西藏高原农业界限温度的变化特征

根据西藏1971～2000年≥0℃、10℃界限温度资料,建立了小网格推算模式,应用GIS推算出500m×500m网格点上的农业界限温度值,分析了界限温度的空间分布特征、趋势变化、年代际变化和气候异常。结果表明:界限温度持续日数及积温总的分布趋势自东南向西北减小,并随着海拔高度的升高、纬度的增大而减小。过去30年,西藏大部分站点≥0℃表现为初日提早、终日推迟、持续日数延长、积温增加的趋势。20世纪70年代,各站点≥0℃积温偏少,持续日数较短;主要农区≥10℃积温呈逐年代增加趋势,90年代热量最充足。前20年西藏各站点≥0℃的积温未出现过异常偏高年,90年代后期大部分站点发生了异常偏高年。     

未来气候变化情景下中国气候生长期演变

利用1971—2010年中国气温数据和区域协同降尺度试验东亚地区项目组RCP 4. 5和RCP 8. 5情景下未来气候预估数据,分析了5℃为界限温度表征的气候生长期演变规律。结果表明:(1) 1971—2010年,全国大部分地区气候生长期略有增加,生长期开始日期提前为主要特征;(2)在RCP 4. 5情景下,气候生长期开始日期的提前主要表现在华东和华中地区以及青藏高原地区,结束日期的推迟表现在青藏高原地区中部、南部和东部以及新疆的“三山地区”,推迟日数均在30 d以上;(3)在RCP 8. 5情景下,气候生长期开始日期受影响范围在RCP 4. 5情景的基础上有所增加,变化日数大幅增加,结束日期则是长江流域以北及青藏高原地区变化日数均较大,长江流域以北和青藏高原地区的气候生长期     

1981-2017年西藏“一江两河”流域5cm地温及其界限温度时空变化特征

利用西藏“一江两河”流域9个气象站点1981-2017年逐日5 cm地温资料,采用线性回归、Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了该流域5 cm地温及其界限温度的时空分布、突变特征,并探讨了地温变化率与经纬度、海拔高度之间的关系。结果表明：“一江两河”流域年、季平均5 cm地温总体呈自西向东递增分布,并随海拔升高而降低。1981-2017年流域月平均5 cm地温均呈显著升高趋势,升温率为0.23~0.98 ℃/10a,以4月最大,7月最小。年平均5 cm地温以0.58 ℃/10a的速率显著升高,各季地温也都趋于上升,其中春季升温率最大,夏季最小。5 cm地温≥ 12 ℃表现为初日提早、终日推迟、持续日数延长、积温增加的年际变化趋势。同样,≥ 14 ℃界限温度也有类似的变化,但变幅比≥ 12 ℃的要大。在10年际变化尺度上,流域年、季平均5 cm地温表现为逐年代际升高的变化特征。5 cm地温≥ 12 ℃和≥ 14 ℃界限温度在21世纪前10年呈初日提早、持续日数延长和积温偏多的态势。M-K检验显示,除夏季外,其他三季平均5 cm地温均发生了气候突变,其中春季和秋季的突变点分别出现在2004年和2005年,而冬季发生在1997年;年平均5 cm地温在2003年出现了突变。5 cm地温≥ 12 ℃初日的突变点在2004年,终日发生突变时间较晚,为2014年;持续日数突变点较早,在1997年;积温在2005年发生了突变。而5 cm地温≥ 14 ℃界限温度的突变点发生在2004年前后。相对于气温的变化,5 cm地温的升温幅度更大,突变时间较晚。     

近40a来长江流域≥10℃积温的时空变化特征

基于1970―2013 年长江流域131 个气象站点的日平均气温数据,采用气候倾向率、累积距平、M-K 检验及滑动T 检验等方法分析了该区≥10℃积温的时空变化特征。结果表明：1）突变时间较早的区域主要有嘉陵江流域,中游干流区,太湖流域和下游干流区（1997 年）;而岷江、沱江流域,鄱阳湖流域和洞庭湖流域较晚（2001年）;长江源头的金沙江流域最晚（2002 年）。2）在区域尺度上,1970 年以来,北亚热带、中亚热带和高原气候区日平均气温≥10℃积温的初日分别以-1.25、-1.39、-0.8 d/10 a 提前,终日分别以1.52、1.43、1.47 d/10 a 推后,持续日数以2.97、2.92、4.62 d/10 a 幅度延长。积温总体上分别以113.5、88.8、77.3℃/10 a 增加。3）≥10℃积温的年际变化存在明显的空间差异,积温增加幅度较大的地区主要集中在汉中―奉节―五峰―吉首―武冈―道县以东的长江中下游地区以及四川盆地、云贵高原、青海高原的个别站点。     

气候变化对中国集中供暖气候指标的影响

应用高空间分辨率的网格逐日气象数据,根据国家集中供暖有关设计规范定义了集中供暖气候指标,分析了气候变暖对中国集中供暖气候指标的影响。结果表明：近55 a来中国集中供暖初日均呈后延趋势,初日特征线年代际南北移动较小。供暖终日均呈提前趋势,终日特征线在110°E以东地区南北移动较大,2000年以来终日特征线较20世纪60年代北抬了200~300 km。供暖期长度均呈减少趋势,东北、华北地区近55 a减少了10~15 d,西北地区减少了15~20 d;东北、华北、西北地区供暖强度分别减少了12%、20%、15%。从1991~2015年冬季气温变化来看,东北地区最冷冬季与最暖冬季的温度相差可达6.2℃,对供暖强度的影响可达28.9%,华北和西北地区冬季气温最大变幅分别为3.7℃、3.3℃,对供暖强度的影响分别为26.8%和17.6%。气候变暖对中国集中供热气候指标产生了显著的影响。供热部门应该根据天气变化来安排供暖,同时还要注意气候变暖背景下极端冷事件的发生,保证集中供暖安全运行。     

近40年青藏高原主要生物温度指标的变化趋势

以最热月均温、最冷月均温、≥0℃积温及其日数、≥5℃积温及其日数和≥10℃积温及其日数作为生物温度指标的代表,应用青藏高原地区1966~2005年共87个气象站点逐日观测资料,分析其变化趋势。结果显示:最热月均温与最冷月均温整体均呈上升趋势,而最冷月均温的上升幅度明显大于最热月均温的上升幅度,空间上两者呈非对称变化。≥10℃积温、≥5℃积温和≥0℃积温增幅依次增大,其日数的变化是,≥5℃积温日数增幅最大,≥10℃积温日数次之,≥0℃积温日数最小。总体而言,近40年来青藏高原温度变化为增加趋势,植被的最佳生态空间及生态地理区域界线可能会发生不同程度的变动,生态系统的结构和功能可能也需要进行相应的调整来适应温度的变化。     

黄土高原积温变化的敏感性研究

利用54 a(1951-2004年)逐日气温等资料,研究黄土高原活动积温(≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃、≥20℃)的变化。结果表明:黄土高原积温及其持续日期变化的敏感区不仅相同;积温及其持续日期存在突变式增加,区域分布中东部较快、西部较慢,在敏感区域增加最突出;积温及持续日数的增加主要体现在积温结束日期明显推迟;降水与积温在突变(1980年)后,反向配置更为突出,积温偏高时往往降水偏少,反之亦然。     

1960-2015年新疆塔什库尔干河谷季节性冻土对气候变化的响应

利用1960-2015 年新疆塔什库尔干河谷季节性冻土的冻结始日、冻结终日、年冻结日数、年累积冻土厚度、最大冻土深度等特征指标资料,采用气候倾向率、气候突变、气候变化趋势的持续性等方法,分析近56 a该地区季节性冻土的年际、年代际变化特征。研究发现：（1）在全球变暖的背景下,1960-2015 年新疆塔什库尔干河谷气温变化亦呈上升趋势,升温趋势的持续性较强,升温幅度0.03 ℃·a^-1、0.29 ℃·（10 a）^-1、0.74 ℃·（30 a）^-1。（2）在1960-2015年期间,该地区季节性冻土呈退化趋势,具体表现为;冻结始日推迟,冻结终日提前,年冻结日数减少,年累积冻土厚度减小,最大冻土深度减小。（3）在1960-2015年期间,该地区季节性冻土持续退化趋势持续性强。（4）1960-2015 年新疆塔什库尔干河谷季节性冻土对气温变暖的具体响应呈现为退化状态。（5）按气候升温率Gt;0.034~0.046 ℃·a^-1 计算,在气候变暖背景下,该地区季节性冻土到2050 年（较2000 年）的冻结始日将推迟12~15 d、年冻结日数将减少21~27 d、年累积冻土厚度将减少36.3%~46.7%。     

基于格点数据的1961—2016年中国气候季节时空变化

研究基于中国气象局发布的气候季节划分标准（QX/T152—2012）,选取国家气象信息中心发布的中国地面气温日值0.5°×0.5°格点数据集（V2.0）,运用改进的多元回归模型解释了中国常年气候季节空间变化,通过线性趋势和极点经验模态分解（ESMD）分析了1961—2016年气候季节分布面积、持续日数及其开始日期的变化趋势。结果显示：中国大陆分布的主要气候季节有常冬区、无冬区、无夏区以及四季分明区,常夏区和常春区暂无分布;根据常年和多年气候季节分区面积变化来看,常冬区分布范围呈显著缩小趋势,无冬区范围显著扩大,无夏区和四季分明区范围变化不明显,常年气候季节范围变化区域主要集中在青藏高原和内蒙古高原海拔较高地区,其余地区几乎没有变化;常年和多年气候季节的四季持续日数变化显著区域主要集中在北方地区,夏季开始日期的提前导致内蒙古高原中西部、河西走廊以及新疆东部的持续日数变化显著增加,冬季开始日期的推后造成这些地区冬季持续日数减少,高海拔地区持续日数变化比平原地区更显著。研究揭示的中国气候季节的分布和变化特征可以为气象预报以及气候区划提供参考。     

基于MODIS数据的蒙古高原积雪时空变化研究

利用Terra卫星和Aqua卫星提供的2002年9月1日~2017年5月31日每日积雪覆盖产品MOD10C1和MYD10C1，提取蒙古高原积雪日数、积雪面积、积雪初日及积雪终日信息，得到蒙古高原积雪特征分布和变化趋势，同时，结合蒙古高原108个地面气象观测站的气温资料，分析研究区积雪变化特征和气温的关系。结果表明：（1）蒙古高原平均积雪日数在60～90 d之间，积雪初日主要分布在315～335 d之间，积雪终日大多集中在31～61 d之间，蒙古高原东部地区积雪初日有明显的提前趋势，西南地区积雪终日有明显的提前趋势。（2）积雪面积在积雪季内呈 “单峰型”，1月份为积雪面积最大月，年均积雪面积呈微弱的下降趋势。（3）最大积雪覆盖面积与温度具有明显的相关性，稳定积雪覆盖区的临界温度大概介于-11~-8 ℃之间。（4）温度是影响积雪特征变化的重要因素。     

中国降雪气候学特征

利用逐日地面降雪观测资料,分析中国25oN以北范围内降雪量、降雪日数、雪带分布和各强度降雪的气候学特征,得到以下结论:①雪季长度与年降雪日数在东部呈纬向分布,大兴安岭北部最长(>210 d),长江以南最短(常年无雪或偶尔降雪);在西部青海省南部和西藏自治区北部最长(>300 d),滇、川、藏交界处及新疆自治区北部较长,南疆较短(<60 d)。年降雪量东南部最少,东北和西北北部较多(>30 mm),青海和西藏降雪量最多(>60 mm)。平均降雪强度江淮一带最大。②根据雪季降雪频次划分中国的雪带,东北大部、内蒙自治区东部、新疆北部、青藏高原大部、秦岭等地区为常年多雪带;长江以南的滇南、四川盆地、江浙沿海等地区为永久无雪带;其余地区为常年降雪带和偶尔降雪带。③不同区域各级降雪日数占总降雪日数的比例都是暴雪日数最少,大雪日数其次,小雪日数最多;但中雪降雪量占总降雪量的比例在东北北部、华北、西北、新疆、东南、青藏高原东部等区域仅高于小雪降雪量,而在黄-淮地区仅次于暴雪降雪量。④降雪年内分配在东北北部、西北、新疆、青藏高原东部等地区都呈双峰型,最多雪时节在早冬和晚冬、早春,隆冬时节并不是降雪最多时间,黄-淮和东南地区呈单峰型,东南地区峰值更陡。⑤总降雪日数和除暴雪外的各等级降雪日数与地理位置关系较明显,在中国东部主要随着纬度升高增加,在中国西部随海拔高度增加而增加;随着纬度升高,东部和西部的总降雪强度都减小,西部的小雪强度也减小。     

东北地区未来气候变化对农业气候资源的影响

为探求未来气候变化对东北地区农业气候资源的影响,本文基于区域气候模式系统输出的东北地区IPCC AR5提出的低辐射和高辐射强迫RCP_4.5（低排放）、RCP_8.5（高排放）情景下2005-2099年气象资料,通过与东北地区1961-2010年91个气象站点观测资料同化,分析了历史资料（Baseline）、RCP_4.5、RCP_8.5情景下东北地区农业热量资源和降水资源空间分布及其变化趋势。结果表明：① 年均温度空间分布自南向北降低,未来各地区温度均有升高,RCP_8.5情景下升温更明显,Baseline情景年均温度为7.70 ℃,RCP_4.5和RCP_8.5年均温度分别为9.67 ℃、10.66 ℃;其他农业热量资源随温度变化一致,具体≥ 10 ℃初日提前3 d、4 d,初霜日推迟2 d、6 d,生长季日数延长4 d、10 d,积温增加400 ℃·d、700 ℃·d;水资源稍有增加,但不明显。② 历史增温速率为0.35 ℃/10a,未来增温速率最快为RCP_8.5情景0.48 ℃/10a,高于RCP_4.5的0.19 ℃/10a。21世纪后期,RCP_8.5增温趋势明显快于RCP_4.5,北部地区增温更加速。其他农业热量资源随温度变化趋势相一致,但具体空间分布有所不同。生长季降水总体呈增加趋势,但不显著,年际间变化较大;东部地区降水增加,西部减少。未来东北地区总体向暖湿方向发展,热量资源整体增加,但与降水的不匹配可能将会对农业生产造成不利的影响。     

藏北高原土地沙漠化现状及其驱动机制

作为青藏高原主体的藏北高原是我国土地沙漠化三大分布区之－－青藏高原分布区的代表性地域，是研究现代土地沙漠化过程及其形成机制的重要地区。本文从沙漠化土地的类型、面积与分布等方面详细分析了藏北高原土地沙漠化的现状，定性与定量分析相结合探讨了该区现代沙漠化过程的主要影响因子及其驱动机制。研究结果表明，藏北高原是我国重要的沙漠化土地分布区、沙漠化土地面积大、类型多、程度重、分布广、危害重，其形成与发展是自然因素与人为因素、自然过程与人为过程共同作用的结果，其中气候变化是其主要驱动力。     

1963-2012年中国主要木本植物花期长度时空变化

花期物候变化研究对赏花活动安排、园林景观布置和致敏花粉防治等具有重要意义。现有研究对始花期与盛花期的变化趋势已有较为深刻的认识,但很少有研究辨识了花期长度的时空变化。本文基于“中国物候观测网”观测数据,统计了1963-2012年中国42个站点23种广布木本植物的花期长度变化趋势,分析了花期长度变化的时空格局、种间差异和变化形式。主要结论为：所有的259条花期长度时间序列中,61.39%的序列呈延长趋势,其中显著延长的占21.24%（P<0.05）。灌木花期的延长趋势比乔木更加显著。东北地区南部、华中和华东地区的多数站点花期长度主要呈缩短趋势。在东北地区北部、华北、西南和华南地区,大多数物种的花期长度呈延长趋势。花期长度变化趋势在20°N~22°N间最大（0.94 d/a）。西部地区（87°E~112°E）的花期长度变化趋势（平均0.28 d/a）高于东部地区（平均0.05 d/a）。花期长度的总体变化可分为3个阶段：1963-1980年（偏短）、1981-1997年（与多年平均值接近）和2001-2012年（偏长）,但不同物种的花期长度变化存在显著差异。在花期长度延长的序列中,43.39%是因开花始期提前程度大于开花末期;在花期长度缩短的序列中,62.00%是因开花始期提前程度小于开花末期。     

气候变化对东北地区玉米生产的影响

利用气象观测数据、玉米产量及面积资料,分析了东北地区气候变化事实及对玉米生产的影响。研究表明:1971年以来,东北地区≥10℃积温增加了262.8℃,≥10℃积温带(以2700℃为例)平原区向北推进了约200～300km左右,向东扩展50～150km。1991年开始玉米生长季(4～9月)降水量持续减少,年平均水分亏缺量达391.5mm,湿润区缩小,有变干趋势。初霜日推后7～9天,无霜期延长了14～21天,霜冻灾害几率降低。20世纪90年代后,玉米延迟型冷害进入低发期。随着热量资源的增加,玉米可种植区范围不断扩大,种植北界北移东扩,玉米适播起始时间提前。玉米总产、播种面积增加趋势分别为967万t/10a、72万hm2/10a。未来40年东北地区玉米产量以减产为主,与过去30年(1961～1990年)相比平均减产9.5%左右。调整玉米种植布局和品种搭配,依靠水利工程和推广旱作农业技术,选种耐旱、抗病、抗逆性强的玉米品种,是实现东北玉米生产可持续发展的主要措施。     

1961- 2005 年中国霾日气候特征及变化分析

利用1961-2005 年中国霾日统计资料, 对中国霾的时空气候分布特征、变化趋势进行了详细分析, 并探讨了霾变化的可能原因及其与太阳总辐射、日照时数变化的关系。结果表明: 近45 年来, 中国年和四季霾日的空间分布特征均呈现东多西少的空间分布态势, 东部地区集中在三个多发区, 分别为长江中下游、华北和华南; 季节变化, 除东北地区、青藏高原、西北西部四季霾日均很少且变化不明显外, 其余大部分地区均呈现为冬季多, 夏季少, 春秋 季居中的特点。近45 年, 全国平均年霾日数呈现明显的增加趋势, 2004 年为最高值。我国东部大部地区主要呈现增加趋势, 尤其霾多发地区, 如长江中下游、珠江流域及河南西部等 地, 霾日增加幅度大, 趋势显著, 人类活动造成的大气污染物增加及天气气候变化是这些地区霾日呈现增加趋势的可能原因, 我国西部地区和东北大部地区则以减少趋势为主。华北、长江中下游地区、华南地区霾日变化趋势与日照时数变化趋势相反, 霾的增加是造成太阳总 辐射减少的主要原因之一。东北地区、西北地区、西南地区、青藏高原霾日变化和日照时数变化均呈现不明显的减少趋势, 但由于这些地区霾日发生少, 其变化不会对日照时数和太阳总辐射变化造成很大的影响。     

基于NOAA NDVI 的中国植被绿度始期变化

在对1982-1999 年NOAA/AVHRR NDVI 数据集进行缺失处理、平滑处理以及残存误差订正的基础上,利 用基于NDVI 累积频率曲线的Logistic 拟合模型计算生成了各年份全国植被绿度始期数据, 统计了所有气候植被 类型和生物气候区的平均绿度始期,并对不同空间类型植被绿度始期的年际变化趋势与显著性程度、时空变化特 征等做了统计分析。结果表明：①全国大部分地区植被绿度始期呈提前趋势,其中华北平原、贵州东北部、湖南中南 部山地丘陵区、广东西部地区以及内蒙古高原东部典型草原区等明显提前。②植被绿度始期年际波动程度高于10 天的地区主要分布在农业植被区、常绿植被区和草原区,其中河套平原、关中盆地、河南中东部、川西盆地、广东、藏 东南边缘地带以及台湾部分地区超过15 天。③除温带荒漠以外,其它所有植被类型绿度始期均为提前趋势。④从 各生物气候区空间变化来看,随着年积温降低和干旱指数增大,植被绿度始期大致呈推迟趋势;从年际变化来看, 华南、华东、华中、华北、内蒙、东北和青藏区植被绿度始期提前,陕晋和西北区植被绿度始期推迟。⑤受1982～1983 年厄尔尼诺事件影响,各空间类型植被绿度始期分别表现为推迟和提前趋势。     

近34 a青藏高原年气温变化

 对高原地区34 a（1971—2004年）82站共13 883 d的逐日日平均气温、日最高气温和日最低气温资料进行了统计，用REOF方法进行了分区，并讨论了趋势变化，结果表明：①无论年平均气温，还是年平均最高气温和最低气温，以35°N为界的南北变化的区域特征明显。在年平均气温和年最低气温中，西藏地区的累计方差比青海地区大，年最高气温中青海地区的累计方差比西藏地区大。②青藏高原地区年温度的分布主要取决于海拔高度、地理位置和地形的影响，而年温度的标准差与高原地区年降水的分布相似,但趋势相反，标准差大的区域主要在高原的西北部和四川的西南部。③高原大部分地区年平均气温、年最高和最低气温基本上是以增温的趋势为主，高原的西北部地区年平均气温增温幅度最明显，尤其以柴达木盆地增温幅度最大，增加幅度为0.8℃·(10a)-1以上。年最高温度青海的增幅比西藏明显，而年平均最低温度西藏的增幅比青海明显。