基于GIS的精河县枸杞种植气候适应性精细化区划

摘要：研究分析精河县枸杞种植的气候适宜性,为科学规划枸杞种植布局,充分合理地利用气候资源优势具有实际意义。利用精河县及周边范围内15个气象站1981-2020年逐日平均气温和最低气温资料,采用数理统计分析和GIS空间插值技术方法,在分析枸杞种植气候生态条件的基础上,筛选出≥10 ℃积温、≥10 ℃日数和≥10 ℃期间降水量作为枸杞气候适宜性区划指标,进而对气候要素指标进行栅格化。根据区划指标等级进行重分类,将各气候要素指标图层进行等权重叠加,获得精河县枸杞种植气候适宜性区划,结果表明,精河县枸杞种植区可分为最适宜区、适宜区、次适宜区和不适宜区4个分区,最适宜种植区分布在精河县中部海拔400～600 m的带状平原区,该区综合气候条件非常利于枸杞优质高产;适宜种植区分布在沿最适宜种植区两侧海拔250～400 m和海拔600～800 m的中部平原地带,综合气候条件稍逊于最适宜区。建议在最适宜区和适宜区内发展枸杞不但产量高而且品质好。。     

天山北坡酿酒葡萄成熟期降雨特征及其影响分析

掌握新疆天山北坡酿酒葡萄成熟期降雨特征,对科学制定酿酒葡萄种植规划,采取趋利避害的生产管理技术措施具有实际意义。基于天山北坡35个气象站1961-2016年8-9月逐日降雨资料,采用线性趋势法和ArcGIS空间插值技术,对过去56a该区域酿酒葡萄成熟期（8-9月）降雨日数、降雨量、连阴雨天气次数、连阴雨天气降雨强度等要素的时空变化进行研究,并对照前人关于该区域酿酒葡萄种植气候适宜性区划成果,对酿酒葡萄不同适宜种植区葡萄成熟期降雨特征及其影响进行分析。结果表明：天山北坡酿酒葡萄成熟期（8-9月）降雨日数、降雨量、连阴雨天气次数、降雨强度、大量以上降雨日数的空间分布均总体呈现随海拔高度的升高而增加的特点。1961-2016年,研究区酿酒葡萄成熟期除降雨日数总体以-1.16d·10a-1的倾向率极显著 (P=0.001)减少,大量以上降雨日数以0.07d·10a-1的倾向率显著 (P=0.05)增多外,降雨量、连阴雨天气次数、连阴雨天气日数及其降雨量变化趋势均不显著。天山北坡酿酒葡萄种植气候最适宜和适宜区葡萄成熟期的降雨量、降雨日数、连阴雨天气次数、连阴雨天气日数及其降雨量都很小,期间总降雨量大多不足40 mm、降雨日数少于20 d、大量以上降雨日数不足1 d、连阴雨天气次数少于0.3次、连阴雨天气日数少于5d、连阴雨天气降雨量不足25mm,该分区降雨量以及连阴雨天气少,对提高酿酒葡萄产量和品质十分有利。酿酒葡萄次适宜种植区葡萄成熟期降雨天气稍多,降雨量40～90 mm、降雨日数20～25 d、大量以上降雨日数1～2 d、连阴雨天气次数0.3～1.0次、连阴雨天气日数5～8 d、连阴雨天气降雨量25～40 mm,对酿酒葡萄产量和品质有一定不利影响。天山北坡8-9月降雨量90 mm以上、降雨日数30d以上、大量以上降雨日数2d以上、连阴雨天气次数多于1.0次、连阴雨天气日数8d以上、连阴雨天气降雨量40 mm以上的区域均在海拔1500m以上的山区,该区域恰恰也是酿酒葡萄不适宜种植区,因此对酿酒葡萄无影响。综上所述,新疆天山北坡酿酒葡萄种植区尤其是适宜及最适宜种植区葡萄成熟期的降雨量、降雨日数、连阴雨天气次数和日数都较小,且近56a稳定少变,因此,对该区域酿酒葡萄生产的影响较小。     

近50年乌鲁木齐市太阳能资源时空变化分析

利用新疆乌鲁木齐地区9个气象站1961-2010年的逐日日照时数资料和乌鲁木齐站逐日太阳总辐射资料,在使用气候学方法估算出各站逐月太阳总辐射的基础上,采用线性趋势分析和Mann Kendall检测对全市冬、春、夏、秋四季和年日照时数、太阳总辐射变化趋势以及突变特征进行分析,应用混合插值法,在ArcGis平台上完成基于数字高程模型(DEM)数据的四季和年日照时数、太阳总辐射及其突变前后变化量的精细化分布式模拟.结果表明:乌鲁木齐市春、夏、秋季和年的日照时数及太阳总辐射总体呈现“平原多,山区少”的空间分布格局,冬季日照时数、太阳总辐射呈现“山区多,平原少”的分布特点.近50年来,乌鲁木齐市春、夏季日照时数、太阳总辐射变化趋势不显著,但秋、冬季和年的日照时数及太阳总辐射呈显著的减少趋势,并于1981和1991年分别发生了突变性的减少,突变前后秋、冬季和年日照时数、太阳总辐射的变化具有明显的区域性差异,减少幅度的空间分布总体呈现“平原多,山区少”的特点.     

近45年吐鲁番地区气候变化趋势

分析了1954-1998年吐鲁番地区各县（市）气温、降水、无霜期、大风日数、酷热日数、寒冷日数、各界限积温、日平均气温≥0℃生长期、气温日较差等气候要素的变化趋势。     

1961—2020年新疆棉花苗期低温冷害时空变化特征研究

新疆是我国重要的棉花产区,明确新疆棉花气象灾害的时空分布和变化趋势,对该地区调整种植结构趋利避害、保障棉花生产安全具有重要意义。本研究基于新疆棉花种植区101个气象站点1961—2020年逐日地面气象观测资料、历史灾情资料、作物生产资料,筛选和验证了新疆地区棉花苗期低温冷害指标,采用线性趋势分析、空间插值分析和M-K趋势分析等方法,从年代尺度、年际尺度和候尺度系统分析了新疆棉花苗期低温冷害发生频率和强度的时空分布和变化特征,主要研究结果如下:新疆棉花苗期冷害以轻度为主,中度次之,各等级冷害发生频率呈北高南低的空间分布特征。南北疆冷害站次比和发生频率随候序推移呈逐渐减小的趋势,北疆和南疆分别在4月6候和4月4候冷害发生频率较大。近60年新疆棉花苗期低温冷害发生天数、强度和站次比均呈减小趋势,20世纪80年代冷害最为严重,与时段Ⅰ（1961—1990a）相比,时段Ⅱ（1991—2020a）逐候的冷害站次比均减少。     

近36年新疆天山山区气候暖湿变化及其特征分析

根据天山山区10个气象台站1971-2006年的历史气候资料,采用线性回归、最大熵谱、Mann-Kendall和自然正交分解(EOF)等方法,对近36年的年平均气温、降水量、最大可能蒸散量和下垫面湿润指数等气候要素的基本变化特征进行了分析,结果表明:(1) 近36年天山山区年平均气温呈升高趋势,降水量呈增多趋势,年最大可能蒸散量呈减少趋势,下垫面湿润指数呈增大趋势.受其综合影响,近36年天山山区气候呈较明显的暖湿化变化趋势. (2) 突变检测表明,天山山区年平均气温在1976年发生了突变性的升高,降水量和湿润指数在1986年发生了突变性的增大,而最大可能蒸散量在1986年发生了突变性的减小.(3) 36年里,降水量和湿润指数的变化不存在＜36年的显著周期,而温度变化具有＞36年、9年、4年和2.4年的显著周期,最大可能蒸散量变化具有＞36年、5.1年和2.4年的显著周期.(4) 10站的年平均气温、降水量、最大可能蒸散量和湿润指数等四要素的最主要空间分布特征均是同向变化.     

近48 a新疆干湿气候时空变化特征

 根据新疆101个气象台站1961—2008年的逐月气候资料,采用线性回归、Morlet小波、自然正交分解（EOF）、累计距平、t-检验和Kriging空间插值等方法,对近48 a反映新疆干湿气候的年降水量、潜在蒸散量和地表干燥度等要素的时空变化特征进行了分析,结果表明:①新疆年降水量在空间分布上表现为山区多于平原和盆（谷）地,北疆多于南疆,西部多于东部的格局;近48 a,新疆各地年降水量均为增多趋势,增多倾向率的空间分布为:天山山区>北疆>南疆,全疆平均年降水量以9.123 mm/10a的倾向率增多;新疆年降水量空间异常分布主要表现为“全疆一致型”和“南北疆反向变化”两种模态;全疆平均年降水量主要存在3～4 a、6～8 a、11 a和16 a的振荡周期,并于1987年发生了突变性的增多。②新疆年潜在蒸散量总体表现为南疆大于北疆、东部大于西部、盆（谷）地大于山区的分布格局;近48 a,新疆各地年潜在蒸散量总体为减少趋势,其中南疆为递减倾向率高值区,北疆大部和天山山区为递减倾向率低值区,全疆平均年潜在蒸散量以-23.8 mm/10a的倾向率减少;新疆年潜在蒸散量空间异常分布也主要表现为“全疆一致型”和“南北疆反向变化”两种模态;潜在蒸散量主要存在准22 a的振荡周期,并于1984年发生了突变性的减小。③受降水量和潜在蒸散量时空变化的共同影响,新疆年干燥度指数总体表现为南疆大于北疆、东部大于西部、盆（谷）地大于山区的分布格局;近48 a,新疆各地年干燥度指数均表现为不同程度的减小趋势,其中,吐鲁番、哈密盆地以及塔里木盆地东部地区是干燥度指数减小最明显的区域,全疆平均年干燥度指数以-3.164/10a的倾向率减少;新疆年干燥度指数空间异常分布主要表现为“全疆一致型”;干燥度指数主要存在准5 a、8 a和18 a的振荡周期,并于1987年发生了突变性的减小。     

气候变暖对新疆乌昌地区棉花种植区划的影响

在对新疆乌昌地区1961-2010年≥10℃积温、最热月（7月）平均气温和无霜期等热量要素时空变化进行分析的基础上,结合北疆棉区区划指标,完成了2004年前、后乌昌地区棉花种植气候区划。并对未来年平均气温升高1～4℃时,棉花种植气候区划的可能变化进行了预估。结果表明：乌昌地区热量资源在空间分布上表现为“平原多,山区少”的格局。1961-2010年≥l0℃积温、最热月平均气温和无霜期分别以每10年52.3℃• d、0.1℃和3.3 d的速率增多（升高、延长）,并分别于1995年、2004年和1987年发生了突变。受其影响,2004年后乌昌地区宜棉区较之前明显扩大,次宜棉区、风险棉区和不宜棉区有不同程度的缩小。未来气候变暖将对乌昌地区棉花种植气候区划产生较大影响,年平均气温每升高1℃,宜棉区面积将扩大6600 km²,次宜棉区和不宜棉区分别缩小2100 km²和4700 km²,风险棉区面积变化不大。     

新疆香梨花期霜冻灾害风险评估模型构建及适用性分析

全球变暖和极端气候事件频发背景下,人们更加关注农林业生产面临的灾害风险。构建灾害预警指标,开展风险预警并提前防范,对于有效防灾减灾减损具有重要意义。基于新疆1981-2020年霜冻灾情、气象因子、香梨种植面积资料,计算香梨花期霜冻灾害危险性指数、暴露度和脆弱性指数,构建了霜冻灾害风险评估综合模型,并基于格点预报开展了香梨霜冻风险预警,对评估模型的适用性进行了验证。结果表明,过程最低气温、降温幅度、低温持续时间是霜冻灾害的主要致灾因子。春季霜冻危险性空间分布,总体呈现北部高、南部低的特点。香梨遭受春季霜冻的高风险区,主要分布在北疆西部、天山北坡的西部和中部以及南疆巴州北部、阿克苏市及其南部部分区域。基于气象实况和果园灾害调查结果表明,霜冻灾害风险评估模型和格点预报相结合,能较好地预报香梨霜冻风险分区、影响等级,与香梨霜冻灾害实际发生区域、受冻百分率基本一致,霜冻指标和风险预警模型具有合理性和适用性。     

近30年乌鲁木齐地区自然植被净第一性生产力变化分析

利用周广胜、张新时提出的自然植被净第一性生产力模型，估算分析了乌鲁木齐地区近30年自然植被净第一性生产力（NPP）的时空变化。结果表明，除后峡地区的NPP呈递减趋势外，其它各地的NPP总体上呈递增趋势；中山带的NPP最高，亚高山、高寒、低山和山前荒漠地带依次降低；气候变暖除对高寒地带的自然植被的NPP有一定的正效应外，对其它地区的NPP均产生较明显的负效应；年降水量的增加对提高自然植被净第一性生产力具有积极作用。