基于生育时段的湖南省早稻洪涝等级指标及时空变化特征

研究早稻洪涝气象指标对实时开展区域早稻洪涝灾害监测预警与评估具有现实意义。本文以湖南省早稻为研究对象,利用湖南省68个气象站点1961—2010年逐日气象资料、早稻灾情史料,以及早稻生育期资料,筛选基于水稻生育时段、洪涝等级、过程降水量的洪涝灾害样本385个,得到早稻移栽-拔节期、孕穗-抽穗期、乳熟-成熟期的轻、中、重度灾害样本集合9组。采用K-S检验法和学生氏t-分布置信区间方法界定早稻不同生育时段、不同等级洪涝灾害的过程降水量指标阈值,构建基于生育时段的湖南早稻洪涝等级指标,进行独立样本验证。依据建立的洪涝等级指标和Arc GIS技术,分析1961—2010年湖南早稻各生育时段洪涝的时空分布特征。结果表明:各生育时段轻度、中度、重度洪涝下限阈值分别为移栽-拔节期,129、154、241 mm;孕穗-抽穗期,135、170、260 mm;乳熟-成熟期,145、190、295 mm。指标验证结果与历史记录有较好的一致性;1961年以来湖南早稻总洪涝次数总体呈现增加趋势,重度洪涝主要发生在岳阳北部和郴州南部地区;移栽-拔节期洪涝主要发生在湘东及湘南地区,孕穗-抽穗期洪涝主要位于湘东与湘中地区,乳熟-成熟期洪涝主要位于湘东北和湘中以北地区;20世纪90年代是湖南近50年早稻洪涝灾害最为严重的年代,全生育期间均有高频次、高强度的洪涝发生;2000年后早稻在移栽-拔节期和孕穗-抽穗期洪涝主发区有所变化,前者增加了湘中部地区,后者增加了湘中东部至南部地区。     

小麦白粉病气候风险评估

本文基于1961—2010年全国主要省份小麦白粉病病情和小麦生产资料、392个气象站点1961—2010年的逐日气象资料,从危险性和脆弱性角度评估小麦白粉病气候风险水平。以年代际小麦白粉病气候适宜日数发生频次作为白粉病气候危险性指标,采用白粉病发生面积率作为脆弱性指标,综合危险性和脆弱性评估白粉病气候风险的变化趋势。结果表明:小麦白粉病气候危险性年代际差异较小且从南往北减弱;白粉病脆弱性随年代有逐步加重的趋势;自20世纪60年代起,小麦白粉病的气候风险逐步加重、范围逐渐加大,2001—2010年有所减弱;小麦白粉病气候风险较高的区域集中在云南西部、贵州、四川东部、湖南、湖北、安徽南部、江苏、浙江和福建。     

南方洪涝灾害综合风险评估

利用中国南方地区12个省(市)2004—2012年的洪涝灾情资料,在综合表征洪涝灾情特点的基础上,选取具有可比性的受灾面积比重、受灾人口比重和直接经济损失比重等相对灾情指标,剔除耕地复种、人口变化、物价上涨和地域尺度限制等因素的影响,通过灰色关联法、正态信息扩散法,构建洪涝灾害综合相对灾情指数及其风险估算模型,对南方地区洪涝灾害的综合风险进行了研究。结果表明:综合相对灾情指数能较好反映不同省份每年受灾的差异情况,各省(市)的综合相对灾情指数与实际灾情的相关系数均达0.7以上(P0.05);洪涝灾害主要为中灾和小灾,江西、湖北、四川、重庆发生大灾的可能性较大,福建、湖南、广西和安徽次之,广东、云南、江苏和浙江可能性较小;在排除热带气旋带来的洪涝灾害影响下,洪涝灾害综合相对灾情风险分布特征为内陆地区高于沿海地区,内陆地区中湖北的风险最高,沿海地区中江苏最低。本研究结果解决了区域间综合相对灾情等级的风险量化及可比性问题,可为区域防洪救灾对策措施以及洪涝灾害保险政策制定提供科学依据。     

西南地区水稻干旱时空分布特征

从西南地区水稻生产特点和气候条件出发,改进相对湿润指数,建立计算偏离多年平均相对湿润指数值变化程度的湿润指数距平率（M_p）农业干旱监测模型,并采用农业干旱监测等级指标分析了1961—2010年西南地区水稻生育期间农业干旱时空分布特征,验证了M_p在西南地区水稻干旱监测方面的适用性.结果表明： 从年代际变化趋势来看,随着年代的增加,水稻受旱频率有降低趋势;从空间分布趋势来看,水稻受旱高频区主要分布在云南西北部和中东部,以及四川盆地东部、重庆东北部、贵州东南部局部区域;从各生长阶段发生干旱频率来看,水稻移栽至抽穗阶段发生干旱频率最高,其次是灌浆至成熟阶段,抽穗至灌浆期受旱频率最低.湿润指数距平率能较好地监测西南地区水稻的受旱情况,对于缺乏灌溉资料的地区采用该方法进行水稻干旱监测具有一定的实用价值.     

基于信息熵的我国日降水量随机性和时空差异性

我国日降水过程呈现明显的随机性与时空差异性,如何准确认识其时空变化规律对洪涝灾害防治等实际工作的影响具有重要意义.本文基于1961—2013年全国520个气象站点的日降水数据,选用信息熵指标研究我国日降水量的随机性.结果表明:研究期间,我国东南地区日降水量的随机性大于西北地区,且不同等级日降水量随机性的空间分布存在差异,小雨(降雨量0.1~10 mm,P_0)等级日降水量随机性较大,差异不明显,中雨(10~25 mm,P₁₀)、大雨(25~50 mm,P₂₅)等级日降水量随机性最大,差异明显,暴雨及以上(≥50 mm,P₅₀)等级日降水量随机性最小,差异最明显.整体上,日降水的信息熵值呈上升趋势,表明全球气候变化下我国大部分地区日降水量的随机性增大,尤其表现为极端暴雨发生的频次明显增大.日降水信息熵的空间分布及其变化趋势可以很好地综合反映我国日降水量随机性的空间分布格局,可为洪涝灾害防治、农业规划布局、生态环境规划等提供科学依据.     

长江中下游地区暴雨特征及洪涝淹没风险分析

利用1961—2012年长江中下游区域73个气象站日降水量数据,分析了长江中下游暴雨强度和最大连续降水的特征、空间分布和年际变化趋势,获取了不同暴雨重现期的暴雨强度。在此基础上,利用改进的Wet Spa Extension模型,模拟了长江中下游不同潜在暴雨发生频率和连续强降水情景下的长江干流和出口断面的产汇流和洪水演进过程,分析了不同暴雨重现期的暴雨强度和连续性强降水对长江中下游干支流、湖泊、沼泽地和农田的洪涝潜在淹没范围、深度空间分布。结果表明:沿长江的湖北、安徽、江西和江苏是长江中下游地区暴雨多发区;近50多年来,暴雨日数和最大日暴雨量表现为不显著性增加趋势;研究区"百年一遇"、"五十年一遇"和"十年一遇"等暴雨重现期的暴雨强度分别为220、190和120 mm·d~(-1);最大连续强降雨量超过400 mm;"百年一遇"暴雨形成的洪涝对研究区低洼区淹没深度1.0±0.5 m的面积可达4.3×10~4km~2,其中农田淹没面积占83.7%;"五十年一遇"的暴雨形成的洪涝对研究区淹没深度1.0±0.5 m的面积可达2.6×10~4km~2,其中农田的淹没面积占74.1%;"十年一遇"暴雨形成的洪涝对研究区淹没深度1.0±0.5 m的面积可达1.6×10~4km~2,其中,农田淹没面积占65.1%;大于400 mm连续性强降水形成的洪涝对研究区农田、湿地等低洼区平均淹没深度1.0±0.5 m的区域面积可达到6.7×10~4km~2,其中,农田的受淹面积占88.1%。暴雨洪涝淹没空间分布结果有助于长江中下游地区不同暴雨强度下暴雨洪涝的防控、风险分析和灾后评估。     

基于Maxent和ARCGIS的醉鱼草属植物适生区预测

为分析园林观赏植物醉鱼草属Buddleja在中国的潜在适生区, 和环境因子对其在地理分布上的影响, 基于世界气候数据网提供的19个气候因子数据, 以及中国地区内128份可查证的分布点, 运用最大熵模型及相关生物地理软件, 模拟醉鱼草属植物在中国的潜在分布区, 并通过刀切法得出影响其分布的主导气候因子。结果表明: 醉鱼草属植物潜在适生区为西南云贵地区和东南江浙一带; 暖季降雨量、冷季均温、温度季节变异系数、降雨季节变异系数是影响醉鱼草属植物分布的主导因子, 其适宜生长在暖季降水量为200—2500 mm, 冷季均温为-20—20 ℃的地区; 醉鱼草适生区与年降水量具有一定的相关性, 其分布边界与400 mm年等降水量线大致重合。     

1961-2010年中国东部林区降水的完整日值序列建立与变化特征

高精度地对各气象站缺测降水资料进行插补,从而获得完整序列的降水资料,对于提高气候变化影响分析的时空精度具有十分重要的意义.本文利用空间相关和逐步回归法,对东部林区月内有单日缺测或不多于7d缺测的降水资料进行插补,最终建立了853个站自1961-2010年完整序列的降水资料.在此基础上,应用趋势分析法,分析了1961-2010年降水量、降水日数和极端降水事件的变化特性.结果表明:1961-2010年,研究区年降水量略呈不显著增加趋势,倾向率为5.58 mm.(10a)-1,年代际变化明显;年降水日数呈显著减少趋势.极端降水日数和极端降水量呈显著上升趋势,倾向率分别为0.12 d·(10a)-1、10.22mm·(10a)-1.尤其是20世纪90年代以后,该区极端降水事件明显偏多偏强,极端降水量对总降水量的比率也呈显著增加趋势.极端降水日数和极端降水量均在1993年发生突变.     

气候变暖背景下东南地区暴雨洪涝灾害风险变化

基于中国东南地区9省(区)1972—2013年的暴雨洪涝灾情资料,采用灰色关联法、正态信息扩散法,分别构建了基于受灾面积比重和成灾面积比重的暴雨洪涝灾害相对灾情指数及其风险估算模型,分析了气候变暖前(1972—1992年)、后(1993—2013年)东南地区暴雨洪涝灾害的风险变化。结果表明:东南地区暴雨洪涝灾害在20世纪80年代有较大范围的突变性增加,较东南地区变暖突变时段(1993年)有所提前;20世纪90年代,各省均先后出现了暴雨洪涝灾害相对灾情指数最大值;东南地区各省在变暖后大体上发生大灾和中灾的概率有所增加,出现小灾和微灾的概率有所变小,总体来看仍以中灾发生最为频繁,基本为不到2年一遇;除江苏外,东南地区其他省份变暖后大灾及以上级别暴雨洪涝灾害发生频率为变暖前的2~8倍,以广西增幅最大;在考虑了东南地区热带气旋带来的暴雨洪涝灾害影响后,变暖背景下各省的相对灾情风险指数除江苏减小7%外,其他均增大;增幅最大的是广西,达21%,变暖前后的高风险中心由原来的广东变为广西。     

中国西北干旱区降水时空分布特征

利用中国西北干旱区122个气象站点1961—2011年月降水量资料,运用线性趋势、Mann-Kendall非参数趋势和突变检验法、Morlet小波分析等方法研究了西北干旱区降水量空间分布及多时间尺度下的变化规律和趋势。结果表明:近50年来西北干旱区降水量呈增加趋势,95.9%的站点有增湿特征,全区增湿趋势为9.31mm/10a(P0.01),但增湿幅度存在区域差异性,其中祁连山亚区(38.67mm/10a)增湿最明显;从季节来看,冬季增湿具有全区普遍性,但夏季增湿的区域差异性特征明显。全区及各亚区降水量在20世纪80年代至90年代初有明显的突变特征,除内蒙西部亚区外均通过了0.01的显著性水平检验,降水量序列存在4、8、12a和22a振荡周期,其中22a尺度振荡周期最强,其次是12a尺度。全区32%的年份降水量属正常范围,偏干年份为24%,异常偏干年份为12%,异常偏湿和偏湿年份均为16%。20世纪70年代之前降水量略低于标准降水均值,80年代开始有区域性增湿趋势,90年代之后全区增湿均较明显,正距平年数比例由70年代的10%上升至21世纪初的80%,西北干旱区整体处于相对湿润时段,且增湿趋势明显。     

四川地区白背飞虱虫源地分析及迁入路径

为明确四川稻区白背飞虱迁入种群虫源地分布及迁飞路径,运用HYSPLIT 4.8平台和Arc GIS对2012年四川17个站点5—7月白背飞虱灯诱高峰日进行了轨迹模拟、虫源地分析,并运用气象图形处理软件Grads对白背飞虱主要迁入高峰日的虫源地进行风场分析。结果表明:(1)早期5—6月迁入四川盆地的白背飞虱主要降落于川南和川东地区,川南早期虫源主要来自越南和老挝北部和云南南部、东部及东北部地区,川东主要集中在重庆南部、湖南西部以及湘鄂渝交界处,少量来自广西西北部地区,7月白背飞虱的迁飞因受到西南、偏南及东南气流的影响,其虫源广泛分布于云南、贵州、重庆、广西、湖南及湖北。(2)白背飞虱迁入四川盆地的路径主要有4支,第一支,白背飞虱随西南或偏南气流由云南经贵州西部迁入川南,或再经贵州东北部和重庆迁入川东;第二支,白背飞虱随偏南气流由广西经贵州中部迁入川南,或经贵州东北和重庆迁入川东;第三支,由湖南经重庆随东南或偏南气流迁入川东;第四支,由云南随偏南气流迁入川西。(3)由于特殊地形地势的影响,四川盆地白背飞虱的迁入始期和主要迁入期是由东南向西北发生发展;四川稻区白背飞虱主要迁入峰集中在7月份,早期5—6月高峰数较少,且集中在川南和川东地区,总体上迁入峰变化表现为由东南至西北依次减少,以上对四川稻区白背飞虱监测预警有重要意义。     

云南省烤烟需水量及灌溉需求指数的时空特征

基于云南省124个农业气象站点1977—2010年逐日气象数据,采用FAO推荐的Penman Monteith公式,计算不同时空条件下云南省烤烟生育期的需水量和灌溉需求指数,分析云南省烤烟需水量和灌溉需求指数的时空特征和变化规律.结果表明： 研究期间,云南省烤烟伸根期、旺长期、成熟期和大田生育期需水量分别为76.73～174.73、247.50～386.64、180.28～258.14和528.18～764.08 mm,以旺长期需水量最高;平均灌溉需求指数分别为-0.02、0.38、0.17和0.26,伸根期有效降雨量可以满足烤烟需求.云南省烤烟需水量呈逐年减少趋势,各生育期需水量气候变化趋势分别为-12.42、-21.46、-7.17和-47.15 mm·(10 a)^-1.各生育期及大田生育期灌溉需求指数最小的地区为德宏,最大的为迪庆;大田生育期灌溉需求指数是负值的3个地区为德宏、西双版纳和普洱.参考作物蒸散量、需水量和有效降水量随纬度的升高而减少,而灌溉需水量和灌溉需求指数却随纬度的升高而加强;有效降水量随海拔的升高而减少,灌溉需水量和灌溉需求指数随海拔的升高而增加.     

1971—2020年西南茶区灌木型茶树晚霜冻害危险性时空演变特征

研究晚霜冻害危险性时空演变特征,对于优化区域农业生产布局和品种调优具有科学的指导意义。本研究利用西南茶区65个气象站点1971—2020年逐日气象数据,结合霜冻终日和茶芽萌发初日的变化特征及其相互关系,构建西南茶区灌木型茶树春梢晚霜冻害概率指数和冻害强度指数,分析西南茶区灌木型茶树晚霜冻害危险性时空演变特征。结果表明:1971—2020年,西南茶区霜冻终日和茶芽萌发初日均呈显著提前趋势,且霜冻终日的提早速率快于茶芽萌发初日的提早速率,萌发后的茶芽暴露于晚霜冻害的天数总体呈不显著下降趋势。西南茶区大部分区域灌木型茶树晚霜冻害危险性呈下降趋势,但贵州茶区呈不显著上升趋势。四川茶区西部边缘山区、贵州茶区西部与云南茶区东北部交界处等地灌木型茶树晚霜冻害危险性一直较高,四川盆地区、云南茶区南部和贵州茶区南部等地晚霜冻害危险性一直较低。云南茶区北部、中东部地区等区域晚霜冻害危险性呈明显下降趋势;而贵州茶区中部和东部区域灌木型茶树晚霜冻害危险性明显增加。     

我国西南喀斯特地区2001—2018年植被净初级生产力时空演变

植被净初级生产力（Net primary productivity,NPP）是陆地生态系统碳循环的重要指标,定量评价NPP的变化规律是碳循环机理的主要研究内容之一。以我国西南地区为研究区域,基于土地覆盖和NPP产品分析了2001-2018年西南地区NPP的时空变化特征,利用土地转移矩阵和统计分析方法,定量描述了土地覆盖类型变化导致的NPP变化量,对NPP变化的主要原因进行分析。结果表明：（1）2001-2018年,西南地区NPP均值呈波动上升趋势。（2） NPP变化趋势在空间分布上呈南高北低,NPP呈增长趋势主要集中在四川的中东部、重庆、贵州西部和云南东部;NPP呈减少趋势出现在云南、四川中西部和贵州东部。（3）森林、草地和耕地转灌丛以及灌丛转森林是对NPP变化量影响较大的土地覆盖类型转变,土地类型转变导致的NPP净增量为20.643 TgC。（4）降水与NPP相关性低,气温与NPP有一定相关性,植被叶面积指数与NPP有显著相关关系,表明气候因子对NPP的影响较小,植被生长密度对NPP有显著影响。退耕还林还草等生态工程实施,导致耕地面积减少和森林面积大量增加,是西南地区NPP上升的主导因素,因此生态工程的实施是西南地区NPP增加的重要影响因素。研究可为生态工程实施背景下NPP的变化机理研究提供参考。     

陇中黄土高原主要造林树种细根生物量分布

以2 mm为粗、细根的划分界限,采用根钻法对黄土高原安家沟流域油松、白杨、山杏、刺槐、沙棘和柠条6个主要造林树种细根分布进行研究,并测定不同林地下土壤含水率和土壤理化性质.结果表明： 在水平方向上,油松细根生物量呈先增大后减小的二次多项式分布,其他5个树种细根生物量均呈对数分布,水平根系发达,细根主要分布在冠幅半径2~3倍的范围内,表明各植被通过水平扩展来获取更多的土壤水分.在垂直方向上,随着土层深度的增加,细根生物量均呈减小趋势.6种植被细根生物量与土壤水分、容重呈显著负相关,与有机质、全N含量呈显著正相关.     

黄顶菊在中国的潜在适生区

菊科黄菊属植物黄顶菊近年出现在我国华北地区天津市和河北省的衡水、廊坊等地,其入侵范围有不断扩大的趋势.黄顶菊是一种入侵性极高的一年生杂草,对农牧业生态系统有极大的破坏性.为指导黄顶菊的防除和制定相关的控制政策,本研究根据黄顶菊在其原产地南美洲及扩散入侵地的分布资料,采用CLIMEX生态位模型对其在中国的潜在适生分布区域进行预测.结果表明,黄顶菊在中国的潜在适生区域集中分布于东南部的广东、广西、云南、海南、福建、台湾、江西、湖南、贵州、四川、重庆、湖北、安徽、江苏、上海15个省（市、自治区）,其中高风险区域包括广东、广西、台湾、海南、福建、云南、四川、贵州、重庆和西藏局部地区.     

基于层次分析法和熵权法的宁夏城市人居环境质量评价

城市人居环境已成为日益关注的热点问题,同时也是城市化水平和城市可持续发展的重要衡量因素之一.本文以宁夏回族自治区的5个地级市为研究对象,采用层次分析法(AHP)构建以生态环境、社会环境、人文环境和经济环境为系统层的评价指标体系,并利用AHP和熵权法结合的方法确定指标权重,对城市人居环境质量大小进行综合评价.结果表明: 5个城市的人居环境质量大小顺序为银川市(0.85)、石嘴山市(0.62)、吴忠市(0.43)、中卫市(0.33)和固原市(0.32);生态环境质量得分最高的是石嘴山,银川市的社会环境、人文环境和经济环境质量均最佳,中卫市和固原市的4大系统层指标质量得分均较低.5市人居环境内部各组分的协调程度均较好,其中,吴忠市、固原市、中卫市均达到良好协调,银川市和石嘴山市为一般协调.不同城市间同一系统层指标的协调度均较低,城市间的社会环境建设失调,其余也均为勉强协调.宁夏城市的人居环境质量总体不容乐观,城市间的协调度亟待提高.宁夏城市人居环境的建设需要加快发展弱势指标,统筹协调城市内部和城市间全方面的发展,以此为宁夏的城市化建设和城市可持续发展提供有力保证.     

上海市近地面CO2浓度及其与下垫面特征的定量关系

城市化所带来的土地利用变化和化石燃料燃烧对全球碳循环和气候变化产生了深远影响.明确城市区域CO₂浓度的空间变化特征,对于认识和控制温室气体排放、减少人类活动对全球气候变化的影响具有重要意义.本研究以高强度人类扰动和快速城市化背景下的上海市为研究对象,于2014年春季利用近红外气体分析仪Li 840A开展近地面CO2浓度样带监测,结合遥感数据获取的城市下垫面特征信息,在明确上海市近地面CO₂浓度空间分布格局的基础上,进一步定量分析其对城市下垫面特征的响应机制.结果表明： 上海市近地面CO₂浓度为(443.4±22.0) μmol·mol^-1,城市中心CO₂浓度比郊区平均高12.5%(52.5 μmol·mol^-1).近地面CO₂浓度空间异质性显著,呈现西北高、西南次之、东南低的趋势,总体表现为随着下垫面城市化水平的降低而降低. 城市下垫面植被覆盖率(C_Veg)是城市近地面CO₂浓度的重要指示因子,两者呈现负相关;不透水层覆盖率(C_ISA)次之,两者呈正相关.CO₂浓度（C_CO2）与C_ISA及C_Veg的相关性(R²)在缓冲距离为5 km时同时达到峰值,三者之间的定量关系可通过建立逐步回归方程表征：C_CO2=0.32C_ISA-0.89C_Veg+445.13 (R²=0.66, P<0.01).
     

上海市近地面CO2浓度及其与下垫面特征的定量关系

城市化所带来的土地利用变化和化石燃料燃烧对全球碳循环和气候变化产生了深远影响.明确城市区域CO₂浓度的空间变化特征,对于认识和控制温室气体排放、减少人类活动对全球气候变化的影响具有重要意义.本研究以高强度人类扰动和快速城市化背景下的上海市为研究对象,于2014年春季利用近红外气体分析仪Li 840A开展近地面CO2浓度样带监测,结合遥感数据获取的城市下垫面特征信息,在明确上海市近地面CO₂浓度空间分布格局的基础上,进一步定量分析其对城市下垫面特征的响应机制.结果表明： 上海市近地面CO₂浓度为(443.4±22.0) μmol·mol^-1,城市中心CO₂浓度比郊区平均高12.5%(52.5 μmol·mol^-1).近地面CO₂浓度空间异质性显著,呈现西北高、西南次之、东南低的趋势,总体表现为随着下垫面城市化水平的降低而降低. 城市下垫面植被覆盖率(C_Veg)是城市近地面CO₂浓度的重要指示因子,两者呈现负相关;不透水层覆盖率(C_ISA)次之,两者呈正相关.CO₂浓度（C_CO2）与C_ISA及C_Veg的相关性(R²)在缓冲距离为5 km时同时达到峰值,三者之间的定量关系可通过建立逐步回归方程表征：C_CO2=0.32C_ISA-0.89C_Veg+445.13 (R²=0.66, P<0.01).