近50年安徽省气候生产潜力演变及粮食安全气候承载力评估

安徽省是重要的粮食产区,在保障我国粮食安全中发挥着重要作用,研究该省气候生产潜力的演变特征,面向粮食安全分析其气候承载力具有显著的现实意义。本文从粮食生产与光温水等气候因子的关系出发,采用逐级订正的方法计算了安徽省的气候生产潜力及其变化特征,并根据不同生活水平下的粮食需求指标,分析了安徽省的气候承载力和剩余空间。结果表明,安徽省气候生产潜力的地理分异特征显著,其中北部高于南部、平原高于山区,高值区主要集中在沿淮及淮北地区,与耕种条件配合较好,有利于生产潜力的发挥。1961~2013年全省气候生产潜力基本呈一致下降趋势,近50年平均减少了约10%。安徽省目前粮食消费水平和结构属温饱型向小康型过渡阶段,在充分发挥气候生产潜力的前提下,全省气候资源所能承载的粮食产量均显著超过不同生活水平下的总需求量。小康水平下,气候承载力的相对剩余率总体呈东北向西南递减的趋势,除部分城市地区和山区外,全省大部地区气候承载力的剩余空间仍较富裕,能够较好的保障粮食需求。总的来看,由于安徽省光温水以及耕地等条件配合较好,气候承载力较高;虽然受太阳辐射影响,近年来气候生产潜力下降,但在保障未来小康社会的粮食安全方面,安徽省仍具有较好的气候承载力,粮食生产还有较大的提升空间。     

透视中国小时极端降水强度和频次的时空变化特征(1961～2013年)

极端降水事件具有小概率和高风险的特征,采用高分辨率数据有助于了解极端降水真实情况。采用1961～2013年中国小时降水数据,从极端降水的强度和频次特征出发,采用多种数理统计方法诊断中国小时极端降水的时空变化特征。结果表明:(1)不同重现期下的中国小时极端降水强度具有明显的东南高-西北低的空间分异特征。不同百分位数下的中国小时极端降水阈值也具有东南高-西北低的空间分异特征。(2)不同百分位数下的1961～2013年中国小时极端降水频次变化趋势主要以增加趋势为主,且随着百分位数的增加,增加趋势趋于减小并向长江流域地区集中。中国小时极端降水频次波动特征则呈东南波动小-西北波动大的空间分异格局,且随着百分位数的增加波动大的地区从西北向东部和南部地区扩张,同时西部地区逐渐呈现出波动大小镶嵌的格局。(3)90%和95%分位数下的中国小时极端降水频次EOF分析表明,中国小时极端降水频次具有明显不同的时空变化模态,且前两个模态可以反映中国小时极端降水频次的主要时空变化模态。两种超阈值取样方法均反映了长江流域呈增加趋势的时空模态特征。     

1961～2017年中国不同长历时暴雨与总降雨事件的空间分异特征对比研究

长历时强降雨事件所导致的城市内涝已经成为当前中国城市安全建设和发展的严峻问题,因此,研究不同长历时强降雨事件空间演变特征具有重要的意义。采用1961~2017年中国545个日值气象站点降水数据,从雨量和雨日2个属性,分析不同长历时暴雨和总降雨事件的总量特征、变化趋势和年际变率空间分异格局。结果表明：(1)中国不同长历时暴雨和总降雨事件均呈东南高-西北低的空间分异格局,且随着降雨历时的增加,量级较高的不同长历时暴雨和总降雨事件在空间分布上逐渐向东南沿海地区集聚,且空间高低分异特征逐渐趋于减小。在华西秋雨的影响下,华西地区总降雨雨日相比同纬度其它地区较高。(2)中国不同长历时暴雨雨量和雨日主要在东南地区呈增加趋势,西北地区增减不明显。总降雨雨量变化趋势在东南和西北呈增加趋势,而在两者中间过渡带呈减少趋势,且随着降雨历时增加,减少趋势地带向东南和西北地区扩张。不同长历时总降雨雨日变化趋势则呈南方减少北方增加态势。(3)中国历时2 d的暴雨雨量和雨日年际变率在农牧交错带及其毗邻地区最大,而历时3 d以上的暴雨雨量和雨日年际变率则呈东南大-西北的分异格局。中国不同长历时总降雨雨量和雨日年际变率整体上呈南高-方低的分异格局,且随着降雨历时的增加,年际变率较大的地区向中国南部地区扩张。     

近20年来中国农业碳排放强度区域差异、时空格局及动态演化

研究农业碳排放强度的区域差异、时空格局与动态演化规律,对制定合理的农业碳减排政策具有重要的理论及实践意义。采用Theil指数及空间分析相关方法分析1997～2016年中国农业碳排放强度的区域差异、时空格局特征,并利用R/S分析法预测其演化趋势。结果表明:(1)1997～2016年中国及三大粮食功能区的农业碳排放强度均呈下降趋势,不同类型农业碳排放强度省域的空间分布变化均较大,碳排放高强度省域保持稳定,而低强度省域呈扩大态势;(2)农业碳排放强度的区域差异总体呈扩大趋势,其中区域间差异变化较小,区域内差异趋于扩大,粮食平衡区区域内差异趋于上升,主产区区域内差异先升后降,主销区区域内差异趋于收敛;(3)中国农业碳排放强度的空间集聚程度趋于缩小,热点区保持不变,而冷点区呈收缩态势,青-藏保持稳定性热点区,京-津-冀-陕-晋-豫-鲁为稳定性冷点区域;(4)中国、三大功能区及各省域农业碳排放强度具有明显的分形特征,未来碳排放强度值将呈现出继续下降的演化态势,尤其以粮食主销区的下降趋势具有更强的持久性。     

长江流域土壤相对湿度变化及其影响因素

以1992~2012年长江流域196个土壤观测站的旬土壤相对湿度资料为基础,通过线性趋势和Kriging插值等方法分析0~50 cm土层土壤相对湿度年际、年内时空分异和季节变化特征,并从气候和NDVI要素探寻其变化原因。结果表明:(1)长江流域年均土壤相对湿度自1992年以来整体上呈波动增加趋势,年际变化倾向率为0.26%/a。江源地区土壤相对湿度增幅大于其他地区。(2)土壤相对湿度表现为东南和西南部较高,东北和西北部较低的空间分布特点。(3)四季土壤相对湿度增加的强烈程度由大到小依次是秋季、冬季、夏季、春季。(4)土壤相对湿度增加的主要原因是潜在蒸发减少和NDVI增加。     

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。     

黑龙江省气候与社会经济因素对生产潜力影响的研究

本文以黑龙江省中部地区为例,在地理信息系统(GIS)的支持下,将作物生产力逐渐衰减模型与Arc GIS空间分析中的GRID建模相结合估算20世纪80年代初与21世纪初的粮食生产潜力;并在此基础上,分析各级生产潜力的时空变化特征;最后,探讨了气候及社会经济因素对生产潜力的影响。结果表明:温度对生产潜力的影响以正效应为主,降水量则呈现负效应影响;社会经济因素对粮食生产潜力的影响逐渐增大,其中机械化水平、灌溉面积及农药用量影响较大;粮食生产潜力与单产之间存在较大差距,社会经济因素将是提高粮食产量愈来愈重要的因素。     

21世纪以来环渤海地区耕地生产潜力时空动态

以桑斯维特纪念模型为基础,利用空间统计分析方法,测度并分析了环渤海地区2000—2010年耕地生产潜力变化及其空间自相关特征。结果表明,21世纪以来:1环渤海地区耕地生产潜力呈下降趋势,重心南移;2环渤海地区耕地生产潜力区域差异显著,山东省和京津冀地区耕地生产潜力较高且降速较快,辽宁省耕地生产潜力较低且降速较慢;3环渤海地区耕地生产潜力呈显著空间自相关,高—高集聚区主要由河北省南部和山东省北部向山东省全域移动,低—低集聚区主要由河北省北部和辽宁省北部向河北省西北部移动。     

1998～2016年长江经济带PM2.5时空演化的多尺度分析

基于全球大气PM_(2.5)年均浓度栅格数据集,采用重力模型、变异系数和探索性空间数据分析等方法,从区域、省域、市域、县域和栅格等多个尺度,对长江经济带PM_(2.5)时空演化特征进行系统分析。结果发现:(1)1998～2016年,长江经济带PM_(2.5)年均浓度均高于全国平均水平,且大体呈"倒U型"变化趋势,2005年是长江经济带PM_(2.5)年均浓度变化的重要拐点;(2)长江经济带PM_(2.5)的时空演化表现出显著的空间尺度效应,在不同空间尺度上,PM_(2.5)年均浓度的空间分异特征具有明显差别,但其空间差异均呈扩大态势;(3)长江经济带PM_(2.5)年均浓度存在显著的空间正相关性,且主要表现为高值集聚特征。     

江苏省县域耕地利用生态效率时空动态性及驱动机制

探究耕地利用生态效率时空动态性及驱动机制,对于全面把握地区农业可持续发展进程、及时优化调整政策制度,推动经济、资源、环境协调发展具有重大意义。运用超效率SBM-Undesirable模型、重心转移、ESTDA模型、分位数模型及时空跃迁嵌套探究江苏省77个县域单元耕地利用生态效率时空动态演变及驱动机制。研究表明：(1)江苏省县域耕地利用生态效率重心呈微偏东南后转西北方向的演变态势,高值区大多分布于“西北-东南”方向。(2)空间上以正向趋同关系为主导,“高高-低低”空间集聚显著。(3)耕地利用生态效率呈现空间协同与竞争并存的格局特征,且空间协同主导局部空间格局演变。时空演变路径依赖特征较为明显,存在一定的转移惰性和路径锁定。(4)各因素对不同水平生态效率的影响程度存在差异。种植结构-经营规模-产业结构高分位驱动、种植结构-经营规模低分位驱动、城乡差距-农业基础设施高分位制约、农业基础设施低分位制约等4种时空跃迁驱动/制约模式背后各自蕴含不同驱动机理。未来亟需以县域为单位构建区域耕地利用协同机制,统筹考虑多因素的综合影响,制定多要素协同联动的优化策略。同时因地制宜制定差异化的效率优化方案,为...