大连气候变暖及其对农业的影响

选取大连地区7个观测站1961—2007年历年月平均气温、最高气温、最低气温、≥0 ℃积温、≥10 ℃积温、<0 ℃负积温和无霜冻等指标,统计分析了近47年其变化特征,研究了大连地区热量资源对气候变暖的响应及其对农业生产的影响。结果表明: 月平均气温、最高气温、最低气温、≥0 ℃积温、≥10 ℃积温1988—2007年比1961—1987年的平均值明显增高(多),尤以最低气温增幅最大,冬季升温幅度大于夏季,大连地区气候变暖主要来自最低气温升高的贡献;<0 ℃负积温绝对值明显减少;初霜推后,终霜提前,无霜期日数增多;20世纪80年代后期大连气候明显变暖,尤其是21世纪初异常偏暖事件频发,热量资源增加,对冬季大棚蔬菜等设施农业的生产有利,病虫等越冬存活率上升,农业投入增加,气候变暖对大连地区农业影响是利弊并存。     

宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄成熟采收期气候资源变化及其对葡萄品质的影响

利用1981年以来宁夏贺兰山东麓气象资料,结合前人研究得出的优质酿酒葡萄气候资源阈值,重点研究了酿酒葡萄成熟采收期降水、气温日较差、水热系数、日照时数等气候资源变化的特点;在此基础上,分析了气候资源变化对酿酒葡萄品质的影响。结果表明:近35年来宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄成熟采收期主要气候资源发生显著变化,在20世纪90年代末期发生突变,突变后降水增多88%,各地9月降水量≥30 mm的出现几率达44%~71%,为突变前的2.8~4.2倍;9月上旬降水量≥10 mm出现几率为47%~65%,是突变前的1.4~1.7倍;各地降水日数增多55%~76%,持续3天以上的阴雨过程增多,持续时间增长;气温日较差减小1.4℃,各地气温日较差≤7.6℃的天气出现几率为17%~22%,是突变前的1.6~2.2倍;水热系数增加了0.26~0.37,增幅达60%~100%,水热系数≥0.57和≥0.63的出现几率分别是突变前的2.1~4.2倍、2.7~4.2倍;日照时数减少16%,日照时数6.5 h的日数增加了3.9~5.3 d,增幅达53%~78%。贺兰山东麓酿酒葡萄成熟采收期阴雨寡照日数增多,气温日较差减少,水热配置不佳,可能导致酿酒葡萄糖分减少,含酸量增加,糖酸比下降,丹宁含量降低,也为葡萄霜霉病、白腐病的发生创造了有利条件。     

宁夏不同熟性酿酒葡萄生态适宜性区划

酿酒葡萄产业精细化发展对适宜性区划提出了更高的要求。本文采用集优法和GIS技术相结合的方法,综合考虑宁夏气候和土壤等环境条件,研究了不同熟性酿酒葡萄生态适宜性区划。结果表明:宁夏中、北大部均能种植酿酒葡萄,其中,早熟品种气候适宜区集中分布在中部干旱带与北部灌区接连的区域,中熟品种气候适宜区分布在灌区银川以南的大部区域,晚熟品种气候适宜区分布在银川及其以北大部区域,面积分别为16100、8500和9697 km2;生态最适宜区,早、中、晚熟面积分别为730、270和38.4 km2,分布区域主要集中在距离银川西约30 km的贺兰山东麓、青铜峡鸽子山和牛首山山地、中宁北部山地和石嘴山北部大武口等。本文研究结果可为宁夏酿酒葡萄产业发展过程中充分利用区域优势生态资源提供依据。     

基于GIS的中国北方酿酒葡萄歌海娜(Grenache Noir)生态适宜性区划

利用中国北方1981—2010年的地面气候资料计算了无霜期、≥10℃积温、最冷月平均气温、极端最低气温等指标,结合地理信息系统(GIS)技术,确定了欧亚种酿酒葡萄可种植的北界,在可种植区的基础上基于集优法采用≥10℃积温、干燥度和土壤类型完成了中国北方酿酒葡萄歌海娜(Grenache Noir)的生态适宜性区划。结果表明:歌海娜生态最适宜区主要分布在山东中部的沂山低山丘陵区和胶东半岛的低山丘陵区大部;河北的遵化、迁西、抚宁和秦皇岛;河南的洛河、伊河流域;另外,辽宁的绥中西北部、陕西的商洛和丹凤、甘肃的陇南白龙江流域也为歌海娜的优质生态区。     

中国欧亚种酿酒葡萄种植分布的主要气候影响因子与气候适宜性

开展酿酒葡萄气候适宜性研究对于优化酿酒葡萄布局、气候资源开发利用具有重要意义。基于欧亚种酿酒葡萄(Vitis vinifera L.)分布数据和影响其分布的气候因子,利用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(ArcGIS),研究影响欧亚种酿酒葡萄种植分布的主导气候因子及其气候适宜性。结果表明:MaxEnt模型能够很好地模拟我国欧亚种酿酒葡萄的潜在分布,模拟效果达到"非常好"(AUC平均值0.936)的水平。基于气候因子对欧亚种酿酒葡萄地理分布影响的贡献确定了主导气候因子,即无霜期、干燥度、极端最低气温、年降水量、生长季日照时数、≥10℃活动积温。当前,我国欧亚种酿酒葡萄种植分布的气候高适宜区、适宜区、次适宜区分别占次适宜及以上区域总面积的2.9%、20.4%和76.7%。欧亚种酿酒葡萄气候高适宜区主要分布在宁夏、山西、陕西、内蒙古、山东、河北、新疆、甘肃等省,只考虑气候因子,陕西、山西、内蒙古具有较大的发展空间。     

河西干旱区酿酒葡萄生长的气象条件

按照平行观测的原则，利用2002、2003年两年田间试验资料，采用数理统计方法分析了河西内陆干旱区目前国内广泛种植的8个不同熟性酿酒品种的生长发育规律及其气象影响因子。结果表明：（1）新梢、果实生长呈抛物线型，生长关键期分别出现在5月上旬～6月中旬、7月上旬～8月上旬；糖分累积呈“S”型，积累关键期出现在8月中旬～9月上旬。枝条、果实、含糖量增长峰值点位相出现时间按中早熟、中晚熟、晚熟品种依次推后。（2）中早熟品种需≥10℃积温2800～2900℃，中晚熟种2900～3100℃，晚熟种3000～3200℃；新梢生长期35～50d，需≥10℃积温620～750℃。花期7～15d，需≥10℃积温130～320℃。浆果生长期50～65d，需≥10℃积温1100～1400℃。浆果成熟期35～50d，需≥10℃积温640～940％。（3）新梢生长量与日平均气温、日照时间和土壤湿度呈正相关。气温低于11～12℃时，新梢停止生长；果粒增长速度与平均气温、最高气温呈负相关，与相对湿度、降水量呈正相关。果粒增长适宜气温为20～21℃，超过21℃，增速明显变缓；含糖量积累与光、热因子均呈正相关，与水分因子呈负相关。品种熟性越晚，对气象条件反映越敏感。气温低于7～7．9℃时，糖分停止积累。通过酿酒葡萄适生气候条件分析，为区域化布局、产业化发展提供理论依据。     

宁夏酿酒葡萄品种生态区划

根据宁夏24个气象台站1981—2010年逐日气象资料,结合酿酒葡萄取样化验结果和其他区划指标,从优质生态区的概念入手,采用无霜期、≥10℃积温、采收期降水量、土壤类型和坡向等生态因子,综合运用层层推进的集优法和GIS技术对宁夏主要酿酒葡萄品种进行生态适宜性精细化区划,制作了宁夏主要红色品种和白色品种精细化生态适应性区划图。所有红色典型晚熟品种‘歌海娜’、中晚熟品种‘赤霞珠’、中熟品种‘美乐’、早熟品种‘黑比诺’都适宜在宁夏栽种,基地开发潜力巨大。应重点开发银川西夏王陵、青铜峡鸽子山和中宁白马、石空山区等酿酒葡萄优质生态区。早中熟品种‘黑比诺’、‘霞多丽’、‘雷司令’等品种区域化种植区应集中在中部干旱带和清水河流域的温凉区域内发展。     

宁夏赤霞珠葡萄不同发育期晚霜冻害阈值试验研究

【目的】葡萄霜冻温度阈值是葡萄霜冻监测、预测、评估与防御的基础。对贺兰山东麓主栽酿酒葡萄‘赤霞珠’不同发育期低温忍耐力进行研究分析,建立葡萄霜冻温度阈值体系,旨为贺兰山东麓地区酿酒葡萄霜冻预测、防御提供理论依据。【方法】于2022年4—5月采用野外霜冻试验箱原位试验方法对贺兰山东麓主栽酿酒葡萄品种‘赤霞珠’不同发育期绒球、芽、新叶、新梢进行低温处理,测定其过冷却点、相对电导率（REC）及半致死温度（LT50）,同时对低温胁迫后的受冻指数进行田间跟踪调查,利用受冻率与低温建立关系模型,计算不同发育期轻、中、重度受冻温度阈值。对不同发育期过冷却点、半致死温度（LT50）及霜冻指标温度阈值进行综合分析,确定不同发育期霜冻温度阈值。【结果】结果表明：不同低温对‘赤霞珠’绒球期、芽开放期、展叶期和新梢生长期的影响程度不同,温度越低,各发育期的受冻率越大;随发育进程推进,‘赤霞珠’过冷却点温度、半致死温度逐渐升高;绒球期的低温耐受性最强,芽开放期、展叶期次之,新梢生长期最弱。【结论】研究认为：-7.70℃是绒球期重度受冻的起始温度;芽开放期遭受重度霜冻的临界温度为-4.49℃;展叶期在-2.79℃即遭受不可逆伤害;新梢生长期出现低于-1.62℃以下的低温,会造成严重的霜冻。     

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.     

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.     

Streamflow hydrology in the boreal region under the influences of climate and human interference

The boreal region has a subarctic climate that is subject to considerable inter-annual variability and is prone to impacts of future warming. Climate influences the seasonal streamflow regime which typically exhibits winter low flow, terminated by spring freshet, followed by summer flow recession. The effects of climatic variation on streamflow cannot be isolated with confidence but the impact of human regulation of rivers can greatly alter the natural flow rhythm, changing the timing of flow to suit human demands. The effect of scenario climate change on streamflow is explored through hydrological simulation. Example of a Canadian basin under warming scenario suggests that winter flow will increase, spring freshet dates will advance but peak flow will decline, as will summer flow due to enhanced evaporation. While this simulation was site specific, the results are qualitatively applicable to other boreal areas. Future studies should consider the role of human activities as their impacts on streamflow will be more profound than those due to climate change.     

气候变化背景下甘肃农牧交错带玉米气候生产潜力和资源利用效率变化特征

为评估辐射、积温、降水和气候资源变化对甘肃农牧交错带玉米气候资源利用效率的影响,基于研究区45个气象站点1971—2020年玉米生育期内气象资料,结合玉米生育期数据,利用作物生产潜力逐级订正模型和指数化处理方法对研究区玉米气候生产潜力损失率以及光能、热量、降水和气候资源综合利用效率的变化特征进行分析。结果表明: 研究期间,甘肃农牧交错带玉米生育期内太阳总辐射量以-22.03 MJ·m^-2·(10 a)^-1的速率呈波动下降趋势,≥11 ℃积温以60.89 ℃·(10 a)^-1的速率呈显著上升趋势,降水量以2.05 mm·(10 a)^-1的速率呈缓慢上升趋势。甘南地区和陇中北部地区分别因温度和降水限制导致玉米气候生产潜力损失率较高,陇东大部分地区玉米气候生产潜力损失率较低;除中部地区和陇东部分地区外,研究区其他地区因温度和降水限制导致的气候生产潜力损失率分别以-2.0%·(10 a)^-1和-0.6%·(10 a)^-1的速率呈下降趋势。陇中北部、南部以及甘南部分地区为光能和热量资源利用效率的低值区,甘南地区为降水资源利用效率的低值区,兰州市和白银市气候资源综合利用效率较低,分别为0.41和0.47;陇东地区最适宜玉米种植,该地区4种气候资源利用效率均最高,然后依次为甘南和陇中地区;研究区光能、热量、降水以及气候资源综合利用效率的平均倾向率均呈上升趋势,分别为0.1%·(10 a)^-1、0.07 kg·hm^-2·℃^-1·d^-1·(10 a)^-1、1.17 kg·hm^-2·mm^-1·(10 a)^-1和0.05 ·(10 a)^-1,表现出玉米增产的良好潜力。     

天山北坡家庭牧场复合系统对极端气候的响应过程

在草原牧区,家庭牧场作为取代游牧制度而产生的新生事物,其对极端气候响应过程的研究尚未见报道.以“极端气候敏感性-影响途径-响应方式”为分析框架,基于问卷调查方法,研究了天山北坡山地草原牧民对极端气候的响应过程.结果表明:1)天山北坡1980-2009年冬季雪灾、秋季旱灾风险趋于增大,家庭牧场草料储备不足、畜种结构经济驱动型增加了对极端气候的敏感性;2)旱灾、雪灾是影响家庭牧场的主要极端气候类型,其作用介质为牲畜和草场;3)自适应与外力适应是牧户响应极端气候的2种主要形式,其中购买草料是最主要的响应策略;4)通过Probit模型估计显示,极端气候认知、家庭特征、资产状况与牧户间适应行为选择有显著的关系.研究认为,家庭牧场对极端气候短期响应的反馈过程主要围绕草、畜2因子展开,基于降水波动的周期性,牧户长期响应形成了家庭牧场生产周期.     

全球气候变化对我国西北地区农业的影响

在比较系统总结全球气候变化对我国西北地区农业影响的主要研究成果的基础上,揭示了我国西北地区现代气候变化对全球气候变暖响应的基本特征,阐述了现代气候变化对土壤水分、地表蒸发和作物气候生产力的影响规律;并且比较全面地概括了西北地区冬、春小麦、玉米、马铃薯、冬油菜、棉花、胡麻、牧草、葡萄等9种主要农作物的生长发育、病虫害、种植面积、气候产量以及畜牧业活动等对气候变化的响应特征,发现气候变化对农业生产过程的影响利弊皆存,而且不同农作物对气候变化的响应特征差异较大.研究对西北地区农业生产具有比较重要的科学指导意见.     

Climate Change and the Use of the Dispute Settlement Regime of the Law of the Sea Convention

This article explores the connection between obligations to reduce greenhouse gas (GHG) emissions under the climate change regime and obligations to protect the marine environment under the United Nations Convention on the Law of the Sea (UNCLOS). Within the context of the state of the science on the links between climate change and the marine environment, the article considers whether the emission of greenhouse gases as a result of human activity constitutes a violation of various obligations under the UNCLOS. Having identified a number of possible violations, the article proceeds to consider the application of the binding dispute settlement process under the UNCLOS and the possibility of a successful claim.     

中美减排二氧化碳的GDP溢出模拟

基于气候保护模型(State-contingent模型与Demeter模型)和GDP溢出模型(Mundell-Fleming模型),对中美两国在实施控制性气候保护措施之后所导致的GDP溢出影响的变化进行了模拟分析。结果表明,美国实行控制性减排政策对于中国的GDP溢出影响与不实施任何减排的情况相比,两者的差别并不明显,但是这种影响经历一个从负向到正向逐步上升的发展趋势,虽然中国实行控制性减排政策对于美国GDP溢出的影响,相比美国对于中国的影响,所导致的GDP溢出影响更小,但是也同样表现出了一个从负溢出到正溢出的过程。这一结果表明一国的控制性气候保护政策从长远来看会对另一国的经济发展产生正向的溢出。同时,针对两种情况,即不考虑他国GDP溢出影响和考虑他国GDP溢出影响,分别模拟计算了中美两国的GDP,进而对两种情况下的差额结果进行对比,分析了中美相互之间GDP溢出量的大小。结果发现,美国对中国GDP溢出影响要大于中国对美国的GDP溢出。     

The climate velocity of the contiguous United States during the 20th century

Rapid climate change has the potential to affect economic, social, and biological systems. A concern for species conservation is whether or not the rate of on‐going climate change will exceed the rate at which species can adapt or move to suitable environments. Here we assess the climate velocity (both climate displacement rate and direction) for minimum temperature, actual evapotranspiration, and climatic water deficit (deficit) over the contiguous US during the 20th century (1916–2005). Vectors for these variables demonstrate a complex mosaic of patterns that vary spatially and temporally and are dependent on the spatial resolution of input climate data. Velocities for variables that characterize the climatic water balance were similar in magnitude to that derived from temperature, but frequently differed in direction resulting in the divergence of climate vectors through time. Our results strain expectations of poleward and upslope migration over the past century due to warming. Instead, they suggest that a more full understanding of changes in multiple climatic factors, in addition to temperature, may help explain unexpected or conflicting observational evidence of climate‐driven species range shifts during the 20th century.     

全球气候变化下中国亚热带地区柑桔气候适宜性

选取亚热带地区273个气象站1961—2008年逐日气象资料,结合IPCC SRES A2情景下未来亚热带地区温度、降水模拟数据,应用作物气候适宜度模型,对中国亚热带地区柑桔的气候适宜性变化进行了研究。结果表明:柑桔气候适宜度变化受到温度的主导,其空间分布趋势同温度适宜度变化基本一致;未来气候情景下柑桔气候适宜度变化大致呈纬度地带性分布,随着纬度的升高其气候适宜度变化由下降变为上升,可以分为强下降型(Ⅰ)、弱下降型(Ⅱ)、弱上升型(Ⅲ)和强上升型(Ⅳ)4种类型;基本上以温州-金华-浦城-乐平-英山-武汉-石门-吉首-武冈-通道-独山-望谟-广南-屏边-澜沧一线为界,其南气候适宜度有所下降,其北有所上升;亚热带西部柑桔气候适宜度上升较大。     

The start of frozen dates over northern permafrost regions with the changing climate

The soil freeze–thaw cycle in the permafrost regions has a significant impact on regional surface energy and water balance. Although increasing efforts have been made to understand the responses of spring thawing to climate change, the mechanisms controlling the global interannual variability of the start date of permafrost frozen (SOF) remain unclear. Using long-term SOF from the combinations of multiple satellite microwave sensors between 1979 and 2020, and analytical techniques, including partial correlation, ridge regression, path analysis, and machine learning, we explored the responses of SOF to multiple climate change factors, including warming (surface and air temperature), start date of permafrost thawing (SOT), soil properties (soil temperature and volume of water), and the snow depth water equivalent (SDWE). Overall, climate warming exhibited the maximum control on SOF, but SOT in spring was also an important driver of SOF variability; among the 65.9% significant SOT and SOF correlations, 79.3% were positive, indicating an overall earlier thawing would contribute to an earlier frozen in winter. The machine learning analysis also suggested that apart from warming, SOT ranked as the second most important determinant of SOF. Therefore, we identified the mechanism responsible for the SOT–SOF relationship using the SEM analysis, which revealed that soil temperature change exhibited the maximum effect on this relationship, irrespective of the permafrost type. Finally, we analyzed the temporal changes in these responses using the moving window approach and found increased effect of soil warming on SOF. In conclusion, these results provide important insights into understanding and predicting SOF variations with future climate change.     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅶ.青藏高原干旱半干旱区农业气候资源变化特征

基于青藏高原干旱半干旱区1961-2007年55个气象站点地面观测资料,利用五日滑动平均法及GIS软件的IDW模块进行栅格处理,对比分析了研究区1961-1980年（时段Ⅰ）和1981-2007年（时段Ⅱ）各气候要素的时空变化特征及其气候倾向率.结果表明：1961-2007年,研究区喜凉作物生长季内日照时数的变化不明显,喜温作物生长季内日照时数呈增加趋势,但空间分布的变化较小;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ喜温作物生长季内积温值≥1500 ℃·d的地区面积扩大33.9%;降水量的空间分布总体表现为由东南低地向西北内陆逐渐递减,研究期间青藏高原东南部喜凉作物生长季内降水量均达到800 mm,其他地区喜凉作物生长季内降水量的气候倾向率有正有负,变幅相对较小,与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ喜温作物生长季内降水量≥400 mm的分布面积扩大了40%;参考作物蒸散量（ET₀）总体略有增加,其空间分布格局与日照时数和积温的分布相似,时段Ⅱ较时段Ⅰ喜温作物生长季内ET₀≥400 mm的分布面积扩大了35.7%.研究期间,青藏高原作物生长季内的热量与降水资源有一定幅度增加,这对农牧业生产非常有利,但ET₀的增大表明潜在蒸发增大,需进一步加强研究气候变化对该区域农牧业生产带来的可能影响.