秦岭南北地区农业气候资源时空变化特征

利用秦岭南北地区1960~2016年47个气象站点的观测资料，运用气候倾向率、Mann-Kendall趋势检验、相关分析与反距离加权插值等方法分析了秦岭南北地区光、热、水等农业气候资源的时空变化特征。结果表明：1960年以来，秦岭南北地区气温、≥10℃活动积温呈显著增加趋势，1995年后气温快速上升，并在2002年增温达到显著水平。春、冬、秋季增温明显，空间上秦岭以北增温倾向率大于秦岭以南。 1960~2016年，秦岭南北地区降水量总体呈微弱下降趋势，从时间上看，1995年前降水量以下降为主，1995年后降水量转为上升趋势；从空间上看，1960~2016年，下降较明显地区为秦岭以北、嘉陵江沿线，其次为汉水流域丹江口水库区域；部分地区呈现微弱上升趋势，主要分布在巴巫谷地、汉水流域大巴山等山地段和秦岭南坡东部。相对湿度呈微弱下降趋势；日照时数呈显著下降趋势，四季下降程度为夏>冬>秋>春，下降显著地区为研究区东部平原、汉中盆地、关中盆地及巴巫谷地。 关键词： 农业气候资源，时空变化，秦岭南北地区     

秦岭南北潜在蒸散量时空变化及突变特征分析

根据秦岭南北54个气象站1960～2011年逐日数据,利用FAO Penman Monteith公式计算出各站的潜在蒸散量（ET0）。采用样条曲线插值法（Spline）、气候倾向率、Pettitt突变点检测、相关分析等方法对该区ET0的时空变化特征以及影响其变化的气象要素进行了分析。结果表明：（1）研究区多年平均ET0为9642 mm,空间分布呈东高西低格局。各分区按其大小排序为秦岭以北>秦岭南坡>汉水流域>巴巫谷地。四季ET0分布特征与年尺度上的结论基本一致,4个季节按其大小排序为夏季>春季>秋季>冬季;（2）近52 a ET0下降的站点占本区站点总数的比例排序为汉水流域>秦岭南坡>巴巫谷地>秦岭以北,秦岭以南的广大地区相对于秦岭以北ET0下降更明显,春季大部分（78%）站点ET0上升,夏季绝大部分（91%）站点显著下降,秋季和冬季变化趋势不明显;（3）年尺度和春季ET0突变点集中出现在1979～1981年和1993年,夏季85%的站点发生了突变,其中89%发生于1979年,秋季和冬季的突变特征无明显规律可言;（4）夏季降水与潜在蒸散量变化趋势的空间分布整体上呈相反趋势,呈相反趋势的站点占站点总数的70%,秋季则达到76%。23个站点中绝大多数ET0与日照时数、最高气温、平均气温和平均风速呈显著水平（P<001）的正相关关系,相关系数排序为日照时数>最高气温>平均气温>平均风速。风速和日照时数的降低是导致秦岭南北ET0减少的主导因素,风速和日照时数的下降导致夏季和冬季ET0减少,气温上升导致春季和秋季ET0增加或整体保持稳定     

恩施州气象站雾日变化趋势及原因分析

选取恩施州8个国家气象站1960~2015年地面气象观测资料,利用相关、线性倾向估计、M-K突变检验等方法对该地雾日变化趋势进行分析,并对雾日变化原因进行初步探寻。结果表明:2000~2015年恩施州各站雾日空间分布较1960~1999年发生了较大变化,SW-NE向带状大值中心被切断,出现了NW-SE向的雾日小值分布带;近56年除宣恩年雾日持续减少外,各站年雾日均在20世纪60、70年代突变后增多,20世纪末期减少并于2012年再次突变,州西南部最先增减、西北部其次、东部最慢,特别是近16年来年雾日显著减少,州北部站点(–40~–20 d·(10 a)~(–1))减少比南部(约–4 d·(10 a)~(–1))快;各站雾日变化和风速均呈负相关,和相对湿度均呈正相关,而气温和降水对不同站点雾日变化的影响则存在差异;近16年恩施州低山山地(恩施、来凤、宣恩、建始)雾日减少主要和气温升高、风速增加有关,中山山地(咸丰、利川)雾日减少主要与相对湿度减少有关。     

秦岭-淮河南北高温高湿天气时空演变分析

基于1960~2017年秦岭-淮河196个气象站点逐日最高温、最低温、相对湿度数据，以表观温度指数为基础,采用极点对称模态分解（ESMD）及专用气象要素空间插值软件ANUSPLIN，对秦岭-淮河南北高温高湿天气时空变化特征进行分析，进而利用小波相干方法探讨该区高温高湿天气与赤道东太平洋海温异常的多时间尺度响应关系。结果表明：(1) 以20世纪80年代中期及2010年为时间节点，秦岭-淮河以北及秦巴山区高温高湿天气日数呈“下降-缓慢上升-快速上升”阶段性变化特征，秦岭-淮河以南及淮河平原呈“下降-缓慢上升-下降”趋势；(2) 秦岭-淮河南北高温高湿天气呈“东多西少、南多北少”的空间分布特征，且影响范围向北扩大；(3)赤道东太平洋东部地区海温异常对秦岭-淮河南北各区高温高湿天气的影响比西部地区更显著且长时间周期尺度比短时间周期尺度更稳定。     

近52a西南地区潜在蒸散发时空变化特征

潜在蒸散发对水资源评价和气候变化均具有重要意义。采用Penman-Monteith公式和气象观测资料计算了中国西南地区90个气象站的潜在蒸散发,并采用多种统计方法分析了潜在蒸散发的时空变化特征。结果表明:(1)西南地区近52a的平均潜在蒸散发为3 209.8 mm,其中云南省潜在蒸散发最高(3 664.7 mm),其次为四川省(3 015.0 mm)、重庆市(2 972.4 mm)、贵州省(2 958.0 mm)。四季潜在蒸散发空间分布特征与年不同,从大到小排序为夏季,春季,秋季,冬季。(2)西南地区整体呈增加趋势(0.9 mm/10 a),其中31个站点呈减少趋势(p0.1),17个站点呈增加趋势(p0.1),其余站点变化趋势不显著。大部分站点春季(55.6%)和夏季(63.3%)呈减少趋势,秋季(62.2%)和冬季(58.9%)则呈增加趋势。(3)经MannKendall突变检验,该区整体潜在蒸散发的突变时间为1995年(p0.05);单个站点突变检验显示,76个站点发生突变,突变年份集中于1980s,未发生突变的站点主要分布于青藏高原东缘。整体上看,近52a来西南地区潜在蒸散发略呈增加趋势,并存在突变点,但部分站点存在相反的变化趋势,这和复杂的地形环境和气候特征有较大关系,体现出西南地区水文气象变化的独特性。     

全球变暖背景下长江三角洲夏季高温时空演变研究

基于国家气候中心提供的2000站逐日地面气温资料，运用高温日数、平均高温度数以及日最高气温这3个指标刻画1961~2015年长江三角洲（简称长三角）地区的夏季高温时空演变，并在对上述指标进行突变检测的基础上，比较其转折前后的夏季高温空间分布特征。结果表明：（1）长三角夏季高温指标在2000年左右存在气候突变，2000年以后夏季高温日数和强度出现显著上升；（2）较之2000年前，2000年后的高温度日数的分布型更为集中，前三个EOF模态解释方差均有所上升，EOF1分布较为相似，EOF2不再呈现带状分布，EOF3局地性特征减弱；（3）2000年后的长三角夏季高温日数增长明显，年平均高温日数达到20 d以上的区域向北扩展至32°N附近，向东扩展至往浙江东部沿海；年平均高温日数达到30 d以上的区域更扩展至31°N以南、121°E以西所有地区，高温日数最多可达近50 d；（4）2000年后高温度日数呈明显增加，从2000年前的10~20℃·d增加到20~50℃·d，以30~31°N一带增长最为显著。浙江中部和南部地区在2000年后高温日数增长明显，但高温强度增长较弱；安徽东部、浙江北部和上海地区高温日数和强度均增长明显。     

近47年云贵高原汛期强降水和极端降水变化特征

利用云贵高原159个常规气象站1961～2007年汛期（5～10月）逐日降水量，用百分位法定义站点强降水和极端降水阈值，对强降水和极端降水事件进行了分析研究。结果表明：云贵高原汛期强降水和极端降水阈值地理分布差异较大，与汛期降水量关系不大，而与站点海拔高度显著负相关；1961～2007年汛期降水量变化趋势不明显，但降水日数显著减少，降水有集中的趋势；强降水量和极端降水量具有与汛期降水量相似的年际波动特征，极端降水与汛期降水的相关高于强降水；以强降水量和极端降水量与汛期降水量的比重表征事件的强度，两者均呈显著增加的变化趋势，并在1990年代初期发生了显著增加的突变；强降水和极端降水与夏季季风强弱变化显著负相关。     

近56 a来中国东部地区雨涝事件时空演变特征

采用1961~2016年1 638站的雨涝次数和雨涝日数年值数据，利用多种数理统计方法，诊断中国东部地区雨涝事件时空演变规律。结果表明：（1）在时间上，1961~2016年中国东部地区的年总雨涝次数和雨涝日数均在波动中呈现出增加趋势。在年代际变化上，1990s的雨涝次数和雨涝日数最多，而1960s~1980s，中国东部地区的雨涝次数和雨涝日数均呈减少趋势。中国东部地区年雨涝次数和雨涝日数存在6 a和30 a的周期振荡特征，并在1991年发生突变。（2）在空间上，1961~2016年中国东部地区气候态和各年代的雨涝次数和雨涝日数主要集中分布在华南、云南西部和南部、江西北部、浙江南部、福建北部、湖南和重庆交界地区、四川北部和辽宁东部地区。（3）在变化趋势和波动特征空间分布上，1961~2016年中国东部地区雨涝次数和雨涝日数在东南沿海地区呈明显增加趋势，而1961~2016年中国东部雨涝次数和雨涝日数波动特征则呈东南低-西北高的空间分异格局。     

长江流域近50年来的气温变化特征

分析了1951~2000年长江流域（上、中、下游）的平均气温、平均日最低气温、平均日最高气温随时间的变化趋势特征。结果表明：长江流域近50年来年平均气温、年平均日最低气温、年平均日最高气温在20世纪50年代明显偏高,60~80年代波动下降,80年代中后期以后有所上升,90年代较80年代增温0.3℃~0.6℃之间;同时不同季节、不同区域气温呈现不同的态势,冬季平均气温、平均日最低气温在60年代以后呈上升趋势,而平均日最高气温呈下降趋势,夏季平均气温、平均日最低气温、平均日最高气温均以降温为主。     

近50年来川渝地区夏季高温及严重干燥事件分析

利用川渝地区1961~2006年145个台站夏季的逐日降水和最高气温资料，分析了该地区夏季高温和严重干燥事件的时空演变特征，结果表明：川渝地区夏季高温日数与严重干燥事件的空间分布比较相似，除重庆东南部以外，基本呈自西向东阶梯状递增趋势，高值中心集中在重庆中部、西南部以及四川省东南部；从长期变化趋势来看，川渝地区大部夏季高温日数与严重干燥事件的发生频次以增长趋势为主，呈减少趋势的若干站点分布较零散，且减少趋势不显著；除小片区域以外，川渝地区大部夏季高温日数和严重干燥事件发生频次经历了“1960s〖FY（〗增〖FY）〗1970s〖FY（〗减〖FY）〗1980s〖FY（〗增〖FY）〗1990 s〖FY（〗增〖FY）〗2000～2006”的年代际变化过程；21世纪以来，在全球气候变暖的大背景下，川渝地区大部无论是夏季高温还是严重干燥事件都进入了近50年来最显著的高发期，气温和降水特征变化所造成的干旱压力大增，必然导致夏季旱灾发生几率的增大     

三峡库区雷暴气候变化特征分析

利用长江三峡库区及其周边地区38个气象站1961～2001年的逐日雷暴资料,统计、分析了三峡库区雷暴日数及其初、终日的时空分布特征。结果表明：41年来,长江三峡库区年平均雷暴日数较多,一般为34～45 d,其中库区西北部和中南部为多雷区;年际变化大,最多年比最少年一般偏多27～61 d;整个库区年雷暴日数的变化均存在不同程度的减少趋势,气候倾向率为 1～7 d/10 a;雷暴出现的季节变化很明显,4～8月为多发时段;雷暴初日库区东部早于西部,终日东西段差别不大;雷暴持续期普遍在195～239 d之间,其中西部持续时间短,东部长;大部地区雷暴初日有推后的变化趋势,推迟速率约2～6 d/10 a;终日有提前的变化趋势,且提前速率为2～4 d/10 a;库区大部雷暴期呈缩短的变化趋势,缩短速率为2～8 d/10 a。     

近52a长江中下游地区极端降水的时空变化特征

长江中下游地区是我国主要农业区,同时也是降水异常,洪涝灾害频繁发生的地区之一,对长江中下游地区极端降水变化的研究,可以为该区农业生产及防洪减灾提供参考依据。利用1961~2012年间的长江中下游地区84个站点的逐日降水观测资料,基于年最大日降水(AM)序列与超门限峰值降水(POT)序列,通过滑动平均、Mann-Kendall检验法、线性倾向估计等方法,分析了该地区极端降水事件的时空变化特征。结果表明:(1)长江中下游地区近52a来极端降水量呈现为较明显的增加趋势,且极端降水量速率为9.3mm/10a,存在较为明显的年代际波动变化特征,1990年以后进入极端降水量偏多的时期;(2)AM与POT序列多年平均值大值主要分布在江西省大部、湖北东南部以及安徽南部;AM与POT序列多年标准差大值主要分布江西东南部与北部,湖北东南部以及湖南西北部;AM序列多年平均值与标准差均高于POT序列,AM序列年际间振幅要明显强于POT序列,极端降水年际变化幅度大于年内变化;(3)长江中下游沿岸地区年最大日降水量主要表现为增加趋势,长江以北的西部地区则主要表现为减少趋势;长江沿岸地区以及中东部地区的极端降水量主要表现为增加趋势,西部地区则主要表现为减少趋势。     

川西北高原畜牧业界限温度日期及资源的变化特征

利用川西高原31个气象观测站1961~2012年的观测资料,采用线性趋势法、Mann-Kendall突变检测法和Morlet小波分析方法,详细分析了川西北高原畜牧业界限温度0℃初日、5℃终日及0℃初日至5℃终日之间畜牧气候资源的变化特征。结果表明:(1)川西北高原稳定通过0℃初日及5℃终日在区域上有很大差异,主要受海拔高度、纬度的影响。(2)畜牧气候资源的年际变化总体呈增加趋势,但区域变化不均;(3)各要素年代际变化不同,积温在各个年代都比前一年代增加,而日照时数则呈现出一增两减一增的趋势,降水量的年代际变化型式与日照相反,呈现一减两增一减的趋势;(4)各因素突变特征明显,突变的时间主要出现在20世纪80年代,不同因素的突变类型不同;(5)畜牧业气候资源存在明显的周期性变化,各要素变化周期长短不一致,尤其是降水量以4a左右的短周期振荡为主。     

青藏高原年日照时数的年代际变化趋势

利用1961~2007年青藏高原68个气象台站日照时数观测资料，通过统计方法分析了近47 a来青藏高原年日照时数的年代际变化趋势，得到以下几点初步认识：青藏高原年日照时数整体上呈现自东南向西北增加的特点，并且其空间变化趋势也存在明显的区域差异。青藏高原东南部、西藏中部和西藏西南部以及青海北部地区年日照时数减少较为明显，高原西部、西藏中东部地区和青海南部年日照时数呈增加趋势；近47 a来青藏高原年日照时数具有明显的年代际变化特征，年日照时数增加区和减少区分别存在12.1和21.1 a左右的时间尺度；增加区在20世纪60年代至80年代年日照时数处于偏多阶段， 90年代至21世纪初日照时数呈明显的减少趋势；减少区则表现为20世纪60年代至70年代年日照时数有所增加， 90年代日照时数开始急剧减少，21世纪初达到最低值。各年代之间年日照时数变化特点同样具有明显的区域差异。     

长江中下游地区汛期暴雨频次的时空分布特征

利用长江中下游地区六省一市1960~2003年81个台站汛期（5~9月）逐日降水资料,统计出了不同台站近44年逐年汛期暴雨事件的发生频次,并进行了时空分布特征分析。结果表明：汛期暴雨事件最频发的区域在皖南到赣北一带,而北部的鄂北和皖北是最少发的区域;一致性异常特征是长江中下游地区汛期暴雨事件发生频次的最主要空间模态;汛期暴雨事件发生频次可分为以下5个主要的空间分型：两湖平原型、北方型、长江沿江型、南方型、沿海型;从长期变化趋势来看,两湖平原型、长江沿江型和沿海型暴雨事件发生频次表现为较明显的增加趋势,南方型基本没有长期变化趋势,但有先降后升的特点,而北方型表现为弱的减少趋势;近44年来暴雨事件发生频次各分区的周期振荡不太一致。     

青藏铁路沿线北段植被物种丰富度及盖度的动态变化

通过青藏铁路沿线北段西大滩至唐古拉山北坡范围内植被样带的抽样调查,对植物物种丰富度（〖WTBX〗S〖WTBZ〗）、植被盖度由北至南的动态变化特征以及两者的相关关系进行了分析。结果表明：（1）在青藏沿线北段高海拔地区,由北至南植物物种丰富度呈逐渐升高的趋势,1m2样方平均物种数量由沿线北部样带的5或6种,逐渐升高至南部样带的9或10种。多重比较表明,相邻或相近的植被样带间单位面积物种丰富度多差异不显著,而当样带间距加大时,则表现出显著性差异。（2）由北至南各样带1m2样方平均盖度呈不规则的动态变化,多重分析表明,多数样带间1m2样方盖度间存在显著差异,说明植被盖度与物种丰富度相比更多地受到地形、土壤理化性质等小环境因素的影响。（3）研究区域北部各样带1m2样方平均盖度与物种丰富度呈现较显著的正相关关系,且多以乘幂指数方程拟合精度较高。而在研究区域南部,则未表现出显著的相关关系,这是因为这些样带中群落盖度主要受少数优势种盖度所控制,而与群落物种数量相关性不大。最后,提出今后需要加强青藏铁路沿线高寒地区植被分布格局及其环境解释的相关研究,以便深入分析区域植被分布的格局和成因。     

长江中下游地区连阴雨变化特征分析

利用长江中下游地区86站1961~2011年逐日降水量资料,采用线性倾向估计法和M-K突变检验法,分析该地区年连阴雨日数、过程次数、总降水量及降水强度的时空变化特征。结果显示:长江中下游地区大部连阴雨日数有70~130 d/a、连阴雨过程次数有7~12次/a、连阴雨总雨量为500~1 300 mm/a、年均连阴雨强度为8~10 mm/d,连阴雨过程持续时间多在8~11 d/次左右。其中连阴雨日数和频次总体呈现出南多北少、连阴雨总雨量呈东南多西北少、雨强呈东强西弱的分布态势;近50 a来,长江中下游地区平均年连阴雨日数、连阴雨过程频次、连阴雨总雨量均呈减少趋势,减少速率分别为3.8 d/10 a、0.3次/10 a、18.5 mm/10 a,其中连阴雨日数、频次减少趋势显著;降水强度呈显著增加趋势,增加速率为0.2 mm/(d·10 a)。空间上,西部连阴雨日数、过程次数均呈显著减少趋势,东部呈微弱的减少趋势;大部地区连阴雨总量均呈显著减少趋势,其中西部尤为突出。突变分析发现,长江中下游连阴雨存在突变年份,各统计因子突变主要集中在1991~2011年,连阴雨日数减少突变发生在2003年,2006年起减少趋势超过显著性水平;连阴雨频次突变发生在2004年,2010年起减少趋势超过显著性水平;连阴雨总雨量突变发生在2006年,但这种突变不显著;连阴雨降水强度于1992~1994年发生突变,2010年起增加趋势超过显著性水平。     

中国城市化水平省际差异的成因探析

1990～2000年中国城市化水平的省际差异已从原来的北高南低态势转变为目前东高西低的格局。这是由各地区不同的自然环境背景、人口分布与增长、经济发展水平,以及国家区域发展政策等因素的综合影响而形成的。对中国各省区1990年和2000年城市化水平与自然、人口、经济发展、工业化水平等四类12个指标的因子分析表明,区域城市化水平不仅与工业化水平或经济发展水平呈正相关,与人口密度、农业经济呈负相关,而且受工业化水平或经济发展水平的影响更为强烈。并且,随着社会经济发展和工业化推进,工业化因子对城市化的拉动效应在减弱,而综合经济发展对城市化的拉动效应在显著增强。     

长江中下游冬小麦春季湿渍害灾损风险评估

春季湿渍害对南方冬小麦生长发育和产量形成影响很大。选取能较好反映冬小麦湿渍害特征的降雨量、日照和作物需水量构建湿渍害气象判别指数,从春季湿渍害产量实际损失的角度,对受灾频率、因灾减产频率、产量损失风险强度进行分析,基于减产频率和产量灾损风险强度建立风险评估模型,并依据风险值大小进行分区。结果表明:沿江江南地区冬小麦春季湿渍害受灾频率最高,为风险高值区,约占全区台站27%;风险中值区范围较大,约占47%,分布在江淮东部、淮北大部、江汉平原以及鄂东南地区;低风险区约占全区16%,主要分布在湖北北部和淮北局部地区。