东北地区水稻热量指数预测模型

利用1961-2000年的逐月气温资料,计算了东北地区3省和全区水稻的热量指数.通过对热量指数和大气环流资料的统计分析,建立了6个预测水稻热量指数的预测模型和1个集成模型,各模型都能较好地预测东北地区各省及全区的水稻生长发育期间的热量状况.检验结果表明,所有模型的准确率较高,且稳定性较好.7个模型预测辽宁省、黑龙江省、吉林省和全区水稻热量指数的平均准确率都在90%以上,其中辽宁省的准确率最高,都在97%以上,预测效果最好,黑龙江省的平均准确率最小,但也都在91%以上.从不同类型的模型来看,集成模型的预测效果最好,准确率最高.     

东北玉米热量指数预测方法研究(Ⅱ)——逐步回归预测方法

利用1960-2005年74类大气环流资料,从玉米播种期的5月开始到8月,逐月滚动建立了东北3省典型站玉米热量指数的逐步回归模型.各月模型都能较好地预测该区玉米生长季内的热量状况.检验结果表明,通过运用滚动预报的方法,可以有效地提高预测玉米生长季内热量指数的准确率.     

黑龙江省冬季异常暖气候事件判定及其与环流指数的关系

利用1961-2018年黑龙江省61个站冬季逐日平均气温资料,以连续5 d日平均气温正距平超过1倍标准差为标准,对黑龙江省冬季异常暖事件进行了判断,并按照0.3个标准差将其分为一级、二级、三级异常暖气候事件。分析表明黑龙江省在58年间冬季共发生35次异常暖气候事件,累计天数270 d。异常暖气候事件发生有较明显的周期性变化,1961-1986年和2009-2018年为低发期、1987-2008年为高发期。71.4%的异常暖事件发生在1986年后,说明异常暖事件的频繁发生对1980年代中后期该省冬季气温显著升高有直接贡献。1961-2018年该省冬季发生一级、二级、三级异常暖气候事件分别为9次、10次、16次。研究月尺度同期环流指数异常与黑龙江省异常暖气候事件的关系,发现北半球极涡面积异常偏小、极涡强度异常偏强、东亚槽强度异常偏弱和北极涛动异常正位相与异常暖气候事件发生有较好的对应关系,为今后黑龙江省冬季异常暖气候事件的预测提供了可靠参考。     

东北玉米热量指数预测方法研究(Ⅳ)——均生函数预测方法

均生函数预测方法是开展环境要素变化趋势预测的有效方法之一。通过对东北地区玉米热量指数的分析,建立了热量指数时间变化趋势的均生函数预测模型,各模型预测的平均精度基本都达到95%以上,与逐步回归统计模型一致,但普遍要好于GM(1,1)模型,同样可以应用该模型的预测结果指导农业生产。     

黑龙江省玉米生长期冷害与干旱混合发生对产量的影响

基于1981-2016年黑龙江省玉米农业气象观测站资料,利用国家气象行业标准中≥10℃积温距平、水分亏缺指数(K_(CWDI))指标分别判识玉米出苗-抽雄期冷害、干旱,规定同一站点同一年份内冷害、干旱均有发生为2种灾害混合发生,分析其时空分布特征,以逐步回归方法构建积温距平、K_(CWDI)与玉米单产的关系,并探讨2种灾害混发逆境对玉米产量的影响。结果表明:1981-2016年间,研究区玉米出苗-抽雄期≥10℃积温距平对气候变暖具有明显响应,呈显著增加趋势(P0.01),空间上呈北低南高特征;K_(CWDI)随时间呈波动式下降变化(P0.05),空间上表征为西多东少趋势,较好反映研究区水分资源配置特征;在分析期内,各站玉米出苗-抽雄期冷害、干旱混合发生年数为2～12年,研究区累计发生94年,两种灾害混合发生随时间呈减少趋势,1990年代中期以前密集发生,之后发生频率下降,空间上,两种灾害混合发生表现为由西至东减少趋势,松嫩平原西部为频发区;玉米出苗-抽雄期≥10℃积温距平、K_(CWDI)与玉米单产存在显著或极显著的相关关系(P0.05或P0.01),≥10℃积温距平下降、K_(CWDI)增大,玉米产量呈下降趋势;玉米出苗-抽雄期冷害与干旱混发逆境对玉米产量以负效应影响为主。     

东北玉米热量指数预测方法研究(Ⅲ)——GM(1,1)预测方法

GM(1,1)是开展时间序列环境要素变化趋势预测的有效方法之一。通过对东北地区玉米热量指数的分析,建立了热量指数时间变化趋势的GM(1,1)预测模型,各模型的平均预测精度虽低于逐步回归统计模型,但也都达91%以上,可以应用该模型的预测结果指导农业生产。     

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。     

东北玉米低温冷害监测预测系统——在黑龙江省的应用

利用东北玉米低温冷害监测预测系统预测分析了黑龙江省1971-2006年各年热量年型,计算了哈尔滨市1984-2006年玉米抽雄期的冷害发生概率,同时采用以5-9月平均温度和的距平作为低温冷害指标的方法计算了1971-2006年低温冷害的发生状况.结果显示,上述两种方法计算得到的低温冷害的年份与历史实况基本相符.通过对比分析发现,有81%的年份两种方法计算的结果一致,且在低温年玉米抽雄期的冷害发生概率均较大,说明东北玉米低温冷害监测预测系统在黑龙江省的应用效果较好,可为防灾减灾提供科学参考.     

东北地区玉米冷害预测评估模型改进研究

考虑到东北气候变暖和玉米种植范围扩大的事实，利用大量的长期观测资料，详细分析了东北玉米模型作物发育参数的时空变异特点，进行了玉米模型发育参数的区域划分，得到了反映发育特性的晚熟、偏晚熟、中熟、中早熟和早熟5个品种的熟性类型区。改进了模型发育参数，采用以年代平均发育期间累积CHU为指标的变化的发育参数，克服了气候变暖对发育参数的影响，取得了较好的模拟效果。根据作物生育过程的前后连续性和气象条件影响的复杂多样性，建立了考虑抽雄期延迟、抽雄以后热量条件和储存器官干重变化的动态、综合冷害指标，取得了有益的进展。改进后的模型和冷害指标对东北地区玉米延迟性冷害的历史拟合准确率达到95．6％，技巧评分89．5％，较原有单一指标对冷害的历史拟合率和预报检验效果有明显的改善，可应用于东北区域玉米冷害的预测和评估。     

陕西省干旱变化特征及其对玉米产量的影响

根据1961-2010年陕西省的逐日降水量资料,运用标准化降水指数(SPI)法、Morlet小波分析法,分析了干旱的时间变化特征、周期变化特征和空间变化特征。结合2007-2010年陕西省17县(区)的玉米产量资料,借助面板数据模型,就干旱对陕西省玉米单产的影响效应进行了研究。结果表明:陕西省干旱趋势逐渐增强,以20世纪90年代干旱最为严重;陕西省干旱的危害程度由北向南逐渐降低,陕北的危害最严重,关中次之,陕南最轻;同时,陕西省年干旱时间序列存在显著的准2~4a和准4 a尺度周期变化规律;另外,干旱与玉米产量呈显著的负相关,干旱指数(标准化降水指数)等级每增加一个级别,将导致陕西省每hm2耕地玉米产量减少128.985 kg。期望研究结果能为陕西省针对干旱气象灾害制定相应的减灾政策,有助于保障陕西地区玉米生产的稳定。     

东北玉米低温冷害时空分布与多时间尺度变化规律分析

利用东北地区48个农业气象观测站1961-2010年逐日温度资料和近20多年玉米生育期资料,基于热量指数构建生育阶段冷害指数,采用EOF分析、Mann-Kendall法、子波变换等方法系统分析了近50年东北玉米4个生育阶段低温冷害时空分布及周期特征。结果表明:整个生育期全区平均冷害强度呈极显著的减弱趋势,地区间冷害变化趋势呈现差异化特征,冷害强度减弱趋势由西南向东北方向呈阶梯状递增;4个生育阶段冷害指数EOF第一模态均呈冷害空间变化趋势一致的特征;冷害强度呈较明显的减弱趋势,第1到第4生育阶段减弱趋势逐渐增大,突变均发生在1990年代中期;冷害强度具有较强的周期性,出苗—七叶、出苗—抽雄存在明显的23、25年周期,出苗—乳熟、出苗—成熟均具有较明显的3年周期振荡。     

气候变暖对黑龙江省水稻生产影响及对策研究

利用哈尔滨市和佳木斯市1951—2005年的气象资料，结合当地水稻生产的特点，研究了气候变暖对黑龙江省水稻的低温冷害、春季干旱、高温障碍和病虫草害等的影响。并在分析水稻生产中所存在的问题的基础上，提出了今后应对气候变暖、减轻灾害损失和实现水稻生产稳步发展的实用技术对策。同时分析了目前气候变暖研究中存在的问题，并提出了以消除城市热岛效应对气候观测指标的影响为核心，进一步深入研究气候变暖问题的新思路。     

东北地区玉米低温冷害规律研究

以东北地区10 km×10 km的气象要素插值资料以及作物发育期资料为基础,通过计算每个网格点上热量指数和热量指数临界值,得到每个网格点上低温冷害指标值。在此基础上对低温冷害指标进行经验正交分解和小波分析,得到其时空变化规律及多时间尺度特征。玉米冷害3个空间分布型时间系数的分析表明,东北地区玉米低温冷害存在如下规律:第1模态在1971-1992年,呈现准8 a的周期变化规律,第2模态没有呈现很好的周期性规律,第3模态在1963-1974年,呈现准2a的周期变化规律。热量指数变异系数低值区主要分布在平原地区,中值区和高值区主要分布在大兴安岭、小兴安岭、长白山地区以及吉林省白城市沙地,山地和沙地的变异系数要高于平原地区。     

吉林省主要农作物病虫害风险防御区划

农作物病虫害风险的研究,对有效防御病虫害发生、制定相应的防御对策及有效评估病虫害造成的损失有重大意义。利用吉林省50个县市的玉米、水稻和大豆产量、面积资料,及相应各站1961-2009年主要病虫害——玉米螟、稻瘟病、大豆蚜资料,根据灾害发生的频数确定病虫害影响指数,分析了各因子的影响程度。通过将各因子极差化处理,计算出综合风险防御指数,对吉林省主要农作物病虫害高、中、低风险防御区进行了区划评估。     

黑龙江省冬季异常冷气候事件判定及其与环流指数的关系

以连续5 d日平均气温负距平超过1倍标准差为标准，对黑龙江省冬季异常冷气候事件进行了判断。经普查，黑龙江省1961-2018年冬季共发生52次异常冷气候事件,累计天数427 d。1961-1986年为高发期，平均年发生1.35次，次均天数为8.7 d；1987-2008年为低发期，平均年发生0.32次，次均天数为9d；2009-2018年为较高发生期，平均年发生1次，次均天数为5.9 d。在异常冷气候事件低发期，发生次数较少，但每次事件持续时间更长。最近10年异常冷气候事件发生较多，但每次持续时间较短。以0.3个标准差作为等级划分标准，1961-2018年该省冬季发生一级、二级、三级异常冷气候事件分别为13次、17次、22次，其中一级多发生在1986年前。为了揭示异常冷气候事件发生的天气气候机制，分析了该事件与月尺度同期环流指数异常的对应关系。北半球极涡面积异常偏大、极涡强度异常偏强、东亚槽位置异常偏西和AO异常负位相与异常冷气候事件发生有较好的对应关系，尤其是12月、1月的北半球极涡面积，12月东亚槽位置，1、2月东亚槽强度和2月AO，为研究该省异常冷气候事件的形成机理和预测提供了参考。     

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。     

基于作物水分亏缺指数的吉林省玉米不同生育时段干旱特征分析

利用吉林省1961-2015年46个气象站的逐日气象数据,结合Penman-Monteith方程,计算玉米生育期逐旬需水量(Et_c)、降水量以及作物水分亏缺指数(CWDI),根据干旱等级指标计算逐旬不同等级干旱频率、平均干旱强度以及干旱风险指数,并分析其空间分布和时间变化特征。结果表明:从玉米生长季水分供需状况看,西部地区整个玉米生长季水分亏缺最严重,玉米易遭受干旱威胁,中部发生干旱的威胁次于西部地区,东部发生干旱的威胁最小。西部地区干旱发生频率最高,其次是中部,东部地区干旱发生频率最低,平均干旱强度和干旱风险指数与此有相同的分布特征。各等级干旱基本上是在玉米生长的前期和后期发生频率较高,而在玉米生长的关键期,发生频率相对较小。除个别情况,各时段基本是轻旱发生频率最高,其次是中旱,而重旱发生频率较低,特旱发生频率最低。代表站各时段水分亏缺指数年际变化基本是中前期呈减少趋势,中后期呈增加趋势。不同时段各等级风险区空间分布也存在差异。     

云南干旱的气候特征及变化趋势研究

以Thornthwaite水分平衡干燥度指数为主和自定义的反映短期降水有效性和异常性特征的有效降水指数为辅构建单站干旱综合指数,并定义了定量描述云南省受旱程度的干旱面积指数和干旱强度指数。采用变率和变差系数作为长期气候特征的定量指标,用云南省1959-2005年的资料,分1-3月、4-6月上旬、6-8月、9-10月、11-12月5个时段对云南省的干旱气候特征及变化趋势进行定量分析研究。结果表明：云南1-3月干旱最严重,平均每年有约2/3的土地受旱;其次是11-12月,有约50%的土地受旱;再次是4-6月上旬,有22%的土地受旱;9-10月干旱较轻,有约5%的土地受旱;6-8月平均受旱面积不到1%,基本不受干旱的影响。云南4-6月上旬和9-10月这两个时段干旱有发展加重的气候变化趋势,且9-10月加重的趋势更明显;1-3月干旱有减轻的趋势;11-12月和6-8月干旱变化趋势不明显。     

基于综合强度指数的黄淮海地区干热风灾害时空特征

干热风是影响黄淮海地区冬小麦后期生长和产量形成的重大气象灾害之一,本研究基于干热风综合强度指数(CID),利用黄淮海冬麦主产区65个站点1961—2015年的逐日气象数据和冬小麦生育期资料,分析了该地区干热风强度的时空变化特征。完成了过去55 a区域干热风年型的反演,表明黄淮海地区有半数以上的年份会出现区域性干热风灾害,55 a间分别有21 a、10 a达到轻度、重度干热风强度等级,其中1961、1965和2001年的强度分列前3位。干热风年型机遇的地理分布,河南中部和北部、山东中西部、河北和京津大部≥3遇/10 a,其中河北中南部、北京南部、山东北部、河南北部部分地区超过5遇/10 a,是干热风重点防范区域。从年际变化来看,黄淮海地区干热风强度总体呈减轻趋势,其中在干热风多发区、危害集中区减轻趋势更明显,表明研究区域内干热风威胁总体在减轻。但在气候变暖背景下,极端天气气候事件频发,部分年份仍存在发生较重干热风的可能,2001年和2014年小麦灌浆期间,黄淮海地区均出现了持续时间较长、重度干热风面积较广的干热风天气,成为进入21世纪以来两个典型的干热风年,因此对干热风的防御仍要给予高度重视。     

辽宁气候变化及若干气象灾害的事实分析

利用辽宁省1961~2005年39个气象观测站的常规地面观测资料,采用趋势分析等统计方法,分析了辽宁省近45年的气候变化特征。采用沙道夫干湿指数分析了辽宁省近45年的旱涝变化趋势;同时研究了辽宁省夏季低温冷害和沙尘天气的变化。结果表明,近45年来辽宁气温升高、降水减少,气候向暖干化方向发展。在气候变暖背景下,近45年来辽宁的干旱有增加趋势、洪涝减少,夏季低温冷害明显减少,沙尘日数减少。