气候变化背景下湖北省水稻高温热害变化规律研究

利用历年气象资料,运用数理统计方法,分析了湖北省1951—2010年水稻高温热害的动态变化,探讨了气候变化背景下高温热害的演变趋势与规律。结果表明,鄂东部、江汉平原部分地区水稻高温热害发生趋于频繁,且除西南部地区外的湖北省其他地区水稻高温热害最大概率出现的时间均有明显的提前,甚至每10a提前1d以上。最后,利用ArcGIS对湖北省的水稻高温热害变化趋势和风险程度进行了区划。     

水稻高温热害风险评估方法研究

以衡阳地区的水稻生长为研究对象,对ORYZA2000水稻模型的相应参数进行了本地化,模拟了该地区常年气候条件、设定高温条件及各年高温条件下的一季稻产量,并计算了各年实况及设定条件下的产量灾损率,在此基础上建立了两种水稻产量灾损率评估模型.研究发现: 46 a来衡阳地区水稻开花灌浆期平均日最高气温为34.98 ℃,高于水稻生产的最适温度5 ℃以上;相对常年产量,由高温热害导致的产量灾损率最高为67.2%,历年灾损中2003年的灾损率接近最高值,达67.0%;高温造成的产量灾损率受高温程度及持续时间的共同影响,二者缺一不可;根据多元回归建立的灾损率评估模型,F计算值＞＞F查表值,方程有意义.其趋势预测完全一致,灾损率精确度＞72%;根据高温指标建立的灾损率评估模型通过了46 a的大样本检验,在高温热害风险评估方面具有一定的实际应用价值.     

水稻高温热害风险评估方法研究

以衡阳地区的水稻生长为研究对象,对ORYZA2000水稻模型的相应参数进行了本地化,模拟了该地区常年气候条件、设定高温条件及各年高温条件下的一季稻产量,并计算了各年实况及设定条件下的产量灾损率,在此基础上建立了两种水稻产量灾损率评估模型。研究发现：46 a来衡阳地区水稻开花灌浆期平均日最高气温为34.98℃,高于水稻生产的最适温度5℃以上;相对常年产量,由高温热害导致的产量灾损率最高为67.2%,历年灾损中2003年的灾损率接近最高值,达67.0%;高温造成的产量灾损率受高温程度及持续时间的共同影响,二者缺一不可;根据多元回归建立的灾损率评估模型,F计算值〉〉F查表值,方程有意义。其趋势预测完全一致,灾损率精确度〉72%;根据高温指标建立的灾损率评估模型通过了46 a的大样本检验,在高温热害风险评估方面具有一定的实际应用价值。     

江苏水稻高温热害的发生规律与特征

用江苏1961—2007年47 a气象资料、农业气象观测站水稻观测资料,研究分析了江苏单季稻拔节期和孕穗扬花期2个高温敏感期,高温热害发生空间分布、时间变化。结果表明:常发生高温热害的地区主要分布在淮河以南地区,尤以宁镇扬丘陵地区为重,该地区47 a发生高温热害的总次数达到40次以上;而且年代际上表现为2001—2007年最重,1960 s次之,1980s最少。     

基于灾害风险理论的湖北水稻高温热害风险分析及区划

高温热害是长江流域最主要的气象灾害之一,科学评估热害风险是防灾减灾的基础。本文利用近60年气象观测资料,对湖北高温热害的时空分布特征进行了分析;基于自然灾害风险基本理论,建立了包括影响水稻结实率关键期的热害强度、灾害发生时承灾体实际暴露度、灾害脆弱性等因素的高温热害风险评价模型,并进行了风险分析与区划。结果表明：高温天气出现概率高的时段是7月下旬,其中7月第6候为最高。从高温热害风险指数上来看,7月第3候抽穗开花水稻的热害风险最高,此后随时间的推移,热害风险降低;湖北现行的一季中稻抽穗开花期处于风险较高的时段,推迟5天其热害风险指数可下降20%左右;推迟15天以上热害风险指数将降低50%以上。江汉平原稻区是湖北高温热害风险低发地区,鄂东南及鄂西北地区是热害风险高发地区;针对各区热害特点提出了风险应对措施。     

益阳市高温热害评估

普查益阳市各气象站1959-2009年的高温天气过程,根据高温范围、持续时间、强度和高温期间干旱日数等设置高温异常指数,从气象角度综合评估了一次高温过程的灾害影响程度。通过分析排序,揭示了益阳"5年一遇"至"50年一遇"的年际高温灾害性天气事件的主要分布特征,并对益阳高温的空间分布及其年代际变化特征作了初步分析。结果表明,20世纪六、七十年代益阳市强高温热害较多,其灾害程度为"10年一遇"至"50年一遇",1966年7月中旬至8月中旬出现的高温酷暑天气为"50年一遇,"1979-1991年、1996-2008年仅有小于"5年一遇"的高温热害,2009年的高温热害为"5年一遇"。     

桂平市近50年早稻高温热害发生规律

利用桂平国家气象站1968-2017年地面气象观测日平均气温、日最高气温数据和2009-2018年桂平市农业气象观测站早稻观测数据,以日平均气温≥30℃和日最高气温≥35℃为指标,运用数理统计方法分析高温热害过程发生规律。结果表明:影响桂平市早稻高温热害出现的概率达到78%,其中轻度出现了32次,中度出现了16次,重度出现了5次。     

中国南方设施番茄高温热害风险区划

以中国南方设施番茄为研究对象,利用1990—2019年3—9月359个气象站点的气象资料、温室小气候实测资料以及高温控制试验资料,通过BP神经网络模拟南方塑料大棚内日最高气温,结合高温控制试验资料,采用相关性分析和主成分分析方法,构建适用于中国南方设施番茄高温热害等级指标体系,开展设施番茄高温热害风险区划。结果表明：1990—2019年高温热害发生频率增加趋势不显著,轻度高温热害发生频率最高,其次是中度高温热害,各等级高温热害发生频率变化趋势均不显著,且年际变化较大。南方设施番茄高温热害高风险区主要分布在广东西部和东部、广西东部和西部以及云南北部、中部和南部;次高风险区分布在湖南南部、广西大部、广东中北部、江西南部以及福建;中度风险区分布在湖南中北部、江西北部、浙江、安徽、湖北、重庆;其他地区为低风险区。     

河蟹生态养殖效益对气候变化的响应及预测研究

利用军山湖区河蟹生态养殖产量资料,分析了1992-2002年来湖区河蟹生产效益的年际波动,同时结合生态放养期间的气象条件,讨论了河蟹生态养殖效益对气候变化的响应：一是河蟹品质对大湖放养当年7～8月≥35℃高温变化的响应;二是河蟹成熟期对自然生长期积温变化的响应;三是河蟹收获总量对关键期降水变化的响应。本文还设计了效益年景与气候年景的评定模式,通过两种评定结果的比较,讨论了以气候年景定性预测效益年景的可行性,为进一步作好河蟹生态养殖产区的预报与情报服务提供依据。     

秦岭北麓猕猴桃夏季高温热害分析及防御对策

采用秦岭北麓猕猴桃种植区1959—2008年6—8月日最高气温资料分析,发现秦岭北麓猕猴桃高温热害主要危害区域为东、中部果区,高温热害主要危害时段为6月中、下旬和7月中、下旬,提出加大重点防护区基础设施建设和投资、加强关键时段水肥管理以及重视猕猴桃气象灾害研究等科学防御措施。     

Ensemble flood risk assessment in Europe under high end climate scenarios

At the current rate of global warming, the target of limiting it within 2 degrees by the end of the century seems more and more unrealistic. Policymakers, businesses and organizations leading international negotiations urge the scientific community to provide realistic and accurate assessments of the possible consequences of so called “high end” climate scenarios.This study illustrates a novel procedure to assess the future flood risk in Europe under high levels of warming. It combines ensemble projections of extreme streamflow for the current century based on EURO-CORDEX RCP 8.5 climate scenarios with recent advances in European flood hazard mapping. Further novelties include a threshold-based evaluation of extreme event magnitude and frequency, an alternative method to removing bias in climate projections, the latest pan-European exposure maps, and an improved flood vulnerability estimation.Estimates of population affected and direct flood damages indicate that by the end of the century the socio-economic impact of river floods in Europe is projected to increase by an average 220% due to climate change only. When coherent socio-economic development pathways are included in the assessment, central estimates of population annually affected by floods range between 500,000 and 640,000 in 2050, and between 540,000 and 950,000 in 2080, as compared to 216,000 in the current climate. A larger range is foreseen in the annual flood damage, currently of 5.3 B€, which is projected to rise at 20–40 B€ in 2050 and 30–100 B€ in 2080, depending on the future economic growth.     

气候变化背景下宁波市茶叶早春霜冻灾害风险评估北大核心

基于自然灾害风险理论,利用1971—2020年宁波市127个气象站气象观测资料和茶叶生产相关资料,分析了宁波市茶叶早春霜冻空间分布规律,并通过层次分析(Analytic Hierarchy Process,AHP)和专家经验相结合的方法,构建了宁波市茶叶早春霜冻风险因子集,通过加权指数求和的方法建立了宁波市茶叶早春霜冻风险模型,对早春霜冻灾害风险进行了综合和分年代的评估。结果表明,宁波市茶叶早春霜冻出现的年平均天数分布总体呈现西低东高的特征,霜冻年平均天数的范围在0.23~21.43 d;宁波市茶叶早春霜冻高风险区主要集中在余姚南部的四明山区域、宁海西部和宁海东北部的茶山区域,低风险区主要分布于宁波东部沿海地区;20世纪70—90年代宁波市茶叶早春霜冻低风险和较低风险区域基本呈增长趋势,中风险和较高风险区域呈减少趋势,高风险区域80年代最多、90年代次之、70年代最少,21世纪00—10年代,宁波市茶叶早春霜冻低风险和中风险区域呈减少趋势,较低风险、较高风险和高风险区域呈增长趋势。     

IPCC AR4多模式对海河流域气候模拟能力的评估及预估

根据海河流域1961-2010年气象观测资料,检验IPCC AR4中全球气候模式和多模式集合的模拟能力,并预估未来2011-2050年气候变化的可能趋势,结果表明:全球气候模式以及多模式集合对海河流域都具有一定的模拟能力,其中MIUB_ECHO_G模式和多模式集合具有相对较好的模拟能力.海河流域气温和降水未来情景预估表明:气温整体呈现增加趋势,尤其是A1B情景下各模式的年升温率均高于全国水平;未来降水也呈现增加趋势,在A1B和B1情景下,各模式都为夏季降水增加显著.A2情景下,春季时各模式降水均增加显著,A1B情景下,MIUB_ECHO_G模式模拟在2013年出现突变,降水量出现显著增长,A2情景下,MIUB_ECHO_G模式和多模式集合模拟的降水量则是在2031年和2001年出现突变,出现显著增长.     

辽宁北部典型流域水生态功能三级分区与水生态服务功能评价

流域水生态功能区划是水生态和水资源综合保护的重要前提和基础。在综合分析调查辽河流域辽北地区典型流域自然环境特征、水文数据、地理信息数据的基础上,结合辽河流域水生态功能一级、二级分区结果,建立水生态功能三级分区指标体系,对辽宁省辽河流域内清河、汎河流域进行水生态功能三级分区。结果表明：清河流域可分为7个水生态功能三级区,汎河流域可分为4个水生态功能三级区,水生态服务功能类型共划分为5类：生物多样性与生物栖息地维持功能,产品提供与农业生产功能,水源涵养与水文调蓄功能,人居保障与城市发展功能,水土保持与生态修复功能。水生态功能三级分区结果为辽河流域实施水生态综合管理提供了科技支撑,同时也为中国水生态功能分区技术规范的制定提供了科学依据。     

Integrated assessment of biomass supply and demand in climate change mitigation scenarios

Biomass is often seen as a key component of future energy systems as it can be used for heat and electricity production, as a transport fuel, and a feedstock for chemicals. Furthermore, it can be used in combination with carbon capture and storage to provide so-called “negative emissions”. At the same time, however, its production will require land, possibly impacting food security, land-based carbon stocks, and other environmental services. Thus, the strategies adopted in the supply, conversion, and use of biomass have a significant impact on its effectiveness as a climate change mitigation measure. We use the IMAGE 3.0 integrated assessment model to project three different global, long term scenarios spanning different socioeconomic futures with varying rates of population growth, economic growth, and technological change, and investigate the role of biomass in meeting strict climate targets. Using these scenarios we highlight different possibilities for biomass supply and demand, and provide insights on the requirements and challenges for the effective use of this resource as a climate change mitigation measure. The results show that in scenarios meeting the 1.5 °C target, biomass could exceed 20% of final energy consumption, or 115–180 EJ_Prim/yr in 2050. Such a supply of bioenergy can only be achieved without extreme levels land use change if agricultural yields improve significantly and effective land zoning is implemented. Furthermore, the results highlight that strict mitigation targets are contingent on the availability of advanced technologies such as lignocellulosic fuels and carbon capture and storage.     

不同情景达到碳中和下中国区域气候变化的预估

利用第6次耦合模式比较计划(CMIP6)中的9个全球气候模式的模拟结果,通过CO₂浓度达峰时间确定SSP1-1.9和SSP1-2.6两种情景下的全球碳中和时间,预估了全球碳中和下中国区域气候较历史参考期(1995—2014年)的未来变化,分析不同时间达到碳中和下气候响应差异,并与未实现碳中和的SSP2-4.5情景下的气候变化对比。结果表明,SSP1-1.9和SSP1-2.6情景下全球达到碳中和的时间分别为2041年和2063年,相较于历史参考期,SSP1-1.9/SSP1-2.6下中国区域平均年气温上升1.22/1.58℃,平均年降水量增加7.1%/9.9%。SSP1-2.6(晚碳中和)较SSP1-1.9(早碳中和)情景下年均温增高约0.36℃,最大升温区位于西南及高原地区。对降水而言,晚碳中和较早碳中和全国平均年降水量增加约2.7%。全年及夏季降水量显著增加区主要在西北,新疆地区出现降水增加超过8%的大值区,冬季则集中于黄河中下游,增幅也超过8%。未碳中和的SSP2-4.5情景下中国区域的升温显著强于SSP1-2.6(碳中和)情景,年平均气温高约0.61℃,西北...     

北京地区冰雹灾害风险评估模型及风险区划

利用1980 —2009 年北京地区降雹及数字高程模型(DEM) 数据、土地类型、人口密度资料,选取降雹频次和地形高程标准差分别作为灾害危险性和孕灾环境敏感性评估因子,以种植面积和车辆保有量作为冰雹灾害承灾体的典型代表特征,结合人工防雹减灾能力及灾害损失等资料,通过多元线性回归的方法,建立北京地区冰雹灾害综合风险评估模型,由此得到风险区划。评估结果表明,北京地区冰雹灾害风险以中、低度风险区为主,高、极高风险区主要出现在山区,极高风险区集中出现在延庆北部;城市中心区以中度风险为主,也有高风险点存在。     

气候变化背景下江苏省水稻气候适宜性区划研究

综合利用前人研究结果与江苏地区水稻生长所需的光、温、水特性,提出了江苏水稻气候适宜性评价指标为适宜生长期、5—10月降水量、t≥10℃活动积温、日照时数;依据现有稻麦（油）两熟的耕作制度,确立了江苏水稻气候适宜性区划因子和分级阈值。基于1961—2019年江苏省及周边共85个站（市、区）的气象数据,采用模糊综合评判法建立水稻气候适宜性评估模型,并确定综合评估指数,利用ArcGIS的自然断点法,将江苏中熟中粳、迟熟中粳、早熟晚粳、中熟晚粳种植适宜区进行区划。通过30a尺度下的年代际分析发现,由于适宜生长期延长和活动积温增加,使得四个品种特性的水稻适宜种植区域均有所调整,其中晚熟粳稻的种植范围北扩到淮河以南地区。     

苍梧县砂糖桔低温冷害风险区划

通过对苍梧县各个镇低温冷害的分析,找出影响苍梧县砂糖桔生产的4个气候关键因子,通过归一化方法和加权综合评价法分析,利用地理信息系统（GIS）绘制出苍梧县砂糖桔低温冷害风险区划专题图.区划图明确分出苍梧县低温冷害的低风险区、次低风险区、中等风险区、次高风险区和高风险区.在此基础上,针对各风险区域进行了分析与评述,特别指出了防御低温冷害的措施,为苍梧县砂糖桔生产趋利避害和优化布局提供科学决策依据.     

Multi-model assessment of global hydropower and cooling water discharge potential under climate change

Worldwide, 98% of total electricity is currently produced by thermoelectric power and hydropower. Climate change is expected to directly impact electricity supply, in terms of both water availability for hydropower generation and cooling water usage for thermoelectric power. Improved understanding of how climate change may impact the availability and temperature of water resources is therefore of major importance. Here we use a multi-model ensemble to show the potential impacts of climate change on global hydropower and cooling water discharge potential. For the first time, combined projections of streamflow and water temperature were produced with three global hydrological models (GHMs) to account for uncertainties in the structure and parametrization of these GHMs in both water availability and water temperature. The GHMs were forced with bias-corrected output of five general circulation models (GCMs) for both the lowest and highest representative concentration pathways (RCP2.6 and RCP8.5). The ensemble projections of streamflow and water temperature were then used to quantify impacts on gross hydropower potential and cooling water discharge capacity of rivers worldwide. We show that global gross hydropower potential is expected to increase between +2.4% (GCM-GHM ensemble mean for RCP 2.6) and +6.3% (RCP 8.5) for the 2080s compared to 1971–2000. The strongest increases in hydropower potential are expected for Central Africa, India, central Asia and the northern high-latitudes, with 18–33% of the world population living in these areas by the 2080s. Global mean cooling water discharge capacity is projected to decrease by 4.5-15% (2080s). The largest reductions are found for the United States, Europe, eastern Asia, and southern parts of South America, Africa and Australia, where strong water temperature increases are projected combined with reductions in mean annual streamflow. These regions are expected to affect 11–14% (for RCP2.6 and the shared socio-economic pathway (SSP)1, SSP2, SSP4) and 41–51% (RCP8.5–SSP3, SSP5) of the world population by the 2080s.