宁夏0 ℃积温时空演变特征分析

利用宁夏全区25个气象台站日平均气温资料,统计分析≥0 ℃积温的时空演变及其开始、结束日期的变化特征;采用复Morlet小波分析方法和Mann-Kendall突变检测方法^〔1〕,揭示了宁夏不同区域≥0 ℃积温的周期及突变特征;并对其演变成因进行了初步探讨。结果表明：近50 a宁夏各区域≥0 ℃的积温均呈增大趋势,积温的持续时间明显延长;全区及引黄灌区0 ℃积温在1997年出现由少到多的突变,在周期上存在3～4 a和9 a左右的长周期;≥0 ℃积温期间引黄灌区极端最低气温<0 ℃的出现日数明显减少,由此而引起的冻害也相应减少。造成宁夏≥0 ℃积温增加、持续时间延长的主要原因是气候变暖前后大气环流出现了明显调整。变暖前,500 hPa高度场上中高纬度地区,特别是巴尔喀什湖附近易于形成低槽,有利于极地冷空气南下影响宁夏区域,造成气温偏低,≥0 ℃的积温偏小;气候变暖之后,500 hPa环流场发生了显著变化,中高纬度地区经向环流减弱,纬向环流增强,不利于槽区的形成和发展,极地南下冷空气活动次数减小,下游大范围区域内的气温升高,对应的0 ℃积温增加。     

宁夏冬季气温的变化及同期500hPa环流特征量的变化特征

通过近40多年来宁夏冬季气温的变化进行了研究,结果表明:宁夏冬季气温总趋势是变暖的,冬季平均气温在1985年前后发生突变,突变后升温最明显的是中部干旱带;宁夏冬季气候变暖与大区域有不同之处,1967-1990年宁夏冬季升温过程,最低气温是主要的,但1990年以后宁夏冬季的变暖,并不完全是由于最低气温的变暖而形成,最高气温的变暖也是20世纪90年代以来宁夏冬季气候变暖的重要特征;宁夏极端气温变化具有明显阶段性特征,80年代末期以后极端最低气温的变率明显增大;冬季北半球500 hpa极涡面积、亚洲西风环流指数、东亚大槽位置、西太平洋副热带高压强度与宁夏冬季平均气温有较为一致的年代际气候特征;小波分析发现,以上环流特征量与宁夏冬季平均气温存在相同的4年左右的主周期变化,且在时、频域上有较为一致的对应关系。     

天水地区近50年气温与降水变化特征

根据1961-2006年天水7个站每月温度和降水资料,分析了近50a天水温度和降水的突变事实。在此基础上给出了气候变暖前后气温、降水的概率分布,比较了变暖前后时段天水气温、降水空间分布的差异。结果表明:1)20世纪90年代初期天水气温、降水发生了明显突变,进入温度显著增暖和降水偏少时段;2)增暖后天水气温和降水的概率分布发生了明显变化,气温偏冷的概率显著减小,偏暖的概率显著增大;降水偏少的概率明显增多,偏多的概率明显减少;3)气候变暖后天水地区和各气候分区气温上升幅度均较显著;降水距平百分率渭北区下降幅度相对突出。进而,讨论了温度增加和降水减少对该地区农业生产的影响。     

近20年气候变暖对黑龙江省水稻增产的贡献

研究过去的气候变暖对作物产量的影响是认识变暖对农业影响的有效途径,但如何定量区分出气候变化和技术发展对粮食作物的影响程度是目前研究的难点。本文提出的算法在一定程度上可以克服传统算法缺陷,用此方法估算过去20年气候变暖对黑龙江省水稻单产增加的贡献率,结果表明：20世纪80年代相对于70年代水稻单产增加了30.6%,其中由气候变暖带来的增产量占实际增产量的12.8%~16.1%,相当于使70年代的单产增加3.9%~4.9%。20世纪90年代水稻单产较80年代增产42.7%,其中,气候变暖对单产增加的贡献率约为23.2%~28.8%,相当于在20世纪80年代的单产水平上增产9.9%~12.3%。     

拉萨近45年浅层地温的变化特征

利用1961-2005年拉萨0～40cm各层逐月平均地温,采用气候倾向率、累积距平、信噪比等气候统计方法,研究了近45年拉萨浅层平均地温的变化趋势、气候突变和异常年份等。结果表明:浅层各季节平均地温均呈现为极显著的升高趋势,升温率为0.43～0.60℃/10a,春季最大、夏季最小。各层年平均地温以0.45～0.66℃/10a的升温率显著上升,40cm深度的升温率最大,与同时期平均气温的升温率比较,地温比气温对气候变暖的响应更强。20世纪60年代至90年代浅层年、季平均地温呈明显的逐年代升高趋势,以冬、春季最为明显。60年代到80年代中期为偏冷阶段,80年代后期至90年代地温为偏暖阶段。各浅层平均地温在1986年秋季均发生了突变,冬季突变时间都出现在1984年。年平均地温除在40cm处1999年异常偏高外,其它各层为异常偏低年份,且发生在20世纪60年代。     

气候变暖对渭干河-库车河三角洲绿洲棉花生产的影响

利用库车、沙雅、新和气象站1961-2010年的日均气温数据,揭示了气候变暖对渭干河-库车河三角洲绿洲棉花生产的影响。结果显示:①研究区近50a来气温均呈变暖趋势,春季气温升高1.75℃,夏季气温升高1.65℃,秋季气温升高2.05℃;棉花生长旺期5-9月的平均最低气温升高2.55℃,平均最高气温升高0.3℃;≥10℃积温升高361.1℃。②由于春季增温加快,秋季降温减缓,棉花播种期提早8 d,停止生长期推迟6 d,全生育期延长14 d;由于在生育期平均最低气温和≥10℃积温升高,使棉花生长发育期热量得到较大补偿,不良的灾害性气候条件降到最低,光合作用增强,光温资源匹配更加协调,使有效增加棉花的干物质积累,从而提高棉花单产,近50a来研究区的棉花光温生产潜力提高18.65%,实际产量提高437.38%。③研究区棉花平均光温生产潜力4238 kg/hm2,是平均实际产量的2.45倍。随着棉花栽培技术的不断改善、棉花高产优质品种的广泛应用、先进灌溉技术的大面积推广,棉花光温生产潜力能够实现的程度会越来越高。     

甘肃天水近30a气候变化对桃产量形成的影响分析

采用统计学方法,利用甘肃天水1981-2011年桃单产量和相关气象资料统计分析了气候变化对桃产量形成影响,为果树生产和管理部门有效应对气候变化提供决策依据。研究表明:20世纪90年代以来天水桃树栽培区气温升高,降水减少,暖干气候特征明显,极端最高气温的显著升高是气候变暖的主要表现。气候变暖导致桃树发育进程明显加快,初春气温、仲春最高气温的快速升高和降水量的明显减少,造成桃树花芽发育-盛花期高温干旱对花蕾发育、开花坐果的危害及盛夏7月降水量的增加和7月下旬至8月上旬气温日较差的减小,对果实干物质累积、着色成熟的影响均呈明显加重趋势,7月相对较多的降水还可造成果树大量落果而减产,但仲秋10月降水量的增加不仅有利果树正常越冬,还可缓解来年春季暖干气候对果树产量形成的不利影响。     

宁夏回族自治区持续性旱灾的气候背景

基于宁夏地区1978—2010年旱灾灾情要素年资料和23个气象站1971—2011年月平均气温和月降水量资料,运用Mann-Kendall趋势分析和突变检验方法,详细分析了该地区近33年旱灾灾情及近41年气候的时空变化特征,在此基础上,剖析了持续性旱灾产生的气候背景。结果表明：1978—2010年宁夏地区旱灾呈持续性加重趋势,受灾人口、农作物受灾面积和直接经济损失增速分别为28.78万人/10a、3.16万hm²/10a和8 504.04万元/10a。空间变化上,旱灾加重速度由中部向北、向南呈减慢趋势。1971—2011年宁夏地区气候总体呈暖干化趋势,年平均气温、平均最高气温和最低气温的升温率分别为0.42 ℃/10a、0.37 ℃/10a和0.50 ℃/10a,增暖表现为全年温度升高,年平均气温和平均最高气温于20世纪90年代早期发生了显著增暖突变;降水量呈减少趋势,但不显著。宁夏持续性旱灾是气温持续快速上升和降水量减少共同作用的结果,其中气温显著增高是该地区干旱灾害加剧的主要气候因素。     

气候变暖对渭干河—库车河三角洲绿洲棉花生产的影响简

利用库车、沙雅、新和气象站1961-2010年的日均气温数据,揭示了气候变暖对渭干河-库车河三角洲绿洲棉花生产的影响。结果显示：①研究区近50a来气温均呈变暖趋势,春季气温升高1.75℃,夏季气温升高1.65℃,秋季气温升高2.05℃;棉花生长旺期5-9月的平均最低气温升高2.55℃,平均最高气温升高0.3℃;≥10℃积温升高361.1℃。②由于春季增温加快,秋季降温减缓,棉花播种期提早8 d,停止生长期推迟6 d,全生育期延长14 d;由于在生育期平均最低气温和≥10℃积温升高,使棉花生长发育期热量得到较大补偿,不良的灾害性气候条件降到最低,光合作用增强,光温资源匹配更加协调,使有效增加棉花的干物质积累,从而提高棉花单产,近50a来研究区的棉花光温生产潜力提高18.65%,实际产量提高437.38%。③研究区棉花平均光温生产潜力4238 kg/hm²,是平均实际产量的2.45倍。随着棉花栽培技术的不断改善、棉花高产优质品种的广泛应用、先进灌溉技术的大面积推广,棉花光温生产潜力能够实现的程度会越来越高。     

2004—2005年宁夏特大干旱事件的诊断分析

通过对2004年9月至2005年11月宁夏全区24个站连续15个月气温和降水资料进行分析,对干旱事件的气候特征、干旱环流特征以及造成干旱的成因进行初步诊断,其结果表明:宁夏2004—2005年特大干旱事件是在全球气候变暖的条件下发生的,贝加尔湖阻高以及500 hPa正高度距平持续维持是造成宁夏特大干旱事件发生的根本原因;同时,西太平洋副高与常年相比较弱也是其重要原因之一。     

Declining Precipitation Enhances the Effect of Warming on Phenological Variation in a Semiarid Tibetan Meadow Steppe

Vegetation phenology is a sensitive indicator of global warming, especially on the Tibetan Plateau. However, whether climate warming has enhanced the advance of grassland phenology since 2000 remains debated and little is known about the warming effect on semiarid grassland phenology and interactions with early growing season precipitation. In this study, we extracted phenological changes from average NDVI in the growing season (GNDVI) to analyze the relationship between changes in NDVI, phenology and climate in the Northern Tibetan Damxung grassland from 2000 to 2014. The GNDVI of the grassland declined. Interannual variation of GNDVI was mainly affected by mean temperature from late May to July and precipitation from April to August. The length of the growing season was significantly shortened due to a delay in the beginning of the growing season and no advancement of the end of the growing season, largely caused by climate warming and enhanced by decreasing precipitation in spring. Water availability was the major determinant of grass growth in the study area. Warming increased demand for water when the growth limitation of temperature to grass was exceeded in the growing season. Decreased precipitation likely further exacerbated the effect of warming on vegetation phenology in recent decades due to increasing evapotranspiration and water limitations. The comprehensive effects of global warming and decreasing precipitation may delay the phenological responses of semiarid alpine grasslands.     

Agricultural Climate Change and Wetland Agriculture Study under the Climate Change in the Sanjiang Plain

With linear curvefitting, Mann-kendall method and Yamamoto method, ≥10 ℃accumulated temperature and precipitation from May to September of 6 meteorological stations (Baoqing, fujin, Jiamusi, Hegang, Jixi and Hulin) from 1978 to 2007 were used to explore 30-year agricultural climate change and trend in the Sanjiang Plain. The results showed that ≥10 ℃ accumulated temperature of the 6 stations have risen by 141.0 ℃ to 287.4 ℃ when estimated by their significant linear trends (n=30, α=0.05) over the last 30 years (1978 to 2007). The rates of warming for the last 30 years range from 4.70 ℃per year to 9.58 ℃ per year. There are not significant linear trends on precipitation from May to September of the 6 stations over the last 30 years. The period of 1978 to 1998 in which ≥10 ℃ accumulated temperature is lower is consistent with that in which there is more precipitation from May to September, and warming and drying period has occurred in the Sanjiang Plain since 1999. Under the background of warming and drying agricultural climate, high yield cultivation of Phragmites australis and establishment of Phragmites australis-fish (crab) symbiosis ecosystem in natural mire are the ways for reasonable use of natural wetland. The area of paddy fields has been increasing from 7.25×104 ha in 1978 to 121.2×104 ha in 2006. It is proposed that paddy field range should not be expanded blindly toward the north in the Sanjiang Plain, and chilling injury forecast and prevention should be pay attention to. In the area that the chilling injury happens frequently, the rotation between rice and other crops should be implemented. Measures, which combine drainage, store and irrigation, should be taken instead of single drainage on comprehensive control of regional low and wet croplands to ensure controlling drought and flood.     

东北地区水稻延迟型冷害时空特征及其与气候变暖的关系

利用水稻延迟型冷害分级指标和1951-2010 年东北地区101 个气象台站的逐日气温资料,采用累计距平、相关系数、气候倾向率、趋势系数等方法分析东北地区水稻延迟型冷害时空变化特征及其对气候变化的响应。结果表明：蒙东地区西部、吉林东部和黑龙江交界延迟型冷害出现的频率较大,辽宁中南部延迟型冷害出现的频率较小。东北地区严重冷害出现频率高于轻度冷害和中度冷害。轻度、中度、严重延迟型冷害都呈下降的趋势,特别在1994 年后延迟型冷害呈快速下降的趋势,东北地区水稻延迟型冷害与气候变暖有着较好的对应关系,5-9 月平均气温和延迟型冷害呈明显反相关,5-9 月平均气温升高1℃,水稻延迟型冷害减少约45次。     

不同水肥处理的沙地玉米生长分析

在奈曼站农业观测场进行了5种水肥处理的玉米生长试验。结果表明,各处理的玉米株高快速生长期均从6月下旬始,至8月初达最高值。不施肥处理株高和茎粗生长在拔节后期落后于其他处理,早于其他处理停止生长。根量快速增长从6月底开始,至7月底结束,8月下旬根开始死亡,至9月20日,细根数量减少至峰值期的50%。高肥处理的根系增长率高于其他处理,其根密度值最大,不施追肥处理的最小。不浇水的处理在7月初雨季到来时根系开始快速增长。不施追肥的处理早于其他处理7d停止根系的增长。5种不同处理的根系生长动态趋势一致,均为单峰形。施肥量最大的处理(T₁)产量最高,不施肥的处理产量最低。玉米生长期多次灌溉并不能促进生长,相反使产量减少。     

The spatiotemporal responses of <Emphasis Type="Italic">Populus euphratica</Emphasis> to global warming in Chinese oases between 1960 and 2015

Daily average temperature data from 48 meteorological stations in Chinese oases that are within the distribution area of Populus euphratica were analyzed to determine the spatiotemporal responses of this tree to climate change. Specifically, the start and end date as well as the number of days that comprised the growing season were analyzed with a multi-year trend line and using the Mann-Kendall mutation test, inverse distance weighted interpolation (IDW) in the software ArcGIS, a Morlet wavelet power spectrum, and correlation analysis. The results of this study show that, over the last 56 years, the start date of the P. euphratica growing season has advanced, while the end date has been postponed, and the number of days that comprise the growing season have gradually increased. The changing trend rates recovered in this analysis for these three time slices are -1.34 d/10 a, 1.33 d/10a, and 2.66 d/10a (α ≥ 0.001), respectively. Data show that while spatial disparity is extremely significant, it is nevertheless the case that along a southwest-to-northeast transect of Chinese oases, the later the start date of the P. euphratica season, the sooner the end data and the shorter the growing season. Mutations points in start and end date, as well as for the growing season overall were observed in 2001, 1989, and 1996, respectively, and the data presented in this paper show that, in particular, the date of this end of this period is most sensitive to climate warming. Growing season cycles for P. euphratica are between 3.56 years and 7.14 years, consistent with the periodicity of El Ni?o events, while a start date cycle between 3.56 years and 4.28 years is consistent with atmospheric circulation cyclicity. The causal analysis presented in this paper shows that the Asian polar vortex area index (APVAI), the Qinghai-Tibet Plateau index (TPI), the westerly circulation index (WCI), and carbon dioxide emissions (CDE) are the main factors influencing spatiotemporal changes in the growth of P. euphratica, the effect of latitude during the growing season is more significant than altitude, and the start date of the growing season is more significantly influenced by these factors than end date. In addition, data show that the start date, end date, and length of the growing season are all significantly correlated with their average corresponding monthly temperature (correlation coefficients are -0.875, 0.770, and 0.897; α≥0.001). Thus, if the average temperature in March increases by 1℃, the start date of the growing season will advance by 2.21 days, while if the average temperature in October increases by the same margin then the seasonal end date will be delayed by 2.76 days. Similarly, if the average temperature between March and October increases by 1℃, the growing season will be extended by 7.78 days. The results of this study corroborate the fact that changes in the P. euphratica growing are sensitive to regional warming and are thus of considerable theoretical significance to our understanding of the responses of Chinese vegetation to climate change as well as to ecological restoration.     

1960-2015年中国绿洲胡杨生长季对全球变暖的时空响应及原因

基于中国绿洲胡杨（Populus euphratica Oliv.）分布区48个地面气象站1960-2015年逐日平均气温数据,采用线性趋势法、Mann-Kendall检验、ArcGIS反距离加权插值法（IDW）、Morlet小波功率谱和相关分析等方法,分析了中国绿洲胡杨年生长季的起止日及生长期长短对气候变暖的时空响应特征及原因。结果表明：近56年来,中国绿洲胡杨年生长季具有起始日提前、终止日推迟、生长期延长的变化趋势,变化倾向率分别为-1.34 d/10a、1.33 d/10a、2.66 d/10a（α ≥ 0.001）;空间差异十分显著,呈现出由西南向东北起始日越迟,终止日越早,生长期越短的变化规律。胡杨生长季起止日及生长期分别在2001年、1989年和1996年发生突变,且分别存在3.56~7.14 a不等的短周期,与厄尔尼诺2~7 a的周期一致,起始日3.56 a和4.28 a的周期与大气环流2~4 a的周期吻合。原因分析表明亚洲极涡面积指数、青藏高原指数、西风指数和年均二氧化碳排放量是影响胡杨生长季变化的主要因素;此外,纬度对胡杨生长季的影响要明显大于海拔高度,且起始日受纬度和海拔高度的影响比终止日更加显著;胡杨生长季起止日和生长期分别与对应月份的平均气温呈显著的高相关性,且3月均温每升高1 ℃,起始日提前2.21 d,10月均温每升高1 ℃,终止日推迟2.76 d,3-10月均温每升高1 ℃,生长期延长7.78 d,表明胡杨生长季的变化对全球增暖的区域响应十分敏感。     

湖南近七十年来的气温变化特征与水稻生长期低温冷害的联系

本文应用二项系数平滑方案和谱分析方法对湖南1911-1983年各月和年平均气温进行分析,并对水稻生产的关键月份——4、5、9月气温变化特征及其与“三寒”的低温冷害的联系作了讨论,得出了有益的结果.     

巴音布鲁克近58a气候变化特征分析

对巴音布鲁克站点1958—2015年的月降水量、降水日数和平均气温进行集合经验模态分解得到其变化趋势，利用Mann Kendall和累计距平法诊断突变点，并采用Morlet小波和R/S法分析其周期特征和未来变化趋势。结果显示：（1） 巴音布鲁克各月降水量1月、6月和11月增多趋势显著，2月、7月和12月呈“凸”字形变化，减少趋势显著。（2） 降水日数1月和9月呈显著减少趋势，2月和6月呈显著增加趋势，3月和11月呈“凸”字形变化，5月、7月和8月呈不同幅度的“凹”字形变化。（3） 各月平均气温基本呈上升趋势，尤其以5月、7月和10月升温最显著。（4） 年降水量、年降水日数和年平均气温分别在1999年、1993年和1997年发生突变，年降水日数增多早于年降水量增多和年平均气温升高的时间，从90年代中期开始气候由干冷逐渐向暖湿转型。（5） 年降水量、年降水日数和年平均气温的主周期分别为41 a、9 a和30 a。（6） 未来年降水量将增多，年降水日数将减少，年平均气温将升高，极端降水发生的频次将增大，易引发洪涝灾害。     

西藏纳木错植物物候及其对气候的响应

利用纳木错流域1O种代表性植物2007年和2008年的物候观测资料,分析了植物生殖物候的基本特征及气候条件对其的影响.植物最早5月中旬进入开花期,大部分植物的盛花期在6月中旬至7月下旬,开花的最适温度范围为8.5-8.9℃,花期延续到9月下旬.从6月上旬开始,大部分植物进入果期,多数植物果期与花期重叠.纳木错具有高寒地带植物物候的普遍特征:生长期较短(5个月左右)、早花现象、晚花现象.同2007年相比,2008年雨季提前,虽然气温偏低,大部分植物花期和果期普遍缩短5 d左右,但物候期提前约20 d.植物物候的年际变化对气候变化,特别是对降水量的季节分配更敏感.     

中国草原区植被变化及其对气候变化的响应

利用1982~2006年GIMMS NDVI和气象数据,探究中国草原区植被变化及对气候的响应。结果表明,近25 a中国草原区植被覆盖总体呈上升趋势,但季节变化空间差异明显。春季温度对温带典型草原、高寒草甸草原和高寒典型草原植被生长有重要影响,而夏季和秋季温度同样对高寒草甸草原影响显著;夏季降水增多能明显促进夏季温带荒漠草原植被生长。除8月份以外,温带草原5~9月NDVI均与前一个月降水显著正相关;在生长季内,高寒草原NDVI与同期温度显著正相关,但8月份除外。此外高寒草原植被在生长最旺盛时期对降水变化存在1~3个月滞后期。