（鸣）期和绝见（鸣）期两个物候期。1.2 数据处理（1）物候期采用儒略日（Juliandays)换算方法，作者简介:杨婷(1993-),女,工程师,主要从事气象服务工作。E-mail:yt22_。贵德大天鹅物候变化特征及其对气候因子的响应杨 婷（青海省贵德县气象局，贵德 811799）摘 要：选取 2002-2022 年贵德县大天鹅（Cygnus cygnus）物候期资料，对物候期同期气温、降水、日照时数、风速四个气象要素进行分析。研究发现：近 20 年来大天鹅始见（鸣）期以 8.2d/10a 的速率逐年提前，绝见（鸣）期以 2.3d/10a 的速率逐年推迟。上年 11 月至当年 3 月的平均气温每升高 1，大天鹅在贵德的绝见（鸣）期推迟 1d；上年 11 月至当年 3 月的降水量每增多 10mm，大天鹅的始见（鸣）期推迟 4d。表明迁徙鸟类物候期对环境气候因子变化敏感。关键词：气候因子；候鸟物候；响应；回归中图分类号：Q958 文献标识码：A 文章编号：1005-9393(2023)04-0159-05160青海科技202304气象科技青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY一年 365 日，物候期出现的日期为 1 月 1 日到物候期的实际日数（d）。（2）采用 Pearson 相关系数法分析各气象因子与天鹅物候期的相关性。2 结果分析2.1 气候与物候变化趋势2.1.1 气候因子的变化趋势由表 1 可以看出，2002-2022 年贵德县年均气温、降水呈上升趋势，日照呈明显下降趋势。平均气温除秋季无明显变化外均呈上升趋势；降水春季呈下降趋势，而夏、秋、冬三季均呈上升趋势；日照四季均呈下降趋势。注：*为通过 0.05 检验。2.1.2 物候变化趋势大天鹅始见（鸣）期最早出现在 10 月 24 日，最晚出现在 11 月 20 日，相差 27d；绝见（鸣）期最早出现在 3 月 21 日，最晚出现在 3 月 29 日，相差 8d；间隔日数最短为 2021 年，最长为 2019 年，相差 27d。平均始见（鸣）期为 11 月 2 日，绝见（鸣）期为 3 月 25 日，平均间隔日数为 140d。近 20 年来，贵德县大天鹅的始见（鸣）期、绝见（鸣）期及间隔日数的趋势倾向率分析见表 2，从大天鹅物候期随时间变化的趋势图（图 1）分析得到：大天鹅始见（鸣）期逐年提前，以 8.2d/10a 的速率提前；绝见（鸣）期逐年推迟，以 2.3d/10a 的速率推迟。时间平均气温T/降水量R/mm日照时数S/h平均风速v/（ms-1）年0.071.47-13.800.010春季0.01-0.97-2.07-0.002夏季0.020.28*-6.630.020秋季0.00*1.12-4.18-0.005冬季0.030.17-1.100.030表 1 各气象要素变化趋势倾向率（2002-2022 年）表 2 大天鹅物候同期气象要素年均值与各个物候期的Pearson 相关系数年均值始见（鸣）期绝见（鸣）期间隔期T-0.4230.667*0.517*R0.0330.1400.001S0.069-0.033-0.085v-0.454*0.803*0.569*注：T、R、S、v 分别代表平均气温、降水、日照时数、平均风速。*：0.05 检验，*：0.01 检验。图 1 大天鹅物候随时间变化趋势（A：始见（鸣）期；B：绝见（鸣）期；C：间隔日数）2.2 物候现象对气候变化的响应通过对大天鹅物候期与物候期同期各气象因子的相关性分析（表 2）可看出：大天鹅迁徙到达贵德的时间与平均温度呈负相关，随着温度的升高，呈提前趋势；与降水、日照呈正相关，但均未通过 0.05 显著性水平检验；与平均风速呈负相关，通过 0.05 显著性水平检验。大天鹅离开贵德的时间与平均气温、平均风速均呈正相关，均通过了 0.01 显著性检验。大天鹅在贵德的停留时间与平均气温、平均风速均呈正相关，均通过了 0.01ABC161青海科技202304气象科技青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY（1）大天鹅平均始见（鸣）期与气象因子回归方程如下：预报方程：Y=36.727-0.271X1+3.102X2-17.847X3-0.011X4R=0.395 F=2.453方程回代检验：显著性检验。可以看出平均气温、降水、日照、平均风速对大天鹅始、绝见（鸣）期的影响程度明显不同，它们之间是相互独立的。为了便于比较分析大天鹅物候期对气象因子变化响应程度的大小，分别对大天鹅始见（鸣）期与 10 月至 12 月、绝见（鸣）期与上年 10 月至当年 4 月的降水、平均气温、累计日照时数之间建立回归方程（表 3），物候期（y）作为因变量、各相关气象要素作为自变量分别进行各时段的多元回归。利用表 3 回归方程计算可知：对气温而言，当上年 11 月至当年 3 月的平均气温升高 1时，大天鹅在贵德的绝见（鸣）期推迟 1d；对降水而言，当上年11月至当年3月的降水量增多10mm时，大天鹅的始见（鸣）期推迟 4d。大天鹅物候对日照、平均风速相关性不明显，有待于进一步探讨。物候期平均气温响应回归方程降水响应回归方程RF始见（鸣）期y=320.412-0.366r0.4343.836*绝见（鸣）期y=73.606+0.862r0.5073.861*表 3 天鹅物候期对气象因子的响应回归方程表 4 贵德大天鹅物候期距平与气象因子的 Pearson 相关系数一览表表 5 始见（鸣）期预报方程中的各项意义表 6 贵德大天鹅平均始见（鸣）期与气象因子回归方程回代检验结果日期月降水量/mm月平均气温/月日照时数/h月平均风速/（ms-1）10 月1.10360.1002-1.66730.019211 月0.45380.0451-2.01180.017312 月0.03440.0852-0.70290.04611 月0.00330.1462-0.29070.04802 月0.11820.0944-0.10770.03323 月0.45380.04512.22010.01734 月-0.53480.06-0.3438-0.0153序号因子项意义1Y大天鹅始见期距平日序2X1上年 10 月至 12 月的降水量3X2上年 10 月至 12 月的气温4X3上年 10 月至 12 月的日照时数5X4上年 10 月至 12 月的平均风速年份/年观测值预报值拟合误差200212752003-14-5200417-620051012006101002007-60-6200815782009187112010-74-112011236172012-43-72013-84-1220143-2520156332016-7-3-42017-6-932018-5-722019-9-1-82020-6-1042021-6-93162青海科技202304气象科技青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY（2）大天鹅平均绝见（鸣）期与气象因子回归方程如下:预报方程：Y=-25.382-0.035X1+0.260X2+6.090X3+0.018X4R=0.756 F=5.017方程回代检验：3 讨论鸟类行为和活动区域的变化与气候因素、栖息地利用和食物分布密切相关7。探索影响候鸟物候变化的原因是一个复杂的命题，如果仅从气候影响的角度分析，应该是温度、日照、降水及风速等众多气候因子综合作用的结果。通过观测数据分析发现，20 年来贵德地区年均气温、降水量呈上升趋势，日照时常呈明显下降趋势，年平均风速变化则不明显。从四季分布来看：平均气温除秋季无明显变化外，其他各季节均呈上升趋势；降水量只有春季呈下降趋势，夏、秋、冬三季均呈上升趋势；日照时数每年四季均呈下降趋势。而对大天鹅迁徙的观察数据统计也发现，近20 年来天鹅始见（鸣）期以 8.2d/10a 的速率逐年提前，绝见（鸣）期以 2.3d/10a 的速率逐年推迟。对具体气候因子分析结果表明：平均气温影响方面，当上年 11 月至当年 3 月的平均气温升高 1时，天鹅在贵德的绝见（鸣）期推迟 1d；对降水影响而言，当上年 11 月至当年 3 月的降水量增多10mm 时，天鹅的始见期推迟 4d。贵德大天鹅最佳观赏时间为 1-2 月，据 30 年整编资料统计显示，贵德 1 月平均气温为-5.1，月平均降水为 0.5mm，月日照时数为 2159h；2 月平均气温为-1.0，月平均降水为 0.5mm，月日照时数为 2091h，此时也正是大天鹅最多的时候。因大天鹅的活动范围较广，其生活环境可能随气候变化而发生变化。本文分析的数据时间较短，仅讨论了一部分数据，是否还有其他因素能够引起候鸟物候变化，以及不同气候影响因素对候鸟物候变化影响的深层规律未来还有待于进一步探索8-12。参考文献:1彭少麟,李勤奋,任海.全球气候变化对野生动物的影响J.生态学报,2002,22(7):1153-1159.2张丽娟.黑龙江省动物物候观测分析J.哈尔滨师范大学自然科学学报,1998,14(5):105-109.3杨丽慧,郑有飞,许遄祯,等.气候变化对两种候鸟物候期的表 7 绝见（鸣）期预报方程中的各项意义表 8 贵德大天鹅平均绝见（鸣）期与气象因子回归方程回代检验结果年份/年观测值预报值拟合误差2002-12-32003-10-12004-20-22005-5-4-12006-20-22007-14-52008-11-2200902-2201011020110002012-21-32013211201421120152112016-13-420171102018312201921120200002021211序号因子项意义1Y大天鹅绝见期距平日序2X1上年 10 月至当年 4 月的降水量3X2上年 10 月至当年 4 月的气温4X3上年 10 月至当年 4 月的日照时数5X4上年 10 月至当年 4 月的平均风速163青海科技202304气象科技青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGYPhenological Characteristics of Guide Swans and Their Response to Climatic FactorsYangTing（GuideCountyMeteorologicalBureau,QinghaiProvince,Guide811799,China）Abstract:Byselectingthephenologicalperioddataofswansintheclimate(2002-2022)ofGuideCountyandanalyzingthefourmeteorologicalfactorsoftemperature,precipitation,sunshinehoursandwindspeedduringthesameperiodofthephenologicalperiod,itisfoundthatinthepast20years,thefirstswan-seeing(song)periodhasbeenadvancedyearbyyear,atarateof8.2d/10a,andtheabsoluteseeing(song)periodhasbeenpostponedyearbyyear,atarateof2.3d/10a.Whentheaveragetemperaturerisesby1CfromNovembertoMarch,theswanisdelayedby1dayinGuide.Forprecipitation,whentheprecipitationincreasedby10mmfromNovembertoMarch,theswansonsetwasdelayedby4days.Keywords:Climaticfactors;Migratorybirdphenology;Response;Regression影响初探以大丰市调查为例J.中国农业气象,2010,31(3):338-343.4竺可桢,宛敏渭.物候学(增订版)M.北京:科学出版社,1980.5祁如英,祁永婷,郭卫东,等.青海省东部大杜鹃的始绝鸣日期对气候变化的响应J.气候变化研究进展,2008,4(4):225-229.6徐腊梅,晋绿生,杨景生,等.新疆物候(候鸟)与气候因子关系分析J.沙漠与绿洲,2007,1(1):45-48.7高如意,贾茹,孔德生,等.环境温度对大天鹅越冬行为和活动区的影响J.动物学杂志,2021,56(5):655-662.8旭花,刘建文.气候条件对两种候鸟物候期的影响分析J.现代农业,2020(12):108-109.9王燕,戴晨,曹晨.气候变化对家燕物候期的影响分析J.沙漠与绿洲气象,2022,16(2):64-68.10郭飞燕,綦东菊,周斌,等.青岛地区气候变化对动物物候变化的影响研究J.气候变化研究进展,2019,15(1):62-73.11曹艳芳,尤莉,魏玉荣,等.气候条件对候鸟物候期的影响J.内蒙古气象,2010(6):44-47.12雷玉红,钟存,张翠花.格尔木地区芦苇物候期与气候条件变化的响应J.青海农林科技,2018(3):13-17.