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。     

气象要素空间插值方法优化

在区域水土平衡模型的研究中 ,空间插值可提供每个计算栅格的气象要素资料。本文运用反距离加权法 (IDW )和梯度距离反比法 (GIDW ) ,对 196 1～ 2 0 0 0年甘肃省及其周围85个气象站点的多年平均温度与降雨量进行了内插。交叉验证结果表明 :对于IDW和GIDW ,二者温度插值的平均绝对误差 (MAE)分别为 2 2 8℃和 0 73℃ ,平均相对误差(MRE)分别为 2 9 0 2 %和 9 4 1% ,降雨插值的MAE值依次为 5 5 2mm和 4 90mm ,MRE值分别为 19 4 3%和 17 80 % ,GIDW明显优于IDW。需要指出的是 :对于降雨 ,当其经纬度和海拔高程的复相关系数大于 0 80时 ,GIDW插值结果优于IDW ;否则相反     

中国植被NDVI与气候因子的年际变化及相关性研究

根据1982-2006年全国GIMMS NDVI资料,以及全国583个气象站点的气温和降水量数据,以像元为计算单元,分别以植被分区和气象站点为对象分析了植被NDVI、≥10℃积温和降水量的年际变化及相关关系。结果表明:(1)全国及各分区≥10℃积温均呈显著的增加趋势,降水量和植被NDVI整体上呈减小趋势,植被覆盖面积略有增加,且≥10℃积温增速越大则降水量减速越小。(2)全国植被NDVI与≥10℃积温和降水量分别呈微弱的负相关和正相关。由于地形地貌、地理位置以及人类活动作用的差异性,不同植被分区相关性有所差异。(3)秦岭-淮河以北地区,降水量是影响植被生在的限制性气候因子。而秦岭-淮河以南地区,植被NDVI与≥10℃积温和降水量的分布无显著性规律。     

气候变暖对中国亚热带北界位置的影响

在全球气候变暖的背景下,中国气候带也有相应的变化。亚热带北界是暖温带与北亚热带的交界,是中国气候带上的一个重要分界线。论文讨论了气候变暖对中国亚热带北界的影响。数据资料来自于中国气象局,采用中国740个站点1951~2005年的日平均温度资料。根据《中华人民共和国气候图集》中气候区划的第一级气候带定义指标,以≥10℃天数为主导指标,≥10℃积温、1月平均温度为辅助指标,定义亚热带北界为≥10℃天数为218天,≥10℃积温为4500~4800℃,1月平均气温为0℃。分别统计1951~2005年暖温带与亚热带指标的年代变化及亚热带北界在1951~1970、1971~1990、1991~2005年的位置演变,结果表明:34°N附近55年来≥10℃天数、≥10℃积温、1月平均温度都呈上升趋势。20世纪50年代至今,亚热带北界西段几乎没有变化;亚热带北界中东段向北推移幅度较大,到本世纪初向北已推移到35°N附近,较1951~1970年向北推移2~3个纬度。亚热带北界位置的向北推移是对全球气候变暖的一种响应,这将对我国农业布局和生态环境有重要影响。     

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。     

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。     

云南省农业生长季热量资源的时空特征

云南省是中国典型的湿润型雨养农业区，农业发展受热量资源变化影响显著。然而，当前对湿润型雨养农业区热量资源的研究较为缺乏，尤其是对区域内不同海拔梯度下各界限温度的积温研究仍有待深入。本研究基于云南省27个气象站近50年逐日气象数据，采用气候倾向率、小波分析以及Mann-Kendall检验等研究方法，分析了云南省不同海拔地区生长季≥0℃、≥10℃及≥20℃积温的时空特征，并探讨了各积温的周期演变特征与气候变化的响应。结果表明：(1)近50年，云南省不同海拔地区的各类积温均表现出稳定增加的趋势，峰值都出现在近5年，谷值出现在20世纪70年代中期。(2)除滇中城市群区域内呈现出显著性增温现象之外，不同海拔地区的各类积温呈现出高海拔地区增温趋势高于低海拔地区的特征。(3)在海拔因素、城市热岛效应和气候变暖的协同影响下，云南省气温增长多发生在≥10℃的天数上，≥20℃积温在不同海拔地区的空间分布差异性极大，增温趋势显著大于0℃积温和10℃积温。(4)不同海拔地区各类积温都存在15～25 a和40～50 a两个变化周期，且各类积温基本在20世纪90年代出现突变点，即各类积温在近20 a的增温趋势得到...     

中国干旱区温度带界线对气候变暖的响应

在全球气候变暖大背景下,热量资源的改变与温度带界线的动态变化将会影响到干旱区天然植被的生长与分布,而农业气候资源的变化将对干旱区农业生产的布局与种植制度的调整产生深刻影响。本文采用1961-2007 年均一化气温数据与MPI_ECHAM5 模式输出的21 世纪上半叶A1B情景下的区域降尺度格点数据,选取保证率为80%的日均温≥ 10 ℃持续日数等值线和日均温≥ 10 ℃等积温线为干旱区温度带北界指标,探讨了过去近50 年及21 世纪上半叶气候变暖背景下中国干旱区温度带界线的动态变化。研究表明,(1) 1961-2007 年,干旱区夏、冬半年气温呈显著增加趋势,且冬半年较夏半年增温幅度要大;各年代日均温≥ 10 ℃积温与≥ 10 ℃持续日数的等值线动态变化一致,均表现为显著向北或向高海拔推移;(2) 通过对温度带北界指标变化的判断,1961-2007 年干旱区暖温带和中温带北界普遍北移,北移幅度最大者为阿拉善地区,超过1 个纬度;21 世纪上半叶,暖温带和中温带北界将继续北移,且暖温带移动趋势更为显著;无论是过去近50 年,还是21 世纪上半叶,干旱区暖温带和中温带北界均有向高海拔区域移动趋势;(3) 与温度带北界的变动相对应,干旱区生长期起始日期和终霜日等气候指标显著提早,天然植被与作物种植北界向北向西推移,并呈现向高海拔区域扩展的态势。因此,综合考虑农业气候资源变化以及人类活动的影响,从而确定气候条件与农业生产种植之间的反馈关系,这将是下一步研究的重点。     

气候变暖对渭干河—库车河三角洲绿洲棉花生产的影响简

利用库车、沙雅、新和气象站1961-2010年的日均气温数据,揭示了气候变暖对渭干河-库车河三角洲绿洲棉花生产的影响。结果显示：①研究区近50a来气温均呈变暖趋势,春季气温升高1.75℃,夏季气温升高1.65℃,秋季气温升高2.05℃;棉花生长旺期5-9月的平均最低气温升高2.55℃,平均最高气温升高0.3℃;≥10℃积温升高361.1℃。②由于春季增温加快,秋季降温减缓,棉花播种期提早8 d,停止生长期推迟6 d,全生育期延长14 d;由于在生育期平均最低气温和≥10℃积温升高,使棉花生长发育期热量得到较大补偿,不良的灾害性气候条件降到最低,光合作用增强,光温资源匹配更加协调,使有效增加棉花的干物质积累,从而提高棉花单产,近50a来研究区的棉花光温生产潜力提高18.65%,实际产量提高437.38%。③研究区棉花平均光温生产潜力4238 kg/hm²,是平均实际产量的2.45倍。随着棉花栽培技术的不断改善、棉花高产优质品种的广泛应用、先进灌溉技术的大面积推广,棉花光温生产潜力能够实现的程度会越来越高。     

60年来中国农业水热气候条件的时空变化

根据1951-2010年中国824个气象站点逐日观测数据选取与农作物生长密切相关的农业气候指标,按照年代将各指标站点数据空间化,求取前后期数据变化差值,分析中国农业水热气候条件的时空变化;进而对农业水热气候条件进行线性拟合,分析农业气候变化倾向。研究发现:60年来全国年平均气温、0℃积温和最冷月平均气温等值线均在不同程度上向北迁移,三者在全国大部分区域表现为显著增加趋势;全国最热月平均气温分成明显的下降和上升区,显著上升区集中在东北地区、内蒙古高原与东南沿海,黄河与长江中下游地区成为下降区;全国年降水量的增加趋势并没有通过显著检验。虽然对中国农业分布格局至关重要的400 mm等降水量线南段和800 mm等降水量线在整体上相对稳定,但是黄河与长江中下游地区最热月平均气温的下降趋势和最冷月平均气温等值线尤其是0℃等值线逐渐从秦岭—淮河一带北移到黄河一线,这对中国作物的分布、耕作制度等会产生重要影响。因此,高温、低温与农作物生长期热量供应以及水分的复杂变化对农业的影响将因区域差异与作物种类而变化,后续的研究可以考虑更多因素来分析农作物的适宜种植范围及区域农业对气候变化的适应。     

基于GIS的定位观测数据空间化

属性数据空间化是当前GIS领域的前沿问题之一。在对中国624个气象站多年平均气温数据空间化过程中,通过使用30秒分辨率的数字高程数据,把气温分解为受经纬度、海拔高度影响的规律性成分和受其它因素影响的非规律性成分两部分,并分别用多元回归和反距离权重内插方法对二者实施空间化,最后将空间化结果进行合成得到基于栅格的中国多年平均气温分布数据。该数据既能反映气温在空间上的宏观变化,又能反映气温在局部地区的微观变化。该方法可供其它类型观测数据空间化、特别是在观测站点稀疏的情况下参考和借鉴。     

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。     

近50 a新疆气温精细化时空变化分析

利用新疆93个气象站1961-2010年的逐月平均气温资料,使用线性趋势分析、Mann-Kendall检测以及基于ArcGIS的混合插值法对春、夏、秋、冬四季和年平均气温的变化趋势、突变特征以及各气温要素多年平均值和突变前后变化量的空间分布进行了分析。结果表明：（1）新疆春、夏、秋、冬四季和年平均气温的空间分布总体呈现“南疆高,北疆低;平原和盆地高,山区低”的格局。（2）在全球变暖背景下,1961-2010年新疆春、夏、秋、冬四季和年平均气温分别以0.24 ℃/10 a、0.21 ℃/10 a、0.39 ℃/10 a、0.49 ℃/10 a和0.33℃/10 a的倾向率呈显著的上升趋势,并分别于2004年、1997年、1995年、1985年和1994年发生了突变性的上升,突变后较突变前,各季和年平均气温分别升高了1.5 ℃、0.8 ℃、1.2 ℃、1.6 ℃和1.0 ℃,但气温上升幅度具有明显的区域性差异,其空间分布总体呈现“北疆大,南疆小”的格局。     

近40年西藏怒江河谷盆地的气候特征及变化趋势

利用1971-2008年西藏怒江流域9个气象站逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、日照时数等资料,分析了近40a怒江流域年、季气象要素的变化趋势.并计算讨论了变化趋势与经纬度、海拔高度的相关.结果表明:近40a流域年平均气温以0.26℃/10a的速率显著升高,增暖趋势比中国东北和西北弱.比淮河和华南强,与青藏高原相近.最高气温和最低气温都出现了增高的趋势,年平均气温日较差表现为一致的减小趋势,为-0.13-0.57℃/10a:年降水量以21.O mm/10a的速宰显著增加,各季降水均呈现增加趋势;年日照时数平均每10年减少31.7 h,以夏季减幅最突出.减幅比黄河流域、青藏高原东侧大;地温升高明显.流域上游季节性冻土最大冻结深度呈显著变浅趋势,以安多最明显.日照时数与降水量负相关显著.与夏、秋季大气水汽压呈显著的负相关;大部分站点日照时数的减少,与大气水汽压的显著增加和降水量的增多关系密切.总云量与日较差存在显著负相关.与夏季降水量呈显著正相关,相对湿度的变化不是总云量减少的主要原因.随着纬度的增加和海拔高度的上升,年平均气温升温幅度在加大,年降水量增幅也增大.日照时数的变化趋势仅与经度有着很好的正相关,随着经度的增加,冬季和夏季日照时数的减幅都在减小.     

1960~2013年中国沿海极端气温事件变化特征

基于1960~2013年中国沿海110个地面气象站资料,分析了中国沿海极端气温事件的变化特征。结果表明：中国近54 a来月最高气温极小值（TXn）、极端最高温（TXx）、极端最低温（TNn）和月最低气温极大值（TNx）都呈上升趋势,其中极端最低气温上升幅度最大,升幅为0.40 ℃/10a。日较差（DTR）、冷昼日数（TX10p）和冷夜日数（TN10p）呈下降趋势,降幅分别为-0.12℃/10a、-0.7 d/10a和-2.19 d/10a,暖昼日数（TX90p）和暖夜日数（TN90p）呈显著上升趋势,升幅分别为1.31 d/10a和2.24 d/10a。SU25和TR20近30 a上升幅度分别为6.35 d/10a和5.28 d/10a。从空间变化来看TXn、TXx、TNn和TNx分别有97%、71%、97%和97%气象站呈上升趋势,大部分都通过了0.01水平的显著性检验。TX10p、TN10p和DTR分别有90%、99%和81%的气象站呈下降趋势。大部分极端气温指数变化趋势与纬度、经度和海拔有显著的相关性。极端气温指数在气候变暖突变前后也存在明显差异,TX10p、TN10p和DTR在气候变暖后明显减少,而其他指数则明显上升。     

基于GIS的新疆气温数据栅格化方法研究

以新疆99个气象台站1971-2010年年平均气温为数据源,采用多元回归结合空间插值的方法对新疆区域气温数据进行栅格化研究。建立了年平均气温与台站经纬度和海拔高度的多元回归模型,对于残差数据的插值采用了反距离权重法(IDW) 、普通克立格法 (Kriging)和样条函数法(Spline)3种目前应用广泛的空间插值方法,针对于这3种方法进行了基于MAE和RMSIE的交叉验证和对比分析,结果表明在新疆的年平均气温的GIS插值方案中,IDW方法精度总体要高于其他两种插值方法。     

福建省复杂地形下旬平均气温分布式模拟

为建立高时空分辨率的福建省复杂地形下气温栅格数据集，利用福建省及其周边33个常规气象站观测资料，基于数字高程模型（DEM）数据，综合考虑海拔、太阳总辐射、地表长波有效辐射对旬平均气温的影响，模拟了福建省复杂地形下旬均温的空间分布。结果表明：1）常规站验证结果显示：各旬气温绝对误差平均值（MAE）最小为0.46℃，最大为2.3℃，全年平均为0.87℃；加密站验证结果显示，MAE最大为2.3℃，最小0.5℃，全年平均为0.96℃。2）模拟结果能反映旬均温的宏观分布规律与局地细节特征。宏观范围内，旬均温受纬度影响较大，由北至南气温逐渐升高，沿海地区旬均温整体高于内陆，山区旬均温明显较低；局地范围内，各坡向上气温差异显著，海拔越高、坡度越大，差异越明显；地形因子对旬平均温的影响具有季节差异，具体表现为冬季时地形因子对旬均温的影响最大，秋季次之，春夏季节中地形因子对旬均温的影响最弱。     

1960-2010年中国西南地区0 ℃层高度变化特征

使用西南地区1960-2010 年14 探空站高空气象资料和对应的14 个地面观测站的5 个气温要素和2 个降水要素资料,通过Mann-Kendall 检验,线性趋势法、相关分析法及R/S 分析方法,分析了西南地区0 ℃层高度的时间变化特征和空间分布情况以及0 ℃层高度与气温、降水、海拔的相关性分析,并预测了0 ℃层高度未来变化趋势及持续性强度。结果表明:(1) 西南地区0 ℃层高度年代际变化表现为自20 世纪70 年代后突然降低之后逐渐升高的趋势,各季节年代际变化也不尽相同;(2) 西南地区0 ℃层高度在年际变化方面,在全年、秋季和冬季处于上升趋势,以冬季变化趋势最为明显且通过了显著性检验,春季和夏季处于不明显的下降趋势;(3) 西南地区0 ℃层高度的空间分布表现为由南向北逐渐降低的趋势,夏季较为均匀,从年际变化空间分布来看,年、季节变化空间差异也比较明显;(4) 西南地区各气温和降水要素表现出非常明显的空间差异,与降水各要素相比较,气温各要素与0 ℃层高度相关性更显著;从0 ℃层高度与海拔高度相关性来看,夏季0 ℃层高度与海拔高度相关性最好,而与其他季节及年的相关性不明显。(5) 未来趋势预测表明,西南地区年、季节0 ℃层高度变化趋势与过去一致,并且大部分站点保持较强的持续性。     

青藏高原中东部水热条件与NDVI的空间分布格局

青藏高原受大气环流和地势格局的共同作用,水热条件及植被空间分布呈现独特的三维地带性特征。但是青藏高原范围广、地势起伏大,水热条件及植被空间分布具有明显区域差异。本文利用青藏高原中东部100个气象站1982²000年的降水、气温资料以及同期NO-AA AVHRR植被指数产品（NDVI）,分析水热条件及植被的空间分布特征。首先,设置经向、纬向海拔渐变样带,考察海拔对水热条件及NDVI空间分布的影响;然后,按500米海拔间隔进行站点分组,分析约束了海拔高差后的经纬位置对水热条件及NDVI空间分布的影响。研究表明:在青藏高原中东部由于海拔高差大,热量条件分布首先受海拔递减规律控制,其次才表现出因太阳辐射差异的纬度地带性;而降水分布则主要受水汽通道位置和方向的影响,北上水汽和东部偏南走向山脉是研究区降水经向特征的主要成因;指示植被状况的年均NDVI,则受水热组合的控制,其分布格局是二者的叠加与综合。     

秦岭垂直温度带的划分

作者以等效积温划分温度带,能避免出现水平温度带与垂直温度带指标界限不一致的缺点,用于秦岭及其山麓地区温度带的划分,符合该地区的实际。