1960—2012年洞庭湖区日照时数的变化特征及影响因素

根据1960—2012年洞庭湖区24个气象站的气候资料,采用线性趋势分析、MannKendall突变检验、小波分析、相关分析等方法研究了洞庭湖区近52年日照时数的变化特征和影响因素。结果表明:洞庭湖区日照时数以46.0 h·10 a-1的速率显著减少;夏季日照时数的减少最为明显(29.5 h·10 a-1),冬季次之(14.6 h·10 a-1),春季、秋季日照时数没有显著变化;湖区北部日照时数的减少速率大于南部,其中西北部的监利站减少速率最大,高达97.8 h·10 a-1;年日照时数在1980年发生突变,20世纪60年代、70年代日照时数偏多,80年代以来日照时数偏少;年日照时数具有2、6、10~11 a的变化周期;洞庭湖区日照时数的减少可能主要与云量、降水量、轻雾日数的增多以及风速的减小有关。     

长白山生态功能区气候变化特征

为探究长白山生态功能区气候变化特征,本研究利用区域内及周边36个气象站数据与CN05.1格点数据集,采用线性倾向估计法、Mann-Kendall突变检验、累积距平法、Morlet小波分析等方法研究1961—2016年长白山生态功能区内温度(平均气温、四季气温、极端气温)、水分(年降水量、四季降水量、降水日数、相对湿度)、光照(日照时数与日照百分率)和风速因子的时空变化规律.结果表明: 1961—2016年,长白山生态功能区气温升高、日照减少、风速减弱、降水量周期振荡变化.其中,冬季气温[0.45 ℃·(10 a)^-1]与最低温度[0.74 ℃·(10 a)^-1]大幅上升.年平均风速显著降低[-0.21 m·s^-1·(10 a)^-1]但并未发生气候突变.年降水日数大幅降低[-7.01 d·(10 a)^-1],使其与东北地区气候变化特点有所不同.虽然功能区内年降水量倾向率为16.06 mm·(10 a)^-1,但不能以简单的趋势增加或减少来描述降水量变化特征,功能区内降水量变化以26年长周期叠加3年的短周期为主.研究结果对区域生态评估、生态系统响应气候变化、物候变化等研究具有指示意义.     

黄土高原半干旱区气候变暖对胡麻生育和水分利用效率的影响

利用黄土高原半干旱区胡麻生长发育定位观测资料和同期气象观测资料,分析气候变化对胡麻生长发育的影响,以及胡麻水分利用效率与气象条件的关系.结果表明:研究区年降水量呈下降趋势,其气候倾向率为-15.80 mm·(10 a)-1,年降水量存在3 a、6 a的周期变化;年均气温呈上升趋势,其气候倾向率为0.36℃·(10 a)-1;作物生长季干燥指数呈显著上升趋势,其气候倾向率为0.12· (10a)-1,20世纪90年代初至2009年明显趋于干旱化.研究区胡麻全生育期天数为120～150 d,≥0℃积温为1700～2100℃·d,降水量为200～250mm,日照时数为1000～1300h.影响黄土高原半干旱雨养农业区胡麻生长发育的主导气象因子是气温和降水量.气温增高导致胡麻生育前期的营养生长阶段缩短;而气温增高、降水量减少,则导致生殖生长阶段延长,从而使全生育期延长.除出苗期和成熟期外,气温对其余时期的胡麻产量形成均表现为负效应,现蕾期对气温变化十分敏感;除开花期外,其余时段降水量对胡麻产量形成均为正效应,胡麻出苗期对降水量变化十分敏感.胡麻水分利用率与胡麻出苗期气温、日照时数和现蕾-成熟期干燥度呈显著正相关,与胡麻现蕾-成熟期降水量呈显著负相关.研究区5-7月干燥度是影响胡麻水分利用率的关键因子.     

气候变化对中国农作物病害发生的影响

基于全国农区527个气象站点1961—2010年逐日气象资料、逐年农作物病害发生面积以及产量资料,从气温、降水、日照等角度,采用相关分析方法,研究了气候变化背景下各气象要素变化对中国农作物病害发生的影响。结果表明:近50年来,气候变化导致的各气象因子变化总体有利于病害发生,年平均温度以0.27℃·10a-1的速率升高,其每升高1℃,可导致病害发生面积增加6094.4万hm2次;年平均降雨强度以0.24mm·d-1·10a-1的速度增加,其每增加1mm·d-1,可导致病害发生面积增加6540.4万hm2次;年平均日照时数以47.4h·10a-1的速率减少,其每减少100h,可导致病害发生面积增加3418.8万hm2次;在气候变化导致的光、温、水变化中,温度增加对病害发生面积增加的影响最为显著,其次为日照时数减少、第三为平均降雨强度增大,其标准化回归系数依次为0.508、-0.374、0.112。     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅰ.华南地区农业气候资源时空变化特征

基于华南地区1961-2007年66个气象台站的地面观测资料,对华南地区全年及温度生长期内热量、光照和水分的时空变化特征进行了分析.结果表明：1961-2007年,华南地区年均气温以0.20 ℃·（10 a）^-1的趋势上升,温度生长期内积温的气候倾向率［平均为98 ℃·d·（10 a）^-1］由北向南递增;1981-2007年,6200～7500 ℃·d和7500～8000 ℃·d积温带面积分别较1961-1980年增加了1.5×10⁴和4.7×10⁴ km².研究期间,华南地区全年和温度生长期日照时数分别以-57和-38 h·（10 a）^-1的速率递减;与1961-1980年相比,1981-2007年全年和温度生长期内≥1800 h日照时数的区域面积均呈减少趋势.全年和温度生长期降水量均呈略微增加趋势,但不同地区的增减幅度明显不同.全年及温度生长期分别有62%和52%站点参考作物蒸散量的气候倾向率为负值;与1961-1980年相比,1981-2007年全年和温度生长期参考作物蒸散量均表现为高值区缩小、低值区扩大.全年湿润指数的平均气候倾向率为0.01·（10 a）^-1,70%站点的年湿润指数呈上升趋势;与1961-1980年相比,1981-2007年温度生长期内湿润指数增加了0.02,53%站点的气候倾向率为正值.研究期间华南地区气候变化总体表现为暖湿趋势,这将对该地区作物种植制度、作物产量和农业结构等产生影响.     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅱ.西南地区农业气候资源时空变化特征

基于1961—2007年中国西南地区88个气象台站的地面观测资料,结合统计方法和GIS软件,分析了全年及温度生长期内农业气候资源的时空变化特征.结果表明:1961—2007年,西南地区年平均气温呈上升趋势,平均增速为0.18℃.(10 a)-1;温度生长期内≥10℃和≥15℃积温均呈增加趋势,平均增速分别为55.3℃.d.(10 a)-1和37℃.d.(10a)-1.全区年日照时数呈现由西向东逐渐减少的特征,且东部的减少趋势较西部更显著;温度生长期内日照时数整体呈增加趋势,但空间差异较大.全区降水资源总体减少,年降水量和温度生长期内降水量的平均下降速率分别为10 mm.(10 a)-1和8 mm.(10 a)-1.全区年参考作物蒸散量普遍降低,其减幅小于年降水量的变化趋势,约53%的站点温度生长期内参考作物蒸散量减少.     

基于干旱指数的宁夏干旱时空变化特征及其Morlet小波分析

基于宁夏9个气象站点1961—2012年逐日气温、降水、风速、日照时数和相对湿度数据,应用Penman-Monteith模型、Arc GIS反距离加权插值、突变检验和Morlet小波等方法,分析其参考作物蒸散量、降水量和干旱指数(AI)时空变化及其影响因素。结果表明:近52年来,宁夏潜在蒸散量(ET0)和降水量在波动中呈降低趋势,倾向率为分别-8.64 mm·10 a-1和-10.04 mm·10 a-1,AI指数则在波动中略呈增加趋势,倾向率为0.01 10 a-1,表明宁夏气候有变干的趋势;从年内分布看,ET0和降水量呈单峰型分布,峰值分别为8月的118.12 mm和7月的66.82 mm,而AI指数呈谷状分布,以8月最小,为0.42;AI指数空间差异明显,呈自南向北递增趋势,表明气候自南向北依次变干;宁夏ET0、降水量和AI指数均在1970年末期、1980年早期和1980年中期发生突变,均存在21 a中尺度的优势周期,并与太阳黑子活动22 a的海尔(磁)准周期基本一致,短周期为3、5、7 a,可能受大气环流和厄尔尼诺等影响。     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅸ.中国农业气候资源时空变化特征

利用中国558个气象台站1961-2007年地面气象观测资料,分析了不同区域农业气候资源变化的差异,并分析和比较了1961-1980年(时段Ⅰ)和1981-2007年(时段Ⅱ)的农业气候资源变化特征.结果表明： 与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ中国年均气温增加了0.6 ℃,喜凉作物生长期内≥0 ℃积温和喜温作物生长期内≥10 ℃积温分别平均增加123.3和125.9℃·d;1961-2007年,年均气温增幅最大的区域是东北地区,喜温作物生长期内≥10 ℃积温增幅最大的是华南地区.对全国而言,与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ在全年、喜凉和喜温作物生长期内日照时数分别减少了125.7、32.2和53.6 h;1961-2007年,长江中下游地区年日照时数的减幅最多,喜凉和喜温作物生长期内日照时数减少量最大的地区分别是华北和华南地区;在全年、喜凉和喜温作物生长期内,中国的降水量和参考作物蒸散量总体均表现为减少趋势,其中,华北地区在全年、喜凉和喜温作物生长期内降水量的减幅均最大,长江中下游地区参考作物蒸散量在全年和喜温作物生长期内的减幅最大,西北地区参考作物蒸散量在喜凉作物生长期内的减幅最大.研究期间,中国气候在全年和喜温作物生长期内总体表现为暖干趋势,其中,喜温作物生长期内西南、华北和东北地区为暖干趋势,长江中下游、西北和华南地区为暖湿趋势,喜凉作物生长期内华北地区为暖干趋势,西北地区为暖湿趋势.     

长江中下游地区农业气候资源时空变化特征

以1981年为时间节点,将1961-2007年分为1961-1980年（时段Ⅰ）和1981-2007年（时段Ⅱ）两个时间段,分析和比较两个时段的农业气候资源变化特征.结果表明：气候变暖背景下,长江中下游地区1961-2007年温度生长期内≥10 ℃积温气候倾向率平均为74 ℃·d·10 a^-1;时段Ⅱ≥10 ℃积温较时段Ⅰ平均增加了124 ℃·d;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ双季稻的安全种植界限向北推移了0.79个纬度.1961-2007年温度生长期内降水量总体表现为增加趋势;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ降水量增加了1.6%,降水量≥767 mm（双季稻正常生长的需水量）的面积增加了1.13×10.4 km².时段Ⅱ温度生长期内日照时数较时段Ⅰ平均减少了8.1%;近47年中91.1%的气象站点日照时数表现为减少趋势.与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ温度生长期内参考作物蒸散量呈略微减少趋势,其低值区扩大、高值区缩小.时段Ⅱ稳定通过10 ℃初日平均较时段Ⅰ提前了2 d,而时段Ⅱ≥20 ℃终日平均较时段Ⅰ推迟了2 d,两个时段 ≥22 ℃终日基本相同.     

呼伦湖流域径流对气候变化的响应

根据呼伦湖流域1961—2010年的气温、降水、蒸发量资料以及1961—2008年径流量资料,利用非参数检验Mann-Kendall法,分析了近50年呼伦湖流域气候变化特征及其对流域径流量的影响。结果表明:呼伦湖流域近50年来气温整体呈显著上升趋势;年降水量受夏季降水量影响最为明显,经历了1961—1964年的上升,1964—1983年的下降,1983—2003年的上升和2003—2010年下降4个阶段;年蒸发量在1973年以前相对平稳,1973—1998年呈下降趋势,1999—2005年呈显著上升趋势,2005年为突变点,出现从高到低突变。夏、秋季节蒸发量趋势在时间段上与夏季降水量有很好的对应关系;径流量基本表现为1961—1965年偏丰,1965—1987年偏枯,其中1975—1980年间表现为显著下降趋势(P<0.05),1987—2002年偏丰,2002—2008年偏枯;在气温普遍升高的前提下,降水量整体呈减少趋势,其变化趋势在很大程度上决定蒸发量的变化,呼伦湖流域暖干化趋势显著。以径流自身的变化特征为时段划分基础,对比径流、气温、降水量和蒸发量的变化过程,经相关统计分析检验,发现夏、秋季气温、降水量和蒸发量是引起呼伦湖流域径流量变化的根本原因。     

气候变化背景下我国东北三省农业气候资源变化特征

基于1961-2007年中国东北三省72个气象台站的气象资料,分析了东北三省全年及温度生长期内的平均气温、≥10 ℃积温、降水量、日照时数和参考作物蒸散量等农业气候资源的变化特征.结果表明：研究期间,东北三省年均气温总体呈升高趋势,其气候倾向率为0.38 ℃·10 a^-1;温度生长期内≥10 ℃积温同样呈上升趋势,且积温带逐渐北移东扩,全区高于3200 ℃·d积温带面积增加了2.2×10⁴ km²,2800～3200 ℃·d积温带北移0.85°、东移0.67°,2400～2800 ℃·d积温带北移1.1°;东北三省年日照时数显著下降,且以松嫩平原东部、吉林省中西部平原、辽河平原西部的减少尤为明显,全区年日照时数高于2800 h的区域面积由13.6×10⁴ km²缩小到4.1×10⁴ km²,2600～2800 h的区域向西推进了1.5°;全区温度生长期内日照时数平均为1174 h,与1961-1980年相比,1981-2007年温度生长期内的日照时数高值区明显减少,日照时数1200～1400 h的区域向西推进了0.9°;1961-2007年间,研究区年降水量及温度生长期内降水量均呈下降趋势;黑龙江省全年参考作物蒸散量整体呈增加趋势,吉林省中西部平原区有所减小、东部山区呈增加趋势,辽宁省均呈减小趋势,与1961-1980年的年均值相比,1981-2007年年参考作物蒸散量高于900 mm区域向西推移了约1°;黑龙江省和吉林省绝大部分区域温度生长期内参考作物蒸散量逐年增加,而辽宁省绝大部分区域以小于14 mm·10 a^-1的幅度在减少.     

近56年来科尔沁沙地气候变化特征

根据1951-2006年的气温和降水资料,研究了干旱少雨、生态环境脆弱、土地荒漠化严重的科尔沁沙地近56年的气候变化特征.结果表明:1951-2006年,科尔沁沙地的气温以0.28℃·10 a~(-1)的速度上升,远大于全球近50年来0.13℃·10 a~(-1)的平均增温速率;各季节气温都呈上升趋势,冬、春季增温速率极显著(P<0.001),增温速率分别为0.46和0.39℃·10 a~(-1);年最高气温(0.17℃·10 a~(-1))与年最低气温(0.42℃·10 a~(-1))均呈极显著地增加趋势(P<0.01);降水量年际间波动较大,无明显的变化趋势,各季节降水量也没有明显的变化规律;年降水日数呈显著减少趋势(1.3 d·10 a~(-1)),各季的降水日数虽都有逐年减少趋势,但没有达到显著水平;年降水强度和各季降水强度都没有明显的变化规律;年总小雨日数呈显著的减少趋势(P<0.05),减少速率为1.0 d·10 a~(-1).

Abstract：

Based on the 1951-2006 air temperature and precipitation data from seven meteoro-logical stations in Horqin Sandy Land, the past 56-year climate change characteristics in this semi-arid area with vulnerable eco-environment and severe land desertification were analyzed. From 1951 to 2006, the mean annual air temperature in this area increased by 0. 28℃·10 a~(-1), much higher than the global average value of 0.13℃·10 a~(-1) in recent 50 years. The increasing trend of the temperature appeared in all four seasons, but was only significant in winter and spring (P<0.01), with an increasing rate of 0. 46℃·10 a~(-1) and 0.39℃·10 a~(-1), respec-tively. Both the maximum and the minimum mean annual temperatures increased significantly (P <0. 01), and the increasing rate was about 0.17℃·10 a~(-1) and 0.42℃·10 a~(-1), respec-tively. The annual precipitation fluctuated among years, with no obvious change trend at yearly and seasonal scales, while the precipitation days decreased significantly at yearly scale (1.3 d·10 a~(-1)) but not at seasonal scale. No obvious change patterns were observed in the precipitation intensity both in yearly and seasonal scales. The annual light-rain days decreased significant (P <0.05) in a rate of 1.0 d·10 a~(-1).     

气候变化对中国农作物虫害发生的影响

基于1961—2010年全国农区527个气象站点气象资料、全国病虫害资料以及农作物种植面积等资料,对全国虫害发生面积与气象因子采用相关分析法,分析了气象要素变化对虫害发生的影响。结果表明:气候变化背景下,年平均温度、平均降水强度分别以0.27℃.10a-1、0.24mm.(d.10a)-1的速度增长,年日照时数以47.40h.10a-1的速度减小;年降水量增长速率为0.14mm.10a-1,但波动较大;虫害发生面积率距平与平均温度、平均降水强度距平呈显著正相关,平均温度、平均降水强度分别每增加1℃、1mm.d-1,虫害发生面积率增加0.648、0.713,虫害发生面积将增加0.96、1.06亿hm2次;虫害发生面积率距平与年日照时数距平呈显著负相关,其每降低100h,虫害发生面积率增加0.40,虫害发生面积将增加0.59亿hm2次;总体上,虫害发生面积率距平与年降水量距平的关系不明显。虫害发生面积率距平与年平均小雨量、微雨量雨日数、小雨量雨日数距平呈显著负相关,3个因子分别每减少1mm、1d、1d,虫害发生面积率增加0.014、0.066、0.052,发生面积将增加0.02、0.10、0.08亿hm2次。     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅲ.西北干旱区农业气候资源时空变化特征

基于1961-2007年中国西北干旱区78个气象台站的气象资料,分析了西北干旱区全年、喜凉作物和喜温作物温度生长期内热量、光照和水分的时空变化特征.结果表明：研究期间,西北干旱区年均气温呈上升趋势,其气候倾向率为0.35 ℃·(10 a)^-1;喜凉作物和喜温作物温度生长期内积温总体呈升高趋势,其气候倾向率分别为67和50 ℃·d·(10 a)^-1;研究区大部站点的年日照时数呈明显下降趋势,除新疆大部地区和宁夏平原以东的喜凉作物和喜温作物温度生长期内日照时数呈降低趋势外,其余地区均呈升高趋势;研究区大部地区的全年参考作物蒸散量呈下降趋势,而喜凉作物和喜温作物温度生长期内的参考作物蒸散量则表现为研究区西部下降、东部上升.与1961-1980年相比,1981-2007年研究区大部地区全年及喜凉作物和喜温作物温度生长期内的降水量呈增加趋势,其增幅的空间变化趋势均由西北向东南递减.     

Changes of China agricultural climate resources under the background of climate change. III. Spatiotemporal change characteristics of agricultural climate resources in Northwest Arid Area

By using the 1961-2007 daily weather data from 78 meteorological stations in Northwest Arid Area, this paper analyzed the spatiotemporal characteristics of agricultural climate resources, i.e., heat, light, and precipitation, in the area, both in the whole year and in temperature-defined growth seasons of chimonophilous and thermophilic crops. In 1961-2007, the mean annual temperature in the area had an increasing trend, and the climate tendency rate was 0.35 degrees C x (10 a)(-1). The accumulated temperature in temperature-defined growth seasons of both chimonophilous and thermophilic crops also had an increasing trend, and the climate tendency rate was 67 and 50 degrees C d x (10 a)(-1), respectively. The annual sunshine hours in most stations of the research area had an obvious decreasing trend, but the sunshine hours during the temperature-defined growth seasons of chimonophilous and thermophilic crops had an increasing trend, except that in most regions of Xin-jiang and east Ningxia Plain. The annual reference evapotranspiration in most regions of the study area tended to decrease, while the reference evapotranspiration during temperature-defined growth seasons of chimonophilous and thermophilic crops tended to decrease in the west but increase in the east. Compared with that in 1961-1980, the precipitation both in the whole year and in temperature-defined growth seasons of chimonophilous and thermophilic crops in 1981-2007 increased, and the increment reduced progressively from the northwest to the southeast.     

Changes of China agricultural climate resources under the background of climate change: IX. Spatiotemporal change characteristics of China agricultural climate resources

Based on the 1961-2007 ground surface meteorological data from 558 meteorological stations in China, this paper analyzed the differences of agricultural climate resources in China different regions, and compared the change characteristics of the agricultural climate resources in 1961-1980 (period I) and 1981-2007 (period II), taking the year 1981 as the time node. As compared with period I, the mean annual temperature in China in period II increased by 0.6 degrees C, and the > or = 0 degrees C active accumulated temperature in the growth periods of chimonophilous crops and the > or = 10 degrees C active accumulated temperature in the growth periods of thermophilic crops increased averagely by 123.3 degrees C x d and 125.9 degrees C x d, respectively. In 1961-2007, the mean annual temperature increased most in Northeast China, and the > or = 10 degrees C active accumulated temperature in the growth periods of thermophilic crops increased most in South China. The whole year sunshine hours and the sunshine hours in the growth periods of chimonophilous crops and of thermophilic crops in period II decreased by 125.7 h, 32.2 h, and 53.6 h, respectively, compared with those in period I. In 1961-2007, the annual sunshine hours decreased most in the middle and lower reaches of Yangtze River, while the sunshine hours in the growth periods of chimonophilous crops and of thermophilic crops decreased most in North China and South China, respectively. In the whole year and in the growth periods of chimonophilous and thermophilic crops, both the precipitation and the reference crop evapotranspiration in this country all showed a decreasing trend, with the largest decrement in the precipitation in the whole year and in the growth periods of chimonophilous and thermophilic crops in North China, the largest decrement in the reference crop evapotranspiration in the whole year and in the growth periods of thermophilic crops in the middle and lower reaches of Yangtze River, and the largest decrement in the reference crop evapotranspiration in the growth periods of chimonophilous crops in Northwest China. In 1961-2007, the climate in China in the whole year and in the growth periods of thermophilic crops showed an overall tendency of warm and dry, and the climate in the growth periods of thermophilic crops became warm and dry in Southwest China, North China, and Northeast China, but warm and wet in the middle and lower reaches of Yangtze River, Northwest China, and South China, whereas the climate in the growth periods of chimonophilous crops became warm and dry in North China, but became warm and wet in Northwest China.