北京农业气候资源变化特征及其对不同种植模式玉米各生育期的影响

分析1960—2008年北京山区和平原的春玉米、平原夏玉米不同生育期的热量、水、光等农业气候资源的变化趋势和突变特征,研究农业气候资源变化对玉米可能产生的影响。利用统计回归分析方法研究不同种植模式玉米在关键生育期内主要农业气候资源历史时间序列特征,同时以突变理论中的Mann-Kendall方法和Pettitt方法分析主要气候资源的趋势变化特征并检测其突变特征;在数据分析的基础上,结合国内和国际相关研究成果讨论北京市气候资源变化对玉米生长的可能性影响并给出相应对策。结果显示:近50 a来北京地区大于10℃的年活动积温和玉米全生育期有效积温呈现明显增长趋势,变化过程中无明显的突变特征;玉米播种—拔节期降水量呈增加的趋势,平原夏玉米在拔节—抽雄期和全生育期、平原春玉米在吐丝—成熟期降水量减少趋势均达显著水平,其它生育期间降水呈现不明显的下降趋势,但无明显突变点;除了抽雄—吐丝期外,玉米各生育期光照资源呈现明显的下降趋势,不同生育期的突变点均出现在20世纪80年代中期到90年代中期。北京地区农业气候资源变化趋势对玉米生产有利有弊:对积温增长的响应应以灌浆期延长为主要方式,对降水减少的响应应以种植抗旱品种和加大抗旱技术研究为主,对光照资源显著减少的对策应以调节田间通风透光和培育耐阴性品种为主。     

中国近半个世纪地面太阳总辐射时空变化特征

论文利用近半个世纪(1961-2009年)全国58个气象站的地面太阳总辐射观测资料,采用线性倾向估计、小波分析和Mann-Kendall检验等方法,分析了近50 a来全国及区域地面太阳总辐射的年际、季节长期变化趋势特征、年代际距平、周期和突变点。结果表明:全国58个站点地面年太阳总辐射的长期变化趋势主要呈变化不明显和下降明显,分别占总站点数的50.0%和46.6%,且具有一定的气候地带性和局地差异。省级大城市的站点中,下降明显的站点约占该类站点数的三分之二,而其他城市以变化不明显的站点居多。从年代际距平看,在20世纪60年代和70年代,呈上升趋势的站点占总站点数的比例分别约为80%和50%;在80年代,以下降的站点居多,占80%以上;90年代至今,以下降趋势的站点居多,约占50%,但有30%左右的站点为上升明显。从季节的长期变化趋势看,除冬季以下降明显为主以外,春、夏、秋季均以变化不明显为主。从变化周期看,年际周期为6~9 a,年代际周期为10~13 a和20~23 a,但其周期在各气候带有异同。发生突变的时间也具有一定的地带性,各带突变时间有差异。     

降水与农业种植变化对黄河流域径流影响研究

黄河是我国西北、华北地区重要水源,了解其径流变化特征及成因有着重要意义。论文基于趋势性分析、广义可加模型（GAMLSS）等方法,采用黄河流域近60 a来流量、降水、主要农业种植面积及大型水库资料等数据,通过细化农业小麦生长期与玉米和大豆生长期以及假定不同降水情景,在季节尺度上深入分析了1960—2005年黄河流域气候、农业种植面积等变化对径流的影响。研究结果表明：1）黄河流域5个水文站点小麦生长期与玉米和大豆生长期径流变异点均发生于20世纪80年代中后期和90年代初期,且除花园口站小麦生长期间径流有少部分呈上升趋势外,黄河流域径流整体呈下降趋势,其中,唐乃亥、兰州的小麦生长期、玉米和大豆生长期及龙门、花园口的玉米和大豆生长期趋势均达到了0.05的显著性水平,呈显著下降趋势;2）对比两种降水假设状态,暴雨年的径流始终高于小雨年的径流,因此,降水仍是影响径流的主要因子之一,而农业种植面积变化对径流的影响程度,不仅与降水量的多少有关,还与流量分位数的大小有关,对于唐乃亥站小麦生长期的暴雨年时期,增加农作物种植面积,在低流量分位数时可以增加径流,而在高于0.75分位数时会减小径流,小雨年时期规律相反。该研究结果对变化环境下黄河流域水资源管理与优化配置具有一定理论与现实意义。     

山东省太阳总辐射的时空变化特征分析

基于山东境内17 个气象站1961—2012 年逐日日照时数资料,利用Angstrom 公式估算各站点太阳总辐射,并利用空间插值法、线性倾向估计和Pettitt 突变检验方法对全年和四季太阳总辐射的时空变化特征进行了分析。结果表明:1961—2012 年山东地区多年平均年太阳总辐射的变化范围为4 814.3~5 338.8 MJ/m²,地区间差异大,全年太阳总辐射的空间分布特征为北部多、南部少;全年和夏季太阳总辐射时间序列在全部17 个站点趋于减小趋势,且除威海外,均达到至少0.05 显著性水平;除春季和秋季各有3 个和1 个站点太阳总辐射呈增大趋势外,其余站点春季、秋季和冬季太阳总辐射均呈减小趋势;全年和各季节太阳辐射减小速率较大的站点主要分布在山东中部和西南部地区;近52 a 间,1997 年以前为平均年太阳总辐射值的偏大时期,而其后则为偏小时期。     

1961-2012 年西藏极端降水事件的变化

利用18 个气象站点1961-2012 年逐日降水量资料,计算了10 个极端降水指数,采用滑动平均、线性回归、Mann-Kendall 非参数检验和Morlet 小波分析等方法,分析了西藏极端降水事件的变化规律。结果表明：西藏近52 a 连续干旱日数（CDD）呈显著减少趋势,最大5 d 降水量也趋于减少但不显著,大雨日数和强降水量的线性趋势不明显,其他6 个极端降水指数都表现为增加趋势且不显著。与全球、青藏高原及其周边地区比较,西藏CDD和连续湿日的变幅明显偏大,最大1 日降水量、强降水量和极强降水量的变幅明显偏小。除CDD外,极端降水指数的变化趋势与海拔高度呈显著的二次曲线关系,仅有中雨日数的变化趋势与经度呈显著的正相关。在近52 a 的时间尺度上各项极端降水指数都存在3～4 a 显著周期,多数指数也存在12a、15 a 和16 a 的周期。在时间转折上,CDD的突变点时间较早,从1974 年开始;中雨日数、连续湿日和年总降水量的突变点发生在20 世纪80 年代末。从空间分布来看,那曲地区西部是极端降水指数变化最为显著的区域,雅鲁藏布江中游大部的多数极端降水指标趋于下降,而山南地区南部、林芝地区东南部的降水极值和降水强度都在增加。     

基于SPI指数的1981—2010年内蒙古地区干旱时空分布特征

依据内蒙古地区47 个地面观测站1981—2010 年降水资料,采用标准化降水指数(SPI)作为干旱指标,分析了内蒙古地区年度和四季干旱发生的频率、干旱强度和站次比(发生干旱站数与总站数之比) 的演变特点。结果表明:年度、秋季和冬季干旱强度变化趋势不明显,春、夏季干旱强度呈显著上升的趋势;近30 a 来年尺度上干旱强度表现为轻度干旱,四季干旱强度以轻度干旱为主;年、季尺度上干旱发生的覆盖范围为局域性干旱和区域性干旱;内蒙古东北部呼伦贝尔盟是年度干旱、中旱、重旱与特旱发生频率最高地区,而西部阿拉善盟地区干旱、中旱、重旱和特旱发生的频率相对较低;从季节上来看,内蒙古全区春、冬季干旱(含中、重和特旱)发生频率较为一致,表现为西部及西南部地区干旱发生的频率较低,而东部、中部、北部地区干旱发生的频率相对较高。     

横断山区季风期水分盈亏量时空变化特征及其与若干气候指数的相关性分析

基于横断山区27 个气象台站1961-2012 年的实测数据,应用Penman-Monteith 模型、气候倾向率空间插值、交叉小波和相干小波变换等方法分析横断山区季风期水分盈亏量的时空变化趋势及其与若干气候指数之间的相互关系。结果表明:近52 a 来,横断山区季风期水分盈亏量在波动中呈增加趋势,其增加速率为5.87 mm/10 a;且在整个时段内,横断山区季风期水分盈亏量均呈盈余状态。该区季风期水分盈亏量空间差异也较为明显,水分盈亏量从南到北逐渐降低,但其增加趋势却从南到北逐渐增大。季风期水分盈亏量与海拔呈现负相关,即水分盈亏量随着海拔的升高而降低;在海拔相对较低的区域,水分盈亏量较高;反之,水分盈亏量较低。此外,该区域季风期水分盈亏量与北极涛动(AO)、太平洋年代际振荡(PDO)和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)气候指数等存在多尺度的显著相关性。     

贵州省雷暴日数的时空分布、周期及突变特征

利用1961—2011年贵州省87个台站地面雷暴观测资料,对该省境内雷暴日数的时空分布、周期和突变特征进行了分析。结果表明：贵州省雷暴日数年际变化较大,下降趋势显著;雷暴日数的时空分布形态不对称,92．16％正偏,峰度76．47％为正值,48a贵州区域内空间分布在0．05置信水平上服从正态分布。雷暴日数分布地域特征明显,从贵州西南部向东北方向呈梯状递减趋势,安顺市、六盘水市和黔西南州3个地区为雷暴高发区。贵州省逐年雷暴日数存在不太明显的18a左右的长周期以及4—5a和8—9a显著的周期变化。贵州省年雷暴日数的下降是一突变现象,具体是从1995年开始的,突变前后平均雷暴日数相差9．32d。     

A methodological framework for improving air quality monitoring network layout. Applications to environment management

This work aims to provide a methodology framework which allows to improve the performance and efficiency of an air quality monitoring network (AQMN). It requires to be constituted by a minimum and reliable number of measurement sites. Nevertheless, the AQMN efficiency should be assessed over time, as a consequence of the possible emergence of new emission sources of air pollutants, which could lead to variations on their spatial distribution within the target area. PM₁₀ particles data monitored by the Community of Madrid's (Spain) AQMN between 2008 and 2017 were used to develop a methodology to optimize the AQMN performance. The annual spatial distribution of average PM₁₀ levels over the studied period monitored by all current stations vs those more representative was provided by a geographic information system (GIS), and the percentage of similarity between both postulates was quantified using simple linear regression (> 95%). As one innovative tool of this study, the practical application of the proposed methodology was validated using PM₁₀ particles data measured by AQMN during 2007 and 2018, reaching a similitude degree higher than 95%. The influence of temporal variation on the proposed methodological framework was around 20%.The proposed methodology sets criteria for identifying non-redundant stations within AQMN, it is also able to appropriately assess the representativeness of fixed monitoring sites within an AQMN and it complements the guidelines set by European legislation on air pollutants monitoring at fixed stations, which could help to tackle efforts to improve the air quality management.     

CO<Subscript>2</Subscript> emission and economic growth of Iran

This research investigates the relationship between CO₂ emission and economic growth of Iran over 14 years from 1994 to 2007 using a national panel data set. The statistical and emission intensity methodologies are used for analyzing the data series. The study finds evidence supporting parameters which conclude the stability of significant correlation between CO₂ emission and economic development over time during the years under investigation in Iran. This relationship is investigated and discussed for the energy sectors of the country as well. The results confirm that in all sectors except of agricultural, there is a positive strong correlation between CO₂ emission and economic growth throughout the study period. In most sectors, CO₂ emission intensity (the emission per unit of GDP) doesn’t show increasing trends while the absolute emission is rapidly increasing by the economic growth.     

1960—2013年北京旱涝变化特征及其影响因素分析

基于1960—2013年北京及其周边34个气象站点逐日降水数据,利用标准化降水指数(SPI),辅以小波分析、滑动平均和相关分析等气候诊断方法,论文分析了近54 a北京旱涝变化特征,探讨了城市化和大气环流异常与旱涝变化的关系。结果表明:1近54 a北京轻微旱涝事件呈减少趋势,极端旱涝事件逐渐增多;2在年代变化上,20世纪60—80年代SPI值呈稳定波动,80年代中后期SPI值呈下降趋势,涝灾逐渐减少,旱灾逐渐增多,1999—2008年形成10 a连旱的降水偏少期;3快速城市化对北京旱涝变化影响明显,但是并未改变旱涝宏观变化趋势;4 ENSO与北京旱涝变化关系存在不稳定性,El Nio事件并非严格对应旱灾,La Nia事件并非严格对应涝灾;副热带高压位置和东亚夏季风强弱与北京旱涝变化关系相对稳定。当副热带高压明显北移、东亚夏季风偏强时,北京多发生干旱;反之,则北京明显偏涝。     

Analysis of climate variability in the Manas River Valley,North-Western China (1956–2006)

This paper examines the short-run climate variability (change in the levels of temperature and precipitation) with a focus on the Manas River Valley, North-Western China, over the past 50 years (1956 to 2006) using data collected from four meteorological stations. The results show that the annual mean temperature had a positive trend, with temperature increasing at 0.4 °C per decade. Application of the Mann-Kendall test revealed that the overall positive trend became statistically significant at the p?=?0.95 level only after 1988. The increase in temperature was most marked in winter and spring (0.8 and 0.7 °C per decade, respectively), absent in summer and very small in autumn (0.1 °C per decade). Concerning precipitation, our results indicate a negative but not significant trend for the period between 1956 and 1982, while annual total precipitation tended to increase thereafter and the increase was mainly during the crop growing-season. Concerning variability in temperature and precipitation, the characteristic time scales were identified by application of wavelet analysis. For temperature the quasi-decadal variations were found on time scales between approximately 5 and 15 years, with a peak in wavelet variance on a time scale of 9 years. For precipitation, the most striking features were a precipitation increase (6.7 mm per decade) during the crop growing season. Irregularities and abrupt changes in both temperature and precipitation were more common at scales less than 10 years, indicating the complexity and uncertainty in the short-period climate variability. Possible causes of climate variability in the Manas River Valley may include anthropogenic factors such as intensive human activity and the expansion of both farmland and irrigation. Global climate variability might also have some impacts on the local climate variability; analyses of local and regional climate trends can better inform local adaptation actions for global impacts.     

京津冀区域霾天气特征

汇总京津冀区域内107个地面站的气象资料,利用14时实测的气象要素和天气现象资料对霾日进行判别,统计出各个站点1980~2008年中逐年及各月的霾日数.结果表明,北京、天津、河北霾天气整体变化趋势和波动特征较为相似,且均呈增加趋势,非城区站点平均霾日数明显呈增加趋势,且与市区站点霾日数的差距越来越小.京津冀区域霾日数的月际变化呈明显的双峰特征,即夏季和冬季霾日数较高.空间分布表明,霾日数高值区主要位于北京、天津、保定、石家庄、邯郸和邢台等地.多数站点霾日14时平均风速比非霾日低了1.0m/s以上,14时平均相对湿度则比非霾日高出20%以上.     

气候变化对阿克苏河流域径流过程的影响

结合阿克苏河源流山区两气象站以及出山口两水文站近50 a的气象、 水文实测资料,运用非参数Mann-Kendall单调趋势检验、 突变检验、 方差分析外推、 R/S分析及周期性叠加趋势模型等方法,分析了阿克苏河源流区气候及径流变化的趋势和周期,并予以预测,探讨了气候变化对径流的影响量。结果表明:阿克苏河源流区气温、 降水量及径流量皆呈显著增加趋势,且分别在1989、 1985和1993年发生了显著的增多跃变;气候因子与径流量的Hurst指数均大于0.5,表明其未来仍将保持增加趋势,在2010-2016年径流量的相对最大值和最小值将分别为91.822×10⁸ m³(2014年)和83.43×10⁸ m³(2011年);阿克苏河径流量在整个时间序列存在25 a的准周期,但在突变前以17 a周期为主;气候变化使得阿克苏河源流在1994-2007年增加了224.97×10⁸ m³的来水量,年增加量的最大、 最小值分别出现在2003年和2004年。     

近25年雅鲁藏布江中游蒸发皿蒸发量及其影响因素的变化

采用气候倾向率方法,对西藏雅鲁藏布江(下称"雅江")中游1981~2005年14个气象站年、季小型蒸发皿蒸发量及其影响气候因子的变化趋势进行了分析。结果表明:近25年西藏雅江中游年蒸发皿蒸发量在流域绝大部分站点均呈现显著的减少趋势,平均减幅为109.92mm,以夏季减少趋势最明显。影响蒸发皿蒸发量的主要气候因子日照时数、平均风速呈现显著下降趋势,平均相对湿度、降水量表现为显著增加,平均气温显著升高,平均最低气温的升温速率(0.52℃/10a)明显比平均最高气温的升温速率(0.23℃/10a)大,导致气温日较差减少(-0.29℃/10a)。因此,雅江中游年日照时数和平均风速的显著下降,以及年平均相对湿度的明显增加可能是年蒸发皿蒸发量显著下降的主要原因,平均气温日较差的显著减小和降水量的增加在蒸发量减少趋势中的作用也不可忽视。     

1954～2008年衡阳冰冻特征及变化趋势分析

利用1954～2008年街阳8个地面气象观测站数据,对其年代际间曲线和气侯趋势系数进行综合分析,结果表明:衡阳冰冻的年代际间变化经历了上世纪70年代的活跃期,50、90年代的低谷期,目前向正常方向发展.年平均出现冰冻24.5站次,冰冻多发年的出现机率有所加大,但仍处于较低水平.1月中旬～2月上旬是冰冻相对集中时段,其中1月下旬是全年出现冰冻最多旬,而该旬并非气温最低时段.形成冰冻的有利条件是日平均气温0～-1℃,小～中等降雨(雪)过程,日平均风速5.0 m/s以下.衡阳的冰冻发生存在地域性特点,自北向南逐渐减少.轻度冰冻、中等冰冻和重度冰冻各占69.3%、25.4%和5.3%.     

1951-2010年珠江流域洪水极值序列平稳性特征研究

水文序列的平稳性假设是传统水文统计学方法在水文序列分析研究中的基本假设,随着气候变化与人类活动对地表水文过程的影响,这种假设往往存在问题,使水文分析得出误导性结论。以珠江流域28个测站1951—2010年年最大洪峰流量序列为例,用Pettitt方法结合Loess参考函数检验序列中均值和方差变异,用Mann-Kendall(MK)和Spearman法检测时间趋势性,用广义可加模型(GAMLSS)和长期持续效应等具体分析序列的平稳性。研究结果表明:1均值/方差变异主要集中在西江和东江流域,变异时间分别集中在1990年左右和1968—1987年间;2变异点的存在与否对序列趋势检验结果有重要影响,在考虑变异点前提下,珠江流域年最大洪峰流量序列基本无显著趋势性;3在GAMLSS模型中,对于不具有和具有突变点序列,Gamma分布均为选择次数最多的最优极值分布,不具有突变点序列分布参数θ1或θ2非平稳模型与平稳模型差距较小,具有突变点序列则相反;4统计上检测出具有突变点或者显著时间趋势性的测站,同样检测出高Hurst系数,反之亦然。Hurst系数估计因样本容量较小具有较大不确定性。东江流域受流域内水利工程的剧烈影响,尽管检测出高Hurst系数,但仍认定为非平稳序列;西江干流主要受支流汇流和气候变化影响,高Hurst系数表明其水文过程可能是长期稳定过程中局部波动的结果。     

渭河关中段水文情势改变程度分析

利用林家村、魏家堡、咸阳、临潼和华县5个水文站资料,借助有序聚类分析法检测渭河流域关中段流量突变点,并在此基础上采用变化范围法(RVA)分析渭河流域关中段的水文情势改变程度,定量评价变化程度较高的水文参数。突变点分析表明,渭河关中段径流在1986年发生突变,可以认为1958-1985年水文情势受人类活动影响较小,近似天然状态。对1986年前后两个时期的水文情势进行对比分析,结果表明,5个水文站中不同的水文参数改变程度不同。总体来看,5个站点的水文情势均发生较为显著的改变,其中林家村、魏家堡和咸阳3个站点差异最显著,主要是受宝鸡峡引渭工程的影响。通过对人类活动影响前后水文情势对比分析,更加深入了解目前渭河水文情势状况,为进一步计算生态基流提供科学依据。     

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。     

Trends of the sunshine duration and diffuse radiation percentage on sunny days in urban agglomerations of China during 1960–2005

The long-term observational data of sunshine duration (SD) and diffuse radiation percentage (defined as diffuse solar radiation/total solar radiation, DRP) on sunny days during 1960–2005 were analyzed in 7 urban agglomerations and the whole of China. The results show that the sunny sunshine duration (SSD) has decreased significantly except at a few stations over northwestern China in the past 46 years. An obvious decrease of the SSD is found in eastern China, with the trend coefficients lower than − 0.8. Accompanied by the SSD decline, the sunny diffuse radiation percentage (SDRP) in most stations shows obvious increasing trends during the 46 years. The averaged SDRP over China has increased 2.33% per decade, while the averaged SSD shows a decrease of − 0.13 hr/day per decade. The correlation coefficient between SDRP and SSD is − 0.88. SSD decreased over urban agglomerations (small to large city clusters) in the past 46 years, especially in large cities and medium cities, due to the strong anthropogenic activities and air pollution represented by aerosol option depth (AOD) and tropospheric column NO₂ (TroNO₂). On the regional scale, SSD has an opposite trend from SDRP during 1960 to 2005, and the variation trends of regional mean values of SSD and SDRP in southeastern China are more pronounced than those in northwestern China.