广东省寒害极值变化及其对冬种生产的影响

基于广东省86个气象观测站1961—2017年冬种生产季的逐日气温资料,采用数理统计方法分析冬种寒害极值的时空分布特征,并运用广义极值分布理论估算市县级的寒害重现期,旨在为当前冬种区域寒害风险评估、预警以及实时气象防灾减灾等提供技术支撑.结果表明: 冬种主产区积寒极值总体呈下降趋势,其中,湛江、梅州自20世纪80年代中期以来显著下降,茂名、韶关和广州自21世纪以来显著下降;极端最低气温总体呈先降后升的趋势,其中,韶关自20世纪80年代后期以来显著上升,但广州近5年开始出现下降趋势.冬种生产季极端积寒极值发生的站次数由多到少的顺序为70年代>21世纪>90年代>60年代>80年代,极端最低气温极值发生站次数由多到少的顺序为60年代>90年代>21世纪>70年代>80年代.2、5、10、20、50和100年一遇的寒害理论预测值呈明显的纬向分布特征,积寒表现为北多南少,极端最低气温表现为南高北低,与寒害实际发生过程中的积寒、极端最低气温分布趋势一致.典型个例表现为南部寒害重现期长、北部短.广东冬种主产区的湛江、茂名寒害重现期长,极端寒害发生的概率小但危害重,其冬种作物面积位居前列,生产上应引起重视.研究成果可为广东各级政府和有关部门指导冬种生产和制定应对气候变化对策提供科学参考.     

基于重心、中心地理论的广东省主体功能分区

基于2008年广东省21个地级市的各项指标,采用空间重心法、中心地理论和模糊聚类分析法研究了广东省主体功能分区.结果表明:2008年,广州、深圳、汕头、佛山、东莞、潮州是优化开发区,位于广东省的重心区,很好地发挥了其经济辐射能力,是广东省经济发展的中心地区;河源、汕尾、江门、阳江、湛江、茂名、肇庆是限制开发区,中心性指数较低,经济基础较差,需加强生态修复和保护,以将其建设成为广东省的生态效益保障区;珠海、韶关、梅州、惠州、中山、清远、揭阳、云浮是重点开发区,应承接优化开发区域的产业转移和限制开发区域的人口转移,逐步成为支撑全省经济发展和人口集聚的重要承载区域.     

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.     

1960—2014年松嫩草地极端气候事件的时空变化

基于1960—2014年松嫩草地13个气象站点的日值记录数据,计算与区域水旱寒热灾害、植被生长发育密切相关的14个极端气候指数;利用线性趋势法、间断趋势分析法、Mann-Kendall检验、Sen斜率估计和滑动t检验等方法,分析松嫩草地极端气候事件的发生趋势与时空格局.结果表明: 表征极端高温指数的夏日日数、暖昼日数、暖夜日数、暖持续指数均呈显著上升趋势,表征低温指数的霜日日数、冷昼日数、冷夜日数、冷持续指数均呈明显下降趋势,区域变暖趋势显著;区域极端低温的增幅大于极端高温的增幅,夜间增温幅度大于白昼;1970—2009年区域气候变暖趋势较为明显,各指数突变也集中发生在这一时期;表征极端降水的各指数变化趋势不显著,普通日降水强度和持续干燥指数呈下降趋势,5日最大降水量、强降水量、年湿期降水总量和持续湿润指数呈微弱上升趋势,表明区域气候呈微弱的暖湿化特征;松嫩草地南部和北部地区是对气候变暖响应最显著的区域;对极端降水指数而言,各指数南北分异特征明显,区域北部以变湿为主要特征,而南部则以变干为主要特征,尤其是区域西南部的干旱风险较高.     

黄淮海地区夏玉米生长季的干旱风险

干旱是对农业影响最大的农业气象灾害,进行干旱风险评估对于提升区域灾害风险管理和决策水平、减轻农业损失具有重要的指导意义.本文基于自然灾害风险理论,利用黄淮海夏玉米主产区69个站点的气象、夏玉米播种面积和产量数据,以及当地有效灌溉面积等数据,从灾害风险的危险性、脆弱性、暴露性和防灾减灾能力4个方面构建风险评估指标和模型,对黄淮海夏玉米主产区干旱灾害的风险进行评估分析.结果表明: 黄淮海地区夏玉米生长季(6—9月),干旱发生危险性最大的阶段主要是播种-出苗期和乳熟-成熟期,其中,河北中南部、河南西部和北部的危险性最大.经加权叠加脆弱性、暴露性和防灾减灾能力后,夏玉米干旱综合风险最大的地区主要分布在河南西部和西南部部分地区;其次是河南南部、河北沧州、邢台以及山东德州等地,属于次高风险区;风险低值区主要分布在山东南部、安徽北部和河南的信阳等地;其他地区属于中度风险区.     

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.     

海南岛橡胶(Hevea brasiliensis)寒害风险区划

寒害是海南岛橡胶面临的主要气象灾害之一,开展橡胶寒害风险区划能够有效提高海南岛橡胶寒害防御能力。根据海南岛1964—2016年的气象资料和1988—2016年橡胶种植面积、产量、社会经济等数据,通过构建橡胶寒害指数和台风灾害指数,实现了橡胶寒害减产率的分离,基于风险形成的机理,选择橡胶寒害的致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体脆弱性和防灾减灾能力4个因子,建立海南岛橡胶寒害风险评估模型,计算橡胶寒害风险指数,并按自然断点法划分为5个风险等级。结果表明:海南岛橡胶寒害风险总体呈现西北部和中部较高,其他沿海地区较低的特征;西北部临高风险最高,其次为中部五指山地区;西南部东方、乐东沿海地区,以及北部海口、文昌风险最低;南部三亚和陵水无寒害风险。     

中国南方干旱灾害风险特征及其防控对策

应用中国南方区域14省区市252个国家基本气象站1961—2015年逐日地面气象观测资料及干旱灾害资料,研究中国南方干旱灾害影响的时空变化特征,分析中国南方干旱灾害风险变化特征,提出干旱灾害风险防控策略与防御对策。结果表明:近55年中国南方区域降水量呈现波动变化,降水量线性拟合趋势特征不明显。但进入21世纪后南方区域平均降水量明显偏少,且平均降水量年际振荡幅度增大。近55年研究区气温呈显著上升趋势,南方平均地表气温升高速率高于全球地表升温速率;研究区气温从1976年开始持续上升,气温升高的突变年在1997年。重旱风险高发区主要集中于西南,随着气候变暖,干旱灾害频率、强度和受旱面积均增加,干旱灾害风险增大。气温突变后次高干旱灾害风险区明显扩大。未来10年(2016—2025年)中国南方地区的干旱发生频率可能升高。因此,要加强干旱灾害风险管理,生态环境脆弱区域实施生态环境修复,农业主产区域以保障粮食安全为主,解决水资源时空分布不均和资源供需加剧矛盾,提高干旱灾害风险防控水平。     

基于SPEI指数的近52年青海省农(牧)作物生长季干旱动态格局分析

标准化降水蒸散指数(the standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)是国际上最新发展的适用于气候变暖背景下多时间尺度干旱监测与评估的理想指标。本文利用1961—2012年青海省47个气象站点逐月的平均气温和降水数据,基于SPEI分析了近52年气候变化背景下青海省农作物生长季多时间尺度干旱风险的时空变化特征。结果表明:生长季干旱风险突出,时空差异显著;在气候变化背景下,生长季生育前期干旱化趋势小于需水关键期和全生育期趋势,生长季内干旱有以生育前期干旱为主向需水关键期干旱为主转变的特点。与此同时,干旱发生范围也有明显扩大趋势;在区域平均增暖1.36℃情况下,青海省农作物生长季中度以上干旱风险平均增加了2倍;进一步印证了气候变暖在带来可能收益的同时由于气候变率的增大及水热匹配的不均匀而增加农牧业生产的不稳定性。     

广东省香蕉与荔枝寒害致灾因子和综合气候指标研究

根据广东86个站点1951~2004年的气候资料、1955~2004年的寒害灾情资料以及已有的成果,对香蕉、荔枝寒害的致灾因子和寒害综合气候指标进行了研究。结果表明,香蕉、荔枝寒害的临界温度可以定为5.0℃,其致灾因子包括寒害的极端最低气温、最大降温幅度、持续日数和有害积寒,它们之间相关性明显。利用主成分分析对4个致灾因子进行综合简化,得到了一个物理意义清晰,且方差占总方差大部分的寒害综合气候指标。采用广州4个致灾因子的权重计算了全省86个站点历年的寒害综合气候指标。寒害综合气候指标数值的大小与香蕉、荔枝单产具有显著的负相关关系,可以用来分析香蕉、荔枝寒害的轻重。     

黄淮海地区干旱变化特征及其对气候变化的响应

为了探究气候变化背景下黄淮海地区的干旱特征,基于黄淮海平原34个气象站点的1961—2012年气象数据,使用相对湿润指数探讨分析了近50年黄淮海地区冬小麦生长季及4个季节干旱的时空变化及其对气候变化的响应。结果表明:(1)在整个分析期内(1961—2011)冬小麦生长季干旱减轻,但是在近20年干旱有了加重的趋势,且干旱加重的趋势是一种突变现象。(2)黄淮海地区1961年以来,春季、冬季以及冬小麦生长季内均表现为不同程度的干旱,干旱频率都达到90%以上,其中春、冬两季最为干旱,3个时段整个黄淮海中北部地区都为高频干旱区域,且4个季节及冬小麦生长季干旱程度与干旱频率的区域分布均表现为由南向北递增的趋势。(3)黄淮海地区的干旱特征对降水、太阳辐射和相对湿度这3个气候要素的变化最为敏感。     

广东省草地贪夜蛾冬季发生特征及周年繁殖区域研究

广东省是草地贪夜蛾入侵我国的桥头堡和主要的北迁虫源地之一,明确该虫在广东省的冬季发生特征及越冬存活情况,对广东省乃至全国草地贪夜蛾的预测预报及源头治理意义重大。为准确掌握广东省草地贪夜蛾的周年繁殖区范围及冬季发生为害情况,2020年1-3月在粤东、粤西、粤北及珠三角地区,利用成虫性诱、挖土查蛹、幼虫密度及植株为害率普查等方法,分析广东省草地贪夜蛾冬前、冬后种群发生为害情况及冬季发生特征。调查结果表明:(1)广东省冬玉米种植区主要分布在湛江、茂名、阳江、惠州等地,冬玉米种植区均发现草地贪夜蛾幼虫为害,主要为害冬玉米,极少为害甘蔗;(2)不同地区冬种玉米上草地贪夜蛾的发生程度差异较大,湛江、茂名、阳江发生为害较为严重,平均为害率30%左右,而珠三角及粤东地区发生较轻,为害率低于10%;较冬前调查,冬后草地贪夜蛾发生量和为害程度出现不同程度的下降;(3)广东省大部分地区的冬种玉米田和空闲地均可持续诱捕到草地贪夜蛾成虫,而挖土调查发现草地贪夜蛾蛹密度较低。本调查明确了草地贪夜蛾在北回归线以南的冬玉米区可以周年繁殖,无明显的滞育越冬现象,粤西茂名、阳江以南至雷州半岛一带为典型冬种玉米区,草地贪夜蛾发生为害较为严重,珠三角及粤东大部分地区草地贪夜蛾种群数量相对较低,调查结果为广东省乃至全国草地贪夜蛾的早期预警和精准防控提供了重要参考。     

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.     

中国北方气候暖干化对粮食作物的影响及应对措施

东北、华北和西北50a来的平均气温增幅高于全国平均水平,气候变暖明显,尤其冬季增温最显著。区域增暖的极端最低气温远比极端最高气温的贡献大。东北、华北大部、西北东部降水量明显减少,平均每10a减少20—40mm,尤其春夏季减少最明显。这种趋势一直延续到20世纪90年代以后,干旱化趋势非常突出。在综述我国北方现代气候变化基本特征是暖干化的基础上,重点阐述了喜凉作物冬小麦、春小麦、马铃薯和喜温作物水稻、玉米、谷子、糜子等7种主要粮食作物的生长发育、品种熟性、种植区域与面积、产量与品质等对气候暖干化的响应特征。揭示了气候暖干化使春播作物播期提早,苗期生长发育速度加快,营养生长期提前,生殖生长期和全生育期延长;秋作物发育期推迟,生殖生长期和全生长期延长;越冬作物播期推迟,越冬死亡率降低,种植风险减少,春初提前返青,生殖生长期提早,全生育期缩短。使作物适宜种植区域向高纬度高海拔扩展;品种熟性向偏中晚熟高产品种发展;喜温作物和越冬作物以及冷凉气候区的作物种植面积迅速扩大;在旱作区种植不较耐旱的玉米、春小麦等作物种植面积受到制约。对雨养农业区的作物气候产量影响严重,尤其对不够耐旱的小麦和玉米的气候产量受影响最大;对较耐旱的谷子、糜子、马铃薯等影响较轻。从作物属性而言,对喜温作物水稻、玉米和越冬作物冬小麦有利于气候产量提高;对喜凉作物春小麦和马铃薯的气候产量将产生不利影响。同时,提出了从5个方面应对气候暖干化的技术措施,调整作物种植结构,确保粮食生产安全;根据不同气候年型调整各种作物种植比例;针对不同气候区域发展优势作物和配置作物种植格局;采取不同栽培技术和管理模式应对气候变化;采取综合配套技术提髙抵御灾害能力。为粮食作物安全生产和种植结构调整与布局提供科学依据。     

Agricultural breadbaskets shift poleward given adaptive farmer behavior under climate change

Modern food production is spatially concentrated in global “breadbaskets.” A major unresolved question is whether these peak production regions will shift poleward as the climate warms, allowing some recovery of potential climate-related losses. While agricultural impacts studies to date have focused on currently cultivated land, the Global Gridded Crop Model Intercomparison Project (GGCMI) Phase 2 experiment allows us to assess changes in both yields and the location of peak productivity regions under warming. We examine crop responses under projected end of century warming using seven process-based models simulating five major crops (maize, rice, soybeans, and spring and winter wheat) with a variety of adaptation strategies. We find that in no-adaptation cases, when planting date and cultivar choices are held fixed, regions of peak production remain stationary and yield losses can be severe, since growing seasons contract strongly with warming. When adaptations in management practices are allowed (cultivars that retain growing season length under warming and modified planting dates), peak productivity zones shift poleward and yield losses are largely recovered. While most growing-zone shifts are ultimately limited by geography, breadbaskets studied here move poleward over 600 km on average by end of the century under RCP 8.5. These results suggest that agricultural impacts assessments can be strongly biased if restricted in spatial area or in the scope of adaptive behavior considered. Accurate evaluation of food security under climate change requires global modeling and careful treatment of adaptation strategies.     

内蒙古荒漠草原牧户对气候变化的感知和适应

荒漠草原是气候变化影响的脆弱和敏感地区.荒漠草原的牧户主要依赖天然草原维持生计,正面临着严峻的气候变化挑战.本文采用问卷调查的实证分析方法,在获取内蒙古苏尼特右旗荒漠草原牧户对气候变化和极端气候事件感知和适应的第一手资料基础上,分析了荒漠草原牧户对气候变化趋势和极端气候事件感知和适应的现状与行为特征.结果表明:在降水稀少、气象灾害频繁发生的荒漠草原,干旱是影响范围最广、影响程度最深、发生频率最高的极端气候事件;牧户不仅对干旱的敏感度远高于其他极端气候事件,而且对大风、沙尘暴和大雪等极端气候事件的深刻感知伴随着对干旱的感知而产生;相对于长期气候变化的感知,牧户对短期气候变化趋势的感知更深刻、准确,并主要依据近10年气候变化的感知结果来判断较长期气候变化的总体趋势;牧户认为,气候变化在很大程度上影响了牲畜健康和草场产量,但牧户应对气候变化的行为相对单一,且多为自发性被动适应,缺乏行之有效的主动适应.     

澜沧江流域暴雨干旱灾害与海温异常波动规律的相关性

基于中国气象局国家气象信息中心提供的澜沧江区域1961—2011年50年气象资料,采用EMD(Empirical Mode Decomposition)分解、均生函数逐步回归模型、相关分析等方法,探讨了澜沧江流域极端天气灾害的变化特征,及其区域极端灾害变化和全球海温异常ENSO(El Nio/La Nia-Southern Oscillation)之间的联系。结果表明:(1)该区域降水和暴雨频次存在多尺度特征,降水量存在2a、7a、15a的变化周期,且主周期为准2 a。(2)降水量和暴雨频度序列的IMF1和IMF2周期在2—7 a之间,与ENSO在年际变化上的信号相吻合,NINO(El Nio)指数无论春夏秋冬或年际都与暴雨和干旱灾害频次呈现负相关,而SOI(Southern Oscillation Index)指数则呈现正相关,其中,NINO指数与干旱相关性指数在秋冬和年际接近-0.3。(3)澜沧江流域暴雨和干旱灾害与ENSO有重要联系,且随着气温升高干旱灾害频次明显增加。研究结果显示区域极端气温灾害的变化与全球气候变暖有某种关联,是全球气候变化的区域响应表现形式之一。     

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.     

气候变化背景下我国农业热量资源的变化趋势及适应对策

根据区域气候模式PRECIS输出的未来A2气候情景（2011-2050年）以及基准气候时段（1961-1990年）的逐日资料,对2011-2050年我国农业热量资源的变化趋势进行了预测.结果表明: 与1961-1990年相比,未来A2气候情景下,2011-2050年我国大部分地区的平均无霜期日数延长趋势明显,主要表现为终霜冻日的提前和初霜冻日的推迟;各地日均气温稳定通过0 ℃的持续日数也明显延长,大部分地区延长了1～14 d,其中2041-2050年,青藏地区大部、长江中下游地区大部、甘新地区西部和西南地区北部均可延长49 d;我国大部分地区≥0 ℃积温均呈增加趋势.为适应未来农业热量资源的变化,应进一步调整农业种植制度、优化农业生产布局和发展生物技术等,以实现我国农业的可持续发展.