基于全球模式对中国极端气温指数模拟的评估

对IPCC 所提供的7 个全球海气耦合模式输出信息(年霜冻日数、生物生长季、温度 年较差、暖夜指数、热浪指数), 利用同期(1961-2000 年) 中国地区极端气温观测资料检测并 评价模式的预估效能。结果表明, 这些模式对中国地区的极端气温都具有一定的模拟能力, 但同时各个模式的模拟场都有各自的系统误差; 综合评价, 在7 个模式中GFDL-CM2.0 和 MIROC3.2 (hires) 两个模式对中国区域极端气温的模拟效果均为最佳。模拟所得的最优指数 为霜冻日数, 其后依次为: 暖夜指数、热浪指数、气温年较差和生物生长季; 而就空间分布 结构来看, 除暖夜指数的模拟效果较差之外, 其余指数均能较好地模拟出其空间分布特征。     

2000—2014年甘肃省NDVI时空变化特征

基于甘肃省2000—2014年MODIS-NDVI遥感数据及气象数据,采用趋势分析法及相关分析法,对甘肃省归一化植被指数(NDVI)的时空变化特征进行研究,探讨了植被变化对区域气候变化的响应。结果表明:近15年,生长季及春、夏、秋季NDVI均呈增加趋势。区域尺度上,夏季NDVI增加趋势最显著,增速为0.071/10a(P<0.01);像元尺度上,生长季NDVI呈增加趋势的面积最大,呈极显著增加(P<0.01)和显著增加(0.01相似文献   

FLUCTUATIONS OF LAST SPRING-FREEZE DATES IN THE SOUTHEASTERN UNITED STATES

Fluctuations for the date of the last spring freeze are examined for the period 1916–1985 for a portion of the southeastern United States including much of Alabama, Georgia, South Carolina, and southern North Carolina. Data from 43 meteorological sites were utilized. For a large portion of the region, mean dates of the last spring freeze were considerably later for the recent 35-year period 1951–1985 compared to the earlier 1916–1950 period. Of the 43 study sites, 19 experienced statistically significant later last spring freezes for the latter half of the study period while none experienced significantly earlier last freeze dates. Of potential agricultural importance is the fact that major peach growing areas in central Georgia and west-central South Carolina are located within the region of statistically significant later spring freezes.     

A STATISTICAL ANALYSIS OF THE FREEZE HAZARD IN NEW YORK STATE

Thirty years of data are examined for the last spring freeze and first autumn freeze at freeze thresholds of 0°C, -2.2°C, and -4.4°C. Four statistical conclusions of a 1958 Iowa freeze hazard study are tested in New York. The time series of freeze dates are random and normally distributed. Spring and autumn freeze dates are independent at a station. The variances of autumn freeze dates are homogeneous throughout New York and variances of spring freeze dates are homogeneous within each of three regions of similar climate. Statistical properties of the freeze date time series should be examined locally before results of studies in other regions are used. (Key words: freeze, frost, climatology, growing-season, New York, statistical methods.)     

1960～2017年华北地区气候生长季变化特征及成因分析

基于华北地区1960~2017年逐日气温数据,运用Mann-Kendall非参数检验、Morlet小波分析和R/S分析等方法,分析了华北地区气候生长季指标生长季开始（GSS）、生长季结束（GSE）、生长季长度（GSL）、生长季内≥10℃活动积温（AT10）及其对应的天数（DT10）的时空变化特征及其影响因素。结果表明:① 华北地区GSS呈显著的提前趋势,变化速率为-2.43 d/10a,GSL呈现出明显延长,AT10和DT10表现为显著增加趋势,变化速率分别为2.95 d/10 a、67.14℃/10a和2.31 d/10a,GSE变化趋势不明显。近60 a来华北地区GSL的延长主要归因于GSS的明显提前。② 生长季指标变化趋势在空间上存在明显差异,其中GSS与GSL,AT10与DT10变化趋势的空间分布格局较为相似。③ 生长季指标普遍在20世纪90年代中后期发生了明显的突变,GSS、GSE和GSL的突变年份为1994~1995年,AT10和DT10的突变年份为1997~1998年。④ 近60 a来华北地区生长季指标变化存在着2~3 a、5~6 a的主周期。生长季指标Hurst指数都大于0.7,表现为较强的持续性,其过去变化趋势将在未来继续延续。⑤ 北大西洋年代际振荡指数（AMO）是影响近60 a来华北地区生长季指标（GSS、GSE与AT10）变化的主要大气环流因子。     

呼伦贝尔草原物候变化及其与气象因子的关系

草原物候是草原生态系统气候变化的敏感指示器,探索物候变化与气候变化的关系,对草原生态系统保护及全球气候变化研究具有重要意义。以呼伦贝尔草原为研究对象,基于2000—2015年MOD09Q1数据和气象数据,利用D-L拟合法对NDVI时间序列进行重构,采用动态阈值法提取草原物候期,利用相关分析法,分析了物候与气象因子之间的关系。研究表明:(1)返青期发生时间介于4月下旬～6月上旬(平均为第138 d),枯黄期发生时间介于9月～10月下旬(平均为第277 d),生长季长度主要在3. 5～6个月之间(平均为136 d)。空间上,西部和北部返青期较早,枯黄期较晚,生长季长度最长;中东部返青期较晚,枯黄期较早,生长季长度较短。(2)年际变化趋势上,返青期和枯黄期均以提前趋势为主,提前趋势的像元比例分别为61. 2%和63. 83%,生长季长度以延长趋势为主,延长趋势的像元占比为54. 95%。(3)冬季降水增加是返青期提前的主要原因,而春季降水增多和秋季温度升高是枯黄期提前的主要原因。研究结果有助于加深物候对气候变化响应的认识,以期更好地为草原物候研究和放牧优化管理提供参考。     

Reponses and sensitivities of maize phenology to climate change from 1981 to 2009 in Henan Province,China

With the global warming, crop phenological shifts in responses to climate change have become a hot research topic. Based on the long-term observed agro-meteorological phenological data (1981–2009) and meteorological data, we quantitatively analyzed temporal and spatial shifts in maize phenology and their sensitivities to key climate factors change using climate tendency rate and sensitivity analysis methods. Results indicated that the sowing date was significantly delayed and the delay tendency rate was 9.0 d·10a^-1. But the stages from emergence to maturity occurred earlier (0.1 d·10a^-1<θ<1.7 d·10a^-1, θ is the change slope of maize phenology). The length of vegetative period (VPL) (from emergence to tasseling) was shortened by 0.9 d·10a^-1, while the length of generative period (GPL) (from tasseling to maturity) was lengthened by 1.7 d·10a^-1. The growing season length (GSL) (from emergence to maturity) was lengthened by 0.4 d·10a^-1. Correlation analysis indicated that maize phenology was significantly correlated with average temperature, precipitation, sunshine duration and growing degree days (GDD) (p<0.01). Average temperature had significant negative correlation relationship, while precipitation, sunshine duration and growing degree days had significant positive correlations with maize phenology. Sensitivity analysis indicated that maize phenology showed different responses to variations in key climate factors, especially at different sites. The conclusions of this research could provide scientific supports for agricultural adaptation to climate change to address the global food security issue.     

气候变化背景下1981-2010年中国玉米物候变化时空分异

基于中国玉米种植区内114个农气站1981-2010年的长序列物候观测数据,量化分析了玉米8个连续物候期的时空分异特征和相应的生长阶段长度变化规律。结果表明：1981-2010年间,玉米生育期内平均温度和有效积温(GDD）呈现增加趋势,降水量和日照时数呈现减少趋势。气候变化背景下,玉米物候期发生了显著变化。春玉米物候期以提前趋势为主,包括西北内陆玉米区春玉米、西南山地丘陵玉米区春玉米;夏玉米和春夏播玉米各物候期在不同区域均呈现推迟的趋势,西北内陆玉米区夏玉米各物候期推迟的幅度大于黄淮平原夏玉米各物候期推迟的幅度。玉米物候期的变化改变了相应生长阶段的长度,中国春/夏/春夏播玉米营养生长期（播种期—抽雄期）呈现不同程度的缩短趋势,而对应的生殖生长期（抽雄期—成熟期）呈现不同程度的延长趋势;春玉米生育期（播种期—成熟期）延长,夏/春夏播玉米生育期缩短。     

1982~1999 年我国东部暖温带植被 生长季节的时空变化

利用1982~1996 年5 个站点的植物群落物候观测数据和物候累积频率拟合法, 划分各站逐年的植被物候季节, 并确定各季节初日对应的当地归一化差值植被指数(NDVI) 阈值。 在此基础上, 通过对物候站各年NDVI 曲线的年型聚类分析和区内所有像元逐年NDVI 曲线的空间聚类分析, 实现植被物候季节的时空外推估计, 从而得到我国暖温带落叶阔叶林地区1982~1999 年植被物候季节初日和生长季节长度的时空格局。结果表明, 多年平均的植被物 候季节初日和生长季节长度呈现出主要随纬度和海拔高度变化的空间格局。在这18 年中, 整 个区域的物候春季初日以提前为主, 且以华北平原提前的趋势最为显著;夏季、秋季和冬季 初日以推迟为主, 也以华北平原推迟的趋势比较显著;因此, 华北平原植被生长季节呈显著 延长的趋势。本文揭示的植被物候季节初日的趋势变化与华北地区各季节气温的趋势变化基本吻合;植被生长季节的趋势变化特征与欧洲单种植物物候生长季节, 以及欧亚大陆和我国温带遥感植被生长季节的趋势变化基本一致, 但植被生长季节初、终日期和长度的趋势值明显大于后者, 表明该地区植物物候对于气候变暖的响应更加敏感。     

藏西南高原植被覆盖时空变化及其与气候因素和人类活动的关系

研究基于MODIS-NDVI数据和气象数据,利用趋势分析、相关分析及残差分析等方法,分析了2000―2020年藏西南高原植被NDVI在不同时段的时空变化特征及气候因素和人类活动对植被NDVI的影响,结果表明：近20 a来藏西南高原植被NDVI呈增加趋势,不同时段植被NDVI增长速率存在显著差异,主要表现为秋季>生长季>夏季>全年>春季>冬季;不同时段植被NDVI的分布格局虽存在差异,但高原东部植被覆盖度明显高于西部地区;高原大部分区域植被状态基本稳定,局部明显改善,部分区域有所退化;年际尺度上,气温和降水的增加导致植被NDVI升高,季节尺度上,春季、秋季和冬季气温升高导致植被NDVI升高,降水的增加导致植被NDVI下降,夏季和生长季气温升高导致植被NDVI下降,降水升高导致植被NDVI增加;人类活动对高原大部分区域呈正面影响,局部地区呈负面影响,集中分布在半农半牧和纯牧业县区。     

1961-2010 年西藏极端气温事件的时空变化

利用18 个气象站点1961-2010 年逐日最高、最低气温和平均气温资料,分析了西藏极端气温事件的变化规律。结果表明:近50a 西藏霜冻日数和结冰日数明显减少,结冰日数减少显著的区域集中在藏北,霜冻日数则在整个区域都显著减少;生长季长度以4.71 d/10a 的速度明显延长,以拉萨、泽当最显著。极端最低气温在全区范围均呈显著升高,尤其是近30a 升幅更大,达1.06 oC/10a;最高气温的极大值在沿雅鲁藏布江一线东段和那曲地区上升较明显,而在南部边缘地区有下降的趋势。冷夜(昼) 日数普遍明显减少,减幅为9.38 d/10a (4.96 d/10a);暖夜(昼) 日数显著增加,增幅为10.99 d/10a (6.72 d/10a)。大部分极端气温指数的变化趋势与海拔高度有较高的相关性,其中极端最低气温与海拔高度呈正相关,极端最高气温、结冰日数、暖昼(夜) 日数和生长季长度呈负相关。极端最高、最低气温和气温暖指数呈逐年代增加趋势,极端气温冷指数和生长季长度表现为下降的年代际变化特征。在时间转折上,极端最低气温、冷(暖) 夜指数和生长季长度的突变点发生在20 世纪90 年代中期前,霜冻、结冰日数和冷(暖) 昼指数的突变点则推迟到21 世纪初期。多数情况下,西藏极端气温指数的变幅比全国、青藏高原及其周边地区偏大,说明西藏极端气温变化对区域增温的响应更为敏感。     

青海河湟谷地气候及干旱变化研究

利用1961—2002青海河湟谷地11个气象台站气温、降水等地面观测资料,对该区气候要素的年代际变化特征及其干旱变化的成因进行了初步分析。结果表明：青海河湟谷地各季节平均气温20世纪90年比60年代偏高了0.4～0.8℃,冬季增温最显著。年平均降水量90年代比60年代偏少17.2 mm。地表蒸发量80~90年代比60~70年增多。90年代青海河湟谷地秋季和春季降水量减少,使得秋季和春季干旱发生的频次增加,导致河谷地区的径流量减少。     

Geographic variations in spring and autumn phenology of white ash in a common garden

Geographic variations in plant phenology are known to be affected by climatic differences over space, but the role of adaptation variability of plant populations is less well understood. In this study, I examined the geographic variations in spring and autumn phenology of white ash (Fraxinus americana L.) in a common garden and related observations over a 2-year period (2013 and 2014) to climatic and geographic factors of their provenances. Spring leaf-out of trees with northern provenances occurred later in 2013, but slightly earlier in 2014, than those with southern provenances. This difference was potentially caused by the counterbalancing effect of chilling and forcing in response to interannual temperature fluctuations. In both years, leaf senescence of white ash occurred significantly earlier for trees with northern than southern provenances, reflecting strong adaptation to a photoperiod gradient. The growing season length for white ash, therefore, is constrained by spring and fall phenology through different environmental cues. Spring phenology exerted a greater influence on the interannual variability of growing season length. Identifying these detailed adaptive patterns facilitates a better understanding of phenological change over space and allows development of genotype-sensitive phenological models to predict the ecological impact of climate change.     

The spatiotemporal responses of <Emphasis Type="Italic">Populus euphratica</Emphasis> to global warming in Chinese oases between 1960 and 2015

Daily average temperature data from 48 meteorological stations in Chinese oases that are within the distribution area of Populus euphratica were analyzed to determine the spatiotemporal responses of this tree to climate change. Specifically, the start and end date as well as the number of days that comprised the growing season were analyzed with a multi-year trend line and using the Mann-Kendall mutation test, inverse distance weighted interpolation (IDW) in the software ArcGIS, a Morlet wavelet power spectrum, and correlation analysis. The results of this study show that, over the last 56 years, the start date of the P. euphratica growing season has advanced, while the end date has been postponed, and the number of days that comprise the growing season have gradually increased. The changing trend rates recovered in this analysis for these three time slices are -1.34 d/10 a, 1.33 d/10a, and 2.66 d/10a (α ≥ 0.001), respectively. Data show that while spatial disparity is extremely significant, it is nevertheless the case that along a southwest-to-northeast transect of Chinese oases, the later the start date of the P. euphratica season, the sooner the end data and the shorter the growing season. Mutations points in start and end date, as well as for the growing season overall were observed in 2001, 1989, and 1996, respectively, and the data presented in this paper show that, in particular, the date of this end of this period is most sensitive to climate warming. Growing season cycles for P. euphratica are between 3.56 years and 7.14 years, consistent with the periodicity of El Ni?o events, while a start date cycle between 3.56 years and 4.28 years is consistent with atmospheric circulation cyclicity. The causal analysis presented in this paper shows that the Asian polar vortex area index (APVAI), the Qinghai-Tibet Plateau index (TPI), the westerly circulation index (WCI), and carbon dioxide emissions (CDE) are the main factors influencing spatiotemporal changes in the growth of P. euphratica, the effect of latitude during the growing season is more significant than altitude, and the start date of the growing season is more significantly influenced by these factors than end date. In addition, data show that the start date, end date, and length of the growing season are all significantly correlated with their average corresponding monthly temperature (correlation coefficients are -0.875, 0.770, and 0.897; α≥0.001). Thus, if the average temperature in March increases by 1℃, the start date of the growing season will advance by 2.21 days, while if the average temperature in October increases by the same margin then the seasonal end date will be delayed by 2.76 days. Similarly, if the average temperature between March and October increases by 1℃, the growing season will be extended by 7.78 days. The results of this study corroborate the fact that changes in the P. euphratica growing are sensitive to regional warming and are thus of considerable theoretical significance to our understanding of the responses of Chinese vegetation to climate change as well as to ecological restoration.     

1960~2014年河南极端气温事件时空演变分析

基于河南1960~2014年18个气象台站逐日最高温、最低温、平均气温实测数据,采用线性趋势、相关分析等方法,根据选取的16个极端气温指数,分析了河南省极端气温变化趋势和空间差异,探讨了极端气温指数的影响因素以及与该区气候变化的关系。结果表明：① 河南近55 a来日最高气温的极小值、最低气温的极大/小值、暖昼/夜日数、夏季日数、热夜日数、暖持续日数、生物生长季呈现增大/加趋势;日最高气温的极大值、冷昼/夜日数、冰/霜冻日数、冷持续日数和气温日较差呈现减小/少趋势。② 极端最低气温的变暖主要发生在黄淮海平原区、豫西南南阳盆地以及豫南桐柏山-大别山山地丘陵区;而极端最高气温的变暖则主要发生在豫西山地丘陵区。③ 与中国其他地区相比,河南极端气温近55 a的变化速率较慢,低温出现的日数显著减少;但近20 a来大部分极端气温指数的变化速率均提高了2倍多,表明该区极端气温进入了加速变化阶段。④ 相关分析表明河南极端气温指数变化可以指示该区气候变化,且地形条件是该区极端气温空间变化的控制因素。     

晋北沙漠化地区1980-2014年的气候变化

气候变化对土地沙漠化有一定驱动作用。以晋北沙漠化地区为研究区域,对1980-2014年影响该地区土地沙漠化的气候因子进行分析,采用气候变化倾向率、突变检验、滑动t检验、GIS空间模拟和插值等方法来探讨气候变化时空变化特征。结果表明：（1）1980-2014年,晋北沙漠化地区春季升温速率较大,气温整体呈缓慢上升趋势,年均气温从1980年6.37℃升高到2014年8.01℃,空间上呈现出由两边向中心逐渐减弱的趋势,并且在1990年存在明显增温突变,春夏季气温突变明显;（2）晋北沙漠化地区秋季降水增长幅度最为明显,年降水量整体呈现升高趋势,年降水量的倾向率均为正值,年降水量从1980年357.83mm升高到2014年403.82mm,降水量处于非突变的自然波动状态,稳定性较强,在空间上差异明显,由东北向西南逐渐增加;（3）年均风速呈逐年减小的趋势,春季风速从1980年3.25m·s^-1降低到2014年2.48m·s^-1,减小趋势最为明显,在空间上呈现由西北至东南逐渐增大的趋势。     

1983-2019年黑龙江省春季土壤湿度时空变化特征及影响因素

春季土壤湿度是影响东北粮食产量和品质的重要因素.在气候变暖的背景下,东北春季土壤湿度如何变化,鲜有研究.本文基于1983-2019年黑龙江省22个农业气象站的土壤湿度和气象观测资料,采用方差分析、突变分析及空间分析等方法,分析20世纪80年代以来黑龙江省春季土壤湿度的时空变化特征及其影响因素.结果 表明:1983-20...     

祁连山区气候变化的区域差异特征及突变分析

利用8个气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析法和5年趋势滑动,进行了气候变化的趋势分析,结果表明:祁连山区在20世纪80年代中后期气温持续升高,90年代以后明显变暖,其中秋、冬季升温幅度较大;60年代降水量最少,之后逐渐增多,80年代达到最多,90年代又减少,2000年以来又明显增多;气温变化在空间上表现为南北差异,以黑河干流为界,中东部升温幅度从南到北呈增大趋势,而中西部从南到北呈减小趋势;降水变化的空间差异也明显,东部表现为东西差异,降水量增加幅度从东到西呈减小趋势,而中、西部表现为南北差异,降水量增加幅度从南到北呈减小趋势。在此基础上,利用滑动T检验法、Cramer法、Mann-Kendall法进行气候突变分析,结果表明:祁连山区气温突变比降水突变明显,不同方法检验的结果比较一致;春、夏季气温在1997年发生突变,而秋、冬季在1985年左右发生突变。     

1960-2010 年中国天山山区气候变化区域差异及突变特征

利用天山山区32 个气象站点1960-2010 年的逐月平均气温、降水数据和DEM数据等,进行了气候时空变化趋势和突变分析,研究结果表明：山区近50 年来年均气温呈明显的上升趋势,21 世纪以来年均温增加最明显,季节均温与年均温的变化趋势基本一致,冬季均温增加最明显,夏季均温变化最小;山区东段升温趋势最明显,北坡的变化趋势明显于南坡.自20 世纪60 年代以来降水量持续递增,其中80 年代开始更加明显;夏季降水量增加最明显,春季变化最小,山区年降水主要集中在春夏两季;山区气候空间分布呈现“两中心”的特征,东段为“干热”中心,西北部为“暖湿”中心,这两个中心的气候反差有扩大的趋势;山区气温和降水突变不太明显,春夏季气温突变可能发生在20 个世纪90 年代末至21 世纪初;秋冬季气温突变在20 世纪90 年代可能发生过;南坡和东段年均温突变可能发生在1982 年,北坡大致发生在1990 年左右.秋季降水突变发生在20 世纪80 年代末,其他季节不明显,年降水突变发生在80年代末期.     

季节变化对全球气候变化的响应——以湖北省为例

根据湖北省10个代表站1951(或建站)~2006年逐日平均气温,计算分析了四季初日和长度及其变化趋势,以揭示气候季节对全球气候变暖的响应。结果表明:(1)湖北省平均春、夏、秋、冬四季初日分别为3月22日、5月27日、9月27日、11月27日,四季长度分别为65.7、122.8、60.9、115.6d,且时空差异明显;(2)56a来湖北省平均入春、入夏分别提前2.8、1.6d,入秋、入冬分别推后4.0、6.1d;(3)56a来湖北省平均冬季缩短8.9d,夏季延长6.3d,秋季延长2.0d,春季无变化;荆州夏季延长21.1d,武汉冬季缩短17.0d。