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。     

1957~2016年中国农业界限温度时空变化研究

利用中国830个气象站点1957~2016年地面气象观测资料,采用五日滑动平均法和GIS方法确定了近60 a农业界限温度（0℃、5℃、10℃）的初终日期和持续日数,并比较分析1957~1986年和1987~2016年2个时段的≥0℃、≥5℃和≥10℃农业界限温度的初终日期和持续日数的变化情况。结果表明：与1957~1986年相比,1987~2016年中国农业界限温度（0℃、5℃、10℃）的总体变化规律基本一致,即初日提前、终日推迟、持续日数增加,各地区变化幅度不同,东北、华北和青藏高原地区变化幅度最大。中国各界限温度的终日变化幅度均较小,初日和持续日数变化较大。≥0℃初日在东北北部和青藏高原地区分别提前3~9 d和3~15 d,持续日数在东北和华北部分地区分别增加3~15 d和2~18 d,青藏高原部分地区增加4~16 d;≥5℃初日在东北和华中地区分别提前4~9 d和6~13 d,持续日数在东北、华北部分地区分别增加4~13 d和2~14 d,青藏高原地区增加2~23 d;≥10℃初日在东北和青藏高原地区分别提前2~9 d和2~13 d,持续日数在东北和青藏高原地区变化最为显著,分别增加3~15 d和5~25 d。农业界限温度的初终日期和持续日数变化,使作物生育期延长和种植界线北移。     

哀牢山北段地区气候特征及变化趋势

以哀牢山北段地区不同位置的景东（西侧盆地）、徐家坝（山顶）和楚雄（东侧盆地）为研究对象,利用三地1980～2005年同期气候观测资料,通过统计分析,探讨了哀牢山东、西侧盆地及山顶气温和降雨特征及长期变化趋势。结果表明：哀牢山北段地区最热月均出现在6月;最冷月,西侧盆地和山顶为1月,东侧盆地最冷月为12月;降雨的季节差异十分显著,雨季降雨量占全年的85％以上,以7月降雨量最多。从气候的长期变化趋势来看,年、季和月平均气温均呈现显著的升高趋势,气温的显著升高主要发生在干季,增温率为干季〉年〉雨季。最冷月均温增温率最大,最热月均温没有显著增加,气温年较差呈减小趋势。研究表明,哀牢山北段地区山顶及两侧盆地均呈现显著的变暖趋势,与植物生存直接相关的∑t≥0℃有效积温和∑t≥10℃活动积温也显著增加。气温的变化具有显著的空间差异,增温速率为东侧盆地〉山顶〉西侧盆地。山地迎风坡面（西坡）气温垂直递减率显著减小,背风坡面（东坡）气温垂直递减率整体呈增大趋势。降雨整体呈增加趋势,不同季节间降雨的变化差异显著,年降雨量的增加主要由于雨季降雨的增加,干季降雨呈微弱上升或下降趋势,降雨的增加率为东侧盆地〉山顶〉西侧盆地。哀牢山北段地区干季的干热气候特征进一步加剧,这种变化趋势在山地的背风坡面（东坡）表现得更加剧烈。     

阿拉善高原近45 a来气温变化特征分析

 采用1961—2005年阿拉善高原8个测站的温度资料,分析了夏季和冬季的最高/最低日平均气温,以及不同界限温度日数、生长季日数、积温等气象要素的特征与变化趋势。结果表明,近45 a来,阿拉善高原夏季、冬季的最高和最低日平均气温均呈波动上升趋势,冬季最高日平均气温升幅最大,夏季最低日平均气温升幅最小;气温序列线性增温率大致呈现由东南向西北递增的趋势,巴彦浩特单站增温率与阿拉善西北部相当。日平均温度高于30 ℃的炎热日数在近年来增幅较大;日平均温度在20~30 ℃之间的温暖日数和0 ℃~-10 ℃之间的寒冷日数变化不大;低于-10 ℃的严寒日数大幅减少。生长季日数变化不大,生长季积温均有上升趋势。     

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。     

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。     

中国活动积温对气候变暖的响应

活动积温是衡量一个地区农业热量资源的重要指标。未来大气中ＣＯ２等温室气体浓度增加一倍的情景下，全球气候将明显变暖，我国各地的活动积温及持续日数也将有所增加。由于气温增高后积温及其相应的持续日数将同步变化，使此类问题的计算具有一定的难度。本文从积温原理出发，提出一套依据气温变化平均值计算活动积温及其持续日数变化的新方法，并用此方法估算了未来我国各地≥０℃、≥１０℃活动积温及其持续日数的变化。     

秦岭南北1951-2009年的气温与热量资源变化

根据47 个地面气象站1951-2009 年日气温资料,对秦岭南北近60 年温度带划分指标(包括年平均气温、日平均气温稳定≥ 10 ℃的日数与积温、最冷月与最热月气温、极端最低气温等) 的变化特征进行了分析,结果发现：秦岭南北气候增暖主要出现在20 世纪90 年代初之后,年平均气温、日平均气温≥ 10 ℃的日数和积温的变化趋势基本一致,1951-1993 年在年代波动中略有下降,而1993 年之后则快速上升;但存在着季节和区域差异。在季节上,冷季(1 月) 平均气温与极端最低气温变化趋势一致,1951-1985 年均在波动中略有上升,1985 年之后出现微弱下降;而暖季(7 月) 温度总体变化趋势不明显。在区域上,1993 年之后,秦岭以北、秦岭南坡、汉水流域及巴巫谷地的日平均气温稳定≥ 10 ℃的日数分别较1993 年之前增加了10 天、10 天、8 天和5 天,相应时段的积温分别增加了278 ℃、251 ℃、235 ℃和207 ℃;即20 世纪90 年代初以来,秦岭以北气温与热量资源增加幅度要比秦岭以南稍大一些。     

石羊河流域≥10 ℃积温时空变化特征

利用1960—2017年石羊河流域5个气象站逐日平均气温资料，采用滑动平均方法，确定了≥10 ℃积温的界限；通过运用多元线性回归、均方差 (σ)、线性趋势系数、累计距平和信噪比等方法，分析了石羊河流域≥10 ℃积温的时空变化特征。结果表明：石羊河流域≥10 ℃积温具有明显地域特征，≥10 ℃积温的均值和极值均为荒漠区高于绿洲平原区，绿洲平原区高于山区，≥10 ℃积温的空间分布与所受天气系统以及经、纬度和海拔高度的关系非常密切。≥10 ℃积温正常年份最多，概率超过65%，依次向两端迅速递减。年、年代≥10 ℃积温呈显著升高趋势。≥10 ℃积温主要在5～9月，7月为高峰值。≥10 ℃积温气候突变全流域、民勤和天祝在1996年，永昌、凉州和古浪在1997年。石羊河流域≥10 ℃积温升高使喜凉作物种植面积缩小，生育期缩短，不利于高产的形成；而使喜温作物种植面积扩大，生育期延长，有利于高产和高品质的形成。本研究将对现代农业结构规划、农作物品种调整以及农业的定量化评估具有重要意义。     

辽宁桓龙湖山地冰葡萄威代尔种植的气候适宜性分析

根据中国地面气候资料日值数据,结合实地调研、观测和数据处理结果,认为辽宁桓龙湖山地因其独特的地理条件形成了适宜冰葡萄种植的特殊的冷湿区域小气候,基本上符合了冰葡萄生长所需的条件.桓龙湖山地年平均气温、年平均降水、每年稳定低于-8 ℃的起始日期及持续天数、以-2 ℃作为冰葡萄威代尔(Vidal)无霜冻期的标志性温度条件的无霜冻期、≥10℃活动积温、桓龙湖山地7、8、9月份3个月的月均温总和、最热月(7月或8月)月均温以及各月气候指标极值的变化均符合冰葡萄威代尔的生长指标并适合广泛种植.     

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。     

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。     

基于MODIS数据的青藏高原气温与增温效应估算

利用2001-2007 年MODIS地表温度数据、137 个气象观测台站数据和ASTERGDEM数据, 采用普通线性回归分析方法(OLS)及地理加权回归分析方法(GWR), 研究了高原月均地表温度与气温的相关关系, 最终选择精度较高的GWR分析方法, 建立了高原气温与地表温度、海拔高度的回归模型。各月气温GWR回归模型的决定系数(Adjusted R²) 都达到了0.91 以上(0.91~0.95), 标准误差(RMSE) 介于1.16~1.58℃;约70%以上的台站各月残差介于-1.5~1.5℃之间, 80%以上的台站的残差介于-2~2℃之间。根据该模型, 估算了青藏高原气温, 并在此基础上, 将高原及周边地区7 月份月均气温转换到4500 m和5000 m海拔高度上, 对比分析高原内部相对于外围地区的增温效应。研究结果表明:(1) 利用GWR方法, 结合地面台站的观测数据和MODIS Ts、DEM等, 对高原气温估算的精度高于以往普通回归分析模型估算的精度(RMSE=2~3℃), 精度可以提高到1.58℃;(2) 高原夏半年海拔5000 m左右的高山区气温能达到0℃以上, 尤其是7 月份, 海拔4000~5500 m的高山区的气温仍能达到10℃左右, 为山地森林的发育提供了温度条件, 使高原成为北半球林线分布最高的地方;(3) 高原的增温效应非常突出, 初步估算, 在相同的海拔高度上高原内部气温要比外围地区高6~10℃。     

1960 年以来青藏高原气温变化研究进展

青藏高原是中国最大、世界海拔最高的高原,它对全球气候系统存在显著影响.本文对青藏高原自1960年以来的气温变化特征及其影响因素的研究进行了概述与总结.近50 年来,青藏高原气温明显上升,经历了一个冷期和一个暖期,气温在20 世纪80 年代发生突变,整体呈现前低后高波动上升的趋势;最低气温和最高气温呈不对称的线性增温趋势,最低气温的上升速率要比最高气温快得多;而极端事件频率、强度也有所变化,其中低温事件大大减少,高温事件则明显增加;各类界限温度的积温以及持续日数等生物温度指标也都显著增加.在空间分布上,青藏高原气温呈现出整体一致增暖,并且有西高东低、南北反相的变化形态.影响青藏高原气温变化的因素有很多,主要包括天文因素、高原内部气象要素以及外部环流影响等.     

Northward-shift of temperature zones in China’s eco-geographical study under future climate scenario

Despite the well-documented effects of global climate change on terrestrial species’ ranges, eco-geographical regions as the regional scale of ecosystems have been poorly studied especially in China with diverse climate and ecosystems. Here we analyse the shift of temperature zones in eco-geographical study over China using projected future climate scenario. Projected climate data with high resolution during 1961–2080 were simulated using regional climate model of PRECIS. The number of days with mean daily temperature above 10℃ and the mean temperature of January are usually regarded as the principal criteria to indicate temperature zones, which are sensitive to climate change. Shifts due to future climate change were calculated by comparing the latitude of grid cells for the future borderline of one temperature zone with that for baseline period (1961–1990). Results indicated that the ranges of Tropical, Subtropical, Warm Temperate and Plateau Temperate Zones would be enlarged and the ranges of Cold Temperate, Temperate and Plateau Sub-cold Zones would be reduced. Cold Temperate Zone would probably disappear at late this century. North borderlines of temperature zones would shift northward under projected future climate change, especially in East China. Farthest shifts of the north boundaries of Plateau Temperate, Subtropical and Warm Temperate Zones would be 3.1°, 5.3° and 6.6° latitude respectively. Moreover, northward shift would be more notably in northern China as future temperature increased.     

博州气候暖湿化中若干其他气候特征的变化

 博州（博尔塔拉蒙古自治州的简称）作为北疆暖湿敏感区之一,许多与农事活动有关的气候现象以及风能、太阳能等气候资源发生了变化:≥0℃、≥10℃积温显著增加,主要营养生长期气温升高,延迟性低温冷害强度降低,阶段性低温减少;终霜与10℃活动积温初日提前,初霜与10℃活动积温终日推后;冬暖使得采暖成本降低,蔬菜大棚生产规模扩大,冬作物与牲畜安全越冬得以提高,冬季水电发电量得以保障;博乐市第一场透雨推后,透雨次数减少,干旱化趋势增加,同时山区日降水量达12 mm以上的降水次数增加,洪灾增加;冬季河谷日降水量达3.0 mm以上的中量降雪频次增加,山区稳定积雪期缩短;各地风灾频次减少,年平均风速、年日照时数显著减小、减少。作物营养生产期（5—8月）内,博乐气温日较差显著减小,温泉日照时间显著减少。对农业生产而言,这些气象要素的变化似乎总体利多于弊,对风能、太阳能开发利用而言,则反之。     

气候变暖对甘肃农业的影响

应用甘肃省63个地面测站1961～2003年气温资料,对年平均气温、最高气温、最低气温、≥0℃、≥10℃活动积温和＜0℃负积温进行分析。结果表明, 1987～2003年比1961～1986年的平均值明显增高,尤以最低气温增幅最大,甘肃省气候变暖主要来自最低气温升高的贡献。冬季升温幅度大于夏季,＜0℃负积温绝对值明显减少。甘肃省20世纪80年代后期气候明显变暖,热量资源增加,喜温作物面积扩大,越冬作物种植区北界向北扩展,对牧区牲畜越冬度春有利。但由于水资源不足,气候变暖对甘肃农业的负面影响大于正面影响。     

Two centuries of temperature variation and volcanic forcing reconstructed for the northern Tibetan Plateau

Abstract

The northern Tibetan Plateau has been subject to recent warming far above the global average. With few instrumental climate records available for this region before the 1950s, paleoclimatic reconstructions must be used to understand annual-to-centennial-scale climate variations and local climate response to large-scale forcing mechanisms. We developed a maximum latewood density chronology of Qinghai spruce (Picea crassifolia) from the southern slope of the Qilian Mountains, northern Tibetan Plateau. Based on the chronology, we reconstructed August–September temperature for 1780–2008. The temperature reconstruction model accounts for 39.7% of instrumental temperature variance from 1957 to 2008, successfully capturing the most recent warming. Superposed epoch analysis indicated a volcanic forcing for temperature, resulting in pulses of cooler conditions that can persist for 2–4 years. Tree-ring data indicated that warm-dry and cold-wet climate combinations mainly occurred in northern Tibetan Plateau before CE 1900, and revealed a clear wetting and warming trend since the 1980s. Our study provides long-term perspective on recent climate change in northern Tibetan Plateau to guide expectations of future climate variability and aid sustainable development, and provides scenarios for climate change adaptation and inputs for climate models representing a broader range of conditions than those of historical climate records.