气候变暖背景下太原市霜冻发生特征及其对农业的影响

基于太原市1951-2008年逐日最低气温资料,按轻微、中度和重度3级霜冻强度,分析了太原市霜冻发生的基本特征;采用累积滤波器法结合非参数统计检验方法分析了太原市霜冻的变化趋势;利用异常霜冻指标,分析了太原市霜冻的异常发生情况。结果表明:1)太原市轻微霜冻平均初霜冻日为10月14日、终霜冻日为4月15日,平均无霜冻期为182d。与轻微霜冻相比,中度、重度霜冻平均初霜冻日分别推后9d和23d,平均终霜冻日分别提前11d和24d,平均无霜冻期分别延长20d和47d。2)各级霜冻强度下,初霜冻日在年代际间的变化较为复杂,终霜冻日则表现为20世纪50-70年代偏晚、80年代之后偏早,无霜冻期表现为50-70年代缩短、80年代之后延长为主的变化特点。3)在α=0.05显著水平下,太原市各级霜冻的初霜冻日呈现显著的推后趋势、终霜冻日呈现显著的提前趋势以及无霜冻期呈现显著的延长趋势,以重度终霜冻日提前趋势最显著。4)太原市轻微偏早初霜冻、中度偏晚终霜冻和重度偏早初霜冻发生频率达15%以上,其余各级异常霜冻的发生频率在5%~10%;大多数异常霜冻发生在50-70年代。5)太原市轻微异常初霜冻对秋粮作物的产量影响较小,中度和重度异常初霜冻会使大白菜遭受不同程度的冻害;春播幼苗主要受到特晚终霜冻的影响;冬小麦遭受终霜冻危害的平均频率为5年一遇,尤以拔节后5d内发生的频率最大。     

大同市近50年霜冻及其异常事件变化特征分析

利用1958-2008年大同市逐日最低地温资料,采用线性倾向估计法和正态分布原理分析了大同市近50a霜冻及其异常事件发生趋势。结果表明:初霜冻日的线性倾向率约以1.8d/10a的速度推后,终霜冻日约以1.7d/10a的速度提前,无霜冻期约以3d/10a的速度延长。从霜冻的异常特征分析,大同市初霜冻偏晚、终霜冻偏早及无霜期偏长异常事件发生概率偏多,而且均发生在20世纪80年代以后且呈递增趋势,而其它异常霜冻事件随年代均呈递减趋势。在近年来气候变暖的基础上,分析探讨霜冻的气候变化特征,对提高当地霜冻灾害的预测和防御能力有着十分重要的意义。     

长治农业气候资源的变化特征分析

对1961-2000年长治市11个县（市）平均气温和降水资料的变化特征进行统计分析。结果表明：长治气候趋向变暖，特别是20世纪90年代气温升高明显，冬季增温的贡献最大；降水为减少趋势，从1977年开始降水减少明显，1977—1984年为降水匮乏期，1985—2000年呈波动性减少。进一步分析发现：气候变化导致盛夏农业干旱事件发生的频次增多，90年代几乎每年盛夏出现干旱事件；暴雨过程次数从80年代起逐渐减少，90年代减少明显；80年代初开始终霜冻日期提前，初霜冻日期推迟；70年代起无霜期逐渐延长；稳定≥10℃的活动积温随年代增加。这些变化必将影响到农业生产的布局和结构。     

基于格点资料的1961−2018年中国霜冻灾害时空变化规律

以1961−2018年长时间序列的格点化气象数据替代以往研究中站点数据,通过趋势分析和聚类分析等方法,研究中国区域内适合格点数据的霜冻辨识阈值、霜冻发生时间及霜冻强度的时空变化规律,以在气候变化背景下合理利用气候资源,降低霜冻灾害给农业生产造成的损失。结果表明：（1）日最低气温0℃相比日最低气温2℃作为阈值辨识初/终霜冻和无霜期的空间分布更加合理。（2）1961−2018年中国大部分地区初霜冻日期推后（1～3d·10a−1）,终霜冻日期提前,无霜期增加（1～3d·10a−1）。（3）不同强度的霜冻年累计发生次数在中国北方有微弱增加态势,在南方呈现明显的减少趋势。其中,晚霜冻不同霜冻强度年发生频次高于早霜冻。（4）以霜冻日期和霜冻发生频数为标准进行中国霜冻灾害区划,全国可分为亚热带、暖温带、中温带、寒温带和青藏高原5个分区。其中,以青藏高原不同霜冻日期变化最为剧烈。整体上,中国区域的气候变暖对于霜冻灾害的发生在时间、空间和强度上有明显的减弱效果。     

黄土高原中部冬小麦生长对气候变暖和春季晚霜冻变化的响应

利用位于黄土高原中部的甘肃西峰试验田资料和当地平行气象观测资料,分析了春季气温、终霜冻和冬小麦生长发育对气候变暖的响应特征。结果表明：1981年以来,春季平均气温和平均最低气温分别以1.2℃/10a和1.1℃/10a的速率升高,5月的极端最低气温以1.2℃/10a的速率升高;1997年以来4月极端最低气温波动幅度增大,在气候变暖大背景下2001年和2006年出现了最小值,属于反常年份,冻害严重;终霜日期提前的气候趋势比较明显,速率为3.2d/10a,终霜日地面最低温度表现为波动变化,个别年份出现反常的重霜冻灾害;终霜冻过程的持续日数表现出阶段性增加规律,地面最低温度负积温在反常年份2005-2006年有增强变化;1981年以来冬小麦拔节期以4.5d/10a的速率极显著提前（P〈0.01）,1997年以来提前趋势更加明显,1997-2008年平均拔节期比1981-1996年提前9d。气候持续变暖,冬小麦拔节期提前的速率大于终霜日提前的速率,表明冬小麦春季拔节-孕穗期遭受终霜冻危害的气候风险在增大。     

山西近50年初霜冻的时空分布及其突变特征

基于山西62个测站1961-2010年的逐年初霜日及地面最低温度资料,应用EOF和M-K突变检测方法对山西初霜冻的时空分布及其突变特征进行分析,以期为提高对霜冻的预测、服务能力和有效利用农业气候资源提供参考。结果表明,(1)山西近50a平均初霜冻日在空间上大致呈"5节阶梯"型分布,9月中旬-11月上旬,自北向南相继出现初霜冻,且东部早于西部;(2)山西出现正常初霜冻的概率为62%～82%,从北向南呈"大—小—大"分布;偏早初霜冻出现概率为6%～26%,从北到南呈"小—大—小"分布,中西部是出现偏早初霜冻概率最大的地区;特早初霜冻出现概率为4%～22%,出现概率最大的地区在西部及中东部地区;(3)初霜冻、轻微初霜冻、中度初霜冻和重度初霜冻发生年份大都表现出一致的推后或提前,也存在纬向差异,但总体一致性是山西初霜冻变化的主导特征;(4)M-K突变检测表明,山西近50a平均初霜日在1989年产生明显突变;对全部62个站点的检测表明,59个站点都存在突变,且主要发生在20世纪80-90年代;仅西北部3个站点没有检测出突变;从其区域分布看,北部和南部突变偏早,中部偏晚。     

近50年西藏主要农区霜冻指标的变化特征

以最低气温≤0℃作为霜冻指标,利用西藏9个气象站点1961-2010年逐日最低气温资料,采用气候倾向率、累积距平、信噪比和R/S分析等统计方法,分析西藏主要农区初霜日、终霜日、无霜期和霜冻日的异常气候变化,以期提高对异常霜冻灾害的预测能力,为有效防御霜冻提供依据.结果表明,(1)近50a西藏主要农区部分站点具有初霜日推迟、终霜日提早、无霜期延长的趋势;所有站点的霜冻日均表现为显著的减少趋势,减幅为1.9 ～9.6d/10a(P ＜0.05).(2)20世纪80年代至21世纪初,大部农区表现为初霜日推迟、终霜日提早、无霜期延长和霜冻日减少的年代际变化特征,尤以21世纪初明显.(3)近50a来,主要农区特早初霜冻发生频数为1～5次,以波密最多;特晚终霜冻发生频数为1～6次,仍以波密最多且主要发生在60年代;特短无霜期发生频数为1～7次,以波密最高;特少霜冻日的发生频数为2～10次,主要在21世纪初;特多霜冻日的发生频数为1～7次,多发生在60年代.(4)突变检测表明,拉萨的霜冻日,泽当的终霜日、无霜期和霜冻日以及浪卡子的无霜期和霜冻日发生了气候突变,突变点分别在1992、1991和1998年.(5)根据R/S分析,大部农区终霜日的Hurst指数大于0.5,说明未来终霜日仍将趋于提早,以泽当最为突出;各农区霜冻日Hurst指数均大于0.5,表明未来霜冻日仍趋于减少.     

近50年冬小麦主产区农业气候资源变化特征分析

在冬小麦主产区内选取113个气象站点的1961-2008年逐日气象资料,应用Mann-Kendall突变检测和气候线性倾向率方法,分析冬小麦生育期内农业气候资源变化趋势和特征。结果表明：研究区域近50a冬小麦生育期内≥0℃积温呈明显的增加趋势（P〈0.01）,90年代初期以来,≥0℃积温增加趋势更加显著（P〈0.05）;冬小麦生育期内的降水量变化趋势不显著,也不存在突变现象,但降水量年际间变化较大;冬小麦生育期内参考作物蒸散量的变化趋势不显著,80年代出现弱的减少趋势（P〈0.1）,90年代以后有弱的增加趋势（P〈0.1）;冬小麦生育期内的初霜冻日期呈推迟趋势（P〈0.01）,终霜冻日期呈提前趋势（P〈0.01）,导致霜冻日长度呈减少趋势。21世纪初初霜冻日的推迟趋势、终霜冻日的提前趋势更加显著（P〈0.05）。     

江苏省春霜冻发生时空演变规律及其对春茶的影响

江苏省春霜冻的发生演变有一定的规律,而且对春茶生产的影响明显。利用江苏省35个气象站1961-2008年的观测资料,分析近48a来春霜冻发生演变趋势,并利用1995-2008年苏州洞庭碧螺春茶叶开采期的实际观测资料及相应时段苏州吴中气象观测站的气候观测资料,采用统计分析的方法,建立由温度指标推算茶叶开采期的模型。研究结果表明:近48a来,江苏省平均终霜冻日期呈显著提早、春霜日数呈显著减少的变化趋势;特晚霜冻均出现在1981年之前,偏晚霜冻均出现在1995年以前;终霜期和春霜日数均在20世纪90年代后期发生气候突变;气候变暖虽然使茶芽萌发提前且萌发速度加快,但茶叶采摘期提早的速度不及终霜期。所以,春茶采摘期遭受霜冻的可能性逐渐减小,江苏春茶的春霜危害呈减轻趋势。2-3月上旬≥10℃的活动积温、2月下旬-3月上旬均温之和是决定茶叶开采期的2个关键因子。     

近38年高青县无霜期的气候变化特征分析

利用高青县1972-2009年地面气象观测资料,采用气候统计方法,运用Microsoft Excel计算工具,对高青县霜期气候特征及变化进行了分析。结果表明,近38a来高青县初霜日最早出现在10月5日,最晚出现在11月12日,平均初霜日出现在10月22日;终霜日最早出现在2月11日,最晚出现在4月28日,平均终霜日出现在3月30日;无霜期平均205d,无霜期绝对变率比初、终霜日绝对变率大,终霜日绝对变率比初霜日绝对变率大。12月霜期出现频率最多,1月次之。20世纪70年代初霜期推迟,终霜期提前,无霜期较长;80-90年代初霜期提前,终霜期推迟,无霜期出现近38a来最短时期;2000年后初霜期推迟,终霜期提前,无霜期出现近38a来最长时期。     

1961－2008年广西经济林果寒害演变特征

研究气候变暖背景下寒害的演变特征可为气候变化应对策略的制定提供依据。该文利用广西77个气象站点1961－2008年资料,选择极端最低气温、日最低气温≤5℃累积日数、日最低气温≤5℃积寒、24?h最大降温幅度、日降水量≥5?mm日数构建寒害指数（HI）模型,分析了广西经济林果寒害频率、站次比和强度的年代际变化;并应用GIS推算了寒害强度的空间分布。研究表明：广西经济林果寒害频率、站次比和寒害强度20世纪60和70年代较重,90年代较轻;与气候变暖对应,48?a来广西寒害总体呈减小趋势,但21世纪初（2001－2008年）寒害频率、站次比和寒害强度比90年代增加。广西经济林果商业种植区主要分布在寒害强度为0.24以下的苍梧、蒙山、来宾、都安、巴马、百色等县市以南的大部地区。     

气候变暖对新疆核桃种植气候适宜性的影响

基于新疆102个气象台站1961-2015年逐日平均气温、最低气温、最高气温资料,采用线性趋势分析、累积距平、t检验以及ArcGIS的空间插值技术,对影响新疆核桃种植的关键气候因子（≥10℃积温、最低气温≤-25℃日数、最高气温≥40℃日数、终霜冻日早于≥10℃初日天数）的时空变化特征进行分析的基础上,结合核桃种植气候适宜性区划指标,研究了气候变化对新疆核桃种植气候适宜性及其分布的影响。结果表明：新疆≥10℃积温的空间分布总体呈现“南疆多,北疆少;平原和盆地多,山区少”的格局,最低气温≤-25℃日数有“南疆少,北疆多;平原和盆地少,山区多”的特点,夏季最高气温≥40℃日数为“东部多,西部少;平原和盆地多,山区少”的特点;终霜冻日早于≥10℃初日的天数呈现“西部多,东部少;山区多,平原和盆地少”的格局。在上述气候要素空间分异的综合作用下,新疆核桃种植的气候适宜区主要在塔里木盆地西部平原;次适宜区在塔里木盆地大部和吐哈盆地南部;北疆大部,阿尔泰山、天山和昆仑山区以及吐哈盆地、塔里木盆地东部为核桃不适宜种植区。在气候变暖背景下,近55a新疆≥10℃积温、最高气温≥40℃日数和终霜冻日早于≥10℃初日的天数分别以64.7℃·d·10a-1、0.48d·10a-1、0.120d·10a-1的倾向率呈显著（P＜0.05）增多趋势,冬季日最低气温≤-25℃日数以-0.980d·10a-1的倾向率呈极显著（P＜0.001）减少趋势。上述各要素分别于1986年和1997年发生了突变,受其影响,1997年后较其之前,新疆核桃种植的气候适宜区和次适宜区明显扩大,而不适宜区明显减小,气候变暖对新疆核桃种植总体趋于有利。     

山西省冬小麦种植区霜冻气候指标的时空特征分析

利用山西省冬小麦种植区80个站点1961-2010年地面0cm日温度资料和冬小麦霜冻灾情资料,以地面0cm日最低温度界定霜冻过程,以霜冻过程为尺度构建霜冻的气候指标即过程积霜,分析该气候指标的年际变化及空间分布。结果表明,用年历次霜冻过程积霜和的相对值区分霜冻可能年份与其它年份有较好的效果。轻、中、重霜冻以及全部霜冻过程积霜和多年均值具有良好的空间一致性。对于同一区域,重霜冻积霜和多年均值最大,中霜冻次之,轻霜冻最小。根据地面0cm温度构建的霜冻气候指标,是进行霜冻实时评估和霜冻风险区划的基础。     

近40a黄土高原酿酒葡萄春霜冻气候风险评估

选取黄土高原酿酒葡萄产区13个气象站点1981-2020年春霜冻期(4月1日-5月31日)逐日最低气温观测资料,运用数理统计和空间分析方法,研究不同年代黄土高原酿酒葡萄春霜冻灾害发生站次比、频率、日数、强度及风险,评估黄土高原酿酒葡萄春霜冻气候风险。结果表明：1981-2020年,黄土高原酿酒葡萄春霜冻期平均日最低气温呈极显著上升趋势(P<0.01),气候倾向率为0.42℃·10a^-1;日最低气温极小值呈极显著下降趋势(P<0.01),气候倾向率为-0.75℃·10a^-1;日最低气温极小值的气候倾向率负值主要分布在产区北部或南部零星地区,左权地区降温(0.76℃·10a^-1)达显著水平(P<0.05)。黄土高原轻度春霜冻发生站次比下降,中度、重度及综合春霜冻上升;轻度、中度春霜冻频率和日数降低,重度春霜冻频率、日数增加,且重度春霜冻强度呈显著增加趋势(P<0.05),春霜冻综合频率、日数降低,强度呈显著增加趋势(P<0.05);各级春霜冻频率、日数、强度自西南向东北增加。黄土高原酿酒葡萄气候...     

西北地区晚霜冻结束日的气候变化特征及其影响因子

利用西北地区135个测站,1961-2009年历年逐日地面最低气温和NCEP/NCAR资料,采用线性趋势分析、M-K检验、子波分析、功率谱和合成分析等方法,对近49a西北地区晚霜冻的气候变化特征进行研究.结果表明,研究区晚霜冻结束日期具有较大的空间差异,青海高原晚霜冻结束最晚,其次是北疆—河西走廊—宁夏,陇东—陕北,结束最早区为南疆和陇南—陕南.全区平均以1.9d/10a的速率提前,其中45％的站点显著提前(P＜0.05),提前最大的地区在青海西北部—南疆东部,达5～8d/10a.20世纪90年代中期以后,西北地区晚霜冻结束早且年际变化小,1997年有明显的突变现象,近49a来晚霜冻有显著的2.4a和2.7a周期.表明在全球变暖背景下,西北地区晚霜冻的结束逐年提前,但近10a呈推迟趋势的站有所增多;影响西北地区晚霜冻的环流特征量主要有北非副高和极涡,与北非副高呈负相关,与极涡呈正相关.近10a晚霜冻结束偏迟的原因可能与极涡面积增大和北非副高面积减小有关;5月500hPa高度场合成分析表明,晚霜冻结束偏早年,亚洲北部盛行纬向环流,东亚大槽浅,西北地区受蒙古高压脊控制,不利于降温天气出现;晚霜冻偏迟年,亚洲北部盛行径向环流,西北地区上空不断有来自西北欧滑下的冷空气,易形成强降温天气.     

基于小波变换的最大冻深期气温与土壤水盐特征分析

土壤冻融过程中水分和盐分的耦合迁移一直是土壤水科学研究的难点和热点。为了解最大冻深期日最低气温与土壤水盐的尺度变化关系,该文利用墨西哥帽小波变换分析方法对内蒙古河套灌区1994-2006年最大冻深期(2月)日最低气温、0～40cm土层平均水分和盐分的时间-频率的尺度变化特征进行了分析。结果表明:在所研究的时间域内,该地区最大冻深期日最低气温、土壤水盐变化具有周期性特征;最大冻深期日最低气温以3a周期振动最强,土壤水盐均以2a周期振动最强;日最低气温、0～40cm土层水分和盐分有比较好的对应关系,即气温偏高期对应水分偏低期和盐分偏高期;日最低气温、0～40cm土层水分和盐分的周期性突变点位于1997年和2000年左右;盐分表现出不同时间尺度的振动变化,较日最低气温和水分变化更为复杂。该研究可为进一步研究干旱寒冷地区节水改造和盐渍化的防治提供参考。     

气候变暖背景下江苏省水稻热害发生规律及其对产量的影响

根据江苏省1960-2009年常规气象资料和1980-2009年水稻生育期观测数据,利用温度距平、气候倾向率和M-K检验法研究江苏省不同区域的气候变暖特征,并分析江苏省水稻热害的时空分布规律及其对产量的影响,探讨气候变暖对江苏省水稻热害发生的影响。结果表明:(1)江苏省水稻热害主要发生在拔节-孕穗期和抽穗-乳熟期,苏南地区发生频次最高,淮北和苏北沿海最少。(2)江苏省水稻热害发生频次有明显的13a和3a周期,前者为主周期,后者为副周期。(3)1960-2009年,江苏省平均气温倾向率为0.2775℃.10a-1(P<0.01),气候变暖明显;20世纪60年代气温开始下降,80年代达最低值,之后开始变暖,21世纪前10a达最高值;江苏省水稻热害发生趋势与气温变化基本一致,80年代发生次数最少,21世纪前10a发生次数最多。(4)7-8月平均气温高的年代,热害发生次数则多,淮北地区20世纪60年代气温最高,热害发生次数也最多,其它地区近10a气温最高,热害次数最多。(5)从年际变化看,气候偏暖的年份,水稻热害多,产量相应低,说明气候变暖是造成水稻热害频次上升、产量下降的重要原因。     

浙江茶树春霜冻发生规律及其与太平洋海温的遥相关分析

利用浙江省68个气象站1971-2013年的最低气温观测资料,定义茶树早春可能受冻害的气象指标,应用Kriging空间分析法和气候统计方法对43a来霜冻的时空分布特征和演变趋势进行分析;并结合同期太平洋海温资料,采用相关分析和奇异值分析方法(SVD),研究茶树春霜冻发生与太平洋海温的遥相关关系。结果表明,浙江省茶树春霜冻日南少北多,由东南向西北逐渐增加,霜冻总天数和强度影响最严重的区域均出现在浙北,尤以浙西北山区严重,而浙南地区和金衢盆地较轻;43a来霜冻总发生日数基本呈震荡变化,但仍具有明显的阶段性特点,20世纪90年代中期以前霜冻日数普遍较多,90年代后期开始霜冻发生天数较少,但近年又呈现增加的趋势;浙江省茶树春霜冻与前一年南太平洋关键区(130°-170°W,18°-28°S)的8-9月海温呈显著负相关关系,即前一年8-9月该区海温异常偏高(低),则当年霜冻偏少(多),因此,该关键区海温场的异常变化是预测霜冻异常的一个重要前兆信号,研究结果可为浙江省茶树春霜冻的预报提供参考。     

连云港市大樱桃种植的气候条件分析

利用连云港市1971-2008年气象观测资料,结合大樱桃生长发育情况,分析连云港市气候条件与大樱桃生长的利弊关系,重点讨论了影响大樱桃生长的主要气象灾害发生规律及特点。结果表明:连云港市气候条件适宜大樱桃生长,特别是果实成熟期4-6月,温高雨少光足,昼夜温差大,可以保证大樱桃的优良品质。但易遭遇春霜冻、干旱、高温、冰雹等危害。在气候变暖的趋势下,连云港市春霜冻害呈提早结束、总体减轻趋势,但终霜日仍然可能偏晚出现;气候变暖也促使作物生育期普遍提前,大樱桃萌发后抗寒能力下降,一旦遇到偏晚出现的霜冻,危害极重。降雹主要集中在4-8月,且以5-6月最多,此时正值大樱桃开花-果实成熟期,冰雹极易造成减产。此外,连云港3-4月、6月中旬-7月上旬易发生干旱天气,影响大樱桃花芽分化。夏季暴雨也是影响大樱桃生产的气象灾害之一。     

黑龙江省近45年积温变化及积温带的演变趋势

选取黑龙江省80个地面气象站1961-2005年≥10℃积温资料,研究黑龙江省积温变化及其引发的积温带变化和演变趋势.积温用逐日平均气温通过5日滑动平均方法计算得出,采用Mann-kendall方法进行突变检验.结果表明:随着全球气候变暖,近45a黑龙江省≥10℃积温呈明显增加趋势;积温的年代际变化显示出20世纪70年代略有减少、而后显著增加的变化趋势;M-K检验结果显示,积温在1993年发生突变性增加.由于黑龙江省≥10℃积温的累进增加,全省≥10℃积温带出现明显的北移和东扩,其中,第一积温带北移最明显,平均达0.5个纬距,第三积温带东扩最明显,达2个经距.