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.     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅵ. 黑龙江省三江平原地区降水资源变化特征及其对春玉米生产的可能影响

利用黑龙江省三江平原地区1959—2007年降水资料和1983—2007年春玉米生育期资料,采用百分位法确定了各站点的极端降水阈值,结合极端降水频次、强度、最长连续（无）降水日数、极端降水贡献率等指标,分析了三江平原地区极端降水的年际间变化特征、不同等级的降水量变化以及春玉米各生育阶段极端降水的分配特征.结果表明：1959—2007年间,研究区域年降水量呈略微减少趋势,且年降水日数的减幅远大于降水量,年内降水量分布更趋于集中;极端降水频次和强度均呈减少趋势,极端降水频次的年际间波动大于极端降水强度;年极端降水量占全年降水量的比例略有减少,减少趋势不显著;年小雨日数极显著减少,而年中雨日数和年内大到暴雨日数的减少趋势不显著.三江平原地区春玉米各生育阶段的极端降水分配比例由高到低依次为生殖生长阶段、营养生长与生殖生长并存阶段、营养生长阶段和出苗前;春玉米生长季内降水量占年降水量的比例显著减少,导致春玉米生长季缺水的风险加大;春玉米生长季内最长连续无降水日数呈极显著增加趋势,增幅达1.1 d·(10 a) ^-1,而最长连续降水日数却呈极显著下降趋势,减幅为0.5 d·(10 a)^-1,说明研究区自然降水条件下春玉米生长季干旱风险有所加大.     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅴ.宁夏农业气候资源变化特征

基于1961—2009年宁夏21个气象站点的气象资料,分析了宁夏各区农业气候资源的时空变化趋势.结果表明：研究期间,宁夏各地气温逐渐升高,呈北高南低的空间分布特征,年均气温的气候倾向率为0.4 ℃·(10 a)^-1;大部分地区年降水量呈逐渐减少趋势,年降水量的气候倾向率为4.26 mm·(10 a)^-1;无霜期和作物生长季天数随着气候变暖逐渐延长;≥10 ℃积温在3200 ℃·d以上的区域向南扩展,宁夏适宜种植中晚熟水稻的区域有所扩大;2001—2009年,宁夏大部分地区适宜种植冬小麦,全区各地几乎都适宜种植春小麦;宁夏南部山区各地7月平均气温≤20 ℃的区域面积逐渐缩小,适宜种植马铃薯的地域也随之缩小.     

黄土高原半干旱区气候变化及其对马铃薯生长发育的影响

基于黄土高原半干旱区1988-2008年马铃薯生长发育定位观测资料、2007-2008年加密观测和1957-2008年地面气象观测资料,研究了气候变化对马铃薯生长发育的影响.结果表明：1957-2008年,研究区年降水量呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率为-13.359 mm·(10 a)^-1;年均气温呈上升趋势,年均气温变化曲线线性拟合倾向率为0.239 ℃·(10 a)^-1;作物生长季干燥指数呈显著上升趋势,干燥指数变化曲线线性拟合倾向率为0.102 ·(10 a)^-1.从播种后第96 天开始,马铃薯块茎由缓慢生长转为迅速生长,在播种后第110天,马铃薯块茎的生长速度达最大;从播种后第124 天开始,马铃薯块茎从迅速生长又转为缓慢生长.从播种至出苗期的间隔日数为每10年缩短1～2 d,花序形成至采收期和全生育期的间隔日数均为每10年延长9～10 d.气候变暖导致马铃薯生育前期的营养生长阶段缩短以及生殖生长阶段和全生育期延长.     

延安市安塞区极端降水变化特征

以1980—2019年安塞气象站的日降水资料为基础选取11个极端降水指标,从降水强度和降水频率的角度对安塞区的极端降水数据进行分析,并对未来极端降水趋势进行预测。结果表明: 1980—2019年,安塞区极端降水指标总体呈现下降趋势,其中,大雨以上日数和普通日降水强度的下降趋势达到显著水平,其气候倾向斜率分别为-0.65 d·(10 a)^-1和-0.32 mm·d^-1·(10 a)^-1。除持续湿润日数和极端降水总量外,其余极端降水指标均存在突变点,突变之后各指标多呈下降趋势,且年降水量、中雨以上日数、大雨以上日数、暴雨以上日数、异常降水总量、普通日降水强度的下降趋势达到显著水平。持续干燥日数与其他指标的相关性较低且与一些指标呈负相关,而持续湿润日数只与少数几个指标具有相关性,此外,其他极端降水指标之间均呈显著相关。Hurst指数分析表明,未来安塞区极端降水总体变化趋势具有持续性。     

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.     

气候变化对宁夏固原地区胡麻发育进程和产量的影响

基于观测数据分析了宁夏固原地区平均温度和降水的年际变化,探讨了气候变化对当地胡麻发育进程和产量的影响状况.结果表明： 1957—2012年,固原地区年均气温呈上升趋势,年降水量呈下降趋势,气候倾向率分别为0.3 ℃·(10 a)^-1、-20 mm·(10 a)^-1;胡麻生长季平均温度的上升趋势更明显,降水的下降趋势则与年趋势类似.气温升高和降水减少加快了胡麻的发育速度,导致其生育期天数呈显著减少趋势.胡麻播种至出苗期温度每上升1 ℃,出苗期提前0.7 d;出苗至二对针叶期,温度每上升1 ℃,发育天数缩短0.8 d,降水量每减少1 mm,发育天数缩短0.1 d;工艺成熟至成熟期温度每上升1 ℃,成熟期提前1.8 d,降水量每减少1 mm,成熟期提前0.1 d.胡麻营养生长阶段平均温度升高、降水减少使发育加速是胡麻产量逐年降低的主要原因之一;生殖生长阶段温度升高会抑制花芽分化及正常授粉,对蒴果数和结实率产生影响而导致产量降低.调整胡麻品种种植布局、扩大中晚熟或晚熟品种比例是当地减少气候变化影响的重要措施.     

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.     

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Ⅵ.黑龙江省三江平原地区降水资源变化特征及其对春玉米生产的可能影响

利用黑龙江省三江平原地区1959-2007年降水资料和1983-2007年春玉米生育期资料,采用百分位法确定了各站点的极端降水阈值,结合极端降水频次、强度、最长连续(无)降水日数、极端降水贡献率等指标,分析了三江平原地区极端降水的年际间变化特征、不同等级的降水量变化以及春玉米各生育阶段极端降水的分配特征.结果表明:1959-2007年间,研究区域年降水量呈略微减少趋势,且年降水日数的减幅远大于降水量,年内降水量分布更趋于集中;极端降水频次和强度均呈减少趋势,极端降水频次的年际间波动大于极端降水强度;年极端降水量占全年降水量的比例略有减少,减少趋势不显著;年小雨日数极显著减少,而年中雨日数和年内大到暴雨日数的减少趋势不显著.三江平原地区春玉米各生育阶段的极端降水分配比例由高到低依次为生殖生长阶段、营养生长与生殖生长并存阶段、营养生长阶段和出苗前;春玉米生长季内降水量占年降水量的比例显著减少,导致春玉米生长季缺水的风险加大;春玉米生长季内最长连续无降水日数呈极显著增加趋势,增幅达1.1 d·(10 a)-1,而最长连续降水日数却呈极显著下降趋势,减幅为0.5 d·(10 a)-1,说明研究区自然降水条件下春玉米生长季干旱风险有所加大.     

三峡库区降雨侵蚀力时空分布特征

基于1976-2005年三峡库区及周边25个气象站点的日雨量资料,对三峡库区降雨侵蚀力（R）值的时空分布特征进行了研究,并重点分析了库区境内7个主要站点降雨侵蚀力的年内分配及年际变化规律.结果表明：1976-2005年,三峡库区年均R值在4389.0～8021.0 MJ·mm·hm^-2·h^-1·a^-1,从库区东北向西南方向,R值先是逐渐递增,至库区中部达最大值后又开始递减;三峡库区7个主要站点的年内降雨侵蚀力主要集中在4-10月,R值从4月开始逐步增大,一般在6、7月出现最大值后又逐渐减小,其中连续3个月的最大累计降雨侵蚀力值占年值的54.2%～60.7%;研究期间,三峡库区7个主要站点年降雨侵蚀力的变异系数在0.278～0.387,属中等程度变异,倾向率的变化范围在-431.1～263.5 MJ·mm·hm^-2·h^-1·(10 a)^-1,但趋势系数均没通过0.05显著水平的信度检验,年降雨侵蚀力变化存在一定随机波动性;月降雨侵蚀力的变异程度明显大于年降雨侵蚀力,但也仅是部分站点的少数月份存在显著气候趋势.     

The precipitation change in Eastern Forest Regions of China in recent 50 years

The Eastern Forest Region is of importance for its economic timber forest and water and soil conservation in China. It provides basic information and response to climate change by analysis on the precipitation change of the Eastern Forest Region. In this study, the missing daily precipitation data was interpolated by spatial correlation and stepwise regression methods, and the Standard Normal Homogeneity Test (SNHT) was used to examine the homogeneity of the data serial with the interpolated value(s) on all individual discontinuous points among the entire annual data serial, to obtain the interpolated value of any missed data by passing the STHT test. Finally, the full precipitation data set with a full annual series of 853 Observation Stations in the Region was completely obtained. Based upon that precipitation data set from 1961 to 2010, the long-term change trend of the annual precipitation, numbers of precipitation days, seasonal precipitation and extreme precipitation were analyzed. The results revealed that the annual precipitation increased insignificantly with a tendency of 5.58 mm/10a, but with an obvious decadal fluctuation; however, the spatial distribution of precipitation is not uniform, with decreasing trends in northern part, but increasing trends in the southern part of the Eastern Forest Region. Annual number of precipitation days had a significance reduce; showing a consistent decreasing trend in many stations in the Eastern Forest Region. The proportion of the annual amount of light rain (0.1–9.9 mm/d) and moderate rain (10.0–24.9 mm/d) to the annual precipitation and the annual number of the light rain and moderate rain days were significantly decreasing in recent 50 years. Both the percentage of annual extreme precipitation and percentage of annual extreme precipitation days had a significant tendency of increase, both intensity and frequency of extreme precipitation events have contributed to the rising of the extreme precipitation amount, extreme precipitation events which were tending to become frequencies and intensified, it might have increased the risk of severe floods in the Eastern Forest Region. In the recent 50 years, the trends of amount and days of the rainstorms (50.0–99.9 mm/d) and the heavy rainstorms (?100 mm/d) in the region increased significantly, with the values 5.59 mm/10a, 0.07d/10a and 4.27 mm/10a, 0.03d/10a respectively. The Mann-Kendall abrupt change test was conducted on the two different intensity rains, and the results showed the amount and days of both rainstorms and heavy rainstorms exhibited an abrupt change, the amount and days had significant increasing shift. While the remarkable increase of both the amount and days of the rainstorms presented since the middle 1980s, the heavy rainstorms since 1990s. The basic characteristics of seasonal precipitation in the Eastern Forest Region during the recent 50 years are investigated. For the seasonal precipitation in June to August and December to next February had an increasing tendency, with linear trends of 11.22 mm/10a and 5.91 mm/10a, respectively; while the decreasing tendencies in March to May and September to November in the Region, with linear trends of ?2.59 mm/10a and ?8.96 mm/10a, respectively.     

海北高寒灌丛草甸蒸散量特征

蒸散是陆地生态系统水分循环的重要分量,研究典型生态系统的蒸散规律有助于认识水分循环过程,进而为水资源合理利用提供依据.本研究基于涡度相关法研究了2003-2011年海北高寒灌丛草甸生态系统的蒸散量变化特征及水分收支状况.结果表明: 2003-2011年,研究区蒸散量的季节变化明显,最大值一般出现在生长旺季的7-8月,达4.4～5.7 mm·d^-1;最小值多出现在1月或12月(0.09±0.04 mm·d^-1).蒸散量的年际动态明显,为451.3~681.3 mm,其中,生长季占70%以上.年蒸散量与年降水量之比的平均值为1.06±0.17,表明该生态系统的年水分收支状况基本平衡,几乎所有的降水都以蒸散的形式消耗.     

1961-2009年淮河流域昼夜降水变化特征

利用淮河流域162个台站1961-2009年逐时降水资料,采用线性倾向估计、REOF分析、功率谱、Mann-Kendall突变检验等方法,分析淮河流域昼夜降水基本特征及其时空演变规律.结果表明:淮河流域昼夜降水空间差异明显,总体呈北少南多分布,年夜雨量和夜雨日略多于昼雨量和昼雨日,且不同季节和不同强度等级降水昼夜差异显著;气候变化导致淮河流域昼夜降水量格局发生改变,年夜雨量大部地区有增多趋势,年昼雨量呈东部减少而西部增多的趋势.REOF分析表明,年昼夜降水量空间模态基本划分为流域东北部、中北部、西北部、东部、西部和南部等6个高载场区;流域年昼夜降水量均存在7～9a显著主周期振荡,此外年昼雨量还存在2 a左右次周期变化.Mann-Kendall分析表明,年昼夜降水量均分别经历了一次减少和一次增多的突变,但未通过0.05的信度检验.     

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。     

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。