长江流域一季稻高温热害分布特征及风险分析

基于长江流域一季稻区75个农业气象观测站观测数据和逐日气象数据,建立典型高温年份一季稻灾损和高温热害表征因子关系,筛选关键致灾因子、构建高温热害致灾等级指标,分析一季稻热害致灾时空分布规律。以多种分布函数对高温致灾因子序列进行拟合,筛选最优分布函数,综合热害强度及其风险概率进行高温热害致灾风险分析。结果表明:一季稻高温热害致灾程度与高温过程的日最高温度关系显著,以38.9℃、39.5℃、40.2℃、41.5℃为轻度、中度、较重、重度致灾热害的阈值。20世纪60至80年代致灾热害发生范围和次数减少,90年代稍有增加,21世纪后明显增大;致灾热害基本以轻度、中度和较重等级为主,80年代发生站次较少,重度致灾热害发生较少、21世纪后明显增加。重庆中部和北部为高温致灾热害发生的高频区。综合致灾强度和风险概率的致灾较高风险区主要集中在重庆和四川盆地东部地区。整体看,一季稻高温致灾热害范围和强度将呈扩大增强的趋势,需采取一定防范管理措施以应对气候变化、保障粮食稳产高产。     

长江中下游地区一季稻高温热害时空变化及其风险评估

利用长江中下游83个气象台站1961-2012年的气温资料和区域内136个县一季稻种植面积、产量等资料,分析了一季稻高温热害发生的时空变化特点,并对高温热害进行了风险评估。结果表明,近52 a来,长江中下游一季稻各级高温热害发生频次的年际变化均呈开口向上的抛物线型。其中,1980-2012年高温热害发生的总频次以14.10次/10a的趋势增加。从高温热害发生频次的地域来看,湖北、湖南和江西3省多且危害程度重,安徽、浙江两省次之,而江苏省最少也最轻。高温热害发生概率高值区主要分布在湖南省南部和江西省南部,概率达40%以上。高温热害灾损率高值区出现在湖北巴东、湖南衡阳、江西吉安,灾损率为10%~14%。高温热害风险度以江西、湖南两省的南部地区较大,极值出现在湖南衡阳为0.36。在全球气候持续变暖的背景下,一季稻高温热害风险度将继续升高。     

华北农牧交错带极端高温时空分布特征

利用华北农牧交错带及其附近32个气象站点1961-2012年的逐日最高地面气温资料,采用去趋势波动分析法确定了极端高温事件的阈值,分析了华北农牧交错带极端高温日数和极端高温日平均最高气温的时空动态变化特征。结果表明:52a来,华北农牧交错带极端高温主要集中于5-8月,年均极端高温日数为1 d,极端高温日平均最高气温为36.9℃,两者分别从20世纪80和90年代由负距平转为正距平,均存在25~30 a的显著振荡周期;极端高温在空间分布上具有海拔依赖性,极端高温日数有显著的代际变化特征,并以20世纪90年代为界呈现两种不同的分布形态,极端高温日平均最高气温分布相对稳定;21世纪最初的12 a,华北农牧交错带各站点极端高温日数、极端高温日平均最高气温均呈增大的趋势。     

长江中下游地区双季早稻冷害、热害时空特征分析

以长江中下游地区48个站点1961-2012年的气象资料为基础,利用统计分析、Mann-Kendall和小波分析的方法研究了早稻生长季前期冷害、后期冷害、后期热害的时空变化。结果表明:(1)52年来早稻生长季气温呈极显著升高趋势(0.5℃/10a);(2)前期冷害和后期冷害均从2000年初开始出现减弱趋势,后期热害从2000年初开始有显著增强趋势;(3)空间分布上,前期冷害高风险区基本与山脉地形特征相吻合,而后期冷害与水系的分布相关性很高。     

1971-2010年河南省夏季高温日数的变化趋势分析

基于河南省109个气象站1971-2010年夏季(6-8月)逐日最高气温和平均气温资料,采用气候统计学分析方法,分析了近40年河南省夏季≥35℃、≥38℃和≥40℃高温日数的时空特征及可能的变化趋势.结果表明:1971-2010年河南省夏季3个等级高温日数在空间上呈现出豫西北高海拔和豫东南低海拔地区较多,其它地区较少的分布特征,高值中心位于豫西地区的偃师附近,在时间上无显著的线性变化趋势,但是在年代间呈现出“多-少-多”的变化特征,最近10年夏季高温日数最多;从各台站趋势变化的空间分布看,豫西北海拔较高地区台站呈增加趋势的较多,豫东和豫西南台站呈减少趋势的较多.夏季平均气温和≥35 ℃(r =0.58,n=4360)、≥38℃(r=0.39,n=4360)以及≥40℃(r=0.27,n=4360)高温日数均呈显著正相关.在全球气候变暖背景下,未来河南省高温日数将可能进一步增加,特别是≥35℃的高温日数.     

西安高温热害人口暴露量及其受灾指数预估研究

基于2005-2019年西安市下属气象站气象要素日值数据集中的气温数据,以中国气象局颁布的高温强度等级划分标准,计算了西安市2005-2019年高温频次和高温有效积温。采用辐射传输方程法对Landsat8OLI＿TIRS系列遥感影像进行温度反演,分析了西安市高温热害空间分布特征。利用统计年鉴数据,计算了2010-2019年西安市高温热害人口暴露总量及人口受灾指数。以高温有效积温为致灾危险性指标,人口受灾指数为暴露性指标构建高温热害人口暴露脆弱性曲线。结果表明：2005-2019年西安市共有360个高温日,年均24天,集中分布于6-8月;高温有效积温呈多年波动变化。研究区内地表温度区域分异显著：总体呈北高南低的特征。2010-2019年,西安市高温热害暴露人口总量逐年下降,由545.94万人下降至467.96万人,年平均下降率为1.798%。高温热害暴露人口脆弱性曲线显示：人口热害受灾指数随高温有效积温升高呈线性下降趋势。根据预测结果,西安市高温热害暴露人口到2050年将减少至124.09万人,高温热害人口受灾指数降至0.08。     

早稻高温热害强度指数构建及气候危险性评价

为了对旬、年等时间尺度早稻高温热害进行定量化对比分析,以及对江南华南早稻区高温热害气候危险性进行时空细化分析评估,本文基于早稻高温热害行业规范,通过匹配1981—2016年江南华南早稻高温敏感发育期与高温天气过程,形成高温热害过程数据库;在此基础上,考虑不同等级高温热害达标强度、有效天数以及可能影响权重,构建了早稻高温热害强度指数;此外,基于旬高温热害强度分级以及不同强度等级出现概率加权,构建了旬高温热害气候危险性指数并分析了江南华南早稻区6—7月逐旬高温热害气候危险性。1981—2016年江南和华南早稻高温热害强度的变化分析结果表明,6月下旬、7月上旬以及抽穗至灌浆期高温热害强度指数呈现增强趋势,而7月中旬江南大部地区高温热害强度指数呈现减弱的趋势。2003年和2013年两个典型高温热害年份相比,2003年高温热害范围较大,其中7月上旬高温热害范围扩大且强度突增;2013年高温热害范围和强度整体较2003年偏小,但高温热害出现较早,6月中旬湖南东部、江西大部即出现了高温热害,这与当时出现了较大范围的高温天气以及该地区早稻较早进入了抽穗期是共同关联的。江南华南早稻区6—7月逐旬高温热害的气候危险性分析结果表明,7月上中旬为江南、华南早稻高温热害危险性最高的两旬,并且江南早稻高温热害的气候危险性整体大于华南地区;7月上旬湖南中部的部分地区、江西中部和东北部、浙江中部和福建中部等地为高温热害高危险区;7月中旬江西中部高危险性区域明显收缩,但浙江中部高危险性区域扩大。本文所研建的高温热害强度指数可以为任意时段或旬、月和过程等特定时段高温热害评估提供定量化评价技术方法,江南华南逐旬高温热害气候危险性评估可为细化的早稻高温热害防御和风险规避提供理论依据。     

高寒区温度三因子的时间变化及其与水稻产量的关系研究

利用高寒区——黑龙江省44个气象观测站1980-2014年气象资料和水稻单产资料,以旬为时间单元将生长季(5-9月)划分为15个研究时段,引入日平均气温、最低气温、最高气温3个温度因子,采用数理统计方法,研究温度三因子的时间变化趋势和突变特征,并构建温度因子与水稻产量的相关关系。结果表明:(1)1980-2014年间,研究区作物生长季内各研究时段温度三因子随时间总体以升高为主,其中最低气温升温显著。5-6月是温度升高较快时期,升温形势表征为最低气温与最高气温升温显著不对称。(2)1980-2014年间,5月中旬至下旬、6月下旬至7月中旬、9月中旬至9月下旬有气温因子发生突变,突变主要发生在1980年代末至21世纪初,突变后升温剧烈,升幅为1.2~2.2℃。(3)研究期间,研究区水稻生长季内大部研究时段的温度因子与水稻单产相关显著(P0.01,P0.05),5-7月是温度三因子与水稻单产相关最显著的时间段,其中最低气温与水稻单产相关最显著。(4)1980-2014年间,在不同研究时段内,温度单因子均与水稻单产呈正相关,表明在一定温度范围内,温度对产量的影响为正效应。温度各因子每升高1℃,水稻单产升高幅度为307~722 kg/hm2。     

近50年江苏省夏季高温热浪的时空分布特征分析

根据江苏省1955-2007年7-9月逐日最高气温资料,分别以日最高气温≥35℃的高温天数、持续3d、5d的高温过程、平均最高气温为指标,建立了各站点的高温日数、高温强度的时间序列。分析发现,该省20世纪90年代中后期以来处于一个偏热期,苏州等城市近几年高温次数明显增加,而西南区域南京等城市夏季的最高气温则有下降趋势;同时,运用小波分析方法对该省高温时空分布的周期性进行了分析,结果表明,江苏省年平均最高温度变化中5～6a的周期振荡在各地区中反映得比较明显。     

云南春末夏初干旱的气候特征

利用云南124个测站1961-2005年4-5月的月降水量及气温资料,采用EOF方法及离散功率谱方法,分析了云南4-5月的降水总量及平均气温的时空变化特征及其变化周期,得到了如下结论:(1)降水场与温度场具有相似的空间分布特征,全省一致性分布型.这种分布型存在明显的年际变化特征,500hPa环流差异明显.(2)全省平均降水量与平均温度具有明显的年际变化特征.1963年是近45年中的降水最少年,2004年则是降水最多年.1969年是近45年平均气温最高年,1990年则是气温最低年.(3)全省平均降水量与平均温度也具有明显的年代际变化特征.20世纪60和90年代高温低湿;70和80年代低温高湿;2001年以后转入高温高湿.2005年春末夏初的干旱就是发生在高温高湿气候背景下的较为异常的气候事件.(4)降水量存在明显的2～3年左右的年际变化周期,同时也存在明显的15年的年代际变化周期.平均气温2～5年左右的年际变化较为明显,而较长时间的年代际变化周期较弱.     

什么是高温灾害

在气象上高温通常指日最高气温达到或超过35℃的天气,盛夏季节特别是7～8月,在副热带高压控制下,出现高温酷热天气,给人民生活带来很大影响。目最高气温大于等于35℃时,被称为高温日,连续5天以上最高气温大于或等于35℃时被称为持续高温,一个月内高温天气超过5天则被称为高温月。     

山西省夏季极端高温的时空变化及特征分析

利用山西省67个国家气象观测站1971-2020年夏季6～8月的日最高气温数据,依据百分位法计算、统计得到山西省夏季极端高温阈值、强度和天数,并通过反距离加权法、克里金法、薄盘光滑样条法插值得到山西省夏季极端高温阈值、强度的空间变化规律,评价了极端高温综合强度;在此基础上通过Theil-Sen法分析了山西省夏季最高气温的变化规律,并通过Mann-Kendall法对最高气温进行突变检验。结果表明：1971-2020年山西省夏季极端高温阈值变化范围为29.4～37.7oC,强度为30.2～38.4oC,自北向南递增;1971年以来山西省夏季极端高温天数为5.8～8.0 d·a^-1,晋南>晋北>晋中,晋西>晋东,1997年前及2011年前后极端高温综合强度较弱,而1997-2011年及2011-2020年极端高温综合指数变化幅度加大,极端性整体增强;山西省夏季最高气温整体呈显著上升,平均上升速率为0.3oC·10 a^-1,晋北、晋中和晋南上升速率分别为0.3oC·10 a^-1、0.3oC·10 a^-...     

华北平原气候变暖对气象灾害发生趋势的影响

利用华北平原1961-2005年逐日平均气温,最高、最低气温和降水资料,从强度和频率两方面对比分析了该平原地区1961-1991年(Ⅰ阶段)和1992-2005年(Ⅱ阶段)的高温、低温、旱、涝及暴雨灾害事件发生频率和强度的空间变化特征。结果表明:年平均气温在1992年发生变暖突变,气候变暖使得华北平原北部、东部大部分地区高温频率、强度增大,南部减小;低温频率、强度在整个研究区域内减小明显,河北西南部、河南东部以及山东半岛频率减小幅度较大,北部低温强度减小幅度大于南部;不同等级旱灾的发生频率在整个华北平原都有所增大,北部尤其明显,涝灾发生频率增大的区域主要在东部和南部;北京以北、山东中部以及河南大部分地区暴雨发生频率在气候变暖后增大。     

白背飞虱种群数量与气象要素关系的统计分析

研究了白背飞虱种群数量与气象要素之间的关系。相关分析表明：白背飞虱种群数量与最高气温、最低气温和相对湿度均呈指数相关;与平均气温的最优曲线估计为S曲线,其中最低气温达到极显著水平,最高气温、相对湿度和平均气温达到显著水平。而偏相关分析则表明：气象要素对白背飞虱种群数量变化的影响大小依次为最高气温、平均气温和最低气温,其偏相关系数分别为-0．3100,0．2689和-0．2646,其余3个要素,降水量、相对湿度和日照时数的不相关概率介于39．9％至82．6％,远未达到5％的显著水平,说明分析方法不同可导致分析结果出现差异。     

江苏高温热害对水稻的影响及成因分析

为了探究全球气候变暖造成的高温热害导致水稻产量结构变化的规律及其影响程度,以江苏省为例,利用通径分析的方法,分析了夏粮产量与表征热害的3个指标,即最高温度、平均温度和相对湿度等因子的关系,及其对夏粮产量的直接和间接影响。并且通过相关普查方法和滑动相关检验法进行稳定性检验,确定大气环流特征量与水稻高温热害指标间的显著性关系,以分析高温热害发生的环流原因。结果表明:日最高温度≥35℃的日数对水稻穗粒数的影响最为直接,且影响程度最大,日平均温度≥30℃日数主要是间接作用。而对水稻千粒重来说,日相对湿度≤70%的日数影响最为直接,且影响程度最大,日最高温度≥35℃日数主要起间接作用。可通过对前一年11-12月南海副高强度指数的平均值和当年2-3月北美副高面积指数平均值的预报,来提前预测7月下旬至9月上旬≥35℃的高温日数。     

气候疯狂变暖还将持续吗？

“昔日三九、四九冰上走,今年三九绿杨柳,又是一个暖冬年啊！”这是人们面对今冬暖和天气发出的惊叹。人们不禁在问:“地球气候增暖还将持续吗?” “世界气象组织”近日发布新闻公报说,2001年是“世界气象组织”自1860年有气象记录以来居第二位高温年,气温略低于1998年。以1961—1990年世界平均气温为标准计算,2001年气温超过平均值0.42摄氏度。141年来,世界曾出现过23个高温年,仅20世纪90年代就有9个高温年。20世纪的100年中,全球变暖是一种普遍现象,气温比19世纪上升0.6摄氏度以上,20世纪最后25年,地表温度升高的速度较前75年加快3倍,其中有22年高温年。     

中国高温致灾危险性时空格局预估

应用PRECIS模式模拟的气候情景数据,选取高温日数和热浪日数两个指标,对IPCC SRESB2情景下未来我国高温致灾危险性时空格局进行了预估。结果表明:在近期(2011-2040)、中期(2041-2070)和远期(2071-2100),全国年均高温日数从基准时段(1961-1990)的10.2d将分别增加到17.3d,22.6d和28.4d,年均热浪日数从基准时段的11.5d分别增加到22.6d,30.6d和39.0d;除了青藏高原,全国大部分地区的高温致灾危险性等级均有不同程度的提高,其中高温致灾危险性等级高于4级(包括4级)的地区在基准时段仅占全国总面积的3.8%,在近期、中期和远期将分别扩展到全国总面积的29.9%,51.3%和63.0%。     

宁夏回族自治区干旱致灾危险性时空变化特征

基于宁夏地区22个气象站1971-2011年月降水量和月平均气温资料,综合考虑降水和蒸发,引入标准化降水蒸散指数(SPEI),分析该地区气象干旱变化情况,并在此基础上通过构建SPEI值与干旱等级的加权综合评价模型,评估该地区干旱致灾危险性,剖析其时空变化特征。结果表明:宁夏地区气象干旱呈显著加重趋势,年均SPEI值1972-2011年以0.37·(10a)-1的速率显著减小;该地区气象干旱呈现自南向北逐渐加重的空间分布格局,且干旱加重速度呈现由中部干旱带向南北分别递增的空间变化特征。1972-2011年,宁夏地区干旱致灾危险性呈显著增大趋势,干旱致灾危险性指数近40年减小速率为0.12·(10a)-1;该地区干旱致灾危险性在空间分布上表现为北部引黄灌区高于中南部地区,且危险性的增速呈现中部较缓、南北较快的空间变化特征。     

江南地区茶树高温热害时空分布特征及风险区划

为研究江南茶区茶树高温热害的时空演变特征及其风险区划。利用江南地区87个气象观测站1957-2007年逐日气象资料,结合前人研究成果,提出了茶树高温热害致灾的气象指标;利用Matlab,Arc GIS9.3及小波分析法统计并分析了51a高温热害的时空分布与多时间尺度变化规律;根据灾害等级发生的频次及强度,构建了高温热害风险指数,并利用该指数对江南地区茶树进行了风险区划。结果表明:(1)江南地区茶树轻度、中度、重度、总热害分布差异显著,基本上呈现南高北低的态势。(2)分析期内,各级灾害年际变化幅度大,呈现出先减小后增加的趋势。(3)各等级灾害存在明显的多尺度特征。(4)茶树高温热害发生的高值区主要分布在浙江金华—龙泉—衢州一带、江西景德镇—樟树—宜春以南大部分地区。该研究结果可为我国南方茶树种植布局和气象灾害防御提供参考。     

基于卫星遥感与气象站点数据的水稻高温热害监测和评估模型的改进

水稻是我国的三大粮食作物之一,对我国的粮食安全至关重要。随着近年来气候变暖愈演愈烈,水稻高温热害的发生也更加频繁,水稻高温热害已成为重大农业气象灾害。加强高温热害监测和预警技术研究已迫在眉睫。为此基于卫星遥感与气象站点数据建立了水稻高温热害监测和评估模型,模型可在全研究区域范围内,选择水稻生长季内的任意时段,对这时段内正处于抽穗开花期水稻的高温受害情况进行监测和评估。随着研究的深入,对上述模型进行如下的完善:(1)加入新的数据源提高气温反演的精度;(2)在监测和评估结果图像中增加水稻高温热害不同等级发生次数统计结果。