吉林省作物生长季极端气温时空变化特征

利用1961－2010年吉林省20个气象站点逐日最低、最高气温资料,选取与农作物生长较为密切的10个极端气温指标,系统分析了吉林省作物生长季内极端气温指标的时空变化特征。研究结果表明:吉林省作物生长季内极端温度指标均呈升高趋势,其中与日最低气温相关的极端温度指标升高更快。从1960年代到2000年代,LMinT、LMaｘT和DMinT＜0℃向5月上旬和9月下旬集中;HMinT向7月中旬到8月中旬集中;HMaｘT和DMaｘT＞35℃向6月和7月集中。LMinT、HMaｘT、HMinT和LMaｘT4个指标线性倾向率的空间变化趋势不明显,HMaｘT、HMinT和LMaｘT3个指标有2～3个站点线性倾向率小于0;除HHMinT出现范围缩小外,LLMinT、LL-MaｘT和HHMaｘT出现范围都表现为扩大的趋势。所得结论可为明确吉林省作物生长季极端低温、高温灾害的发生时段和范围,从而进行极端灾害的防抗避减提供参考。     

气候变化对黑龙江省主要农作物产量的影响

以黑龙江省1954-2011年气温和主要粮食作物(玉米、水稻、大豆、小麦)产量等资料为基础,对黑龙江省气候变化及其对主要粮食作物产量的影响进行了分析。结果表明:黑龙江省近58 a来平均气温呈线性升高,速率为0.34℃/10 a;黑龙江省主要农作物单产时间和空间变化同温度之间存在着显著的相关性,气温每升高1℃,可导致玉米、水稻、大豆、小麦单产分别增加约541.6 kg/hm2,336.8 kg/hm2,195.8 kg/hm2,289.3 kg/hm2。水稻种植范围向北向东扩展明显,比重逐年升高;小麦种植比重大幅度下降,种植范围呈明显北退;玉米种植比重在保证一个相对稳定的基础上向北部和东部不断延伸;大豆种植重心逐渐北移,种植比重显著增加。黑龙江省主要粮食作物产量的变化同气候变暖引起的积温增加及积温带北移东扩密切相关。     

白背飞虱种群数量与气象要素关系的统计分析

研究了白背飞虱种群数量与气象要素之间的关系。相关分析表明：白背飞虱种群数量与最高气温、最低气温和相对湿度均呈指数相关；与平均气温的最优曲线估计为S曲线，其中最低气温达到极显著水平，最高气温、相对湿度和平均气温达到显著水平。而偏相关分析则表明：气象要素对白背飞虱种群数量变化的影响大小依次为最高气温、平均气温和最低气温，其偏相关系数分别为-0．3100，0．2689和-0．2646，其余3个要素，降水量、相对湿度和日照时数的不相关概率介于39．9％至82．6％，远未达到5％的显著水平，说明分析方法不同可导致分析结果出现差异。     

基于卫星遥感与气象站点数据的水稻高温热害监测和评估模型的改进

水稻是我国的三大粮食作物之一,对我国的粮食安全至关重要。随着近年来气候变暖愈演愈烈,水稻高温热害的发生也更加频繁,水稻高温热害已成为重大农业气象灾害。加强高温热害监测和预警技术研究已迫在眉睫。为此基于卫星遥感与气象站点数据建立了水稻高温热害监测和评估模型,模型可在全研究区域范围内,选择水稻生长季内的任意时段,对这时段内正处于抽穗开花期水稻的高温受害情况进行监测和评估。随着研究的深入,对上述模型进行如下的完善:(1)加入新的数据源提高气温反演的精度;(2)在监测和评估结果图像中增加水稻高温热害不同等级发生次数统计结果。     

高森林火险天气形势及其前期气候特征与预报

利用1980-2006年27年间黑龙江省林区发生的37次特大森林火灾资料,针对高空500hPa温压场的结构,将着火前3天短期时段内的天气形势分为4类8型,在此基础上对相对湿度与气温等因子的变化进行了分析,并对高火险日数及前期气候与大气环流特征进行了预报.     

基于积温距平的玉米冷害动态评估及其与玉米产量的关系

利用1980-2014年黑龙江省15个玉米农业气象观测站的资料,基于中华人民共和国玉米冷害评估气象行业标准规定的≥10℃积温距平指标,对玉米3个发育关键时期出苗-七叶期、出苗-抽雄期、出苗-乳熟期的冷害进行动态判识,并分析其时空演变特征,同时应用统计方法分析积温距平与玉米实际单产的关系。研究结果表明:11980-2014年间,玉米3个发育时期内的冷害年数在7~17年之间,冷害发生对气候变暖趋势具有明显的响应;21980-2014年间研究区玉米3个发育时期冷害的发生随时间呈减少趋势,1990年代中期以前为高发期,之后冷害发生频率下降。空间分布上,冷害呈现北多南少特征,并具有群发性、区域性和局地性特点;31980-2014年间,研究区玉米3个发育时期的≥10℃积温距平具有16年左右的周期变化,总体表现为1995年以前偏冷,之后偏暖,其中玉米出苗-七叶期积温距平存在最近几年偏冷的趋势;4研究区67%的站点≥10℃积温距平与玉米实际单产存在显著或极显著的相关关系,积温距平为100~200℃·d,利于玉米高产;5≥10℃积温距平指标赋予玉米冷害判识指标生物学和农学意义,充分表征玉米不同发育时期热量需求与供给的关系,有效提升作物冷害判识的客观性。     

江苏高温热害对水稻的影响及成因分析

为了探究全球气候变暖造成的高温热害导致水稻产量结构变化的规律及其影响程度,以江苏省为例,利用通径分析的方法,分析了夏粮产量与表征热害的3个指标,即最高温度、平均温度和相对湿度等因子的关系,及其对夏粮产量的直接和间接影响。并且通过相关普查方法和滑动相关检验法进行稳定性检验,确定大气环流特征量与水稻高温热害指标间的显著性关系,以分析高温热害发生的环流原因。结果表明:日最高温度≥35℃的日数对水稻穗粒数的影响最为直接,且影响程度最大,日平均温度≥30℃日数主要是间接作用。而对水稻千粒重来说,日相对湿度≤70%的日数影响最为直接,且影响程度最大,日最高温度≥35℃日数主要起间接作用。可通过对前一年11-12月南海副高强度指数的平均值和当年2-3月北美副高面积指数平均值的预报,来提前预测7月下旬至9月上旬≥35℃的高温日数。     

长江中下游地区双季早稻冷害、热害时空特征分析

以长江中下游地区48个站点1961-2012年的气象资料为基础,利用统计分析、Mann-Kendall和小波分析的方法研究了早稻生长季前期冷害、后期冷害、后期热害的时空变化。结果表明:(1)52年来早稻生长季气温呈极显著升高趋势(0.5℃/10a);(2)前期冷害和后期冷害均从2000年初开始出现减弱趋势,后期热害从2000年初开始有显著增强趋势;(3)空间分布上,前期冷害高风险区基本与山脉地形特征相吻合,而后期冷害与水系的分布相关性很高。     

移栽期变化对黑龙江省水稻低温冷害的影响——以2002年为例

针对影响黑龙江省水稻生产的低温冷害问题,利用黑龙江省水稻主要种植区域10个农业气象观测站1999-2004年每年5-9月的水稻生长观测数据和逐日平均温度数据,运用统计方法建立了产量构成与温度指标的关系方程,并结合黑龙江省2002年逐日平均温度格点化数据,对3个不同移栽日期情况下低温冷害的发生情况进行了分析。结果显示:2002年的低温冷害在黑龙江中部最严重,东部次之,西部受害最轻;北部地区受害面积和冷害损失比南部地区更大;在3个移栽日期中,随着移栽日期的推后,水稻产量有5%～11%的不同程度的减少,冷害损失逐渐增大,即按时间5月中旬—5月下旬—6月初依次递增。     

1956-2012年太原市极端气温变化研究

利用太原市1956-2012年气温资料,结合线性倾向估计法、Mann-Kendall突变检验法、主成分分析法及相关性分析法,根据选取的16个极端气温指标,分析了太原市各极值指数随时间的变化趋势、突变年份及其相互之间的关系。结果表明:冷夜日数、冷日日数、霜冻日数、冰冻日数、冷持续日数、日较差分别以-9.56 d/10a,-3.42 d/10a,-3.57 d/10a,-1.95 d/10a,-0.71 d/10a,-0.23℃/10a的趋势在减小,而暖夜日数、暖日日数、热夜日数、夏日日数、暖持续日数、生物生长季、日最高(低)气温的极低值、日最高(低)气温的月内极高值则分别以8.42 d/10a,4.95 d/10a,1.9 d/10a,2.44 d/10a,1.33 d/10a,1.77 d/10a,0.28℃/10a,0.92℃/10a,0.30℃/10a,0.26℃/10a的趋势增加;冷指数(冷夜日数、日最低气温的极低值)的变暖幅度明显大于暖指数(暖夜日数、日最低气温的极高值),夜指数(暖夜日数、冷夜日数)的变暖幅度明显大于昼指数(暖日日数、冷日日数);各冷指数间、各暖指数间均为正相关关系,而冷指数与暖指数之间则呈负相关关系。     

近50年东北地区春玉米干旱的时空演变特征

利用东北地区70个气象站点1960-2007年间的逐日气象资料,计算了作物水分亏缺指数(CWDI)并划分了干旱等级;利用ArcGIS软件,绘制了东北地区春玉米种植区的干旱等级时空分布图,对各个年代和生育期的玉米干旱灾害时空分布特征和演变趋势进行了分析。结果表明:在春玉米生长季内,玉米的需水量与降水量均呈现先增加后减少的变化趋势7,月下旬达到峰值,在4-6月和9月份水分亏缺指数(CWDI)值较高,易引起玉米发生干旱。     

台站气温推算稻田温度及其对水稻高温热害的评判

水稻是我国三大主粮之一,水稻的旺盛生长时期正值夏季,常遭遇高温天气而受害,为水稻生产的主要农业气象灾害之一,为了及时掌握稻田高温热害的发生状况,以利于迅速采取应对措施以避免和减轻损失,本文提出了用台站气温推算稻田温度进而评判高温热害的思路和方法。利用寿县气象站2016年7月~10月台站气象数据和同步水稻田间温度数据,通过多元回归分析分别建立昼夜时段台站与稻田冠层及稻田中部温度的模拟关系式,选出最优推算方法并进行检验,结果表明模拟效果总体较好。在当年的高温时段对推算方法进行了试用,研究发现推算温度均比台站温度更接近稻田实测温度,依据推算温度判断的水稻高温热害情况也比利用台站温度的判断更符合稻田实际受害的情况,表明本方法在水稻高温热害的判断的应用上很有必要,具有较好的推广价值和应用前景。     

石家庄市极端气温指数变化特征及城市化影响

利用石家庄市16个县气象站和石家庄市区气象站(简称石家庄站)1972-2012年的逐日最高、最低气温资料,采用线性趋势、Mann-Kendall突变检验方法分析了石家庄市极端气温指数的时空演变特征及城市化对石家庄站极端气温指数趋势变化的影响。结果表明:石家庄市极端高温事件多发中心位于石家庄站及西南部地区,极端低温事件多发中心位于东北部地区;大部分站点极端低温事件呈减少的变化趋势,而极端高温事件则呈增多的变化趋势。在年代际变化上,石家庄市的冷夜日数和冷昼日数总体上呈减少的趋势,而暖夜日数和暖昼日数则呈明显增多的趋势。除了冷昼日数突变不明显外,其它极端气温指数均在1990年前后发生了突变。城市化使得石家庄站冷夜日数和冷昼日数显著减少,暖夜日数和暖昼日数显著增多,四季中春季的冷昼日数和暖昼日数城市化影响最明显,夏季的暖夜日数城市化影响最明显,而冷夜日数的城市化影响在冬季最明显,且夜间和白天极端气温指数城市化影响程度存在明显差异,这可能与城市热岛效应的非对称性有关。     

基于SPEI指数的东北春旱频率变化及突变成因分析

选取中国气象数据网1961~2015年东北地区66个地面气象站逐日降水和气温资料以及美国国家环境预报中心(NCEP/NCAR)的位势高度、比湿、水平风速和垂直风速再分析日资料,计算东北地区近55年来春季干旱的标准化降水蒸散指数(Standardized Precipatation Evapotranspiration Index,SPEI),利用Cressman客观分析法、Mann-kendall法、巴特沃斯滤波法以及合成分析法分析东北春旱年大气环流与运动特征。结果表明,东北地区春旱在80年代初发生突变。以1980年为界,将近55年大致分为Ⅰ时段(1961~1980年)、Ⅱ时段(1981~2015年)两个时段,并挑出两个时段的典型春旱年。分析得出:Ⅰ时段,旱情东重西轻,春旱频率较高;Ⅱ时段,旱情西重东轻,春旱频率相对较低,Ⅰ时段旱情比Ⅱ时段重。进一步研究得出,相比Ⅰ时段,Ⅱ时段的反气旋强度弱且水汽通量辐散小,使得东北春旱在1980年前后发生转变。除此之外,纬向风切变分布不均可能是东北东部和西部春旱差异的重要成因。     

北方春小麦种植区小麦种植结构变化的气候依据与冻害风险

气候变暖引起我国冬小麦种植北界北扩西移,导致许多传统上种植春小麦的区域改为种植冬小麦。利用研究区1980-2012年28个气象站观测数据和全国格点数据,分析了北方春小麦种植区小麦种植结构变化的气候依据和种植冬小麦可能的冻害风险。结果表明,33a来,观测站点年平均气温和地面温度分别升高了1.3℃和1.98℃,年平均最低气温和地面温度分别升高了1.58℃和2.83℃;冬小麦生育期0℃的有效积温增加了340℃·d;日最低气温和地面温度0℃的日数和负积温分别减少了4.6,5.6 d/10a和57,233.8℃·d/10a;日最低地面温度-18℃的日数和负积温分别减少了6.7 d/10a和143.5℃d/10a;1月平均最低地面温度显著升高了2.54℃。这些变化使冬小麦种植区域向西北扩展。气候资源的显著变化为北方春小麦种植区小麦种植结构变化提供了气候依据。然而,影响冬小麦安全越冬的1月平均气温、1月最低气温和1月平均地面温度并没有显著升高,最低地面温度-18℃的冻害日数和积温从1997年前后的平均13d和1200℃·d又增加到2012年的20d和3500℃·d左右。适合种植冬小麦的区域范围有较大的不确定性。     

不同气候带典型区域水稻产量主控气候因子分析及预测

气候变化对粮食生产的影响存在区域差异,水稻是主要粮食作物,研究不同气候带水稻产量与主要气候因子的关系对区域粮食生产具有重要的理论和实际意义。本文基于灰色系统方法,以我国福建省、江苏省和黑龙江省为典型研究区域,分析亚热带、亚热带与暖温带的过度地带及暖温带三个气候带的近30年(1986—2015年)水稻生长季气候变化与水稻产量的关系,并预测其未来产量变化趋势。结果表明,近30年水稻生长季内福建省及江苏省区域气候变化总体呈现暖干化趋势,黑龙江省呈现变暖,而相对湿度无明显变化。各研究区降水量和温度与水稻产量的相关性显著,其中福建省和黑龙江省的水稻产量与降水量相关性最强,而江苏省水稻产量则与平均气温相关性最强。基于ARIMA模型预测,未来5年三个研究区的水稻产量均呈增产趋势,且增产较为平稳。     

城市化对北京气温变化的贡献分析

采用均一化订正后的地面观测最高、最低气温资料及NCEP/DOE AMIP-Ⅱ Reanalysis(R-2)再分析温度数据,分别研究分析了北京地区城市化引起的气温增暖影响.结果表明,城市化对北京地区气温的年/季节增暖影响非常显著,并且在整个时期的春、冬季气温升高尤为突出.发现由北京台站与背景气候的地面观测资料比较得到的城市热岛效应导致的增暖贡献过程主要发生在1960-2006年,其对年平均气温的增暖贡献为44.8%;而采用实测资料与R-2背景气候资料对比得到的城市化对气温增暖的影响主要表现在1979-2006年,其对地面年平均气温增暖贡献达73.5%,但利用同时期城-乡台站观测资料分离得到的热岛效应贡献水平则仅为34.4%.通过两种不同的思路对城市化影响进行分析,可以弥补传统的城市气候研究方法的不足,为对中国局地气候变化的人类活动影响的认识提供重要的参考依据.     

基于综合赋权分析的东北水稻低温冷害风险评估及区划研究

农业气象灾害风险评估与区划对农业防灾减灾对策的制定意义重大。以东北三省为研究区,利用日均温、水稻生长发育期、产量和面积数据对水稻冷害风险中的致灾因子危险性、承灾体脆弱性及损失度三要素进行了多指标分析。结合熵值法与层次分析法综合计算指标权重,应用加权综合评价法构建了东北水稻冷害风险综合评估模型。结果表明,冷害风险综合评估指标与典型冷害年水稻单产平均减产率在0.01水平下极显著相关,冷害综合风险等级区划与历史任意冷害发生频率分布大体一致。因此,对冷害风险综合评估模型及区划所做的研究具有合理性,可为防灾减灾提供科学合理的依据。     

阜阳市雾日气候特征及变化趋势分析

利用阜阳市6个气象观测站1960-2009年的观测资料,统计分析了近50 a阜阳市雾日的气候变化特征。结果表明,阜阳市年平均雾日总体呈现出东多西少,近50 a雾日呈现出明显上升的趋势;大雾天气主要集中在冷季(10月至次年3月);大雾开始的主要时段在凌晨3时至早上8时,大雾消散的主要时段在9时前后,持续时间在3 h以内的大雾最多;适当的气温、相对湿度和风速有利于大雾的产生;气候变暖背景下,气温的上升在冷季有利于雾日增多,暖季(4-9月)则反之,同时雾日的年代际变化趋势与气温有很好的一致性,而雾日的年际变化则与相对湿度的变化更为一致。     

黑龙江省冬季极端寒冷指数的构建及年代际变化研究

利用1961—2020年黑龙江省冬季逐日气温资料,以连续5 d日平均气温低于一个标准差来判定极端冷事件,进而利用冷事件的持续天数和气温累计距平构建冬季极端寒冷指数(Extreme Cold Index of Winter,ECIW)。在此基础上深入研究了ECIW的年代际变化特征及其环流差异。结果表明：近60 a来黑龙江省ECIW呈显著上升趋势,且在1987年前后发生了年代际突变,突变后冬季冷事件强度显著减小。回归分析表明,突变前的1961—1985年,当ECIW强度偏强时,环流呈现北极涛动负位相和弱的欧亚遥相关型正位相分布特征,西北高东南低的环流配置下东亚中高纬环流经向度加大,影响黑龙江省的冷空气较强。而突变后的1991—2020年,环流呈现典型的欧亚遥相关型正位相分布,东亚温带急流显著偏弱,北高南低的配置下黑龙江上空低值系统活跃。对北极涛动、欧亚遥相关型、西伯利亚高压、东亚冬季风等指数与ECIW的相关和偏相关分析表明,北极涛动和欧亚遥相关型是影响ECIW的重要环流因子,1961—1985年北极涛动是主导因子,1991—2020年欧亚遥相关型是主导因子。