博州地区气候生产力对区域气候变化的响应

根据博尔塔拉蒙古自治州(简称博州)地区3个气象站近30 a气温和降水的连续数据,运用Tharnthwaite Memoriae模型,对博州地区气候生产力的时空序列进行了分析和预测。结果表明,博州地区年平均气温在波动中呈上升趋势,增长率为0.06℃·10 a-1;年平均降水量在近30 a来总体呈增多趋势,平均每10 a增加3.2 mm。气候生产力在近30 a来呈增长趋势,平均每年增长242.5 kg·hm-2。降水和温度是决定气候生产力的主要因素,降水对气候生产力高低的贡献率最高,是影响气候生产力的最主要影响因子。"暖湿型"气候对植被生长最为有利。未来若气温提升1～2℃,降水增加10%～20%,博州地区的气候生产力可能增加11.01%～20.18%。"冷湿型"气候和"暖干型"气候则会使气候生产力降低。     

近30a黔西南州气象干旱特征分析

该文利用黔西南州8个气象观测站近30 a(1981—2010年)降水资料、干旱灾情和历年气候整编资料,采用贵州省气象干旱标准中的降水距平百分率分析方法和黔西南州气象干旱与降水量的关系,对黔西南州气象干旱的时间和空间分布特征进行分析,结果表明:黔西南州气象干旱时间分布以秋旱和冬旱最多,春旱次之,夏旱最少,空间分布为北少南多。     

陇中黄土高原气候生产潜力时空变化及水热因子驱动分析

根据陇中黄土高原27个气象台站1971~2013年气象资料,采用Thornthwaite Memorial模型计算气候生产潜力,通过经验正交函数(EOF)方法分析其变化特征。研究表明:研究区域升温明显,降水以及气候生产潜力呈波动性变化,实际产量占气候生产潜力的43.8%(2000~2013年),农业开发力度还待大幅提升。气候生产潜力南高北低,纬向分布差异明显;在热量驱动下温度每降低1℃,气候生产潜力减产22 kg·hm-2·a-1;温度每增加1℃,气候生产潜力增产18 kg·hm-2·a-1,热量不足对农业产量有明显抑制作用;在水分驱动下每减少10 mm降水,气候生产潜力将减产11 kg·hm-2·a-1;降水每增加10 mm时,气候生产潜力将增加10 kg·hm-2·a-1。在热量、水分双驱动时气候生产潜力同步叠加了水热条件的共同影响,加大水热供应量将会有效提升农业产量,并且使气候生产潜力差异性变化趋缓。驱动效益分析将陇中黄土高原划分为4个区域,在不同区域农业发展需要因地制宜,区别对待。     

黔西南近30a降水时空变化特征分析

利用贵州省黔西南州8个台站1982—2011年的逐月降水资料,采用Morlet小波分析、一元回归分析、Mann-Kendll法对黔西南州30 a降水序列变化进行分析,对小波的功率谱变化进行了检验,空间场及时间场上给出了黔西南州30 a的降水气候态年及四季分布。结果表明:黔西南州年降水存在多时间尺度特征,30 a时间尺度周期振荡明显,时间上表现为线性减少,空间分布表现为州西部及北部多,东部少;降水的年内分配极不均匀,每年6月前降水量呈逐月增大趋势,且增幅逐月增大,至6月达到年内最大值,之后月降水量呈下降变化,且变幅逐月减小;季节变化特征明显,夏季降水最多,占全年降水量的55%,冬季最少为5%;近30 a黔西南州降水量一直呈减少趋势,比较明显的突变点是1989年;Morlet小波分析结果表明黔西南州季节降水具有较明显的周期变化规律,30 a降水量在年际尺度上存在6 a、2 a的周期振荡。     

黄淮海地区植被活动对气候变化的响应特征

基于1982 -2003年GIMMSNDVI遥感数据和气象资料, 综合运用趋势分析、相关分析、奇异值分解等方法, 分析我国黄淮海地区植被活动对气候变化响应的时空特征。结果表明:黄淮海地区整体气候变暖趋势比较明显, 干旱化尚不显著, 年平均植被NDVI表现为略微增加的趋势。在年尺度上, 温度是敏感性最强的气候因子, 全年温度、降水、相对湿度对植被NDVI动态变化具有正效应, 而蒸发量具有负效应; 在季尺度上, 温度、降水的敏感性最强。自然植被对降水的敏感性最强, 其次是温度; 农业植被对温度的敏感性最强, 其次是降水。植被对气候变化响应的空间特征表现为, 植被主要生长季平均NDVI与温度距平场空间结构一致, 与蒸发量距平场反位相对应, 与降水量距平场呈北、南部正负相反分布, 与相对湿度距平场呈南、北向正负相反的空间分布。     

气候变化对河西走廊中部地区主要农作物的影响

利用河西走廊中部的张掖市6县区30 a(1981～2010)的气温、降水数据及主要农作物春小麦、玉米的生育期及产量资料,运用数理统计和积分回归进行统计分析了河西走廊中部30 a来的气候变化(温度、降水)特征及气候变化(气温、降水)对主要农作物(春小麦、玉米)生育期及产量的影响。结果表明,随着气候变暖,河西走廊中部30 a年来平均气温总体呈上升趋势,气候倾向率为3.85℃/100 a,各地年降水量均明显增加,年平均降水量从1980年代的191.1 mm增加到近10 a的210.5mm;河西走廊中部气候变暖使该地区春小麦、玉米播种期提前,使小麦的生育期缩短,玉米的生育期延长。气温升高对春小麦、玉米不同生育期及产量形成的影响效应不同;降水增多对春小麦、玉米的各生育期及产量形成呈现出不同的影响效应,且影响效应表现出地域性差异。     

1961—2020年河南省气候变化及其对气候生产力的影响

根据1961—2020年河南省15个气象站点逐月平均气温和降水量资料,基于Thornthwaite Memorial模型估算了1961年以来年河南省逐年气候生产潜力。采用数理统计、反距离加权插值、R/S分析等方法,分析了过去60 a河南省年平均气温、年降水量和气候生产力的时空变化特征,并定量评估了气候变化对气候生产力的影响。研究表明：(1)近60 a河南省气候总体趋于暖干。其中,年平均气温的气候倾向率为023 ℃/10 a (p<005),东北部增温明显;年降水量气候倾向率为-298 mm/10 a(p>005),南部降水减少较多。(2) 在气候暖干化背景下,近60 a河南省气候生产力气候倾向率为728 kg/(hm2×10 a)(p>005),呈不显著上升趋势,东部地区增速较快。(3) 河南省气候生产力变化主要受气温和降水的双重影响,气温和降水贡献率分别为214%和786%,降水是影响该区域气候生产力变化的主要因素。在现有温度的条件下,降水的增加有利于降低该区域内降水贡献率。空间上,河南省降水贡献率总体上呈由西北向东南递减的趋势,其中新乡降水贡献率最大,为951%。(4) 1961—2020年河南省年平均气温、年降水量和气候生产力的Hurst指数分别为100、043和058,未来气候可能趋于暖湿,气候生产力未来可能继续呈上升趋势。     

两种生产力模型在内蒙古的应用分析

两种生产力模型在内蒙古地区应用结果表明:①近10年内蒙古地区生产力下降明显,尤其在呼伦贝尔市西部、通辽市和赤峰市部分地区。②两种生产力模型在寒冷区和干旱区的主要影响因子是低温和干旱,主要限制因子地区差异明显。结合下垫面植被状况来看两种生产力模型在内蒙古东北部应用效果较差,西部区无明显差异。③同期30年内蒙古温度呈显著增加趋势,降水下降趋势属正常气候波动。④近30年植物气候生产力与净第一性生产力平均偏高1.58 t·hm-2·a-1,前者年际波动较大,稳定性不如净第一性生产力。综合来看,两种生产力模型主要考虑了年平均温度和降水,对雨热同期的东北地区评估性较差,如果生产力模型采用地区生长季气象条件代替年度平均,就能更好体现地区植被实际生产潜力,这也是当前生产力评估模型进一步改进的关键所在。     

近25 a气候变化对江苏省粮食产量的影响

利用1986-2010年江苏省63个气象站的常规气象数据和粮食单产统计资料,分析了苏北、苏中、苏南地区和江苏全省三种时间尺度的气候变化特征;基于自助抽样(bootstrap)和一元线性回归的方法,研究了各区和全省粮食产量对作物年(11月一次年10月)、夏粮—秋粮生长季(11月-次年5月和6-10月)和月尺度气候要素的响应;并定量评价了过去25 a气候变化对各区和全省粮食产量的影响以及各气候要素的贡献.结果表明:1)在作物年、夏粮—秋粮生长季以及月尺度上,三区和全省各气候要素均发生了不同程度的变化,且存在一定的时空差异.在不断发展的农业管理措施和技术以及气候的共同作用下,三区和全省粮食单产显著(p＞0.01)增加,其中,全省增加趋势为66.89 kg·hm-2·a-1.2)除苏南地区对作物年尺度上的气候变化响应不显著外,粮食产量对降水的不随时间变化的负响应关系(即随降水的增加而减小,减小而增加)均在不同时间尺度和地区得到了体现,说明降水对这些地区粮食生产的影响十分重要;其中,苏北、苏中和全省粮食产量随作物年降水的增加(减少)而减小(增加),平均速率分别为0.19％·(10 mm)-1、0.09％·(10 mm)-1和0.11％·(10 mm)-1.3)三类模型结果均显示气候变化使得苏北、苏南和江苏粮食产量减小,但结果略有差异,其中,利用月气候要素建立的模型C的结果显示气候变化对粮食单产(总产)的影响最大,其均值分别为-6.51％·(10 a)-1(-11.28×108kg· (10 a)-1)、-3.27％·(10 a)-1(-2.36×108 kg·(10 a)-1)和-1.34％·(10 a)-1(-4.45×108kg·(10 a)-1).另外,为了系统而全面地评估气候变化对粮食产量的影响,考虑月尺度的气候变化的影响是十分必要的.     

无定河区域1981～2001年植被生产力和水量平衡对气候变化的响应

基于土壤-植被-大气系统过程模型(VIP模型)和NOAA-AVHRR遥感信息,模拟了1981～2001年黄土高原无定河区域(36～40°N,108～111°E)植被总第一性生产力(GPP)和水量平衡的时空变化特征及其对气候变化的响应.结果表明:该研究区域1981～2001年间气候有明显变暖趋势,斜率为0.08℃·a-1,降水量下降,斜率为-3.2 mm·a-1.GPP年总量1998年前呈上升趋势,之后呈下降趋势,平均值为289g·m-2·a-1(C),最大值和最小值分别为377 g·m-2·a-1(C)(1994年)和143 g·m-2·a-1(C)(2001年).年降水量、蒸散量和径流量随时间都呈下降趋势,且其空间分布有明显的由南向北梯度递减特征.     

近39 a祁连山及其周边地区降水量时空分布特征

利用欧洲中期数值预报中心ERA-Interim再分析数据集1979—2017年3 h降水资料,分析祁连山及其周边地区降水量时空分布特征。结果表明:研究区平均年降水量为232.4 mm,年降水量有增加趋势,气候倾向率为24.7 mm·(10 a)~(-1),其中半湿润区增加最为明显,气候倾向率达45.9 mm·(10 a)~(-1);研究区降水量于1996—1997年之间发生突变,年降水量在2000年后显著增多;季节降水量夏季最大,占年降水的54.08%,冬季最小,占年降水的3.88%;月降水量7月最大,为45.1 mm,12月最小,仅为2.7 mm;日降水量有2个峰值,最大峰值出现在14:00—20:00,次峰值出现在05:00—08:00。年降水量及其气候倾向率均与地形高度有较好的对应关系,海拔越高降水量越大,最大值出现在祁连山中部的高海拔地区;年降水量场多呈西北—东南向分布,中部和东部地区降水量较大。     

环杭州湾地区自然植被净初级生产力的变化特征及其成因

利用1971—2006年环杭州湾地区25个气象站的降水、温度和云量资料及全球CO2年平均体积分数资料,采用LPJ全球动态植被模式（Lund-Potsdam-Jena Dynamic Global Vegetation Model）,通过模拟环杭州湾地区的植被年净初级生产力（Annual Net Primary Productivity,ANPP）,分析了该地区ANPP的变化特征,并探讨了植被ANPP变化的可能原因。结果表明：1）就环杭州湾地区,36a间植被ANPP均表现出不同程度的增加,尤其以嘉兴市北部、绍兴市东部较明显;全区平均增加速率为1.5243g·m-2·a-2;2）通过多元线性回归分析发现,环杭州湾地区平均云量与植被ANPP的关系最为密切,偏相关系数为-0.5175,而温度、降水与植被ANPP的关系不明显;同时,植被ANPP对气候变化的响应存在一定的地域性差异;3）在全区平均情况下,36a间由温度下降、降水增加、云量减小、CO2体积分数升高引起的植被ANPP变化趋势分别为-0.0813、-0.0171、0.7601、0.8673g·m-2·a-2,其对应的贡献率分别为-5.18%、-1.09%、48.38%、55.21%。由此可见,该地区植被ANPP变化的主要强迫因子是CO2体积分数和云量,而降水变化对植被ANNP的变化作用不大。     

吴起县2000—2013年植被NPP变化特征

利用美国蒙大拿大学运用生物地球化学模式(Biome-BGC)估算出的净初级生产力产品(MOD17A3),研究吴起县2000—2013年植被净初级生产力(net primary productivety,NPP)的变化特征。结果表明:吴起县2000—2013年年均NPP变化范围在156.92~275.37gC·m-2·a-1,平均值为218.27gC·m-2·a-1,14a植被NPP在波动中呈显著增加趋势(P0.01);全县85.93%面积的NPP变化百分率在10%~50%,年均NPP变化百分率-10%的区域主要分布在吴起县县城周边,年均NPP变化百分率为-10%~0%的区域主要分布在吴起县西北部地区铁边城镇及王坬子乡等地,年均NPP变化百分率为0%~10%的区域主要分布在吴起县城以北及以西地区,植被NPP变化百分率50%的区域分布在吴起县南部白豹乡、楼坊坪乡及长官庙乡部分地区。     

近55a新疆植被净初级生产力的时空变化

利用大气植被相互作用模型AVIM2分析了时间长度为55 a、空间分辨率为0.05°×0.05°的新疆植被净初级生产力(NPP),分析了气候变化下NPP的时空演变特征,并研究了其与气温和降水量的关系。结果表明,(1)近55 a新疆NPP平均值为92.4 gC·m~(-2),其中1993年最高为107.1 gC·m~(-2);2014年最小为79.0 gC·m~(-2)。近55 a新疆NPP总量的时间动态变化呈缓慢增加趋势,每10 a的递增速率约为1.8 gC·m~(-2)。(2)夏季是NPP最大的季节,其次是秋季,春季列第三位。山区NPP值较平原高。(3)新疆NPP对降水量变化呈显著正相关,气温的变化对NPP的影响不显著,说明降水的增加相对气温的升高,对新疆植被净初级生产力的变化有着更加积极的影响。     

定西市近47年气温、降水变化特征分析

甘肃省定西市是典型黄土高原半湿润半干旱过渡区,该区域地处气候变化敏感区和生态环境脆弱带。基于定西市7县(区)1967—2013年气温、降水等资料,应用统计距平分析和线性趋势分析方法,分析了定西市近47a气温、降水变化的时间和空间特征。结果表明:(1)全市年平均气温呈上升趋势,气候倾向率为0.355℃/10a;冬季气温增速最大。(2)全市降水量呈减少趋势,降水量递减率为11.026mm/10a;秋季降水量递减率在四季中最为明显。(3)就空间分布而言,漳县、陇西和岷县一带增温较快,渭源、临洮、漳县和岷县降水减少趋势较大。     

乌鲁木齐河流域参考作物蒸散量时空变化特征

根据乌鲁木齐河流域5个气象站近30a的地面气象观测资料.应用1998年FAO最新推荐的Penman-Monteith公式计算了各月参考作物蒸散量ETo,在此基础上,分析了ETo的月际和年际变化特征,并探讨了各气候要素和海拔高度与ETo的相关关系。结果表明,乌鲁木齐河流域ETo空间变化较大。从山前冲洪积平原的人工绿洲区到高寒地带的乌鲁木齐河源头ETo多年平均值呈明显递减趋势,平均垂直递减率为17.3mm.（100m）-1;30a来,流域各站的年参考作物蒸散量ETo均呈递减趋势,递减速率为-0.05mm.a-1～-5.21mm.a-1;ETo与平均气温、平均最高气温、平均最低气温、空气相对湿度、风速、日照时数、降水量和小型蒸发皿蒸发量均具有较好的相关性;造成近30a乌鲁木齐河流域参考作物蒸散量呈递减趋势的气候原因是：气温、空气相对湿度升高和降水增多以及风速、日照时数减小等气候变化综合作用的结果。     

近50a锡林浩特市降水量变化特征及干旱灾害统计分析

干旱是影响锡林郭勒畜牧业发展最主要的自然灾害之一。文章基于多年降水观测资料,以及《北方草原干旱标准》中降水距平百分率指标的划分依据,详尽分析了锡林浩特市干旱发生的年、季节特征,结果表明:(1)降水量的年代变化呈现明显的规律性:20世纪60、80年代、21世纪前10a年均降水量低于多年平均值,20世纪70、90年代、2010—2014年年降水量高于多年平均值;(2)春季、夏季与年降水量的变化规律一致;冬季降水量的变化比较独特,尤其是2000年以后表现出显著高于多年平均值的变化趋势;(3)锡林浩特市特旱发生概率为9.26%,即10a一特旱;重旱发生概率为20.99%,即5a一重旱;中旱发生概率为24.69%,即4a一中旱;轻旱发生概率为14.81%,即7a一轻旱;无旱发生概率为30.25%,约占1/3。     

大豆生育期内气候资源变化特征及未来情景预估

用江苏淮北20个气象台站1961—2012年气象观测资料与RegCM4区域气候模式,在RCP4.5和RCP8.5排放情景下的模拟数据,应用数理统计方法,分析和预估了大豆生育期内光、温、水等农业气候资源的变化特征。结果表明:近52 a,≥10℃活动积温各年均在3 100℃·d以上。1980s变化较为平稳,1990s上升趋势显著,且年际波动较明显。日照时数与太阳总辐射呈显著下降趋势,线性趋势分别达到了-4.9 h·a-1、-7.6 MJ·m-2·a-1,2000年之后基本上都低于气候平均值。降水量在1960s呈现下降趋势,1970s、1980s波动较平稳,1990s后期开始显著上升,而水分盈亏则以正值为主。在未来两种气候情景下,光、温、水资源的年际波动都比较大,气候极端事件可能将增多;活动积温为正距平,且呈现增加趋势,太阳净辐射也为正距平,水分盈亏以正距平为主。     

科尔沁地区年降水波动与空间分异特征

降水波动是气候变化研究的主要内容之一,同时是一个环境变化的重要指标和植被生产力预测的首选因素。本文以科尔沁地区18个气象观测站点1961—2015年逐日降水数据为基础,根据多年平均降水量将科尔沁地区划分为4个区,分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ区,并且综合运用小波分析方法,分析了科尔沁地区近55年来降水变化的时空特征。研究表明,在统计学特征上Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ区在研究期内年均降水量分别为337.4±76 mm、369.2±73.2 mm、422.6±68.8 mm和483.4±97.1 mm,波动空间分异特征主要表现在降水量从东南(Ⅳ区)到西北(Ⅰ区)逐渐减少,变化趋势逐渐复杂;从降水年代际变化特征来看,降水距平值增加时Ⅰ区降水距平百分比最大,为12.95%;降水距平值减小时Ⅰ区偏离平均值最大,距平百分比为-19.26%。从小波分析结果来看,降水量年际波动存在多个主周期,其中最显著的周期为5~11年和23~32年,且从东南到西北其周期震荡性逐渐减弱,周期变化时间缩短。从周期性的强弱来看,在具有共性23~32年周期内,26~32年时间尺度模值较大,说明该时段是降水量周期变化较明显时期;5~11年时间尺度的周期变化次之,其他时间尺度的周期性变化较小。从空间分区的小波方差分析结果来看,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区的降水主周期在10~11年之间,而Ⅳ区为25年,说明科尔沁地区在年降水量小于450 mm的区域降水波动特点一致,大于此值则变化规律明显不同。从年降水量多-少的周期性变化规律可以推测,科尔沁地区在2016—2020年期间将一直处于降水偏少期。     

定西市近47 年气温、降水变化特征分析

甘肃省定西市是典型黄土高原半湿润半干旱过渡区,该区域地处气候变化敏感区和生态环境脆弱带。基于定西市7县（区）1967—2013年气温、降水等资料,应用统计距平分析和线性趋势分析方法,分析了定西市近47 a气温、降水变化的时间和空间特征。结果表明：（1）全市年平均气温呈上升趋势,气候倾向率为0355 ℃/10 a;冬季气温增速最大。（2）全市降水量呈减少趋势,降水量递减率为11026 mm/10 a;秋季降水量递减率在四季中最为明显。（3）就空间分布而言,漳县、陇西和岷县一带增温较快,渭源、临洮、漳县和岷县降水减少趋势较大。