1971—2015年乌兰察布市春玉米干旱的时空分布特征

文章基于乌兰察布市11个气象站1971—2015年逐日气象观测数据和春玉米生育期观测资料,采用PenmanMonteith模型和作物系数计算春玉米需水量,同时结合有效降水量计算水分亏缺指数,分析春玉米生育期内干旱发生频率及等级的空间分布,揭示春玉米干旱时空变化特征,为科学、合理制定春玉米种植区划、优化生产布局提供重要依据。结果表明:轻旱在生育前期发生频率高,中旱发生频率在各个发育期都是最高的,重旱在抽雄—乳熟期发生频率最高,特旱发生频率较高的是在生育后期;空间分布上,春玉米各生育期干旱程度整体呈北重南轻的带状分布,这与该区降水量南多北少的分布特征有关。     

沈阳春玉米不同生育阶段需水量及缺水量变化特征

基于1960—2016年沈阳5个气象观测站玉米发育期资料及气象观测资料,计算春玉米不同生育阶段需水量、有效降水量,进而计算水分盈亏指数并分析其变化特征。结果表明:沈阳市春玉米除播种—出苗、出苗—七叶及拔节—抽雄期有效降水量呈增加趋势,其他发育阶段及全生育期呈显著减少趋势;全生育期及各生育阶段需水量均呈下降趋势;全生育期缺水量总体以下降为主,其中拔节—抽雄期处于强下降趋势,播种—出苗和出苗—七叶期呈弱下降趋势。沈阳北部有效降水量偏少、需水量偏高,是缺水量高值区;拔节—抽雄期缺水量最大。     

鲁中地区冬小麦水分盈亏及灌溉需水量的时空变化特征

利用1980—2014年鲁中地区气象资料和冬小麦生育期资料,采用Penman-Monteith模型和单作物系数计算冬小麦各生育阶段需水量,利用美国农业土壤保持局推荐方法计算有效降水量、水分盈亏指数(CWSDI)和灌溉需水量,对冬小麦不同生育阶段的需水量、有效降水量、水分盈亏指数及灌溉需水量时空变化进行分析。结果表明:近35 a来,鲁中平原地区冬小麦全生育期需水量呈弱的减少趋势,山区呈增加趋势;拔节—乳熟期是需水量最大的阶段,呈减少趋势,强度中心在中部地区。有效降水量全生育期呈减少趋势,拔节—乳熟期呈增加趋势,强度中心在中部地区;除平原地区的越冬期外,其它生育阶段有效降水量呈减少趋势。CWSDI全生育期呈减少趋势,乳熟—成熟期减少幅度最大,自中部向南北两边递减。为满足冬小麦需水要求,全生育期平均灌溉需水量515 mm,呈上升趋势,强度中心在西部地区,拔节—乳熟期是灌溉需水量最大的阶段,呈减少趋势,返青—拔节期是增加趋势最明显的阶段。     

1981—2020年沈阳地区春玉米生长季水热资源时空特征

利用沈阳地区7个气象站点逐日气象数据以及春玉米生育期数据,对1980—2020年春玉米播种期、苗期、拔节期、抽雄期、成熟期和全育期的生长度日(GDD)、高温度日(HDD)、降水量及其气候倾斜率的时空变化特征进行了分析。结果表明：春玉米全育期生长度日呈上升趋势,各生育期生长度日空间分布差异不太显著,总体上呈由北向南递增趋势,高值主要分布在浑南区和苏家屯区,低值分布在康平县和法库县。春玉米全育期高温度日呈递增趋势,除康平县在成熟期高温度日呈减少趋势,其他各地生育期高温度日均呈增加趋势,空间上由西北向东南不断递增。沈阳地区在近40 a春玉米全生育期均呈降低趋势,空间上由东南向西北呈递减趋势,在苗期各地降水均呈增加趋势,其他时期均以减少趋势为主。沈阳地区春玉米全育期热量资源呈增加趋势,但降水量呈减少趋势,此种趋势增大了该地区极端高温和气象干旱风险。     

河南省夏玉米生长季水分供需时空变化特征

水分条件是制约河南夏玉米高产稳产的重要因素,本文利用河南省夏玉米生长季30个农业气象观测站1961～2011年逐日气象观测资料,计算不同生育阶段夏玉米需水量和水分亏缺量,分析其近50a的水分供需条件时空变化特征。结果表明：夏玉米各生育阶段需水量呈显著的下降趋势;各生育阶段之间水分亏缺量没有显著的年际变化。分析各生育阶段水分供需情况,水分亏缺量为正值表明水分供给不足,为负值表示水分有盈余,出苗一拔节期夏玉米水分亏缺量以负值为主,拔节一抽雄期正负交替各占一半,抽雄一乳熟期和乳熟-成熟期以正值为主。空间分布上,夏玉米各生育阶段需水量与各地海拔高度呈显著负相关,全生育期负相关系数为0．799;各阶段水分亏缺量也有一定的相似性,水分亏缺地区主要分布在豫西和豫西北大部,水分较充足的地区主要分布在漯河、南阳、驻马店等地。     

两种常用的春玉米干旱等级指标在东北区域的适用性检验

作物干旱等级农业气象指标是开展作物干旱监测、预警和评估的科学依据,其适用性关系到农业气象业务质量和防灾减灾效果。应用东北地区31个春玉米代表站1981 2012年逐日气象资料、土壤湿度资料、玉米生长发育观测资料及产量资料,对东北地区春玉米不同生育阶段土壤相对湿度和水分亏缺指数干旱等级指标进行应用效果检验,比较适用性差异,并利用黑龙江省2013—2016年的资料进行干旱实例分析。结果表明,土壤湿度和水分亏缺指数干旱等级指标均适用于东北区域春玉米不同生长时段干旱识别,且有较好的一致性,两套指标判定的春玉米干旱等级完全相同的占75%左右,相同和基本相同的占95%左右。两套指标对历史和近年玉米干旱事件的判识效果都较好,土壤湿度指标和水分亏缺指数的干旱识别正确率分别在80%和75%以上,土壤湿度指标判定效果更好。两套指标在玉米生育前、中期适宜性略好于后期,在东北三省的应用效果要略好于内蒙古东部,部分干旱年份水分亏缺指数判定的灾情等级偏高,因此,当两套指标判定结果存在差异时,应以土壤相对湿度指标判定结果为准。     

运城市近46年作物生长季降水变化及农业旱涝特征分析

利用运城市13个气象站1974—2019年作物生长季(4—10月)降水和气温统计数据,采用线性回归、气候倾向率和旱涝指数等方法,分析运城市近46年作物生长季降水量、需水量和农业旱涝的时空变化特征。结果表明:(1)作物生长季降水量呈弱减少趋势,变化倾向率为-1.55 mm/10 a;春、秋季为弱增加趋势,夏季明显减少;各月分布不均,7月最多,4月最少,7—9月降水量占作物生长季总降水量的59.8%;在空间上,表现为从东南向西北的递减式分布。(2)需水量呈明显增加趋势,变化倾向率为9.12 mm/10 a;春、夏、秋三季需水量均呈明显的增加趋势,春季增加最快,而夏季需水量占比最大达52%;空间上表现为自西向东递减。(3)旱涝指数平均为0.64,总体属于中度干旱气候类型;年际变化较大,但变化趋势不明显;5月和9月旱涝指数呈弱增加趋势,其余月份均呈弱减小趋势;干旱发生频率为95%;旱灾以春旱为主,涝灾以秋涝为主;旱涝指数自西向东逐渐增大。(4)平均水分亏缺250.1 mm,其中夏季亏缺最多,秋季亏缺最少;水分亏缺自西向东减少,亏缺最严重的是西北地区;平均积分湿度指标为65%,为可旱作农业区,但整体表现为下降趋势,干旱有增多趋势。     

贵州降水变化趋势特征分析

利用1961年1月－2000年3月全省83个气象站地面气象记录资料，计算了贵州全年和四季降水量长期变化趋势特征指数。结果表明：降水量全省夏季呈明显的增加趋势；而春、秋两季呈明显的减少趋势；冬季绝大部分地区则呈微弱增加趋势；年降水量变化趋势有较明显的地域分布特征，西部、北部、东部边缘地区趋于减少，中部和东南部、西南部边缘地区趋于增加，且增加的速率低于减少速率。1991、1996、1998年我省的夏季洪涝的发生，有其相应的长期降水气候趋势作为背景条件。     

内蒙古地区与北半球云水资源分布

利用ISCCP D2云资料、内蒙古116个气象站地面降水资料、NCEP同化资料，分析研究了全球云水时空分布特征及内蒙古地区云水时空分布特征、降水分布特征。研究表明：20年年均变化来看，可降水量在波动过程中有增多的趋势；降水量从1984年到1998年有增多的趋势，1998年到2001年有明显的减少趋势；从24年实际降水量空间变化趋势来看，内蒙古东部地区有明显的减少趋势，中西部地区有增多趋势，尤其中部地区乌兰察布市、呼和浩特市、包头市等地区有明显的增多趋势。     

安徽省夏玉米生长季干旱时空特征分析

利用安徽省夏玉米主产区37个气象站点1961~2010年的气象资料,选取修订后的作物水分亏缺指数作为表征夏玉米干旱的指标,分析了安徽省夏玉米生长季内干旱频率的时空分布特征及表征干旱风险大小的干旱风险度的时空特征。结果表明:近50 a安徽省夏玉米不同发育阶段水分亏缺指数未发生显著变化,但夏玉米成熟后期的干旱现象有加重趋势;抽雄开花期是干旱频率及干旱风险较高的时段;从空间分布特征看,干旱频率与干旱风险度的空间分布特征相似,夏玉米营养生长阶段二者的高值区在淮北北部,而在夏玉米生长中后期,干旱主要发生在沿淮西部和江淮南部。整个生长季内,沿淮淮北西部是干旱高发和高风险区。     

作物水分亏缺指数在农业干旱监测中的适用性

将作物水分亏缺指数作为干旱识别指标,对其在我国不同农区适用性进行了探讨.通过计算1971～2000年全国18个气象站的逐日滚动作物水分亏缺指数,以及春、夏、秋、冬各季节和逐年平均作物水分亏缺指数,初步分析了该指数的时空分布特征.以作物水分亏缺指数距平为干旱监测指标,对代表站典型干旱年的干旱时段进行分析验证,与实况基本吻合.该指标能较好地反映各站主要生长季作物水分亏缺与农业干旱情况,对监测不同区域的农业干旱具有较好的适用性.     

1981—2018年内蒙古不同等级降水时空变化特征北大核心

基于1981—2018年内蒙古地区103个地面气象观测站的逐日降水资料,运用趋势分析方法,分析近38 a内蒙古降水量、降水日数和降水强度的时空变化特征。结果表明,不同等级降水量和降水日数呈现弱减少趋势,不同等级降水强度年际变化趋势不明显,但是湿润区的各等级降水年际波动最大,干旱区的中雨强度年际波动明显大于其他气候区。各等级降水对总降水的贡献率从大到小依次为小雨、中雨和大雨,但地区分布不均。各气候区小雨日数贡献率均在80%~90%,并且小雨量占比从内蒙古东北部湿润区到西北部的干旱区逐渐上升。内蒙古各等级降水均呈现自东向西递减的空间分布特征,其中降水量和降水日数的高值区主要分布在东北部地区,降水强度的高值区主要分布在东南部地区。2010年以来,内蒙古东北部和中部偏西地区的小雨等级的降水量和小雨日数减少,小雨等级的降水强度增加;在内蒙古西北部各等级降水量和降水强度均增加,大雨等级的降水量、降水日数和降水强度的增加趋势尤为显著。     

西南地区极端降水变化趋势

利用西南地区90个气象台站1970-2010年逐日降水量资料,依据世界气象组织(WMO)定义的连续5d最大降水量、总降水量、强降水比等6种极端降水指数,采用F检验、11a滑动平均等统计方法,研究了西南地区极端强降水变化趋势的时空变化特征。在时间上,西南地区近41年来冬、春、夏季连续5d最大降水量缓慢波动上升,秋季连续5d最大降水量呈下降趋势;强降水、降水强度及强降水比呈上升趋势,但总降水量和最长持续无降水日数呈减少趋势;另外,各极端降水指数还存在明显的年际、年代际变化。在空间上,西南地区极端降水变化趋势具有显著的地域差异,呈东西或西北东南向梯度变化特征。其中冬季连续5d最大降水量、降水强度、强降水比及最长持续无降水日数,在西南大部分地区呈增加趋势。秋季连续5d最大降水量与总降水量在西南大部分地区呈减少趋势。而春、夏季连续5d最大降水量和强降水的增减区域大致相当。     

2006-2015年上海嘉定区气温和降水非均匀分布特征分析

利用上海嘉定区2006-2015年9个自动气象观测站的逐小时观测资料,通过对气温和降水日变化差异、年变化特征、空间分布状况的分析,研究了该地区气温和降水时空非均匀性分布特征。研究结果表明：嘉定区气温和降水日变化存在局地差异和季节差异,日最高气温出现时间在四季中最为集中,而日最低气温出现时间则比较分散;年平均气温呈走低趋势,而年降水量从整体上来说却呈增加趋势;上海嘉定区东南角为气温高值区且降水量相对偏大,中部地区为降水量高值区且气温也相对偏高,而北部降水量偏少且气温偏低,表明嘉定区东南部和中部相对暖湿,而北部偏干冷;气温和降水的标准差空间分布差异大,表明上海嘉定区气温和降水的空间非均匀性特征显著。通过嘉定气温和降水的时空演变规律的揭示,有助于更好地认识小尺度局部区域气候特征,也能为准确认识该地区的极端事件、精细化天气预报及区域气象灾害风险评估提供更加科学的气候变化背景。     

黄淮海地区玉米生育期农业气候资源分析

为指导气候变化背景下黄淮海地区夏玉米种植科学布局,提高气候资源利用率,本研究基于黄淮海地区179个气象站1971—2013年逐日地面气象观测资料,采用气候倾向率及空间分析等方法,从光、温、水等角度研究了夏玉米生育期农业气候资源的时空分布及变化特征。结果显示:黄淮海地区日照时数及太阳辐射空间分布为南低北高,呈逐渐减少的趋势,递减率分别为3.9157 h·a~(-1)和2.6754 MJ·m-2·a~(-1),且中部地区递减率高于边缘地区的;≥10℃积温为1630—2699℃·d,南高北低,呈逐年增加趋势,递增率为2.0764℃·d·a~(-1),沿海地区递增速率大于内陆的;可生长日数空间分布为南多北少,逐年增加,增加量更多来自于≥15℃终日的后推,递增率为0.1302d·a~(-1),东南部递增率大于西北部的;累积降水量为320—950 mm,空间分布为东南多西北少,南部及北部呈减少趋势,中部呈增多趋势,全区域变化趋势不明显,但年际波动幅度较大。     

内蒙古地区云量时空分布及变化趋势分析

利用1983年7月至2001年9月ISCCP云气候资料集D2资料集内蒙古区域云资料和内蒙古地区117个地面观测站的多年月平均气温、降水资料,采用趋势分析方法分析了内蒙古地区总云量和高、中、低云量的时空分布和多年变化趋势,以及温度和降水的多年变化趋势。结果表明：内蒙古地区总云量、低云量、中云量呈白西向东逐渐增多,高云量自西南向东北逐渐减少的空间分布特征;19年来东部地区总云量呈增加趋势,中、西部地区总云量呈减少趋势,温度的升高可能是云量变化的原因之一,内蒙古东北部云量和降水量变化趋势一致。     

近48年西南地区降水量和雨日的气候变化特征

利用1960-2007年西南地区97个观测站点的日降水量资料,研究分析了西南地区年、季节的降水量和雨日的气候变化特征。结果表明,西南地区降水量分布整体呈"东多西少"的分布形态,高值区位于四川盆地的雅安地区和滇西南区,且这两个地区也是四季中降水最多的。年雨日、春季雨日和秋季雨日呈东北—西南向的"偏少—偏多—偏少"型分布,夏季雨日呈"西多东少"型分布,冬季与夏季分布相反。近48年西南地区年降水量总体上呈弱的减少趋势,春、冬季的降水量呈增多趋势,而夏、秋季的降水量呈减少趋势,且夏季降水量存在着明显的准16年周期变化。雨日的季节变化趋势与降水量类似,夏季雨日呈明显的准17年周期变化。另外,中雨日和小雨日呈明显减少趋势,但暴雨日、大雨日均呈增加趋势,极端降水天气日益突出。     

川北绵阳地区降水量的时空分布特征及变化趋势

选用四川省绵阳地区8个台站1959~2005年日降水资料,采用经验正交函数分解法和连续功率谱分析等方法分析了绵阳地区年降水量的时空分布特征及变化趋势,结果表明,绵阳地区年降水量的空间分布不均匀,局地差异大,主要表现为3种分布型:①区域一致型;②东南—西北型;③中部型。绵阳地区的年降水量呈整体下降趋势,但降水剧烈程度加大,同时东南—西北分布型在加剧;功率谱分析发现,绵阳年降水量的变化具有2.9年和6.7年的显著变化周期;绵阳地区各站的年降水和不同等级降水的降水量和降水日数大致呈不同程度的下降趋势和减少趋势,但不同站点暴雨以上量级的降水量和降水日数变化特征又有所不同;绵阳地区区域平均年降水量呈减少趋势主要是由于雨季降水量和降水日数均出现减少趋势造成的。     

1971-2018年黑龙江省玉米需水量与有效降水量耦合度演变特征

基于1971—2018年黑龙江省69个气象台站逐日气象资料,利用联合国粮农组织(FAO)推荐方法计算玉米需水量,应用美国农业部土壤保持局推荐方法计算有效降水量,采用Mann-Kendall检验、GIS反距离加权插值等方法分析黑龙江省玉米需水量与有效降水量耦合度及其演变特征。结果表明：黑龙江省玉米拔节以前生育时段大部地区有效降水增加,拔节以后各生育阶段大部地区有效降水呈减少趋势,不同区域变化趋势略有不同。受风速变小和日照时间减少等气象因子影响,黑龙江省大部地区玉米需水量减少,东部减速最快,北部最慢。黑龙江省中部和东北部玉米需水量与有效降水量耦合度较高,西部较低;拔节以前耦合度较低,拔节以后较高。各区域耦合度均呈“两落两起”变化趋势,2011—2012年为耦合度由低到高明显突变点。     

关中夏玉米生育期气象干旱特征分析

利用1971—2012年宝鸡、泾阳、武功、长安、临潼、渭南、大荔7个地面气象观测站点逐日降水、标准化降水指数(ISP30、ISP60、ISP90)、和相对湿度指数(IM30)计算关中夏玉米生育期逐日有效降水和改进的综合气象干旱指数,采用趋势分析、滑动t检验及相关数理统计法分析了近42a关中夏玉米生育期干旱时空分布特征。结果表明:夏玉米生育期有效降水量总体表现出不稳定性,播种至出苗有效降水变化量最大;20世纪90年代初夏玉米生育期有效降水发生由多到少的突变,2002年出现由少到多的转变;7月上旬至8月下旬是夏玉米干旱多发时段;轻旱发生频率最高,为51.7%,发生频率随着干旱等级加重而逐渐降低;20世纪90年代是干旱多发且较为严重阶段,干旱过程累积强度强,且持续时间长,进入21世纪以后有减少趋势;关中西部干旱日呈减少趋势,东部呈增加趋势,有效降水量与干旱日变化相反,关中西部有效降水量呈增加趋势,东部有减少趋势。