近50年东北地区热量资源变化特征

利用1951—2005年东北地区100个气象站日平均气温资料,得出各年代稳定通过10℃,0℃积温及其持续天数和起止日期分布的变化,进而分析了气候变暖背景下东北地区热量资源的变化特征。结果表明:东北地区气温持续增暖,线性趋势达0.4℃/10 a,较我国其他地区更为显著,且与各热量资源指标有较好的相关性。东北地区气候变暖使得稳定通过10℃,0℃积温普遍显著升高,且稳定通过10℃,0℃积温的持续天数也普遍显著增加;稳定通过10℃,0℃积温和持续天数的等值线在东北平原和相对平坦的内蒙古高原向北大幅度推进,而在山区有向高海拔地区抬升的趋势;稳定通过10℃,0℃积温持续天数普遍增加是受到起始日期提前和终止日期延后的影响,而且起始日期提前比终止日期延后的影响更明显。东北地区热量资源的变化有利于东北地区粮食产量的提高和稳定。     

近52 a铜仁市热量资源变化特征分析

为了解气候变暖对铜仁市热量资源变化的影响,对农业热量资源利用及农业经济的发展提供科学依据,该文基于铜仁市近52 a(1960—2011年)的日平均气温数据,采用线性倾向估计等统计方法,分析界限温度0℃、5℃、10℃及15℃的起始日期、终止日期、持续天数和积温的变化特征。结果表明:1960—2011年期间热量资源呈显著增加趋势。≥0℃、≥5℃、≥10℃和≥15℃的积温和持续天数普遍显著增加,≥0℃、≥5℃、≥10℃和≥15℃的年均积温分别为6 285. 51℃·d、5 976. 0℃·d、5 412. 2℃·d及4 614. 9℃·d,分别以59. 4℃/10 a、54. 8℃/10 a、48. 9℃/10 a及79. 4℃/10 a的速率显著增暖。初始日期整体表现为提前趋势,终止日期则为延后趋势。持续天数显著增加,积温显著增强。     

1990年以来鲁南地区热量资源的变化及未来趋势

为了解1990年以来鲁南地区热量资源变化情况,将资料分为近15 a(1991—2005)及前30 a(1961-1990年)两组,用K-W检验分析两组样本是否有显著差异,并用一元线性回归模型的回归系数估算未来气候变暖时热量资源的变化。结果表明:1991-2005年鲁南地区与前30 a相比,年平均气温明显升高,≥0℃及≥10℃积温及持续日数明显增加,无霜期明显延长,热量资源显著增加。当未来气候变暖时,年平均气温每升高1℃,≥0℃积温将增加308~309℃.d,持续日数延长15~16天,≥10℃积温将增加235~248℃.d,持续日数延长6~8天,无霜期将延长9~14天。     

洞庭湖生态经济区热量资源变化特征

基于洞庭湖生态经济区25个地面气象观测站1961-2013年的逐日平均气温、最高气温和最低气温观测资料,组合成100项热量特征指标,利用统计方法系统性分析该区域的热量资源变化特征,并采用贡献率探讨了最高、最低气温在年平均气温变化中的作用。结果表明：洞庭湖生态经济区不同气温要素的空间分布形态不同,日平均气温≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃、≥20℃的积温空间分布形态一致,均呈西低东高分布;稳定通过0℃、5℃、10℃、15℃、20℃的初、终日期在区域内相对集中。年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温均呈显著或极显著上升趋势,但存在升温的不均匀性,气候变暖以最低气温升高为主要特征,最高气温在春季起到升温加速作用,导致洞庭湖区春季气温上升速率较其他季节大。气候变暖带动日平均气温≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃、≥20℃的积温呈极显著上升趋势,但升温的不均匀性直接关联到稳定通过一定界限日平均温度初、终日期的变化及积温突变时间的变化,5℃、15℃初日呈显著提前趋势,≥0℃、≥5℃、≥10℃积温增加突变时间与最低气温相近,≥15℃、≥20℃积温增加突变时间与最高气温相近。     

1951-2013年浙江热量资源变化研究

基于1951—2013年浙江71个常规气象站逐日气温资料和1971—2013年土温资料,采用M-K检验、气候倾向率等气候统计诊断方法,分析浙江地区气温、地温、农业界限温度等热量资源要素的变化规律及气候变化下浙江热量资源区划的年代际变化特征,以期为充分利用气候资源、优化农业结构和作物引种提供科学依据。研究结果表明：1）1951—2013年浙江四季和年平均气温变化幅度分别为0.24 ℃·10a-1(P0.01)、0.10 ℃·10a-1(P0.05)、0.14 ℃·10a-1(P0.01)、0.14 ℃·10a-1(P0.05)和0.18 ℃·10a-1(P0.05),突变起始年分别为1997、2005、2002、1993和1999年;2）1951—2013年浙江平均极端最高、最低气温的气候倾向率分别为0.10 ℃·10a-1(P0.01)和0.30 ℃·10a-1(P0.10);3）土温与农业密切相关,0—20 cm土温与日平均温度通过0.01显著性相关;4）气候变暖导致浙江农业界限温度(0 ℃、5 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃)初日提前、终日延后、持续天数和积温增加,农业界限温度初日、终日、持续天数和积温的气候倾向率平均值分别为-3.2～-1.5 d·10a-1、0.3～1.6 d·10a-1、2.8～4.1 d·10a-1、95.7～107.3 ℃·d·10a-1;5）1951—2013年浙江初霜延迟、终霜提前、无霜期增加,初霜、终霜和无霜期气候倾向率平均为-3.62 d·10a-1、1.32 d·10a-1和4.97 d·10a-1;6）气候变暖导致浙江热量资源区划变化显著,2001—2010年淳安建德浦江义乌诸暨嵊州天台三门线以南地区≥10 ℃积温超过5600 ℃·d。     

沈阳地区农作物生长季热量资源变化特征

利用1958-2009年沈阳地区7个气象站逐日平均气温资料,采用常规统计方法分析了农作物生长季界限温度的热量资源变化趋势。以此为地方在气候变暖的环境下,调解农业种植结构,掌握因升温所带来的利弊关系,促进农业经济稳步发展。结果表明：沈阳地区农作物生长季各界限温度普遍存在始日提前、终日推后,持续时间延长,积温明显增多的变化趋势。≥0℃持续日数趋势延长11 d,活动积温趋势增加340 ℃?d;≥5℃持续日数趋势延长13 d,积温趋势增加359℃?d;≥10℃持续日数趋势延长12 d,积温趋势增加305 ℃?d;≥20 ℃持续日数趋势延长8 d,积温趋势增加326 ℃?d。初（终）日的地域分布特点为城市早（晚）于乡村、南部早（晚）于北部;不同界限温度下的积温变化特征为城市多于乡村、南部多于北部。     

用小波分析商河县近40年热量资源变化特征

使用商河县1971—2010年的日平均气温资料,得出稳定通过0℃,10℃积温资料,进而利用小波分析近40a商河县热量资源的变化特征。分析发现:商河县气温持续增暖,线性趋势达到0.17℃/10a,稳定通过0℃,10℃积温与气温变化显著相关也呈增加趋势,且逐年变化有多尺度震荡周期特征。稳定通过0℃,10℃积温持续天数也显著增加。通过分析研究商河县热量资源的变化特征,有助于进一步认识商河县热量资源的变化趋势和周期性特征。     

气候变化背景下秦岭-淮河地区亚热带北界变化

基于1970—2019年秦岭-淮河地区气象站点观测数据,以日均温稳定≥10℃持续日为主要指标,以1月平均气温为辅助指标,借助薄盘样条插值（TPS）及基于数字高程模型（DEM）的普通克里金插值法,探讨秦岭-淮河地区亚热带北界对全球气候变暖及变暖“停滞”现象的响应及变化。结果表明,1970—2019年秦岭-淮河地区日均温稳定≥10℃持续日及1月平均气温均呈不同程度的上升趋势,但二者高低值的分布年份并不相同;50年来亚热带北界在秦岭段出现了明显的向高海拔地区移动的趋势,其中,秦岭南坡共计抬升153.3 m,北坡抬升148.8 m。在变暖“停滞”期间,秦岭南、北坡亚热带北界所处海拔的变化具有较高的同步性,但在1980s至1990s期间差异性较大。1970—2019年亚热带北界在淮河段北移1.3个纬度以上,在115°E附近甚至达到3个纬度,与中国过去2000年亚热带北界曾到达的最北位置相仿;从年代际上来看,亚热带北界在1990s期间北移最明显,黄河流域下游部分区域已由暖温带逐渐转化为亚热带。     

热量指标的一种鉴定方法

近两年来广大气象台站正在开展农业气候分析和区划工作,在考虑热量指标时,主要用气候统计中的日平均气温稳定通过10℃初终日期及≥10℃积温来鉴定热量资源。农业生产及科研部门以≥10℃积温值及天数的多少来衡量一地区的农业气候生产潜力,并作为引种和耕作制度改革的重要依据。但我县用≥10℃积温来衡量热量资源时,发现在不少年份反映不出我地的实际热量状况。如1964、1976年实况是典型的低温年,但气候统计中1964年≥10℃的积温是2377℃,比常年高40℃;1976年≥10℃的积温是     

西北地区热量资源对气候变化的响应特征

基于西北5省（区）150个测站1961～2003年历年日平均气温,引入气候趋势系数和气候倾向率,对〈0℃负积温、〉0℃和〉10℃积温对气候变化的响应特征进行分析。采用EOF分解后的时间系数,利用小波和M-K分析方法,对〈0℃负积温、〉0℃和〉10℃积温的时间演变特征进行分析。结果表明：西北地区〈0℃负积温表现为全区一致增加趋势,平均气候倾向率为52.9℃/10 a,增长最快;〉0℃积温的平均气候倾向率为50.7℃/10 a,西北地区〉10℃积温的平均气候倾向率为49.3℃/10 a,增长最慢。〈0℃负积温、〉0℃和〉10℃积温均从1986年开始增加,在1995年后增加趋势更加明显。1987年是负积温显著增温的突变年份,〉0℃积温在1996年前后发生突变,〉10℃积温在1995年前后发生突变。小波分析结果呈现出〈0℃负积温存在准6 a和准9 a的振荡周期;〉0℃和〉10℃积温存在准8 a变化周期。     

沈阳地区农作物生长季热量资源变化特征

利用1958-2009年沈阳地区7个气象站逐日平均气温资料,采用常规统计方法分析了农作物生长季界限温度的热量资源变化趋势。以此为当地在气候变暖的环境下,调整农业种植结构,探讨因升温所带来的利弊关系,促进农业经济稳步发展。结果表明：沈阳地区农作物生长季各界限温度普遍存在始日提前、终日椎后,持续时间延长,积温明显增多的变化趋势。〉10℃持续日数趋势延长11d,活动积温趋势增加340℃·d;≥5℃持续日数趋势延长13d,积温趋势增加359℃·d;≥10℃持续日数趋势延长12d,积温趋势增加305℃·d;≥20℃持续日数趋势延长8d,积温趋势增加326℃·d。初（终）日的地域分布特点为城市早（晚）于乡村、南部早（晚）于北部;不同界限温度下的积温变化特征为城市多于乡村、南部多于北部。     

近50a河套地区东部≥10℃积温的演变特征及成因分析

利用河套地区东部宁夏22个气象台站4～10月逐日平均气温资料,统计分析了该区域≥10℃积温的时空演变及初日、终日的变化特征,采用复Morlet小波分析方法和Mann—Kendall突变检测方法,揭示了河套地区东部不同区域≥10℃积温的周期及突变特征,并初步探讨了演变成因。结果表明：近50a河套地区东部≥10℃的积温均呈增加趋势,初终日间隔明显延长;≥10℃积温在1997年出现由少到多的突变,在周期上存在3a和9a左右的长周期,主要原因是气候变暖前后大气环流在1997年前后出现了明显的长周期调整。1997年前,500hPa高度场上中高纬度地区,特别是巴尔喀什湖附近易形成低槽,有利于极地冷空气南下影响河套地区东部,造成气温偏低,≥10℃的积温偏小;1997年后,500hPa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少,下游大范围区域内的气温升高,≥10℃积温增加。     

极端高温天气对玉米产量的影响及其与大气环流和海温的关系

高温热害已成为玉米生长过程中的一个重要威胁。本文中,我们定量分析了省份尺度上夏季极端高温日数对玉米产量的影响,结果表明在中国不同省份,当高温指数增加一个标准差时,玉米减产范围为-1.56%~-15.06%,其中以东北、华北地区减产最为严重。进一步分析表明,在1990年代中后期东北、华北极端高温日数显著增加,发生突变。当东北、华北上空500 h Pa位势高度场出现正异常时,天气比较晴朗,入射太阳辐射增加,使得地面温度升高,有利于极端高温天气的出现;而风场上,东北地区尤其是黑龙江盛行西风,经向环流减弱,冷空气不易入侵,使得该区温度偏高,华北地区则以偏南风为主,来自中国内陆的温暖气流被带到该地,为极端高温天气的发生创造有利条件。影响东北极端高温天气的关键海域位于黑潮地区,而ENSO对华北极端高温日数的影响更大,当ENSO指数异常偏高时,西太平洋副热带高压偏东,华北水汽输送通道受阻,水汽辐散,且盛行下沉运动,华北地区易出现高温、干旱天气。     

我国东南部地区青枣种植的热量条件分析

根据前人研究成果,选取≥10 ℃活动积温、年平均气温、冬季日平均气温≤8 ℃的天数、≤-2 ℃的积寒指数作为青枣种植的热量条件指标。利用广东、广西、福建的241个气象台站30 a（1981—2010年）的逐日气象观测资料,对青枣种植的热量条件进行年际、年代际分析,并应用ArcGIS的空间插值方法推算各指标的年代际空间分布。分析结果表明,21世纪以来,≥10 ℃活动积温≥6 500 ℃·d的面积较1980年代、1990年代分别增加8.77%、4.05%;年平均气温≥18 ℃的面积较1980年代、1990年代分别增加8.89%、4.69%,种植北界有所北移;适宜青枣生长的热量明显增加。冬季寒害严重影响的趋势较1990年代有所减轻,但≤-2 ℃有害积寒0~5 ℃·d的面积较1980年代、1990年代分别增加1.42%、2.78%,且影响区域约占研究区面积的85%;冬季日平均气温≤8 ℃的天数呈减少趋势,但≤-2 ℃的有害积寒、总天数年际波动性变化较大,冬季日平均气温≤8 ℃的天数、≤-2 ℃的积寒指数极大值均出现在福建宁德地区。因此,广东、广西大部地区热条件均适宜青枣种植,但在两广北部、福建仍有遭受严重寒害的可能,应该在具备防寒措施的区域种植。      

基于小波和M-K方法的商丘气温时间序列分析

利用1955-2011年商丘气象站地面逐日气象数据,集成Morlet小波分析法、Mann-Kendall分析法、回归分析法、变异系数等方法,分析商丘气温序列的年、季周期变化特征、突变特征、变化趋势特征及年际变率特征。结果表明：根据回归分析、5 a滑动平均分析,商丘年平均气温呈增加趋势,年际变化倾向率为0.17 ℃/10 a;各季节气温变化趋势差异明显,夏季气温呈下降趋势,年际变化倾向率为-0.08 ℃/10 a,冬春秋季气温呈增加趋势,冬季增温最为显著,冬季气温年际变化倾向率为0.35 ℃/10 a。根据Mann-Kendall分析,年平均气温突变点为1992年,夏季气温不存在明显突变,冬季气温突变点为1986年。根据小波分析,20世纪50-80年代商丘年平均气温存在准17 a周期信号,之后该周期信号消失,80年代和90年代出现准32 a周期信号,在本研究的整个时间序列上存在准5 a和准2 a周期信号,周期信号显示未来几年可能会出现低温年。商丘年平均气温的年际变异系数为0.04,年际变率较小,年际变化较平稳。商丘作为重要的粮食生产基地,集成多种方法的气温变化特征和趋势预测分析,对该区域的农业种植活动具有重要的指导意义。     

浙江省气候变化事实研究

为了区分不均一与局地气候的突变,采用功效不同的SNHT、Buishand、Pettitt 三种均一性检验法对浙江省41 个气象观测站1960—2007 年的温度和降水的观测序列进行检验。通过对三种方法检验的站点数据做气候变化事实研究发现,近50 年浙江省与全球呈现一致的气温年代际变化特征,0.19 ℃/(10 a)的平均气温倾向率比0.13 ℃/(10 a)的全球平均值高,略低于0.22 ℃/(10 a)的全国平均值。全省年平均降水量呈上升趋势,这与中国降水量总体下降的变化趋势相反,但与长江流域以南的变化趋势一致;强降水、高温热浪等极端天气事件频率增大,城市局地气候趋于“ 热干” 化;≥10 ℃的初日提早10 天左右,而终日推迟了近10 天,在持续日数增加的同时,有效积温也相应增大。      

The effects of past climate change on the northern limits of maize planting in Northeast China

Northeast China (NEC) is one of the major agricultural production areas in China and also an obvious region of climate warming. We were motivated to investigate the impacts of climate warming on the northern limits of maize planting. Additionally, we wanted to assess how spatial shifts in the cropping system impact the maize yields in NEC. To understand these impacts, we used the daily average air temperature data in 72 weather stations and regional experiment yield data from Jilin Province. Averaged across NEC, the annual air temperature increased by 0.38 °C per decade. The annual accumulated temperature above 10 °C (AAT10) followed a similar trend, increased 66 °C d per decade from 1961 to 2007, which caused a northward expansion of the northern limits of maize. The warming enabled early-maturing maize hybrids to be sown in the northern areas of Heilongjiang Province where it was not suitable for growing maize before the warming. In the southern areas of Heilongjiang Province and the eastern areas of Jilin Province, the early-maturing maize hybrids could be replaced by the middle-maturing hybrids with a longer growing season. The maize in the northern areas of Liaoning Province was expected to change from middle-maturing to late-maturing hybrids. Changing the hybrids led to increase the maize yield. When the early-maturing hybrids were replaced by middle-maturing hybrids in Jilin Province, the maize yields would increase by 9.8 %. Similarly, maize yields would increase by 7.1 % when the middle-maturing hybrids were replaced by late-maturing hybrids.     

基于UTCI指数的1980—2019年中国夏季人体舒适度变化特征分析

基于ERA5-HEAT再分析资料中的通用热气候指数（UTCI）数据,利用旋转经验正交函数（REOF）方法将我国划分为8个区,分别为长江、华南、华北、西北、东北、北疆、南疆和西部地区。分析了1980—2019年我国夏季不同地区人体舒适度的变化特征,并初步解释了UTCI变化的原因。主要结论如下：我国夏季UTCI呈不断增加趋势,其中西北地区增速最快（平均增率为0.053℃/a),且西部、西北和南疆地区夜间UTCI相较白天增加更明显,主要表现为这些地区的UTCI最小值增率分别较其最大值增率偏高了112%、34%和33%。随着UTCI的上升,我国大部分地区（西部除外）的热不舒适天数及发生热不舒适持续事件的频次都呈增加趋势,其中增率最大的区域是华北地区,分别为1.7 d/(10 a)和2.4次/(10 a)。从气候影响因子的分析发现,我国夏季UTCI增加的原因是气温、露点温度和平均辐射温度的增加以及风速的减少。其中,气温是UTCI增加的主要气候因子,平均贡献率为49%;辐射是大部分地区（西部和华南除外）的第二大因子,而其他因子对UTCI的贡献率主要与各地区的变率大小有关。