我国板栗气候生态区划探讨

通过对中国板栗产量的地理分布、气候生态区划及其对气候条件的要求的探讨、在我国97～122°E、25～40°N的地区均能栽培板栗,但作为经济林果,其主要集中在110°E以东、25～40°N的地区.根据板栗生态气候条件的类似性及地方品种群的分布,可将中国板栗产地划分为6个区,即东北区(Ⅰ)、北方区(Ⅱ)、西北区(Ⅲ)、长江中下游区(Ⅳ） 、东南沿海区(Ⅴ)、云贵区(Ⅵ);Ⅱ、Ⅳ区最适宜板栗栽培,而Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ区,须采取措施使板栗免受气象灾害.     

北半球极涡新特征及其对中国冬季气温的影响

利用NCEP/NCAR再分析资料,统计了近50年500,300,200和100 hPa等压面上北半球及4个分区冬季极涡面积和强度指数,并讨论了各层等压面上不同区域极涡面积比例变化特点和500 hPa极涡中心位置变化特征,揭示了冬季各层极涡之间同期和滞后关系,分析了冬季极涡面积与中国平均温度和极端气温的关系。结果表明:(1)北半球极涡面积、强度均经历了先扩张后收缩的变化,20世纪80年代中后期气候变暖以后4层等压面上发生了极涡面积缩小,90年代中期发生强度减弱的年代际突变,只是较面积变化而言,强度年代际变化较弱,极涡面积和强度在年代际上相关显著。(2)位于平流层低层(100 hPa)的极涡年平均面积、强度最大,并且随季节变化幅度也是最大,尤以Ⅰ区(亚洲大陆区)、Ⅳ区(大西洋欧洲大陆区)更为显著。就年内变化而言,100 hPa极涡面积极大值的出现落后于其他层,极小值的出现又早于其他层,并且冬季前期100 hPa极涡面积对其后期500,300和200 hPa的变化有一定影响。(3)4层极涡面积都偏离Ⅳ区,500 hPa极涡基本偏向Ⅱ区(太平洋区)、Ⅲ区(北美大陆区),300,200和100 hPa偏向Ⅰ、Ⅱ区,500 hPa极涡中心多位于Ⅱ区或Ⅲ区。(4)在全球变暖背景下,近50年中国冬季平均气温、暖日(夜)呈现明显的增加趋势,冷日(夜)呈明显的减少趋势,并且突变都发生在20世纪80年代中期。(5)中国冬季平均气温、极端气温指数与极涡面积相关关系以500hPa最为显著。分区来看与500 hPaⅠ区相关最为明显,300 hPaⅠ区、200 hPaⅠ区和100 hPaⅣ区次之。极涡从平流层低层(100 hPa)到对流层中层(500 hPa)是从IV区到I区逐渐影响中国冬季气温。(6)500 hPaⅠ区极涡面积的扩大有利于除东北以外中国大部分地区冷日/夜(暖日/夜)次数的增加(减少),而100 hPaⅢ、Ⅳ区、500 hPaⅣ区面积的扩大有利于中国北方大部分地区冷日/夜(暖日/夜)次数增加(减少),且极涡面积与冷(暖)夜的相关系数要高于与冷(暖)日的,与冷日(夜)的相关系数要好于与暖日(夜)的。     

冬季负积温变化特征及其对冬小麦的影响

利用唐山地区11个气象站1961~2005年冬季日平均气温资料,应用统计方法对唐山地区冬季负积温变化规律进行分析研究,得出以下结论:①唐山地区冬季负积温空间分布为北多、南次之、中部最少。②冬季负积温的年际变化呈现3个时段,20世纪60年中期到70年代初为冷冬时段,70年代中期到80年代末为冷冬与暖冬交替出现的过渡时段,90年代后至今为暖冬时段。③冬季变暖趋势北部最明显,南部次之,中部最不明显。针对冬季负积温变化特征,提出了对冬小麦生长的潜在影响。     

全球增暖背景下中国干湿气候带变化规律研究

用中国区域561个气象站1961—2010年的逐日气象资料,计算了多时间尺度的湿润指数。用ArcGIS软件平台对站点的降水量和湿润指数进行反距离加权插值,得到其空间分布图,进而分别从全球气候变暖背景下和年代际两个角度分析了湿润指数与干湿气候带界线的变化特征。结果表明:在气候变暖背景下,新疆的极干旱区范围缩小;内蒙东部半干旱区东伸增大,西部干旱区南移扩大;山东半湿润区南移扩大;陕西半干旱区加大,湿润区缩小。从年代际变化而言,湿润指数和干湿气候带界线分布有明显的区域特征。东北地区总体呈现干湿交替特征;1970s起,西北地区总体趋湿;华北东南部持续趋干;新疆南部(极干旱区)持续趋湿;南方地区在2000s四川南部和贵州中南部趋干,出现部分半干旱区。另外,根据中国农业区划方案,分别计算7个一级农业类型区湿润指数。发现7大农业区50 a来湿润指数都呈下降趋势(青藏区除外),尤其西南地区在2000s湿润指数下降最为显著,其主要原因是2001年以来该地区潜在蒸散增加和降水偏少造成的。     

河西走廊东部近57年不同等级冷空气时空变化特征及寒潮分析

利用河西走廊东部5个国家气象观测站1961—2017年的日最低气温，统计分析其5个等级冷空气的时空变化和降温幅度，并用NCEP月平均500 hPa位势高度场、风场分析本地寒潮显著极端年的特征。结果表明:(1)冷空气年均日数:Ⅰ级最多，Ⅳ和Ⅴ级基本接近，Ⅲ级最少。空间分布Ⅰ级偏北沙漠区少、中部平原区多；其余四级分布均为偏北沙漠区偏多。时间分布Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ级春季4—5月最多，夏季最少；Ⅲ级集中在夏季7—8月；Ⅰ级月季出现频率接近，夏季8月略多。(2)年降温日数Ⅴ和Ⅳ级呈明显减少趋势，Ⅰ～Ⅲ级线性不明显，但Ⅰ和Ⅱ级增多。年均降温频数的年代际差异不大，整体呈先降后升，但其主要周期有差异。(3)平均降温幅度季节变化只有Ⅴ级明显，Ⅳ级相近，而Ⅰ～Ⅲ级最大分别出现在春季、秋季和夏季；Ⅴ级24 h、48 h、72 h最大降温幅度分别为9.9、12.2、14.3 ℃。(4)寒潮次数有12个极端年，显著偏多(少)年寒潮天数差异10月最大，夏季较小。河西走廊东部500 hPa位势高度场在显著偏多年为明显的西北气流控制，配合负距平中心；乌拉尔山脊前有极地干冷空气输送有利于寒潮天气发生。偏少年以纬向平直西风气流为主，有明显的正距平高度，冷空气下滑少降温不易发生。     

近45年长江中下游地区汛期极端强降水事件分析

利用长江中下游地区1960—2004年78个台站汛期（4—9月）逐日降水资料,首先定义了不同台站的极端强降水阈值,然后统计出了不同台站近45年逐年汛期极端强降水事件的发生频次,并进行了时空分布特征分析。结果表明：长江中下游汛期极端强降水事件发生频次的多寡很大程度上影响着汛期总降水量的多少。一致性异常分布特征是长江中下游地区汛期极端强降水事件发生频次的最主要空间模态;长江中下游地区汛期极端强降水事件发生频次的空间分布可分为5个主要区域。通过最大熵谱估计分析表明,Ⅰ区显著周期为2～4年;Ⅱ区和Ⅳ区的主要显著周期是基本一致的,显著周期为2～3年和6.3年;Ⅲ区显著周期为14.7年的年代际变化;Ⅴ区显著周期为22年的年代际变化和4～5年的年际变化。各分区代表站中岳阳（Ⅰ区）表现为很显著的增长趋势,10年增长率为1.0次;南岳（Ⅱ区）和南京（Ⅳ区）增长趋势相对较弱;衢州（Ⅴ区）增长趋势相对最弱;而洪家（Ⅲ区）近45年来汛期极端强降水事件发生频次则表现为很弱的减少趋势。     

河北省冬小麦生育期热量资源变化分析

利用京、津、冀区域80个气象观测站196l～2010年观测资料,重点分析了河北省冬小麦种植区的积温、生育期及负积温的时空分布、年际变化和年代际变化。结果表明,随着全球气候变暖,小麦越冬前的积温及生育期、返青后的积温及生育期,总的分布呈自北向南增加的趋势,小麦越冬前积温增加最多的是东北部,平均每10 a增加13.0℃,增加最少的是中部,平均每10 a增加8.4℃。小麦返青后的积温增加最多的是北部,平均每10 a增加40.9℃,增加最少的是中部,平均每10 a增加30.7℃。小麦越冬期间负积温的绝对值南部明显少于北部,并且由南向北逐渐增大,近50 a冬季负积温绝对值下降,尤其是1988年以来气候变暖明显,不易发生冻害,对冬小麦安全越冬有利。     

1971~2010年陕西省气候舒适度变化特征及区划

利用陕西省82个气象站近40 a(1971~2010年)的逐日常规气象观测资料,根据环境卫生学指标及相关研究成果,结合陕西地域特点,建立适合陕西的气候舒适度评价模型,进而得到该省气候舒适度的时空分布,在此基础上采用旋转经验正交分解法(REOF),对陕西省气候舒适度进行综合区划及评价。结果表明:陕西省气候舒适度有明显的地域差异,总体上气候舒适度由南向北逐渐降低,近40 a间各地的气候舒适度均显著增加;陕西省可划分为4个气候舒适区,分别是关中中东部(Ⅰ区)、陕北西南部(Ⅱ区)、陕北东北部(Ⅲ区)、陕南中南部(Ⅳ区),其中Ⅳ区的气候舒适度最高,但人口仅占全省总数的11.4%,Ⅰ区次之,人口占全省总数的一半,Ⅱ区和Ⅲ区的舒适度明显偏低,相应的人口也最少,分别占全省的6.0%和6.8%;4个区的年气候舒适日数均呈上升趋势,其中Ⅱ区上升幅度最大,气候正常日数在各区的变化幅度均不明显,而气候不舒适日数各区均表现为明显下降趋势,Ⅰ区降幅最大。     

陕西汛期降水时空分布及典型旱涝年环流特征

根据陕西省1959~2002年汛期(6~9月)降水资料,采用旋转经验正交(REOF)分解方法,将陕西省按汛期降水划分为4个自然气候区:Ⅰ区包括关中及渭北地区,Ⅱ区为陕北长城沿线地区,Ⅲ区、Ⅳ区分别为陕南东部和陕南西部地区。对各气候区的降水变化特征进行分析,结果表明:汛期降水除陕南东部呈线性增加趋势外,其余各区均呈线性减少趋势。分析陕西省典型旱(涝)年北半球500 hPa环流形势距平场和环流特征量发现:典型旱(涝)年,Nino 3区海温为明显的正(负)距平;西太平洋副热带高压强度偏强(弱),脊线位置偏南(北)、西伸脊点偏东(西),欧亚地区西风环流指数偏弱(强),以经(纬)向环流为主。     

云浮市冬春寒害特征分析

分析表明:云浮冬季寒害年平均1.55次,其中一般寒害(Ⅰ+Ⅱ)年平均0.92次,占总次数的60%,严重寒害(Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ)年平均0.62次(3年两遇),占总次数的40%;降温型寒害(Ⅰ+Ⅲ)年平均1.32次,占总次数的85%,低温型亚类(Ⅱ+Ⅳ+Ⅴ)仅占总次数的15%。从各亚类来看,亚类Ⅰ频数最多(60%),亚类Ⅲ次之(26%),年平均0.40次(5年两遇),值得关注,亚类Ⅴ最少,年平均0.15次。     

1973~2020年西藏昂拉仁错流域湖泊及东部冰川对气候变化的响应

选取多种卫星探测数据和站点观测资料,利用ENVI和ArcGIS软件提取湖泊和冰川面积信息,分析1973~2020年青藏高原西部昂拉仁错和仁青休布错两大湖泊与东部隆格尔山脉冰川的时空演变特征及其与气象要素的关系。结果表明:近48a,昂拉仁错湖面面积总体上趋于萎缩,2000年之前呈显著减少趋势,2000~2010年呈增加趋势,2010年之后呈弱增加趋势;仁青休布错湖面面积总体上略有扩张,1993年之前呈减少趋势,1993年之后呈增加趋势;隆格尔山脉冰川总体上显著退缩,2000年之前的消融速度较2000年之后的更快;隆格尔山脉冰川面积变化在不同海拔高度存在差异,5500~6000m的冰川面积呈显著减少趋势,6000~6500m的冰川面积呈增长趋势,6500m以上的冰川面积基本不变;昂拉仁错湖面面积与降水量的相关性最好,与气温次之;仁青休布错湖面面积与地温和气温的相关性最好,与蒸发量次之;隆格尔山脉冰川面积则与蒸发量的相关性最好。      

宁夏冬季负积温变化特征

对宁夏20个测站1961—2004年的冬季负积温EOF分析表明,冬季的冷趋势具有明显的大尺度特征,在近40 a逐渐变暖。据累积距平显示,l986年出现了突变,之前,冬季气温偏低,具体表现为冷冬年全部分布在此时段,之后偏暖,90年代以后出现暖冬的频次明显增加。≤0℃持续日数具有明显的年代际变化,2001—2004年比60年代平均减少了13.5 d。在80%保证率下,全区≤0℃持续日数和负积温依地势自北向南增多,引黄灌区最少,中部干旱带次之,南部黄土丘陵区相对最多。     

近45a长江中下游地区夏季降水的区域特征

利用旋转经验正交函数(Rotated Empirical Orthogonal Function,REOF)展开方法,分析了长江中下游地区六省一市1960—2004年78站夏季(6—8月)降水场,并将降水场分为5个主要区域,在此基础上揭示了长江中下游5个区域夏季降水的时间演变特征。5个区域夏季降水序列的Mann-Kendall突变检验表明,各区代表站中只有衢州和南通发生了突变,且突变时间不同;5个区域夏季降水长期变化呈现增加趋势,Ⅰ区和Ⅴ区表现出较强的增加趋势,Ⅲ区次之,Ⅱ区和Ⅳ区较弱;5个区域夏季降水的周期振荡差异明显。     

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。     

西南地区春季降水时空变化特征

根据1961~2012年西南地区(四川、重庆、贵州、云南)116个气象台站逐月降水资料,利用REOF、Morlet小波分析、Mann-Kendall突变检验等方法分析了西南地区春季降水的年代际变化、空间分布特征、周期变化、突变年份等。结果表明,近52 a来,西南地区春季降水有明显的地域性,从20世纪60年代到21世纪初,几乎每个年代降水都呈现东西部反相趋势。据此把西南地区春季降水进行REOF分区,可分为4个区域:Ⅰ区(云南地区和四川西南部)和Ⅳ区(川西高原和攀西高原部分地区)春季降水呈增加趋势,Ⅱ区(贵州地区和四川东南部个别地区)和Ⅲ区(四川东北部和重庆地区)呈减少趋势。4个区域春季降水都是长周期中包含着短周期,24~28 a的周期和10 a以下的周期较为普遍。4个区域春季降水突变都普遍发生在1980年代后,降水变化显著时期基本集中在21世纪初期。     

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。      

2010—2016年江西省暖季短时强降水特征分析

利用江西省2010—2016年5—9月1597个观测站逐小时降水资料对江西省短时强降水进行统计分析。采用REOF将降水场划分为5个区域：赣北南部（Ⅰ区）,抚州市及赣州中部（Ⅱ区）,赣北北部（Ⅲ区）,赣南南部、北部（Ⅳ区）以及赣中西部（Ⅴ区）。短时强降水高频区主要分布在山地及河谷附近,分别为湘赣交界罗霄山脉东侧、武夷山西侧、信江河谷、乐安河谷和昌江河谷。河谷附近短时强降水频次以昌江河谷最高（16.9次/a）,山地附近最高在罗霄山脉东侧（12.6次/a）,极端短时强降水分别位于上饶市东北部山区（3.7次/a）及九岭山南侧的锦江河谷（3.3次/a）。短时强降水主要发生在5月第3候,6、7月第3~4候以及8月第2~3候。Ⅳ、Ⅴ区具有单峰型的日变化特征;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区具有双峰型的日变化特征。主峰基本集中在下午17时;次峰在上午08—10时。短时强降水对暴雨贡献率基本在40%以上,Ⅰ、Ⅱ区的暴雨天气过程将近一半是由短时强降水贡献的。信江河谷是暴雨雨量中心,但并不是短时强降水雨量中心;昌江河谷与武夷山西麓既是暴雨中心也是短时强降水中心。     

气候变暖对河西走廊中部农业的影响

选取河西走廊中部张掖市6县（区）1961～2006年日平均气温、日最低气温、年降水资料。计算历年各地气温、积温、无霜冻期和农业气候生产力,分析河西走廊中部气候变暖对农业生产的影响。结果表明：20世纪80年代末期以来,河西走廊中部气温呈持续升高趋势,1987～2006年的平均气温明显增高,且冬季升温幅度最为显著,秋季次之,春、夏季升温幅度较小;≥0℃和≥10℃积温增多,无霜冻期延长,气候生产力增加。80年代后期气候明显变暖,喜温作物面积扩大,复种指数提高,有利于冬季大棚蔬菜等设施农业的生产;干旱发生频率加大,病虫越冬存活率上升,导致农业生产成本增加。     

近55年海东地区温度变化特征及影响分析

利用海东地区6个气象站点自1961—2015年的实测资料,应用统计学方法分析海东地区近55年来气温、积温、地温等热量资源的变化特征及对海东农业产生的影响。结果表明1961—2015年海东地区年平均气温呈显著的升高趋势,升温率达0.37℃/10年;年平均地表温度也呈上升趋势,其增温率达0.41℃/10a;年平均20cm地表温度为8.8℃,近55a来呈波动上升态势,増温率为0.38℃/10a,大于年平均气温的增温速率但小于地表温度的增温速率,且对年平均气温、地面0cm温度、20cm温度进行了突变分析,结果均未出现突变。积温变化就区域平均而言,2010年以来,≥0℃积温与多年平均相比偏多295.3℃,与60年代相比偏多485.7℃;≥5℃积温与多年平均相比偏多346.9℃;≥10℃积温与多年平均相比偏多505.3℃。气候明显变暖,气候变暖使春播作物播种期提早,越冬作物播种期推迟,初春提前返青,使海东大多数农作物的适宜种植面积有所扩大,气候变暖对海东的农业生产布局和种植结构产生了明显的影响。     

未来中国地区的暴雨洪涝灾害风险预估

利用耦合模式比较计划第5阶段(CMIP5)17个全球气候模式的模拟结果和SSPs社会经济预估数据对RCP4.5和RCP8.5排放情景下中国地区21世纪暴雨洪涝灾害风险的可能变化进行分析。结果表明:21世纪末,极端强降水事件将增加,且极端降水的强度和频率也将增强;暴雨洪涝风险可能随时间呈增加趋势,RCP8.5高排放情景下100 a重现期的洪涝风险更为明显;21世纪RCP4.5和RCP8.5情景下10 a和100 a重现期GDP物理暴露度都将增加;RCP4.5情景下,POP物理暴露度随时间的推移呈先增长后减小趋势,RCP8.5情景下则持续增长。区域分布来看,未来暴雨洪涝风险较高的地区集中在中国中东部及沿海地区,相对于1961—2005年基准期,低风险区面积将缩小,中高以上风险区(Ⅳ和Ⅴ级)面积不断扩大,尤其是高风险区(Ⅴ级)面积扩大更加明显。21世纪,10 a重现期暴雨洪涝灾害中高以上风险区域(Ⅳ和Ⅴ级)面积在RCP4.5情景下随时间多呈先增加后减小的趋势,在RCP8.5情景下不断增大;100 a重现期中高以上风险区域面积在2个排放情景下都呈不断增加趋势。