气候变化对半干旱雨养农业区春小麦生长的影响

利用甘肃省定西农业气象观测站1986—2004年的观测资料，就气候变化对黄土高原半干旱雨养农业区春小麦生长的影响进行了初步探讨。结果表明，近19年来该地区气候变化呈现暖干化趋势，春小麦对气候变化的响应表现在生长季提前、生长期缩短、产量下降。相关分析也显示，降水量对春小麦生长的影响程度要高于温度。在春小麦整个生长发育过程中，其阶段生长和产量对气候变化的响应不完全一致：气候变化使该地区春小麦出苗期、拔节期、抽穗期和成熟期的出现时间均提前，而乳熟期出现时间推迟，导致播种—出苗期的营养生长阶段缩短、出苗—拔节期的营养生长阶段延长、拔节—抽穗期的生殖生长阶段缩短，抽穗—乳熟期的生殖生长阶段延长，乳熟—成熟期的生殖生长阶段缩短，最终造成全生长期缩短。出苗—拔节期、抽穗—乳熟期降水量减少对春小麦产量下降有显著的正效应（P<0.05），拔节—抽穗期的增温对产量有极显著的负影响（P<0.01）。预计随着未来全球气候进一步的变暖和半干旱区降水量的减少，将会更加严重影响春小麦的生长发育。     

1991—2015年三江源河曲高寒草甸干湿状况及牧草产量变化的气候归因研究

以三江源东部河曲高寒草甸为研究对象,通过分析1991—2015年气温、降水、潜在蒸散、湿润指数和牧草产量变化特征,探讨了地区干湿状况对牧草产量的影响。研究表明：1991—2015年河曲高寒草甸潜在蒸散以3.5 mm·a^-1的速率增加（P<0.01）,在年降水量按2.3 mm·a^-1呈非显著性（P>0.05）增加的趋势下,地区干湿状况基本保持平稳（多年均值为0.52）,隶属于半湿润气候区。25年来牧草干重产量平均为303.7 g·m^-2,并以3.0 g·m^-2·a^-1的速率下降。分析牧草产量与影响干湿状况的气候因素之间的相关性发现,气温对牧草产量影响不明显（P>0.05）,降水量表现为正相关关系（P>0.10）,说明该区域降水是牧草产量提高与否的主导因素;牧草产量与潜在蒸散表现为负相关关系（P>0.10）,与湿润指数表现为正相关关系（P>0.10）;在生长季时期,牧草产量与降水量、潜在蒸散和湿润指数的相关性关系达到了显著水平（P<0.10）,说明牧草产量在生长季对地区环境条件湿润与否较为敏感。     

疏勒河流域山前区降水量变化趋势分析

选取疏勒河流域山前代表站党城湾、昌马堡、鱼儿红、玉门市站1978-2014年实测逐月降水与气温资料。利用距平分析法、坎德尔秩次相关检验法、皮尔逊Ⅲ型降水量频率曲线、降水量模比系数等相关水文统计方法对流域内山前区降水量、年均气温变化趋势进行分析,结果表明山前区降水量有自东南至西北递减的趋势,降水量年内分布不均匀,年际分布呈周期性增减过程,山前区降水量与年均气温长系列变化呈增加趋势     

气候变暖对甘肃干旱气象灾害的影响

应用甘肃80个地面气象站1960-2005年的降水量和气温序列资料,分析了降水量和气温的变化趋势以及降水量和气温的变化对干旱气象灾害的影响.结果表明:甘肃全省年平均气温总体呈明显升高趋势,年降水量总体呈明显减少趋势;甘肃气候变化总体呈暖干趋势.其中,河西呈微弱的暖湿趋势,河东呈显著的暖干旱趋势.3~10月全省年平均降水量与干旱受灾面积和粮食减产量呈显著负相关,全省平均气温与干旱受灾面积和粮食减产量均呈显著正相关.气候暖干化趋势对农业产生的负面影响,是导致干旱受灾面积扩大、粮食减产量增加的主要原因,同时也影响粮食安全.     

1981-2006年西北干旱区NDVI时空分布变化对水热条件的响应

气候是植被变化的重要驱动因子. 利用1981-2006年GIMMS归一化植被指数（NDVI）时间序列数据,结合68个气象站降水、气温数据和DEM地形数据等资料,研究分析了西北干旱区植被活动的年、季变化和空间差异. 结果显示：在1981-2006年的26 a,西北干旱区植被的覆盖率增加了4.5%,年平均NDVI增加了3.2%;植被的生长季延长,主要表现在生长季的推迟. 从总体来说,植被覆盖率、生长季和NDVI值在2000年以前显著增加,而在2000年以后都呈现减小的趋势;其中,减少明显的区域是在伊犁河谷、中天山及平原区,在河流上游山区或源头以及部分河流两岸呈现增加态势;在年际变化上,大部分区域的气温、降水与NDVI相关性不强. 而年平均气温在4.58 ℃以下低温区和年降水在180 mm以上的相对湿润区,气温和降水都呈现正相关;在季节变化上,NDVI值在春季和秋季与温度相关显著,而夏季与降水相关性强. 2000年以后,植被覆盖率和NDVI值开始出现降低趋势与气温持续升高、降水量增幅下降有关.     

2001—2019年横断山区积雪时空变化及其影响因素分析

基于MOD10A2积雪产品提取横断山区积雪日数及积雪覆盖率等信息,结合横断山区129个地面气象站点的气象数据,采用趋势分析、相关分析及随机森林回归模型等方法分析了横断山区积雪时空分布特征及其影响因素。结果表明：年平均积雪覆盖率的年际变化呈不显著的下降趋势;年内变化呈“单峰”型曲线,其中3月积雪覆盖率最大,为55.04%。海拔3 000 m以上的积雪覆盖率较为稳定,海拔1 000~3 000 m之间的积雪覆盖率波动较大。受暖湿气流和地形影响,阴坡积雪覆盖率大于阳坡。横断山区积雪日数的分布具有纬度地带性,北部山区积雪分布广泛且积雪日数高,南部云贵高原积雪日数低。年均积雪日数介于55.16~79.47 d,积雪日数在28.46%的地区呈减少趋势,在21.66%的地区呈增加趋势,其中呈显著减少和显著增加的地区分别为2.65%和0.68%。中部康定市、九龙县及其周边地区减少趋势明显,北部杂多县—若尔盖县一线的高海拔山地增加趋势明显。积雪日数整体上与降水量、相对湿度呈正相关,与风速、气温和日照时数呈负相关。与降水量呈显著正相关的地区主要分布在西北部杂多县、称多县;与风速呈显著负相关的地区主要分布在西北部称多县、中部康定市;与气温呈显著负相关的地区主要分布在中部九龙县、西北部称多县;与相对湿度呈显著正相关的地区主要分布在北部杂多县—石渠县一线;与日照时数呈显著负相关的地区主要分布在东北部玛曲县、西北部称多县。积雪日数受气温和高程的影响最大,而日照时数和风速为次要因素。     

1961—2010年全球变暖背景下中国空气湿度长期变化特征

空气湿度是重要的气象要素，与气温和降水密切相关，其长期变化特征是气候系统变化的重要表征。2003年前后全国自动站与人工站的更替使得相对湿度资料存在不能满足均一性的要求，亟需加强空气湿度变化特征方面研究。利用1961—2010年中国824个气象站订正后均一性较好的逐日气温、降水量和相对湿度数据，剔除缺测多的站点，采用线性回归分析、Mann-Kendall趋势检验和偏相关分析方法，综合分析中国水汽压和相对湿度的长期变化特征及其与气温和降水量的相关特征。结果表明：①全国各地年均水汽压呈增大趋势的站点占全部站点的90.3%；除春夏两季的黄土高原至云贵高原一带和长江下游地区、秋季的华南地区有所减小外，各季节全国水汽压普遍呈增大趋势。②全国年均相对湿度呈减小趋势的站点占64.1%；除河北北部至辽宁北部、陕西南部至黄淮地区、江南北部、青藏高原和四川西部地区以及西北大部呈增大趋势外，其余地区普遍减小；季节差异明显，春、夏和秋季，中东部大部分地区相对湿度以减小趋势为主；冬季除东北地区和云南减小外，其余大部分地区相对湿度增大。③全国各地水汽压与气温、降水量普遍以正相关为主，与气温的相关性强于与降水量的相关性；相对湿度与气温普遍呈显著的负相关，与降水量普遍以正相关为主。     

1961-2010年全球变暖背景下中国空气湿度长期变化特征

空气湿度是重要的气象要素，与气温和降水密切相关，其长期变化特征是气候系统变化的重要表征。2003年前后全国自动站与人工站的更替使得相对湿度资料存在不能满足均一性的要求，亟需加强空气湿度变化特征方面研究。利用1961—2010年中国824个气象站订正后均一性较好的逐日气温、降水量和相对湿度数据，剔除缺测多的站点，采用线性回归分析、Mann-Kendall趋势检验和偏相关分析方法，综合分析中国水汽压和相对湿度的长期变化特征及其与气温和降水量的相关特征。结果表明:①全国各地年均水汽压呈增大趋势的站点占全部站点的90.3%；除春夏两季的黄土高原至云贵高原一带和长江下游地区、秋季的华南地区有所减小外，各季节全国水汽压普遍呈增大趋势。②全国年均相对湿度呈减小趋势的站点占64.1%；除河北北部至辽宁北部、陕西南部至黄淮地区、江南北部、青藏高原和四川西部地区以及西北大部呈增大趋势外，其余地区普遍减小；季节差异明显，春、夏和秋季，中东部大部分地区相对湿度以减小趋势为主；冬季除东北地区和云南减小外，其余大部分地区相对湿度增大。③全国各地水汽压与气温、降水量普遍以正相关为主，与气温的相关性强于与降水量的相关性；相对湿度与气温普遍呈显著的负相关，与降水量普遍以正相关为主。     

普洱水稻需水规律及灌溉定额研究

以普洱市永庆试验点水稻为例,开展水稻需水规律及灌溉定额试验研究,以试验结果及永庆1970~2014年气象数据为基础,分析得到了不同水文年普洱水稻需水量与灌溉定额。结果表明,普洱地区日均ET0从返青期开始减小,抽穗开花期最小,后不断增加,与日照时数呈极显著正相关关系(p=0.001),与相对湿度呈显著负相关关系(p=0.014)。水稻日均需水量变化和ET0变化趋势一致,也是在抽穗开花期最小,返青期最大,这和其他地区水稻需水规律有较大差异。全生育期水稻作物系数为1.11。丰水年、平水年和枯水年需水量分别为533.8mm、574.2mm、601.1mm,受降雨量普遍偏高的影响,不同水文年水稻灌溉定额偏小,丰水年、平水年和枯水年灌溉定额分别为247.2mm、296.6mm和316.2mm。     

1951-2014年内蒙古地区气温、降水变化及其关系

内蒙古地域辽阔,气候复杂多变,研究气候因子变化对生态环境建设、水资源开发利用有一定借鉴意义。利用内蒙古地区及周边70个气象站点1951-2014年气温和降水资料,采用中心聚类、气候倾向率等方法,对气温、降水变化特征及其关系做了分析。结果表明：空间上平均、最低、最高气温年（季）变化均随纬度升高而降低,降水量与此趋势相反。各类气温年际变化均呈上升趋势,最低气温增温速率最快,西、中、东部气候倾向率分别达到0.427℃·（10a）^-1、0.442℃·（10a）^-1、0.395℃·（10a）^-1。各类气温在春、冬季增温明显,总体表明最低气温对气候变暖所做贡献最大。降水量年际波动较大,但总体趋势不明显。春季降水量呈缓慢增长趋势,其中中部增长速率最快[1.583 mm·（10a）^-1],夏季呈减少趋势。年降水量与年际各类气温均呈负相关,各分区年、季（除个别夏季）降水量与三类气温除个别阶段呈一致变化趋势外,其他年际呈反对称变化。气温不断升高,降水量的减少,使得研究区气候不断向暖干化趋势发展。     

土壤表层CO_2的释放与土壤水分波动

贵州虽地处雨量充沛、气候潮湿的亚热带,但近年来旱地土壤往往出现明显的干湿循环现象,这是因为：１）森林植被遭到破坏,使其对气候的调节功能大不如前,导致出现多年气候异常,最大的年降雨量与最小的年降雨量之间相差５００ｍｍ以上,旱涝灾害频繁;２）喀斯特地貌土...     

1980-2012年青藏高原土壤湿度时空演变特征

基于美国气候预测中心（CPC）土壤湿度资料和80个青藏高原气象观测站的降水、气温资料,对青藏高原土壤湿度时空演变、突变,及土壤湿度与降水、气温的关系进行了分析.结果表明：青藏高原土壤湿度呈自东南向西北递减的分布特征,土壤湿度与降水量在空间上有很好的对应关系,在时间上存在2~4个月的时滞相关.1980-2012年高原土壤湿度呈显著增多趋势,土壤湿度变化发生突变的年份为2003年.在土壤湿度变化过程中,降水和气温的作用明显,5-10月降水量和1-6月气温是影响高原土壤湿度变化的主要因素.5-10月降水量决定了多水期的土壤湿度,而多水期土壤湿度和1-6月气温共同决定了少水期的土壤湿度.     

科尔沁沙地土壤水分动态分析及其概率密度函数模拟

基于Laio土壤水分动态随机模型(Laio模型),利用2006-2010年5~9月土壤水分连续监测数据及日降水资料,分析科尔沁沙地固定沙丘和沙质草地生长季根系层土壤水分动态及其与降水格局的关系,研究点尺度土壤水分概率密度函数,并对Laio模型涉及的13个参数进行了敏感性分析。结果表明:① 研究区年降水的季节分配极不均匀,主要集中在4~10月的生长季,占全年降水量的93%;0~5 mm降水事件占全年降水事件的73%,但其降水量只占全年降水量的25%;降水间隔期以0~10 d为主,占全年无降水期的38%,其频数最高,占全年间隔期频数的87%。② 固定沙丘和沙质草地根系层厚度分别为0~100 cm和0~70 cm,沙质草地根系层土壤水分显著高于固定沙丘;两类沙地7月份的土壤水分都显著高于生长季其他月份。③ 两类沙地生长季根系层土壤水分均服从正态分布;通过Laio模型得到了两类沙地生长季根系层土壤水分概率密度函数p(s),其峰值及峰值出现的位置和峰的阔度均与观测结果很接近,说明Laio模型能对科尔沁沙地土壤水分概率密度函数进行较好的模拟。④ Laio模型涉及的13个参数中,对p(s)最为敏感的参数是降水频率λ、平均降水量α、最大蒸散量E_max、水分胁迫点s*和凋萎系数s_w,主要影响p(s)曲线的峰值。     

全球土壤湿度的记忆性及其气候效应

利用1948-2010年全球GPCC月平均降水,GHCN_CAMS月平均气温资料,GLDAS-NOAH月平均、3h土壤湿度和降水资料以及观测资料,分析了土壤湿度与降水和气温之间的关系。结果表明：全球土壤湿度记忆性的时间尺度在20~110d不等,干旱地区浅层（0~10cm）土壤湿度记忆性较短,中深层（10~200cm）较长,湿润区及高山地区土壤湿度记忆性均较长,北半球春季土壤湿度记忆性最长,南半球夏季土壤湿度记忆性最长;降水和气温对同期土壤湿度在不同地区的作用不同,北半球夏、秋季降水是土壤湿度的主要来源,除非洲干旱区以外的中低纬度地区及南半球,土壤湿度随降水的增加而增加,随气温的升高而减小;浅层土壤湿度受同期降水和气温的影响最为显著;前期降水和气温对土壤湿度的影响存在着较大的空间差异,北半球中高纬度地区,当年的夏、秋季降水是次年春季土壤湿度的主要来源,中层土壤（10~100cm）是降水的主要存储层。浅层土壤受外界影响较大,对前期气候信息的存贮有限。中低纬度地区及南半球,中深层土壤更多地是存储前一个季节的气温和降水信息,对跨季节气候信息的存储并不明显;低纬度地区春季土壤湿度的增加可能有利于后期降水的增多,高纬度地区春季土壤湿度的增加可能使后期降水减少,在季节尺度上中层土壤湿度对后期的降水影响较明显,在月至日尺度上浅层土壤湿度对后期降水的影响更重要;春季干旱区尤其是中层土壤湿度的增加可能有利于夏季气温的降低。     

长江流域陆地水储量与多源水文数据对比分析

从趋势性、滞后性及相关性三方面,对2002—2013年间GRACE重力卫星反演的长江上游与中游陆地水储量与模型模拟土壤含水量、实测降水和实测径流数据进行了对比分析,并从干旱强度及发展时间两方面评估了标准化陆地水储量指数SWSI、标准化降水指数SPI、标准化径流指数SRI和标准化土壤含水量指数SSMI对区域性干旱的表征能力.结果表明:长江上游地区陆地水储量与降水、径流和土壤水蓄量均无显著变化,而中游地区陆地水储量则与水库蓄量同样具有显著性增加,反映人类活动对中游地区陆地水储量变化有很大影响;各指标指示的各等级干旱月份数量基本相当,但各指标反映的特旱具体月份有较大差别,基于GRACE数据构建的SWSI指标对特大干旱的指示性不好;对比各指标对上游与中游地区干旱事件发展时间,体现出水文干旱、农业干旱对气象干旱存在一定的迟滞关系.     

青海湖北岸天然草地小尺度地表径流与降水关系

利用青海湖北岸海北牧业气象试验站2006-2008年3 a观测的天然草地地表径流、土壤水分及大气降水资料, 分析了该地区降水特性、 土壤水分与地表径流的关系. 结果表明: 青海湖北岸年平均径流系数为0.16%, 地表径流主要发生在夏秋季, 径流系数夏季＞秋季＞春季, 冬季不产生径流;地表径流造成的水土流失主要集中在盛夏的7-8月, 年水土流失量主要由大降水造成. 地表径流量与降水量呈线性正相关关系, 径流量与30 min最大雨强表现为指数函数关系, 径流量与降水量和30 min最大雨强的乘积也呈线性正相关关系. 径流量的大小更多地受降水量和降水强度的共同影响, 地表径流与降水前0～20 cm的土壤水分呈明显正相关关系.     

Spatio-temporal variability in remotely sensed surface soil moisture and its relationship with precipitation and evapotranspiration during the growing season in the Loess Plateau,China

The distribution and variability of surface soil moisture at regional scales is still poorly understood in the Loess Plateau of China. Spatial and temporal dynamics of surface soil moisture is important due to its impact on vegetation growth and its potential feedback to atmospheric and hydrologic processes. In this study, we analyzed surface soil moisture dynamics and the impacts of precipitation and evapotranspiration on surface soil moisture using remote sensing data during the growing season in 2011 for the Loess Plateau, which contain surface soil moisture, precipitation, vegetation index and evapotranspiration. Results indicate that the areas with low surface soil moisture are mainly located in the semi-arid region. Under dry surface soil moisture, evapotranspiration temporal persistence has a higher positive correlation (0.537) with surface soil moisture temporal persistence, and evapotranspiration is very sensitive to surface soil moisture. But under wet surface soil moisture regime, surface soil moisture temporal persistence has a higher negative correlation (?0.621) with evapotranspiration temporal persistence. Correlation of surface soil moisture and monthly precipitation, evapotranspiration and vegetation index illustrated that precipitation was a significant factor influencing surface soil moisture spatial variance. The correlation coefficients between monthly surface soil moisture and precipitation was varied in different climatic regions, which was 0.304 in arid, 0.364 in semi-arid, 0.490 in transitional and 0.300 in semi-humid regions. Surface soil moisture is more sensitive to precipitation, evapotranspiration, in transitional regions between dry and wet climates.     

耕层土壤含水量消长规律分析

利用濉溪县耕层土壤含水量和同期观测的降水量、蒸发量资料分析表明:耕层土壤含水量的消长与基期土壤含水量、期间降水量和蒸发量呈多元直线相关关系,其中耕层土壤含水量增加量主要取决于基期土壤含水量的高低和降水量的多少;土壤含水量减少量主要取决于蒸发量的多少和基期土壤含水量的高低。耕层土壤相对含水量在50%～65%之间,需降水或补充灌溉15.9～82.3mm的水量。降水效力与基期土壤含水量和降水量呈多元指数曲线关系,蒸发效力与基期土壤含水量呈指数曲线关系。耕层土壤含水量的消退呈“快—缓慢—滞缓”的变化过程。使耕层相对含水量达到80%以上的一次降水(过程)过后,连续9.2～39.6d无降水耕层相对含水量尚可维持在60%以上。     

青藏高原那曲中部土壤温湿分布特征

青藏高原土壤水热状况对气候变化和植被退化方面的研究具有重要意义,土壤湿度的准确刻画还会影响到数值预报模式对当地及其下游地区降水的模拟能力。为此,采用中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站安多观测点2014年1—12月的土壤温度、土壤湿度观测资料以及同期安多气象站观测数据,分析了青藏高原那曲中部不同深度土壤温湿度的分布特征及其与气温、降水量等气象要素的关系。结果表明：土壤温度在浅层为正弦曲线,随着土壤深度的增加,曲线逐渐接近直线。土壤升温迅速而降温过程缓慢。封冻和解冻日期随土壤深度的增加而推迟,封冻期逐渐缩短。不同层次土壤湿度日内变化较小。月变化呈单峰型结构,峰值和谷值基本出现在8月和12月。土壤湿度上升速率较下降速率缓慢。区域尺度上GLDAS-NOAH资料显示出类似的变化特征。土壤温湿度在一年中的变化不一致,但土壤温湿度呈显著正相关。浅层土壤的温度梯度明显大于深层;浅层土壤湿度最大,中间层较大,深层土壤湿度最小。随着干季向湿季的转换,由于太阳辐射的增加,非绝热加热呈增加的趋势。土壤湿度与气象要素在不同时段的相关性存在一些差异,但总体上土壤湿度与气温、降水量和相对湿度呈正相关,与风速、日照时数相关性不显著。     

季节冻土区黑土耕层土壤冻融循环期湿度与温度变化研究

在黑龙江省水利科学研究院水利试验研究中心的综合实验观测场, 利用2011年11月-2012年4月一个冬季冻融循环期的实测黑土耕层剖面土壤湿度和温度数据, 对典型中-深季节冻土区黑土耕层土壤湿度与冻结融化期土壤温度变化进行研究. 根据阳坡的黑土耕层土壤浅层1 cm、 5 cm、 10 cm及15 cm四种不同深度, 对冻融循环过程中土壤湿度随冻结融化期土壤温度变化特征进行分析, 研究黑土耕层土壤冻融过程中不同深度土壤水分的变化情况, 了解降水和温度对不同深度土壤湿度变化的影响. 结果表明: 在北京时间08:00、 14:00及20:00, 阳坡15 cm、 10 cm、 5 cm及1 cm深度黑土耕层土壤湿度随冻结融化期土壤温度变化的线性相关可决系数分别为0.9298、 0.9216、 0.5989、 0.7281, 斜率平均标准偏差分别为0.017、 0.019、 0.095、 0.056, 截距平均标准偏差分别为0.17、 0.25、 1.31、 0.83. 阳坡10 cm及15 cm深度的黑土耕层土壤湿度随冻结融化期土壤温度变化呈十分显著的线性相关关系. 阳坡5 cm深度的黑土耕层土壤湿度在冻结融化期与土壤温度变化线性关系稍微显著. 在整个冻结融化期, 因受太阳辐射、 降水及蒸发的强烈影响, 阳坡浅层1 cm深度黑土耕层土壤湿度与土壤温度线性相关性不如10 cm及15 cm深度的关系显著, 但比5 cm深度的关系显著.