20世纪90年代以来上海地区热量资源变化研究

全球气候变暖引起上海地区热量资源的变化。为了摸清20世纪90年代以来上海地区热量资源变化规律,论文根据1991至2003年上海地区11个站年气温、地温资料,在与前30年(1961至1990年)平均比较的基础上,统计分析1991年以来气温、地温、积温、界限温度及无霜期等体现热量资源特征气候值的变化情况,结果表明:1991至2003年,上海地区气温年平均升高0.9℃,5cm深度地温年平均升高0.5℃,≥3℃有效积温年平均升高219℃.d,≥10℃有效积温年平均升高77℃.d,稳定通过0℃、10℃持续期平均延长12.5d和5.7d及无霜期平均延长9.4d,热量资源增加。     

气候变暖对中国热量资源分布的影响分析

依据中国520个气象站1951～2005年的日平均温度资料,得出各年代的≥10℃、≥0℃积温和持续天数分布的变化,进而分析了气候变暖对中国热量资源分布的影响。结果表明：中国≥10℃、≥0℃积温和持续天数的总体趋势是普遍增加的。尤其,从20世纪80年代开始伴随着全球变暖加剧,积温和持续天数增加比较明显。中国≥10℃、≥0℃积温和持续天数在东部增幅大,西部增幅小;它们的等值线在东部平原地区不断北移,从南方到北方推进速度不断加大,在西部地区由于地形复杂,等值线变化较小,在高山和高原发现有向高海拔地区抬升的趋势。在气候变暖的背景下,中国热量资源分布的变化已对有些地区气候带的划分产生了一定程度的影响。     

近50年辽宁热量资源时空演变特征分析

结合GIS技术、气候倾向率以及突变分析方法对辽宁近50年热量资源相关要素的时空演变特征和突变特征进行分析,研究表明：就区域平均值而言,除≥20℃积温以外,其它各界限温度积温都表现出极显著增多趋势,增幅在64~67℃•d /10a之间。≥0℃和≥5℃初日显著提前,≥10℃和≥15℃终日显著延后,持续日数都显著增多。≥0℃、≥5℃和≥10℃积温在1993年前后发生突变,≥15℃和≥20℃积温气候突变发生在1998年前后;≥0℃、≥10℃、≥20℃初日,≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃持续日数以及≥20℃终日都发生气候突变。在空间上,近50年≥0℃和≥10℃积温：在辽西大部、中部平原以及大连大部地区极显著增多,且增幅最大,在60℃•d/10a以上;在1970年代减少,从1980年代开始不断增多。≥0℃持续日数在中部平原、辽西南部、东部山区南部和大连南部地区显著增多,其中高值区范围在1980年代减小,低值区范围年代间交替变化。≥10℃持续日数在环渤海部分地区、中部平原和辽北部分地区显著增多,在1970年代大部地区减少,从1980年代开始,大部地区持续增多。     

1960-2011 年东北地区热量资源时空变化特征

基于1961-2011 年东北地区88 个气象站逐日气温资料,采用Kendall-Theil 线性趋势估计等方法探讨了该地区热量资源的时空变化特征。结果表明,近50 多年东北地区稳定≥0 ℃积温以25～95 ℃·d/10 a 的趋势显著增加,三江平原的增加趋势明显大于东部山区。稳定≥0 ℃气温的起始期在东北北部和中部显著提前,终止期在北部基本显著延后,日平均气温稳定≥0℃的日数在北部和中部地区基本以2～4 d/10 a 的趋势显著增加。东北地区大部分站点终霜冻日期明显提前,初霜冻日期明显延后,无霜冻期基本以3～5 d/10 a 的趋势显著增加。稳定≥10 ℃积温以30～110 ℃·d/10 a 的趋势显著增加,稳定≥10 ℃气温的起始期北部地区显著提前,终止期南部地区显著延后,作物有效生长期在中部和北部地区基本以2～4 d/10 a 的趋势显著增加。     

气候变暖对长江中下游地区热量资源分布的影响分析

利用1960—2010年长江中下游地区90个气象站日平均气温资料,运用线性倾向估计等方法,对近51 a来≥0 ℃和≥10 ℃积温及其持续天数和起止日期的时空分布特征进行分析,以了解气候变暖对该区热量资源分布的影响。结果表明:近51 a来长江中下游地区气温持续增暖,回归系数达0.21 ℃/10 a,略低于同期中国的增温速率(0.27 ℃/10 a),且与各项热量资源指标有显著的相关性。随着气候变暖,≥0 ℃和≥10 ℃积温及持续天数普遍显著增加,是受起始日期提前和终止日期延后的共同影响,而前者的影响更明显。21世纪00年代起北亚热带和中亚热带在长江中下游地区北移特征显著,明显与20世纪90年代以前的界线拉开了距离;20世纪90年代以后,一年三熟制种植北界和双季稻可种植区北界明显北移,21世纪00年代与19世纪60年代相比,其平均移动幅度超过2个纬距。     

1961～2015年贵州高原≥10℃积温时空变化特征

为揭示贵州高原≥10℃积温精细动态变化,以81个气象站点1961～2015年气温资料及地理信息数据为数据源,采用积温倾向率、累计距平、滑动T检验、小波分析、多元回归分析等统计方法,分析≥10℃的积温整体变化及周期变化,模拟各年代积温带空间变化。结果表明:(1) 1961～2015年≥10℃积温平均值为5 147. 22℃,1997年前后发生由冷到暖的突变,积温变化主周期约为3～5年,8年;(2) 1961～2015年、1961～1996年、1997～2015年≥10℃积温倾向率均值分别为49. 5℃/10a、-28. 1℃/10a、123. 5℃/10a,1961～1996年表现为降温趋势,1997～2015年表现为升温趋势,三个时间段积温倾向率均未通过显著性检验;(3)多元回归拟合≥10℃积温年代际空间分布,复相关系数均高于0. 92,积温空间分布呈现由西向东、由北向南升高的趋势;(4)不同年代际间积温带动态变化差异较大,1980s后约有60%以上区域表现为积温带Ⅱ升为积温带Ⅲ,积温带Ⅲ升为Ⅳ,1990s后降温区域消失。积温资源的增加对受高原气候限制的贵州高原有重要影响,对调整农业气候区划,确定作物种植区域以及最优化利用热量资源更具有针对性。     

黑龙江省气候变化对粮食生产的影响

收集1986~2000年黑龙江省79个县市农业生产资料和30个气象台站逐日气温、降水资料,应用柯布-道格拉斯生产函数方法将粮食产量分解为气候产量和经济产量,然后用EOF方法分析了粮食产量、气候影响程度指数、≥10℃积温、生长季降水的时空变化特征及其关系。结果表明:15年间全省粮食产量稳步增加,气候变暖趋势明显但降水变化不显著,变暖对粮食生产有利,降水的变化未对粮食产量产生实质影响。15年间气候影响程度总体增大,但气候变化及其影响具有时空差异性:1986~1993年北部和西南部积温增加明显,粮食产量增加大于东北部和东南部;1993~2000年东北部和东南部积温增加明显,粮食产量增加超过北部和西南部。     

黄河流域近40a积温动态变化研究

论文应用国家气象局提供的黄河流域109个气象站点40a的气象资料和中国数字高程模型,采用 “回归分析计算+残差插值”法对黄河流域≥0℃和≥10℃的积温进行栅格化,得到10a尺度的栅格面,在ArcGIS中分别对≥0℃和≥10℃的积温栅格面进行空间分析和统计分析。结果表明：40a间≥0℃积温保持不变的面积占84.59%,积温段ⅰ（＜2 000℃）升到积温段ⅱ（2 000~3 000℃）的为2.07%,积温段ⅱ升到ⅲ（3 000~4 000℃）的为3.14%,积温段ⅲ升到ⅳ（4 000~5 000℃）的为3.35%,积温段ⅳ升到ⅴ（>5 000℃）的为3.76%;40a间≥10℃积温保持不变面积占85.58%,积温段ⅱ升到ⅲ的为7.31%,积温段ⅰ升到ⅱ、积温段ⅲ升到ⅳ和积温段ⅳ升到ⅴ占的面积较小,分布不集中。总体来说黄河流域≥0℃、≥10℃年积温值呈升高的趋势,主要是受全球气候变暖的影响。     

气候变暖对西北干旱区农业气候资源的影响

在气候变暖背景下,西北干旱区气候资源变化如何影响农业是该区农业应对气候变化研究的前提与基础。论文根据西北干旱区1961—2007年77个气象站点均一化气温数据和日照时数数据,采用5 d滑动平均和线性倾向估计方法,分析了各农业气候指标的时间变化特征与区域差异。研究表明,霜冻日、暖日、生长期、无霜期、≥0℃与≥10℃活动积温的变化趋势显著且区域特色鲜明。暖日、生长期、无霜期变化呈显著上升趋势,其多年平均值空间分布主要表现为"南高北低"的特征,而霜冻日则相反;≥0℃、≥10℃的活动积温亦呈明显增加趋势(增长率分别为80℃.d/10 a、77℃.d/10 a),且可分为6个空间差异显著的活动积温特征区域。农业气候资源变化对西北干旱区农业生产影响利弊各兼。一方面,干旱区热量资源得以改善,作物生育期延长,天然植被气候生产力显著增加[增长率为15.6g/(m2.10 a)];另一方面,干旱区热害与冷害等极端气温事件增加,光照资源显著减少,水资源严重缺乏和分布不均,这造成了农业生产的不稳定性增加。     

气候变暖对东北三省春玉米布局的可能影响及其应对策略

玉米是我国重要的粮食作物之一,东北三省春播玉米区是我国第一大玉米产区,在气候变暖背景下研究气候变化对东北春玉米生产的影响及其应对策略,对我国粮食安全具有重大意义。论文以东北三省为研究区域,利用71个气象台站1961—2010年和未来气候情景RCP 4.5下2021—2040年逐日温度数据,分析了气候变化情景下东北三省热量资源和春玉米种植熟性的时空变化特征,探索性地研究了东北春玉米应对气候变暖应采取的对策。研究结果表明：未来2个年代际,东北三省日平均气温稳定通过10 ℃初日提前、10 ℃终日和初霜日推迟,稳定通过10 ℃日数和积温呈增加趋势,其中三江平原地区变化幅度最大,10 ℃初日将提前约8 d,初霜日推迟约10 d,10 ℃日数和积温分别增加约15 d和300 ℃·d;不同熟性春玉米种植北界在未来 2个年代际的北移东扩速度较过去50 a更快,尤其是中晚熟春玉米可种植区北界到2030年代将北移至49°32′N、东扩至我国东部边境135°E;为应对气候变暖,在不改变耕作制度和更换更晚熟春玉米品种的前提下,预计到2030年代,东北的松嫩平原春玉米播种期可提前或推迟16~20 d,部分地区可超过20 d;三江平原和辽河平原区可提前或推迟8~12 d;南部沿海地区播种期变化范围较小,在8 d以内;同时,亦可通过种植区北移东扩以充分利用气候变暖带来的热量资源,预计到2030年代,东北三省晚熟、中晚熟和中熟春玉米的种植北界将在现有基础上分别北移2°13′N、1°08′N和近3°N。     

基于格点数据的中国1961—2016年≥5 ℃、≥10 ℃有效积温时空演变

为了解气候变暖对农作物种植区域的影响,基于5日滑动平均、累积距平、MK检验、多元回归插值方法,选用格点数据对中国农业热量资源进行分析。结果表明：（1）≥5 ℃、≥10 ℃有效积温整体呈上升趋势,且≥5 ℃整体升幅更为显著,两者升幅均表现为南方地区最大,北方次之,青藏高原最小,秦巴山区积温呈现下降现象。（2）在空间分布上,≥5 ℃、≥10 ℃有效积温整体表现出自南向北随纬度更替变化的地带性分布和自东向西随海拔变化的阶梯状分布,东、中部地区受纬度影响明显,西部地区受海拔影响强于纬度。适宜喜凉作物种植的区域远大于喜温作物的适宜种植面积。（3）≥5 ℃、≥10 ℃有效积温均在1997年发生突变,突变后≥5 ℃、≥10 ℃各积温带界线呈现向北、向高海拔移动的趋势,积温整体升高。南方地区≥5 ℃、≥10 ℃积温增幅整体大于北方,青藏高原及高山山区增幅最小,秦岭地区积温增幅为负。（4）≥5 ℃、≥10 ℃有效积温初始日（结束日）整体呈提前（推迟）现象,且多数格点提前（推迟）日数在0~10 d以内,持续时间在突变后整体延长。青藏高原≥5 ℃、≥10 ℃积温初始日（结束日）提前（推迟）天数最大。     

未来升温1.5℃与2.0℃背景下中国水稻产量可能变化趋势

基于ISI-MIP的5个气候模式在4种RCP情景下模拟输出未来气候数据,筛选未来升温1.5℃和2.0℃的情景数据,依托CERES-Rice水稻模型,模拟升温1.5℃和2.0℃的背景下中国各区水稻产量变化趋势,综合分析未来气候变化特征与水稻产量之间的关系。结果表明:在1.5℃和2.0℃升温背景下,中国平均温度相对于基准时段分别升高1.19℃和1.87℃,平均降水量相对于基准时段分别增加3.07%和6.17%。1.5℃升温背景下中国水稻单产平均减幅7.49%,减产面积占水稻种植总面积的68.6%,严重减产面积占水稻种植总面积的10.3%,其中华南双季稻区单产减幅最大,而东北单季稻区单产增幅最大;2.0℃升温背景下中国水稻单产平均减幅12.02%,减产面积占水稻种植总面积的70.6%,严重减产面积占水稻种植总面积的18.7%,其中华南双季稻区单产减幅仍然最大,而西北单季稻区单产增幅最大。     

中国农业气候区划

中国农业气候区划是反映全国农业生产与气候关系的区域划分。区划的主要目的是为实现农业区域化、专业化、现代化而制定的农业区划和规划提供农业气候的依据。其任务在于揭示农业气候的地域差异,分区阐述农业气候资源和农业气象灾害,本着发挥农业气候资源优势,避免和克服不利气候条件,以及因地制宜,适当集中的原则,着重对合理调     

气候变化下西北地区农田水分平衡的模拟与分析

在全球变暖的背景下,系统分析气候变化及其对农田水分平衡的影响,对西北地区,乃至全国的生态环境和社会经济可持续发展具有重要的现实意义。论文从水分平衡的角度出发,以县域为基本单元,在10a尺度下,通过构建农田水分平衡模型,全面刻画了气候变化下近40年来西北地区天然状态下农田水分平衡的基本特征及演变态势。结果表明:水分亏缺是西北地区天然状态下农田水分平衡的主要特征,全区亏水量呈现由东南向西北、由高山向盆地递增的空间分布格局;40年来,西北地区农田水分平衡呈现西降东升的态势,新疆大部及河西走廊西部的部分县市,农田亏水量显著降低;西北中部及东部地区大部分县市,40年间农田亏水量呈"W"状波动,近10年亏水最为严重;河西走廊以及新疆大部分县域农田水分平衡年际间变幅较小,中东部地区变幅较大;西北地区降水与农田水分平衡呈显著的正相关,最高温度、最低温度与农田水分平衡的相关性不明显,蒸散量与农田水分平衡呈显著的负相关。     

甘肃省作物布局演变及其对区域气候变暖的响应

根据甘肃省1985-2005年的气候资料和同时期主要作物播种面积等统计资料,利用快速聚类分析方法分析了气候变暖背景下甘肃省主要作物的种植格局和种植界限演变情况。结果表明:过去20 a里特别是进入20世纪90年代,在河西地区,玉米和棉花播种范围扩张趋势明显,种植面积比重显著增加,春小麦种植面积比重快速降低,种植范围大幅向祁连山浅山区退缩,种植结构的这种调整使玉米和棉花逐渐取代小麦成为河西主要作物,并最终导致该区主要作物种植格局从以小麦为主转变为以玉米和棉花为主;在中部地区,春小麦面积逐年缩小,冬小麦和杂粮种植扩张,玉米的种植比例逐年上升,马铃薯种植逐渐形成规模,形成了以小麦和玉米为主的种植格局;在东南部地区,春小麦和冬小麦面积逐年缩小,玉米、冬油菜和其他喜温的经济作物种植比例逐年上升。相关分析表明,上述作物种植格局的变化与气候变暖带来的积温增加及积温带北移东扩密切相关。     

陇东黄土高原农业物候对全球气候变化的响应

通过对多年来陇东黄土高原董志塬主要农作物冬小麦和主要果树苹果、梨发育物候和气候变化的同步观测,分析了陇东黄土高原农作物发育物候对气候变化的生态响应。分析发现,董志塬近35年来年平均气温呈显著增加的趋势,且以冬季和春季增温为主(冬小麦越冬期增温线性趋势达0.0672℃a/),和全球气候变暖趋势基本一致。增温线性趋势达0.0507℃a/,远高于全国20世纪60年代以来平均增温幅度,也高于陇东黄土高原近35年平均增温幅度(0.0348℃a/),是陇东黄土高原增温中心地带。气候变暖对董志塬冬小麦和果树的生态影响主要体现在春季发育期普遍提前,冬小麦越冬期显著缩短(缩短的线性趋势达0.674d a/),而冬小麦和果树春季各发育期间隔并未出现缩短的趋势。而且由于当地种植冬小麦品种为强冬性、长日照型品种,发育期提前导致日长缩短,对发育有一定抑制作用,抵消了一部分增温的影响,因此果树春季各发育期提前的线性趋势比冬小麦明显。就果树而言,梨树春季发育期提前的线性趋势又比苹果树明显。结论认为气候变化对农业的影响有利有弊,农业管理部门应根据当地气候变化特征,及时调整种植结构,优化种植模式,趋利避害,充分挖掘气候资源潜力,提高农业经济效益。