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。     

中国西北地区气候变暖对农业的影响

选取西北地区资料年代较长的171个地面测站1961～2003年日平均气温资料,计算历年≥0℃、≥10℃积温和<0℃负积温,深入研究西北地区热量资源对气候变暖的响应及其对农业生产的影响。结果表明:1987～2003年比1961～1986年的平均值明显增高,尤以最低气温增幅最大,这说明最低气温的变化比最高气温的变化更敏感,西北地区气候变暖主要来自最低气温升高的贡献。冬季升温幅度大于夏季,<0℃负积温绝对值明显减少。西北地区20世纪80年代后期气候明显变暖,热量资源增加,喜温作物面积扩大,越冬作物种植区北界向北扩展,对牧区牲畜越冬度春有利。西北地区气候变暖对农业的负面影响大于正面影响。     

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。     

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。     

1960—2019年秦岭气候带界限的变化研究

受全球变化的影响,温度带边界在空间上的变化呈现出向高纬度方向显著移动的趋势,其中亚热带区空间分布对全球变暖的响应较为敏感,对其边界空间变化特征的研究对于认识全球变化对自然景观的潜在影响具有重要科学意义。基于秦岭及其周边74个气象站点1960—2019年日均气温数据,选取保证率80%的日均温≥10 ℃持续日220天等值线和1月0 ℃等温线为北亚热带北界指标,探讨了近60年气候变暖背景下秦岭气候带界限的变化趋势。研究表明：（1）1960—2019年秦岭日均温≥10 ℃持续日呈显著上升趋势,其变化率为3.268 d/10 a;秦岭1月平均气温呈弱显著上升趋势,其变化率为0.179 ℃/10 a。（2）60年来秦岭北亚热带北界发生了明显的抬升,平均抬升高度约为228.89 m;从经度上看,中段106°~111°E范围内北亚热带北界的变化最为强烈,60年来上升高度达308.81 m,明显高于东西北三段（东段上升165.69 m,西段上升243.33 m,北段上升267.01 m）。（3）60年来秦岭北亚热带过渡带出现了明显的攀升,且向北移动;秦岭以北“跨越式”地出现北亚热带气候格局。气温突变后,秦岭北亚热带过渡带形成从秦岭南坡延伸到秦岭东部,并向北推进向西进入关中平原的格局,秦岭南坡作为北亚热带和暖温带的分界作用有所减弱。随着气候的变暖,秦岭北亚热带过渡带可能部分或整体转变为北亚热带,北亚热带将从秦岭南坡到秦岭北坡呈连续带状分布,北亚热带北界可能会跨越秦岭山脉。     

气候变化对辽宁农业的影响和减轻自然灾害的对策建议

利用辽宁省1971年以来近40a气候资料和1981年以来25a物候期观测资料,采用数理统计、气候倾向率、地理信息系统精细化模拟等方法,对辽宁地区气候变化对主要农作物及自然物候的影响进行了分析,结果表明：近40a来辽宁地区增温趋势明显,气候变暖显著,2001-2006年全省平均大于10℃积温比20世纪70年代增加277．4℃,无霜期延长13d。农作物与自然物候对气候变暖反应敏感,种植带北移,近36a（1971-2006年）玉米适宜播期提前4d左右,水稻适宜生长期延长近8d;近25a（1981－2005年）草本植物春季展叶期每10a提前2～4d,草本、木本植物秋季枯黄期每10a推后5～7d。干旱、暴雨、暴雪等极端气象灾害频发,危害程度加重。气候变化对农业影响利弊并存。     

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。     

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。     

过去20年气候变暖对我国冬季采暖气候条件与能源需求的影响

20世纪80年代中期以来,我国气候变暖,尤其是90年代中期以来的显著变暖,对我国冬季采暖气候条件和能源需求产生了很大影响。论文以全国458个气象台站逐日平均气温为基础,对其影响进行了分析。依照《采暖通风与空气调节设计规范G(B50019-2003)》的规定,确定了采暖初(终)日及集中(过渡)采暖期的划分方法,并采用度日法分析了采暖强度。结果发现与1980年以前时段相比,1985-2004年以及1995-2004年间,我国集中采暖区和过渡采暖区的界线明显北移,尤其110E°以东地区北移最大达2～3个纬距;北方大部地区采暖期长度缩短5～15d,长江以南地区缩短最大达30d以上;北方采暖强度普遍减小200℃以上;理论上由气候变暖导致的我国北方地区冬季采暖耗能降低了5%～30%,长江中下游地区冬季采暖耗能降低了30%以上。     

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℃。     

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。     

2015/2016年海洋和大气环流异常对中国夏季降水的影响

利用1981年1月-2016年8月中国160个气象站降水量资料和NCEP/NCAR资料,对比分析了2015/2016年的主要海洋和大气环流异常及其对夏季降水的影响。结果表明：1）2015和2016年夏季降水异常分布有着明显的差异。2015年夏季降水呈南多北少特点;2016年夏季降水明显增多,尤其是北方地区,且呈现经向型分布。2）热带印度洋-太平洋海温状况监测显示,2015年海温异常表现为El Niño发展年、热带印度洋全区一致模态海温偏暖、印度洋偶极子正位相;2016年海温异常表现为El Niño结束年、热带印度洋全区一致模态海温偏暖、印度洋偶极子负位相。3）2015年,受热带印度洋-太平洋海温异常影响,使得夏季西太平洋副高偏强、偏南,再配合中高纬冷空气活跃,西风急流轴位置偏南,导致我国降水北少南多。4）2016年,受El Niño衰减、印度洋偶极子负位相影响,副高偏北;叠加印度洋海温偏暖的“充电器”效应,副高偏强;同时冷空气偏北偏弱,西风急流轴位置偏北,导致长江中下游及以北区域降水偏多。     

农业气候资源变化对双季稻生产的可能影响分析

基于长江中游地区50 个气象台站自1960 年以来的历年地面气象观测资料,分1960-2009 及1960-1984、1985-2009 年3 个不同时间段,分温度生长期、早稻生长期、晚稻生长期分别分析了热量、光照、降水等农业的变化特征,并讨论对双季稻生产的可能影响。1960-2009年,该地区温度生长期平均气温、平均日最低气温、平均日最高气温的平均增速分别为0.08 ℃/10 a、0.09 ℃/10 a、0.07 ℃/10 a,≥10 ℃活动积温的平均增速为66.3 ℃/10 a,日照时数的平均减速为31.7 h/10 a,降水量的平均增速为3.7 mm/10 a。表现为温度上升、积温增加、温度生长期延长、日照时数减少、降水量微弱增加的变化特征。温度升高、积温增加可能导致发育速度加快、生育期缩短、病虫害加重,日照时数减少可能影响叶片光合及产量。早稻生长期的平均气温、≥10 ℃活动积温的增速分别为0.20 ℃/10 a、48.9 ℃/10 a,晚稻生长期分别为0.09 ℃/10 a、14.6 ℃/10 a,早稻和晚稻生长期间日照时数的下降速率分别为18.6 h/10 a、42.7 h/10 a,降水量的增加速率分别为1.9 mm/10 a、8.7 mm/10 a,表现为升温速率早稻大于晚稻,日照时数下降速率晚稻大于早稻,降水量增加速率晚稻大于早稻。早稻期间升温和积温增加明显可能有利于早稻提前播种、选用生育期稍长的品种、提高产量潜力和产量,晚稻期间升温不明显且日照时数下降则可能不利于群体光合和产量形成,影响其产量潜力和产量。区域中的江汉平原、洞庭湖平原等基础条件好的地区,其热量、日照、降水同步增加,其他地区则表现为热量、降水增加,但日照时数下降,要充分发挥其基础条件好与气候资源丰富且同步增加等优势,发展高效规模化生产,增强稻谷生产能力。     

1960-2015年淮河流域异常初、终霜日时空变化及其影响因子

农作物生长关键期发生的异常初、终霜日,对农业生产造成极大损失。准确了解并掌握异常初、终霜日在淮河流域的变化规律及成因,有利于做好霜冻预报服务工作,减轻霜冻灾害的影响,对保障国家粮食稳产、高产、安全具有重大的意义。基于淮河流域1960-2015年61个气象站点逐日地面0 cm最低气温资料,采用标准差计算了初、终霜日的稳定性,使用概率密度函数定义了异常初、终霜日,利用IDW插值方法反映气候态转变前后异常初、终霜日稳定性和频率,同时利用线性倾向估计、M-K、滑动t检验和累计距平法得到气温的变化趋势及突变年份,相关系数法用来分析环流指数、气温、初霜日、终霜日之间的关系。通过研究得出以下结论：（1）淮河流域近56年来平均气温以0.18 ℃·10 a^-1（P<0.01）的速率呈现显著的上升趋势并且在1993年发生突变,气候态的转型促进了初霜日的推迟和终霜日的提前。（2）气候态的转变导致初、终霜日的稳定性降低,初、终霜日稳定性随经、纬度的增加而变好,初霜日稳定性随海拔升高而变好,终霜日稳定性随海拔升高而变化不显著,终霜日稳定性好于初霜日稳定性。（3）偏早初霜日频率>偏晚终霜日频率>特早初霜日频率>特晚终霜日频率,且在气候态转型后,异常初、终霜日的频率趋于降低,稳定在0~20%之间,异常初霜日发生频率整体高于异常终霜日,气候变暖对初霜日的影响大于终霜日。（4）异常初、终霜日频率时空分布差异显著,高频年代分别为1970s和1960s,低频年代为2000s。随着气候的转变,虽然异常初、终霜日频率逐步趋于稳定且处于低频趋势,但是气候转变促进了淮河流域东南部和南部的特早初霜日频率增加,南部偏早初霜日发生频率范围增加。东北部的偏晚初霜日发生频率增加,同时东南部的特晚终霜日发生频率也明显增加。（5）北半球9月极涡面积越小,淮河流域初霜日越迟（R=-0.41,P<0.01）。10月副高面积增加,初霜日推迟（R=0.39,P<0.01）;2月极涡面积减小,终霜日提前（R=0.29, P<0.05）。4月副高面积增大,终霜日提前（R=-0.15,P>0.05）,并且在1990年后提前趋势加快。     

1990—2009年中国大陆主汛期降水的变化特征及其可能原因

利用我国160个台站1951—2010年逐月降水观测资料,分析了我国1990—2009年夏季（6—8月）降水的变化特征,对其代表性雨型进行了分类,重点分析了1990年代和2000年代主要多雨带的变化特征。此外还分析了1990年代和2000年代的北半球500 hPa大尺度环流背景和气温及海温背景的差异,从而探讨了夏季降水...     

长江上游生态环境和社会经济条件研究与评价

以乌江和川江流域为研究范围支系统理论为指导,从综合观点出发,对自然和社会经济环境特征及其对森林影响的评价,生态经济分区与生态经济防护林体系宏观布局,以及不同生态经济区防护林体系建设前景的定量这三个层次开展了研究工作。