黑河流域参考作物蒸散量与气象因素的相关关系研究

【目的】研究黑河流域参考作物蒸散量(ET_0)与气象因素间及各气象因素间的相关关系,精确估算和预测黑河流域ET_0.【方法】基于黑河流域17个气象站点1960-2014年逐日气象资料,在利用Penman-Monteith公式计算逐日ET_0的基础上,分析ET_0与气象因素的年际变化特征,将通径分析法和主成分分析法相结合,从线性关系和方差贡献2个角度综合探讨ET_0与气象因素间及各气象因素间的相关关系.【结果】近55a间黑河流域年均ET_0、平均温度和降水量呈增加趋势,平均相对湿度、平均风速和日照时数呈递减趋势.平均温度和平均风速间以及平均相对湿度、日照时数和降水量间线性关系显著,平均相对湿度主要受平均温度的主导影响;线性关系和方差贡献分析气象因素影响程度结果基本一致,影响程度排序:平均相对湿度>降水量>平均风速>日照时数>平均温度.【结论】单因素作用方面平均相对湿度为影响ET_0变化的主要因素,平均温度主导平均相对湿度的变化,多因素共同作用方面日照时数与降水量相组合是ET_0波动性变化的主导因素,多方面的共同作用造成黑河流域ET_0呈上下波动式的增加趋势.从不同角度综合分析能更全面探寻ET_0与气象因素间及各气象因素间的相关关系,为ET_0的变化特征提供科学依据.     

江淮区域农田参考作物蒸散量变化特征及其成因分析

为深入了解江淮区域农田参考作物蒸散变化特征及其对气候变化的响应,利用联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,简称FAO)推荐的Penman-Monteith模型和位于江淮区域的安徽省滁州地区7个站点1961—2017年逐日气象观测资料计算该地区的参考作物蒸散量(ET_0),在分析ET_0区域时空变化特征的基础上,探讨影响区域农田ET_0的主导气象因子。结果表明,研究区域ET_0的年平均值为993.8 mm,夏季最大,春、秋季次之,冬季最小,空间上呈西北大东南小的分布特征。ET_0的年际变化呈显著减小趋势,变率为-1.41 mm/年,从季节上看,除春季略有增大外,其余3季均呈减小趋势,其中夏季的减小趋势最明显,ET_0的减小趋势是一个突变现象,突变点为1972年。气温和相对湿度的变化引起ET_0的上升,为正贡献;风速和日照时数的变化引起ET_0下降,为负贡献,其中风速是该地区ET_0变化的主导气象因子。探讨江淮区域农田参考作物蒸散量对气候变化的响应,对加强该区域农业灌溉效率和优化农业水资源配置具有重要参考意义。     

近41a白洋淀湿地潜在蒸散量变化分析

利用白洋淀湿地内的安新气象站1972-2012年的逐日气象数据,运用趋势分析、标准差、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法,分析了白洋淀湿地的潜在蒸散量变化特征,结果表明：近41a来,白洋淀湿地的潜在蒸散量呈下降趋势,其中,年际、春季和秋季的潜在蒸散量随时间的变化减少明显,在对各季节潜在蒸散量的波动分析中,夏季的波动性最大,冬季的波动性最小;该湿地潜在蒸散量随时间的变化存在突变减少过程,其中,年潜在蒸散量在1988年下降显著,夏季在2001年下降显著,秋季在1991年下降显著;年潜在蒸散量存在8-10a的周期变化特征,春季潜在蒸散量存在5-7a左右的变化周期,夏季存在准8a左右的周期变化特征,秋季在90年代后存在准8a左右的周期特征,冬季存在准10a的变化周期。     

新疆玛纳斯河流域潜在蒸散量年代际变化特征研究

为了阐明新疆玛纳斯河流域潜在蒸散量年代际变化特征,本研究通过分析玛纳斯河流域5个气象站点1961-2014年的逐日气象资料,运用联合国粮食与农业组织(FAO)推荐的Penman-Monteith模型来计算参考作物蒸散量,利用累积距平、Mann-Kendall突变分析法、偏相关分析与贡献率等方法计算其特征变化。结果表明,潜在蒸散量在20世纪90年代达到最低,自2000年开始增加。春季和全年潜在蒸散量变化趋势一致,夏季、秋季潜在蒸散量呈减少趋势,冬季潜在蒸散量无明显变化;通过Mann-Kendal突变分析法检验表明,夏季、秋季潜在蒸散量突变时间分别为1986年、1980年,而春季、冬季不存在突变点;风速、气温是全年及季节潜在蒸散量变化的主导因素。     

1976～2015年邯郸市潜在蒸散变化特征与影响因子分析

为了揭示复杂自然地理条件下邯郸市潜在蒸散变化的特征,利用1976²015年邯郸市16个观测站逐日气象资料,采用Penman-Monteith模型计算各气象台站的逐日潜在蒸散量,利用线性趋势、相关系数、多项式拟合和MannKendall等方法,分析了邯郸市潜在蒸散变化特征,并运用偏相关分析法,探讨了影响潜在蒸散的主要气象要素。结果表明:邯郸市潜在蒸散呈北多南少分布;夏季潜在蒸散最多,其次为春季,冬季最少。近40年来,邯郸市16个站点中除武安站外,潜在蒸散均呈减少趋势,尤以东部平原地区突出,减少趋势基本维持在30 mm/10年;西部山区减少趋势相对较弱。区域平均潜在蒸散在21世纪10年代初期有所增加,并维持在平均水平。年潜在蒸散突变年份为1985年,夏秋季潜在蒸散突变年份为1992年。影响年和夏秋季潜在蒸散的主要气象因子为日照时数,影响春冬季潜在蒸散的气象因子在西部山区主要为风速,东部平原则主要为相对湿度。     

1976～2015年邯郸市潜在蒸散变化特征与影响因子分析

为了揭示复杂自然地理条件下邯郸市潜在蒸散变化的特征,利用1976~2015年邯郸市16个观测站逐日气象资料,采用Penman-Monteith模型计算各气象台站的逐日潜在蒸散量,利用线性趋势、相关系数、多项式拟合和MannKendall等方法,分析了邯郸市潜在蒸散变化特征,并运用偏相关分析法,探讨了影响潜在蒸散的主要气象要素。结果表明:邯郸市潜在蒸散呈北多南少分布;夏季潜在蒸散最多,其次为春季,冬季最少。近40年来,邯郸市16个站点中除武安站外,潜在蒸散均呈减少趋势,尤以东部平原地区突出,减少趋势基本维持在30 mm/10年;西部山区减少趋势相对较弱。区域平均潜在蒸散在21世纪10年代初期有所增加,并维持在平均水平。年潜在蒸散突变年份为1985年,夏秋季潜在蒸散突变年份为1992年。影响年和夏秋季潜在蒸散的主要气象因子为日照时数,影响春冬季潜在蒸散的气象因子在西部山区主要为风速,东部平原则主要为相对湿度。     

1961—2008年新疆克拉玛依市气候变化分析

根据新疆克拉玛依市气象站1961—2008年的历史气候资料,采用气候倾向率、累积距平、t检验和Morlet小波等方法,对1961—2008年的年平均气温、降水量、日照时数和年平均风速以及年潜在蒸散量和地表干燥度等要素的变化趋势和变化特征进行了研究,结果表明：①1961—2008年克拉玛依市年平均气温和降水量呈上升趋势,日照时数和年平均风速呈减小的趋势,气候总体呈“暖湿化”趋势;②潜在蒸散量与日照时数和平均风速呈极显著的正相关关系,与年降水量呈极显著的负相关关系,但与气温的相关性不显著。受各气候要素变化的综合影响,1961—2008年,克拉玛依市潜在蒸散量和地表干燥度呈显著的减小趋势;③突变检测表明,克拉玛依市年平均气温、降水量分别在1988年发生了突变性的升高,而风速、潜在蒸散量和地表干燥度分别于1988年、1983年和1986年发生了显著的突变性减小,日照时数未发生突变。综合各要素的突变特征,可以确认,克拉玛依市的气候于1986—1988年发生了“暖湿化”的突变;④各要素分别存在4～22a的不同时间尺度的周期性变化。     

榆中县近42年降水突变及周期变化分析

【目的】掌握黄土丘陵区降水特征、趋势变化和周期演变规律.【方法】利用榆中1971-2012年的日降水量资料,采用Mann-Kendall法和小波分析等方法,对榆中42a来的降水变化和突变现象进行了研究.【结果】近42a来区域年降水量变化在231.1~555.5mm,整体呈现减少趋势,气候倾向率为-3.68mm/10a,1971-1979年属于降水最多的年代,榆中年降水量的突变不太明显.四季降水量变化呈现不同的趋势,其中春季和冬季降水量呈现增多的趋势,夏季和秋季降水量呈现减少的趋势.四季降水突变情况有所差异.夏季降水从2009年开始发生了由多到少的突变.秋季降水在20世纪80年代初发生了突变.春季和冬季降水量没有发生突变.区域年降水量存在21a的最强显著周期和28a、8a的尺度变化周期,且8a尺度是榆中最稳定的变化周期.【结论】黄土高原丘陵区降水呈下降变化趋势,具有一定的周期和规律变化.     

我国西南地区近56年参考作物蒸散量的敏感性分析

参考作物蒸散量(ET_0)是水文气象研究及水资源管理规划中的重要参数。基于1960—2015年我国西南地区96个气象站的逐日相对湿度(RH)、日照时数(n)、风速(u)、最低温度(T_(min))、最高温度(T_(max))和平均温度(T_(mean))资料,采用1998年联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的Penman-Monteith公式,计算近56年研究区的ET_0,并分析ET_0对各气象因子的敏感系数。结果表明,近56年我国西南地区的平均ET_0为1 027.11 mm,在空间分布上表现为自东北向西南方向逐渐增大;全区ET_0对气象因子敏感系数的绝对值排序为RHnT_(max)T_(mean)uT_(min),在空间分布上,RH、n、u敏感系数在研究区西部较高,T_(max)敏感系数在以云贵高原的元江、广西盆地的北海为中心的地区较高,T_(mean)敏感系数在研究区东部及云贵高原西南部较高,T_(min)敏感系数在广西盆地地区较高;RH、T_(max)、u、T_(min)敏感系数呈上升趋势,其中T_(max)敏感系数显著(P0.05)上升,其余气象因子的敏感系数呈极显著(P0.01)上升趋势,n敏感系数呈极显著(P0.01)下降趋势,T_(mean)敏感系数变化不明显;RH、T_(max)与n敏感系数的年内变化特征为双峰型曲线,T_(mean)、u、T_(min)敏感系数呈单峰型曲线;全区ET_0的突变时间为1996年,突变时间以前ET_0呈极显著(P0.01)下降的趋势,气候倾向率为-13.437 mm/10年,突变时间后呈显著(P0.05)上升趋势,气候倾向率为21.770 mm/10年。因此可见,西南全区及各分区参考作物蒸散量均对相对湿度的敏感性最高,除四川盆地外,其余分区对日照时数、最高温度的敏感性较高,四川盆地对平均温度的敏感性较高。     

1961-2008年塔城地区气候变化特征

根据新疆塔城地区7个气象台站1961-2008年的气候资料,采用气候倾向率、累积距平、t检验和Mor-let小波等方法,对塔城地区1961-2008年年平均气温、日照时数、降水量、平均风速、年潜在蒸散量以及湿润指数的变化特征进行了分析。结果表明,1961-2008年塔城地区年平均气温、降水量呈升高(增多)趋势,日照时数、年平均风速和潜在蒸散量呈减少(减小)趋势,湿润指数呈增大趋势;突变检测表明,塔城地区1961-2008年年平均气温在1988年开始发生了突变性升高;降水量在1986年开始发生了突变性增多;日照时数、平均风速也分别在1981年、1985年发生了突变性减小,受气温、降水、日照和风速的综合影响,潜在蒸散量也于1985年发生了极显著的突变性减小,湿润指数在1986年发生了突变性增大。综合气温、降水和湿润指数的变化可以认定,塔城地区的气候在1986-1988年出现了"暖湿化"趋势;自然正交分解表明,塔城地区年平均气温、日照时数、降水量、平均风速、潜在蒸散量以及湿润指数的空间分布特征均是同向性,其中年平均气温、平均风速、湿润指数的空间分布特征的同向性强于日照时数、降水量和潜在蒸散量。各气候要素分别存在3～23a的不同时间尺度的周期性变化。     

1961-2020年宜昌市风速变化特征研究

利用宜昌市1961-2020年逐日2 min平均风速资料,采用气候倾向法、Mann-Kendall检验法和小波分析法,从不同时间尺度分析平均风速的变化趋势、突变和周期特征,揭示三峡局部地区长时间序列风速变化规律。结果表明：近60年来宜昌市年平均风速有增大的趋势,递增率为0.084 m/(s·10 a);四季平均风速均呈略增大趋势,四季气候倾向率相近。8月平均风速增大最快,6月平均风速增大最慢。Mann-Kendall突变检验分析得出宜昌市年平均风速在1971、1996和2013年发生突变。小波分析结果表明,年平均风速变化有周期性规律,其第一主周期为32年。     

气象因子与黔中水稻灌浆速度及千粒重相关性分析

【目的】研究黔中地区气象因子与水稻灌浆速度及千粒重的相关性。【方法】利用2013—2017年水稻灌浆-成熟期逐日气象数据(风速、降水、气温、日照时数、相对湿度、蒸发量)与灌浆速度、千粒重数据,通过倾向变化率分析潜在蒸散量、灌浆速度、千粒重变化特征;借助RDA探讨气象因子与产量要素的相关性,进一步得出水稻灌浆-成熟期温度适宜度。【结果】2013—2017年,黔中地区仅2016年水稻灌浆-成熟期日均潜在蒸散量有增长趋势;2013、2014、2017年,水稻灌浆速度曲线为单"峰"型,2015年为双"峰"型,2016年为"平抛"型;2013—2017年水稻千粒重为弱变异。【结论】蒙特卡洛分析表明,气象因子与灌浆速度表现为正相关,与千粒重变化呈负相关,最低温度是影响水稻灌浆-成熟产量因素的关键因子;2013—2017年,水稻灌浆-成熟期温度适宜度在0.86～0.98之间,生长发育所需热量充裕。     

1957—2017年河南省潜在蒸散量的时空分布特征

在气候变暖的大背景下,全球平均气温开始持续上升,干旱灾害也日益严峻,严重影响了农作物的生长发育.河南省是全国干旱地区小麦作物主产最多的省份,基于河南省17个国家标准气象站1957—2017年的气象资料,利用彭曼-蒙特斯公式计算河南省近61年的潜在蒸散量,分析河南省潜在蒸散量的时间变化特征,采用M-K法分析潜在蒸散的突变情况,利用ArcGIS分析潜在蒸散的空间分布特征.结果表明,1957—2017年河南省潜在蒸散量年际变化呈现下降趋势,蒸散量在904～1252 mm,其中春季潜在蒸散量呈上升趋势,其他三季呈下降趋势.通过突变检验得知,1973年为年潜在蒸散突变年份,1969、1977、2003、1971年分别为四季突变年份,春季水分亏缺最严重,远高于其他季节,因此河南省春旱情况严重.河南省大部分地区呈现缺水现象,但南部地区如信阳市却出现降水量高于全年蒸散量的情况.     

1961-2010年辽河三角洲潜在蒸散时空变化趋势

基于辽河三角洲及周边区域19个气象站点的实测气象数据和FAO56Penman-Monteith模型估算了1961 -2010年该区域潜在蒸散,分析了半干旱区、半湿润区以及滨海湿地区潜在蒸散的空间分布特征和时间演变规 律.结果表明,辽河三角洲不同区域具有不同的气候变化趋势和ET0 变化特征.总体上,滨海湿地区以及半湿润 区年ET0 处于减小的趋势,彰武、阜新及其西北的半干旱区ET0 处于增加的趋势.此外,滨海湿地区气温的增 高趋势大于半干旱区和半湿润区,2m 高风速和太阳辐射的降低趋势也同样半干旱区和半湿润区.在气象因子的 综合作用下,滨海湿地区ET0 的下降趋势大于半湿润区,分别为-17.5和-12.3mm/10a,半干旱区呈微弱增 加趋势.     

渭河流域气候变化及干湿状况时空分布分析

【目的】揭示渭河流域气候要素变化规律,明晰干湿状况分布及演变规律,为该流域减灾防灾决策提供支持。【方法】利用渭河流域21个气象站1960－2010年共51年的气象观测资料,采用FAO Penman-Monteith公式计算该流域各气象站的潜在蒸散量和干燥指数,通过气候倾向率、Mann-Kendall法、R/S法、小波分析、滑动平均等方法,对该区域气候要素、干燥指数的变化特征及干湿状况进行分析。【结果】（1）渭河流域51年来的降水量以1.69 mm/年不显著线性趋势减少,潜在蒸散量以0.24 mm/年不显著线性趋势增加,两者均存在17年和28年左右的变化周期;降水量与潜在蒸散量空间分布差异较明显,均呈东多西少、南多北少、由东南向西北递减的格局。（2）干燥指数以0.005/年不显著线性趋势增加,且增加趋势具有正的持续性;有8年和28年左右的干湿周期;干湿状况为东湿西干,南湿北干,呈现由东南向西北逐渐变干的格局。（3）预测该流域2010年后最湿润年份出现在2024年左右,最干燥年份出现在2019年左右。【结论】渭河流域多年来有降雨减少、潜在蒸散变大、逐渐变干的趋势,应采取应对措施减轻旱涝灾害及其不利影响。     

本溪冷凉山区气候干湿状况分析

选取草河口气象站1954～2010年气象资料,应用Penman—Monteith模型,分析了本溪冷凉山区潜在蒸散、干湿指数的年际变化趋势、年代际变化特征,并探讨了影响干湿指数变化的气象因子。结果表明,近57年本溪冷凉山区潜在蒸散以1．75mm／10a的速率减小;四季潜在蒸散除夏季外,其他各季呈微弱增加趋势变化;57年来本溪冷凉山区干湿指数呈非一致性变化,年干湿指数20世纪50年代最大,90年代最小。干湿指数与日照时数呈明显的负相关,与降水量、相对湿度呈显著的正相关;随着降水减少、温度升高,冷凉山区呈暖干化发展趋势。通过Mann—kendall检测发现,除冬季潜在蒸散在1986年出现突变,其他年、季潜在蒸散和干湿指数均无突变现象发生。     

作物需水量预报的优化模型

作物需水量预报是灌区土壤墒情预报和灌溉预报的基础。通过对关中泾惠、洛惠和交口抽渭灌区气象资料的分析,用彭曼法计算了历史潜在蒸散量ET_0,利用因子分析法建立了灌区作物需水量随气温、天气而变化的ET_0预报模型,对建立的每月六种模型作进一步的相关分析、符合性、显著性检验,进而由综合评判优选出了适合于灌区ET_0预报的数学模型,开发了作物需水量预报模型建立与优化的通用计算机软件。     

清远市森林火险气象指数变化特征分析

利用清远市气象站1976—2015年逐日气象观测资料,通过布龙-戴维斯方案及修正后的布龙-戴维斯方案计算出森林火险气象指数,采用线性倾向估计法、Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法,分析清远市森林火险变化特征。结果表明,近40年来清远市森林火险气象指数增长趋势明显,火险指数年内变化具有季节性特征,从夏季开始逐渐增加,9月—次年2月指数比较高,10月份达到峰值,春季开始指数逐渐下降,5月降至最低值;Mann-Kendall突变检验分析表明,从20世纪80年代初火险指数呈明显上升趋势,上升的突变点是1994年;小波分析表明,火险指数存在16~32、11~23年尺度的准2次振荡,27年左右的周期振荡最强,为指数变化的第1主周期,18和5年时间尺度分别为指数变化的第2、第3主周期,3个周期的波动控制着指数在整个时间域内的变化特征。     

1973-2017年藏北高寒牧区主要气象要素变化特征分析

为了分析全球气候变化下藏北高原主要气象要素的变化特征,采用趋势分析、小波分析、突变点分析等研究方法利用逐月站点气象数据分析了1973-2017年藏北高原地区的主要气象要素的多尺度时间变化特征,结果表明：在全球气候变化下藏北高寒牧区的各主要气象要素变化显著,其中气温以0.45 ℃/10 a速率显著的升高,风速以-0.27 m/(s·10 a)速率呈极显著的减小趋势,降水以6.48 mm/10 a速率呈不显著的增加趋势;从季节变化来看春季较为特殊,表现为增温缓慢、风速减幅最大、降水增加最为显著等特点,其它季节在各要素上变化较为均匀;周期变化上在去除显著的全球变暖的线性趋势后气温和降水都存在显著的准3年周期变化,且在发生时域上有互补特征。     

海口晚稻生育期气象因子变化特征及其对晚稻产量的影响

为探究海口晚稻生育期气象因子变化规律,提供晚稻生产理论指导,以海口市1988—2012年晚稻单产和生育期降水量、平均风速、最大风速、平均气温、日最高气温、日最低气温、平均相对湿度、日照时数为研究对象,应用Morlet小波分析、Mann-Kendall突变检验、线性趋势分析、相关性分析探讨逐日气象因子变化特征及其对晚稻气象产量的影响。结果表明,最大风速和平均风速呈显著上升趋势,日照时数、平均相对湿度呈显著下降趋势,其他气象因子均无明显变化趋势。降水量、平均风速、最大风速、平均气温、日最高气温、日最低气温、平均相对湿度、日照时数突变点分别出现在2007年、2011年、2009年、2008年、2009年、2009年、2001年、1993年。小波分析结果表明,在较小时间尺度上周期振荡剧烈,时间尺度越大,周期振荡越平稳,规律越明显。