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。     

1961—2013年中国东北地区初终霜日及无霜期的气候变化特征

利用东北地区1961—2014年日最低气温及平均气温资料,分析了近53 a初霜日、终霜日及无霜期的气候变化特征。结果表明：东北地区平均初霜日、终霜日分别为9月28日和5月5日,平均无霜期为145 d。东北地区162个站中,155个站初霜日推后,160个站终霜日提前,158个站无霜期延长,初霜日显著推后1.55 d/10 a,终霜日显著提前2.5 d/10 a,无霜期显著延长 4.08 d/10 a,霜的变化反映了气候变暖的特征（0.3 ℃/10 a）。自南向北随纬度的升高和海拔高度的抬升,初霜日提前、终霜日推后、无霜期缩短。东北地区霜的变化受最低气温的影响要大于平均气温。初霜日、终霜日及无霜期分别在1986、1989、1986年发生了突变,各省霜的突变均发生于20世纪80年代和90年代。突变后,初霜日、终霜日和无霜期多年平均等值线均向北推进。     

气候变化对辽宁严寒地区南界及采暖节能的影响

为了研究气候变化对辽宁省严寒地区南界的变化以及对采暖期能源消耗的影响,利用辽宁省1961-2013年逐日气温资料和台站地理信息数据,采用GIS技术、趋势分析、山本(Yamamoto)检验等方法对采暖期气温、采暖长度、采暖强度、辽宁严寒地区和寒冷地区的划分及变化、采暖节能率进行研究分析。结果表明:近53 a辽宁平均采暖期长度为148 d,平均气温以0.4℃/(10 a)的速度增长,1987年气候增暖突变后,采暖强度减少率为86℃·d/(10 a),减少范围向辽宁中部和西部扩展,采暖长度减少率为1.8 d/(10 a),南北采暖长度相差43 d。严寒地区和寒冷地区最冷月平均温度最大相差11.5℃,气候变暖后严寒地区南界在122°E~124°E之间北移1个纬度,节能率逐年际呈现稳定振荡,均处于负相位,南界变化区间内节能率均达到7%~9%。     

喜凉作物生长期对全球变暖停滞响应的时空差异——以中国绿洲为例

基于中国绿洲喜凉作物（chimonophilous crop）分布区39个站点1960~2016年逐日平均气温资料,运用线性趋势法、反距离加权插值（IDW）、Morlet小波、Mann-Kendall检验等方法,研究中国绿洲喜凉作物气候生长期的时空变化对变暖停滞的响应.结果表明：①变暖停滞期,中国绿洲喜凉作物气候生长期起、止日及生长期日数以-0.2d/10a、0.33d/10a、0.53d/10a的趋势变化,较1960~2016年起始日提前趋势减缓1.01d/10a,终止日推迟减缓1.28d/10a,生长期日数延长减缓2.3d/10a,对变暖停滞有响应.②中国绿洲喜凉作物气候生长期起始日对变暖停滞响应的站点有44%,终止日和生长期日数均为49%,主要分布在南疆、柴达木盆地和河西绿洲,其中河西绿洲对变暖停滞响应最明显,南疆次之,柴达木最小,而北疆绿洲不存在滞缓现象,显然空间差异明显.③M-K检验显示,中国绿洲喜凉作物气候生长期起、止日及生长期日数分别在2001年、1990年和1997年发生突变,起始日晚于变暖停滞起始年份,终止日和生长期日数早于变暖停滞起始年,且分绿洲生长期日数突变年与变暖停滞起始年相接近.④Morlet小波得出变暖停滞期其变化稳定存在2.4~4.3a的震荡周期,表明未来几年中国绿洲喜凉作物气候生长期仍持续延长.     

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。     

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。     

中国北方农牧交错带气候变化特点及未来趋势——基于观测和模拟资料的综合分析

中国北方农牧交错带是中国生态文明建设的一个重点地区。准确评估其气候变化趋势对于该区域可持续发展至关重要。本文的研究目的是在揭示1971-2015年气候变化特征的基础上,分析区域2006-2050年气候变化趋势。为此,本文综合观测和模拟数据分析了区域1971-2015年的历史气候变化以及2006-2050年的未来气候变化。研究发现：1971-2015年,中国北方农牧交错带气候变化呈暖干化趋势,年均气温的增长速率为0.39 ℃/10 a,年降水量的变化速率为-4.60 mm/10 a。2006-2050年,区域气候变化将呈暖湿化趋势,区域总体年均气温的增长速率为0.20~0.50 ℃/10 a,年降水量的变化速率为1.49~15.59 mm/10 a。同时,如果不有效控制温室气体排放,区域气候系统的不稳定性将加剧。2006-2050年,随着温室气体排放浓度的不断增加,区域增温速率从0.25 ℃/10 a增长至0.48 ℃/10 a,降水变化速率从3.97 mm/10 a增长至14.58 mm/10 a。因此,需要高度重视中国北方农牧交错带气候变化的减缓和适应问题,以促进该区域的可持续发展。     

中国北方农牧交错带气候变化特点及未来趋势——基于观测和模拟资料的综合分析

中国北方农牧交错带是中国生态文明建设的一个重点地区。准确评估其气候变化趋势对于该区域可持续发展至关重要。本文的研究目的是在揭示1971-2015年气候变化特征的基础上,分析区域2006-2050年气候变化趋势。为此,本文综合观测和模拟数据分析了区域1971-2015年的历史气候变化以及2006-2050年的未来气候变化。研究发现:1971-2015年,中国北方农牧交错带气候变化呈暖干化趋势,年均气温的增长速率为0.39℃/10 a,年降水量的变化速率为-4.60 mm/10 a。2006-2050年,区域气候变化将呈暖湿化趋势,区域总体年均气温的增长速率为0.20～0.50℃/10 a,年降水量的变化速率为1.49～15.59 mm/10 a。同时,如果不有效控制温室气体排放,区域气候系统的不稳定性将加剧。2006-2050年,随着温室气体排放浓度的不断增加,区域增温速率从0.25℃/10 a增长至0.48℃/10 a,降水变化速率从3.97 mm/10 a增长至14.58 mm/10 a。因此,需要高度重视中国北方农牧交错带气候变化的减缓和适应问题,以促进该区域的可持续发展。     

延安市界限温度≥10℃的活动积温变化特征

利用延安气象站1951—2012年日平均气温资料,运用五日滑动平均法、一元线性回归等方法对界限温度≥10℃的初日、终日、持续天数以及活动积温进行了分析,并对初日、终日、持续时间以及活动积温与年平均气温的相关关系进行探讨。结果表明:界限温度≥10℃的初日呈现出提前趋势,气候倾向率为-1.845 d·(10a)~(-1);终日呈现出推迟趋势,变化倾向率为2.437 d·(10a)~(-1);持续时间延长,变化倾向率为4.189 d·(10a)~(-1);活动积温也增加,气候变化倾向率为106.57℃·(10a)~(-1)。界限温度≥10℃的初日、终日、持续时间以及活动积温与年平均气温存在显著相关,其中活动积温与年平均气温相关系数高达0.882,回归分析显示年平均气温每升高1℃时,界限温度≥10℃的活动积温增加217℃。     

1901—2014年黄土高原区域气候变化时空分布特征

气候变化对黄土高原地区环境与经济影响重大,研究其在小地理尺度上的时空变化趋势对该区应对全球气候变化制定适应性策略有重要意义。论文基于CRU 1901—2014年逐月气候数据集,利用Delta空间降尺度方法对该数据集在黄土高原地区进行降尺度处理并评价,最后采用距平、Mann-Kendall趋势检验和Sen’s斜率估计方法分析该区历史时期气候变化的时空分布特征。结果表明：1）使用Delta法将分辨率为0.5°×0.5°的月降水量和月均温数据降尺度到分辨率为1 km×1 km的网格上是可行的,其中线性插值法最适合该区降尺度过程。2）1901—2014年该区年降水量年际变化趋势不显著,但年均温以0.1 ℃/10 a的速率显著上升;与气候平均值相比,20世纪60年代为相对湿冷期,80年代以后为相对干暖期;年降水量在该区西部地区（面积占3.05%）以0.24 mm/10 a~3.52 mm/10 a的速率显著增加,年均温在西部以外地区（面积占91.30%）以0.02 ℃/10 a~0.17 ℃/10 a的速率由西南向东北显著上升。3）1981—2010年黄土高原西部地区（面积占92.02%）相比气候平均值变干变暖,西部以外地区（面积占7.98%）变湿变暖;年降水量只在民和及其以南极少数地区（面积占0.05%）以17.25 mm/10 a~27.93 mm/10 a的速率显著增加,年均温在西部以外地区（面积占87.61%）以0.23 ℃/10 a~0.71 ℃/10 a的速率显著上升。上述研究结果可为该区在制定应对全球气候变化策略时提供科学依据。     

兴隆山自然保护区优势植物的物候格局对气候变化的响应

甘肃兴隆山自然保护区地处青藏高原、黄土高原、蒙新高原交汇地带,区域内的植物物候变化对探索气候变化对该地区的生态影响有重要意义。本文对1951—2014年的气象数据进行了分析,结果表明:60年来,兴隆山地区的日均温呈逐年上升趋势,累积增温0.92℃,年降水量逐年下降,平均减少率为83.09 mm?(10a)~(-1)。通过对比2004—2007年和2012—2015年间两时间段内的鲜黄小檗(Berberis diaphana)等14种植物物种的开花等8种物候现象的发生时间发现,有42.86%的观测物种的物候存在显著差异,其中华北珍珠梅(Sorbaria kirilowii)、鲜黄小檗最为显著。鲜黄小檗物候期都呈推迟趋势。华北珍珠梅的春季物候期推迟,秋季物候期提前,其生长季减少率为15.49 d?a~(-1)。在保护区的植被管理实践中,应特别加强对华北珍珠梅的保育。     

浙江省植被物候变化及其对气候变化的响应

基于改进的Savitzky-Golay滤波算法重构了2001-2010年MODIS NDVI时间序列数据,反演了浙江近10 a来的植被生长状况,利用分段多项式拟合和动态阈值法提取了自然植被重要物候期(生长季开始时间、结束时间和生长季长度等),分析了植被物候期的年际变化趋势和空间分异特征,并结合同期气象数据,探讨了植被物候变化与气候变化的关系.主要结论如下:①浙江植被覆盖有所减少,整体下降趋势不显著,平均植被生长季为222 d,长度略有延长,其中开始时间提前趋势不显著,而结束时间推迟显著.②植被生长季为3月下旬至11月中旬,植被生长季的开始时间从北往南逐渐推迟,生长季结束时间相对集中,其中生长季延长的区域面积和缩短的区域面积相当.③气象要素与关键物候期参数的相关性分析表明冬季的热量供给是影响浙江植被生长开始的重要因子,植被生长季前期温度积累的增加有利于植被生长;生长季结束时间与当年温度呈极显著正相关,与当年降水和湿润指数的减少呈负相关,但影响不显著,从与各相关月、季度相关分析来看,秋季干湿程度对植被生长季结束时间影响相对较大.     

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。     

柴达木盆地气候变化的区域显著性及其成因研究

利用1961—2013 年柴达木盆地气温、降水等气象资料和高原季风、西风环流等相关大气环流及植被覆盖数据分析了柴达木盆地气候变化时空规律,揭示了其区域气候变化显著性的成因.研究表明:近53 a 来柴达木盆地气候变化呈显著增暖趋势,年平均气温气候倾向率达0.48 ℃/10 a,增幅明显高于整个青藏高原乃至全国和全球平均水平;滞后于变暖,柴达木盆地气候趋于明显变湿,其降水量和降水日数均呈增多趋势,达到95%以上信度的显著性水平;气候暖湿化具有明显的经向地带性分布规律,气候变暖显著的区域气候变湿相对不甚明显,反之亦然;在全球变化背景下,太阳辐射减小、高原季风趋于强劲、西风环流略弱和盆地植被覆盖恢复并具有明显的经向地带性变化特征,是造成柴达木盆地气候变化具有上述区域特征的气候成因.     

黄河源地区藏族游牧对气候变化的适应性

以黄河源地区达日县为案例,在牧户调查的基础上,结合气象资料、 遥感和地面调查,分析了气候变暖背景下的草地退化过程和藏族游牧民的响应与适应行为。结果显示,研究地区1956-2009年期间年平均温度每10 a增加0.29℃,比青藏高原和全国增温作用更加明显;在气候变暖和放牧活动的共同影响下,1970年代-2000年期间,29.39%的草地出现退化;为应对草地退化后果,牧民通过提前转场放牧、 建造围栏、 调整畜群数量与结构等生产措施加以缓解,同时生活方式和思想观念也发生了相应变化。这表明,藏族游牧本质上具有适应气候变化的内在机制和属性,可以在一定范围内主动或被动地调整生产生活方式,经过适应性改造的藏族游牧业能够成为黄河源地区重要的气候变化适应模式。     

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。     

基于MODIS植被指数的浑善达克沙地植被物候变化

基于近20a MODIS的2种植被指数数据，利用Logistic曲线曲率极值法和动态阈值法，对浑善达克沙地植被物候进行了提取，分析其时空变化，并利用研究结果数据，分析植被物候对高程和气象因子的响应.结果表明，2000~2019年间研究区的植被物候呈微弱波动趋势，浑善达克沙地植被返青期（SOS）主要集中在110~140d，枯黄期（EOS）主要集中在250~280d，整体呈微弱推迟趋向（0.28d/a），生长季长度（LOS）主要集中在120~170d，整体呈微弱延长趋向（0.23d/a）.在空间分布上，占研究区51.51%的区域植被SOS呈提前趋势；占研究区67.02%的区域植被EOS呈提前趋势，并且占研究区32.98%的区域植被EOS呈推迟趋势.占研究区62.71%的区域植被LOS呈延长趋势.在海拔900~1500m区间，随着海拔升高，SOS显著推迟，EOS不显著提前，LOS显著缩短.前一年11、12月和当年1、2、4月降水量对SOS有提前作用.6、7、8、9月份气温和降水都对EOS推迟有明显的作用.总的来说，浑善达克沙地植被物候与气候因子的相应规律比较复杂，表现出季节性的差别及地形的差异性.     

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。     

本溪地区气候环境变化特征分析

利用辽宁省本溪地区1953—2005年温度、降水、日照、平均最高气温、平均最低气温以及界限温度、无霜期和积温等资料,对50多年农业气候环境变化趋势进行分析,结果表明：本溪地区50多年来气候变化特点是温度上升,降水、日照呈减少趋势。特别是近15a,降水除春季有所增加外,其他各季均为减少趋势;气温增暖幅度加大,对气候变暖贡献最大的是冬季;平均最低气温升温幅度明显高于平均最高气温;气温日较差变小;各界限温度初日提前,终日拖后;初霜延后,终霜提前,无霜期延长,积温增加明显,极端气候事件出现的几率增大。     

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。