北京市近40年城市热岛效应研究

利用北京市近 40年气候资料研究分析北京市市区与郊区平均气温日、季、年际和年代变化特征发现 ,40年中 1995年 11月 2 4日市区与郊区日平均气温温差最大 ,达 4.6℃ ;季变化市区与郊区温差冬季最大 ,为 1.11℃ ,春季最小 ,仅为 0 .2 6℃ ;年际变化 1961～ 1977年市区与郊区温差较小 ,而 1978～ 2 0 0 0年市区与郊区温差达0 .62℃ ,热岛效应明显增强 ;年代变化市区与郊区温差 60年代最小 ,仅为 0 .13℃ ,90年代最大 ,为 0 .78℃。近年虽高温 (≥ 3 5℃ )日数明显增多 ,但年最高气温变化较小 ,仅有 1997年、1999年和 2 0 0 0年年最高气温 >3 8℃。近 40年市区与郊区年平均气温明显上升 ,市区气温平均 10年升高 0 .43℃ ,郊区气温平均 10年升高 0 .2 1℃ ,北京市市区年平均气温序列中存在明显的 12年周期     

近50年来黔东南地区浅层地气温差的时空特征分析

利用黔东南地区16个地面气象观测站1961-2010年逐月地面0-20cm浅层地温和气温实测资料,分别统计四季浅层地气温差的时间序列,采用正交函数分解(EOF)、经验模态分解(EMD)、Mann-Kendall突变检验等方法,分析各季浅层地气温差的空间分布结构和时间演变特征。结果表明,黔东南各季浅层地气温差均为正值,说明浅层地温高于气温,但各季节的时空分布存在较大差异,其中秋季最大,春季最小;受大尺度气候异常影响,各季变化大值中心分布不同,在一定程度上地形和海拔对浅层地气温差有较大影响,次区域特征存在明显差异;各季浅层地气温差的振荡模态中,重要分量均是第一分量(IMF1),即55%由2～4a的年际变化造成,IMF1和IMF2决定着浅层地气温差的变化,IMF4以后的分量表征浅层地气温差的年代际变化。在全球气候变暖的背景下,黔东南地区春、秋季的地气温差表现为显著的增加趋势(P<0.05),夏、冬季总体变化趋势不明显,90年代以后夏季为增加趋势(P<0.05)。近50a黔东南各季浅层地气温差的突变点不一致,春季和秋季在20世纪70年代发生了突变(P<0.05),夏季和冬季的突变出现在90年代,说明各季浅层地气温差的变化存在明显的阶段性和地域性差异。     

西藏高原地温对气温变化的响应

选取1971-2013年西藏西部、中部和东部8个气象站的浅层（5、10、20cm）地温和较深层（40、80cm）地温以及气温逐月的观测资料,采用气候倾向率法、Mann-Kendall（M-K）检验等方法,分析近43a西藏年、季平均气温,年、季平均地温,年平均地气温差的变化趋势以及地温与气温的气候突变关系,并对21世纪地温的变化趋势进行预估。结果表明：（1）各研究站点年平均浅层地温均呈显著上升趋势（P＜0.05）,其中藏西部和藏中部比藏东部增温显著;各季节几乎地温上升显著,其中冬、春季升幅显著高于夏、秋季。（2）年、季深层地温除昌都无显著变化外,其余站点几乎均呈显著上升趋势（P＜0.05）,其中狮泉河、日喀则、拉萨各季深层地温升幅显著高于同期浅层地温,而泽当和昌都各季深层地温升幅低于同期浅层地温。（3）研究地温对气温的响应发现,研究期内藏西部的狮泉河浅层年地气温差小于深层,藏中部的日喀则和拉萨浅层年地气温差20世纪90年代前大于深层,90年代后接近或小于深层;藏东部的昌都浅层年地气温差在80年代中期前小于深层,80年代中期后大于深层。各土层年平均地温与年平均气温均呈极显著正相关,不同土层年地温间也呈极显著正相关（P＜0.01）。（4）西藏21世纪地温随着气温显著升高,藏西部和藏中部增温幅度整体高于藏东部。年均地温高于气温,且其升温幅度大于气温,气温升高,地温增加,预估至21世纪末,昌都、拉萨、波密地温水平将分别达到偏南的八宿、泽当和察隅现有地温水平,相当于所有站点南移近1个纬度。     

中国年均地温的估算方法研究

年均地温是土壤重要的物理性质,对区域农业生产有着重要意义。对中国1981—2010年间895个气象站的地面气候资料进行整理,按全国一级标准耕作制度分区分析。结果表明:各区5~40 cm内各深度年均地温均高于相应气象站点的年均气温。同一分区内,各气象站点5~40 cm年均地温随深度增加未表现出相同的变化规律;不同深度的年均地气温差平均值在5~20 cm深度范围内变化≤0.1℃,在20~40 cm深度范围变化较大,个别分区达0.4℃。各分区之间比较,5~40 cm年均地气温差平均值存在地域差异性:自北向南,年均地气温差平均值表现为先减小后增加的变化规律;自东向西,纬度接近的分区年均地气温差平均值逐渐增大;不同分区年均地气温差平均值的变化较大,20 cm深度为1.4~3.9℃,40 cm深度为1.1~4.3℃。利用回归方程法和年均地气温差平均值法,在各标准耕作制度一级区分别建立年均地温估算公式,回归方程法的准确性高于年均地气温差平均值法,但青藏高原区和内蒙古高原及长城沿线区的估算公式未达到很好的估算效果。对各分区5、10、15、20和40 cm年均地温观测数据完整的262个气象站的数据进行分析表明,5~40 cm深度范围内,多数分区年均地温每5 cm变化量的均值≤0.1℃,20~40 cm深度的变化量更小。对于单一估算点,其40 cm和50 cm年均地温的最大差距≤0.4℃,所以,在中国土壤系统分类中,可以考虑用40 cm的地温代替50 cm的地温。     

宁夏气候变化及其对农业生产的影响

选取宁夏20个地面气象站1961-2005年逐日平均气温、逐日最低气温、逐日降水量资料,分析年平均气温、日平均气温稳定通过0℃积温、无霜期、生长期降水量等的变化规律.结果表明:20世纪90年代以后宁夏各地明显升温,20世纪90年代和2001-2005年年平均气温平均升高了0.5℃和0.9℃,≥0℃积温平均增多了94.9℃·d和225 2℃·d;90年代以后无霜期平均延长了6.8d,作物生长期降水量呈减少的趋势,平均减少了12.5mm;气温升高也使得冬小麦种植北界明显向北、海拔上界明显向高处扩展.     

1961～2012年银川浅层地温变化及其对气候变化的响应

利用银川市1961～2012年逐月平均气温和逐月0～20 cm浅层地温资料,采用统计学和功率谱分析等方法分析了过去52年银川市浅层地温的变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:(1)1961～2012年银川市各层年平均地温均呈显著升高趋势,其中0 cm地温升温速率最大,为(0.477±0.126)℃(10 a)^-1(95%置信区间,下同),10 cm地温升温速率最小,变化速率为(0.395±0.117)℃(10 a)^-1;(2)1961年以来银川各层年与季平均地温多以2～4 a周期为主,其周期可能受海气相互作用及平流层准2 a震荡的影响;(3)银川浅层地温对气温变化极为敏感,年平均气温每升高1℃,相当于0 cm、5 cm、10 cm和20 cm年平均地温分别升高(1.095±0.154)℃、(0.970±0.169)℃、(0.911±0.159)℃和(0.945±0.173)℃。     

内蒙古东部区粮食产量对气候变化的响应

利用内蒙古东部产粮区25个气象站建站至2005年气象资料与粮豆和主要作物产量资料,分析了作物生长季水热演变规律,及区域作物产量对气候变化的响应。结果表明:(1)近50a该区域水热匹配格局发生变化,特别是近20a暖干化趋势明显;(2)降水是影响该地区粮食生产的关键气象因子,春、夏季降水量的匮乏和生长季高温是粮食生产的主要限制因素;(3)各作物的第一敏感因子不同。小麦和谷子为降水,玉米为夏季高温,马铃薯产量对7-8月温差和4-5月降水反应敏感。(4)据模型推算,当生长季平均最高气温或温差增加1℃时,有可能使玉米气象产量减少102～192kg/hm2,大豆减产87kg/hm2,马铃薯增产55.5kg/hm2。因此,气候暖干化倾向有可能造成该区域农业产量呈下降趋势。研究结果可为有关部门制定应对气候变化策略提供参考。     

塔里木盆地生长季ET0的时空变化特征及其敏感性分析

基于塔里木盆地19个气象站2000−2019年生长季逐日气象数据,采用FAO−56PM公式计算各站逐日ET0,运用敏感系数、ArcGIS反距离权重插值、气候倾向率和Mann-Kendall非参数检验等方法,对该地区ET0的时空变化规律及ET0对关键气象因子的敏感性进行分析。结果表明：（1）近20a来,塔里木盆地生长季ET0日均值在空间上呈北低南高的趋势,多年ET0日均值从大到小依次为6、7、5、8、4、9和10月,其值分别为5.84、5.73、5.29、4.95、4.23、3.65和2.17mm⋅d⁻¹,气候倾向率分别为−0.09、0.24、0.11、−0.07、0.16、0.07和0.08mm⋅10a⁻¹,ET0日均值在盆地中、西部以负倾向率为主,盆地东部则以正倾向率为主。（2）整个生长季,塔里木盆地的相对湿度逐月增加,2m处风速逐月减小,日照时数则呈先增加后降低的趋势,最低气温和最高气温均呈倒U形分布,且均在7月达到最大值。相对湿度的变化以负倾向率为主,2m处风速和最低气温的变化以正倾向率为主,日照时数和最高气温变化的倾向率无明显规律。（3）在生长季（4−10月）,塔里木盆地ET0对关键气象因子的敏感性表现为最高气温>相对湿度>日照时数>2m处风速>最低气温,ET0对最低气温的敏感性以较低敏感性为主,对其余气象因子均以高敏感性为主。ET0对最低气温和最高气温最敏感的月份是7月,而对相对湿度、2m处风速和日照时数最敏感的月份分别是10月、4月和8月。ET0对相对湿度的敏感系数绝对值的空间分布呈由北向南递减的趋势,对2m处风速和最高气温的敏感系数均以塔克拉玛干沙漠为高值中心,对日照时数无明显规律,对最低气温则呈由西向东递减的趋势。     

南方温室内空气循环式蓄热除湿系统的保温效果

为探索南方温室内空气循环式蓄热除湿系统的保温效果,设置了空气循环式冷凝除湿（冷凝处理）、土壤地面地膜覆盖降湿（覆盖处理）和普通换气除湿（对照）三种处理,观测了不同条件下温室内的气温和地温变化数据。结果表明：在晴天除湿系统运行期间,冷凝处理温室内下层气温明显比对照和覆盖处理的高,分别高0．9—2．7℃和0．2～1．7℃;在阴雨天（不启动除湿系统）,冷凝处理温室内各层的气温均高于或等于对照和覆盖。典型晴天,冷凝处理的5cm、10cm、15cm、20cm地温比对照分别高1．0～2．1℃、1．0～1．5℃、1．2～1．5℃、1．4～1．6℃。全年气温最低的1月份,冷凝处理温室下层的日平均气温均高于对照和覆盖,分别高0．1～2．3℃和0．1～1．5℃,其中高于0．5℃以上的天数分别为17d和18d。说明在南方地区冬季,空气循环式冷凝除湿系统具有明显的保温效果。     

作物春季播种期土壤温湿因子的分析及预测研究——以内蒙古河套灌区为例

以改进本地作物播种期土壤含水量和耕层地温的预报服务及提升农业生产安排决策能力为目的。利用内蒙古河套灌区1980~2011年年春季和作物播种期间气温、降水、风速、地温、土壤相对湿度等资料,采用相关分析、回归分析、Mann-Kendall趋势检验等方法 ,在土壤温湿因子诊断分析基础上,建立不同层次逐日土壤温度和逐旬相对湿度预报模型。结果表明:1980年以来河套灌区大部地区春播期平均土壤相对湿度在0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm土层均呈下降趋势,影响的主要因子依次为前一旬土壤相对湿度、当旬的平均气温和降水量;河套灌区气温及0 cm、5 cm和10 cm地温变化趋势相同,均呈现上升的趋势,影响的主要因子为平均气温和平均风速;建立了各层土壤相对湿度预测模型84个和各层地温预测模型36个,均通过信度检验(P≤0.05);土壤相对湿度模型回代和预报检验准确率分别大于85%和80%,有的甚至超过90%;地温模型回代检验平均误差为1.9~2.3℃,2011、2012年预报检验平均误差为2.1~2.5℃。模型输出结果更能反映当地作物适宜播种期间土壤温湿匹配效果,预报精度达到了一定的水平,可用于干旱地区土壤相对湿度和地温的预报。     

低温菌株的筛选及对堆肥温度的影响

为解决北方低温季节牛粪大量堆积问题,将筛选的糖、淀粉、蛋白质和纤维素分解菌株复配,优化出组合菌剂（T1＋DF2＋D2＋D5＋XB1＋XA2）,研究低温下优化组合菌剂对低温牛粪堆肥起温的影响。结果表明,在室外-20℃低温下,牛粪接种优化组合菌剂后物料迅速升温,48h达55.8℃,第4d达64.9℃,高温期维持8～9d,发酵周期缩短至15d,而未加菌和加常温发酵剂的对照则一直未进入高温期。说明添加低温复合发酵剂能使低温下牛粪堆体迅速升温,进入高温期,完成无害化,缩短发酵周期。     

黑龙江省积温时空变化及积温带的重新划分

根据黑龙江省1981-2012年78个气象站点的逐日平均气温资料,运用5日滑动平均法计算≥10℃积温,并对其进行Kiring空间插值分析,研究气候变暖后黑龙江省≥10℃积温的时空变化,选取80％保证率计算黑龙江省各地区积温并对全省积温带进行重新划分.结果表明：（1）黑龙江省1981-2012年年平均气温为3.18℃,呈显著上升趋势（P＜0.05）,气候倾向率为0.21℃/10a;（2）时间分布上,20世纪80年代以来,黑龙江省≥10℃积温呈增加趋势,线性拟合增长率为83.95℃·d/10a（P ＜0.05）,1981-2012年积温均值为2645.39℃·d;（3）空间上,黑龙江省≥10℃积温年代际变化呈显著增加趋势,各积温带北移东扩现象显著;1981-2012年全省大部地区80％保证率下≥10℃积温高于2300℃·d,各积温带大致向北移、东扩了一个积温带.研究结果对黑龙江省农作物的种植区划具有指导作用.     

龙眼角颊木虱发育起点温度和有效积温的研究

报道了龙眼角颊木虱的各个虫态及全世代的发育起点温度和有效积温, 并与实际发生情况作了初步验证。研究结果表明, 该虫全世代的发育起点温度C为6.966±2.0142 (℃), 有效积温K 为770.224±88.2071 (日度), 龙眼角颊木虱在福州地区全年发生的理论代数为5.907 代, 与实际发生6 代相吻合     

地-气温差的模拟与地温估算研究

利用谐波分析方法模拟了河南各地月平均地－气温差的年变化。结果表明：2－10月（植物生长期）的地－气温差均大于1.0℃；大部分地区月平均地－气温差年变化为双峰，最高值出现在6月，次高值出现在8月。由于12个月周期的拟合度占总拟合度的90％以上，故用这一单波估算地－气温差和地温是非常精确的。     

恒、变温培养模式对土壤呼吸温度敏感性影响之异同

以长白山针叶林和阔叶林2种林型的2个土壤层次(A层与O层)为供试土样,分别于30℃恒温(恒高)、10℃恒温(恒低)、10~30℃循环变温条件下的变温低温(变低)和变温高温(变高)进行4个月室内培养,测定不同时期土壤呼吸速率(RS),并藉此计算恒、变温模式Q_(10)值。研究表明,不同处理RS一致呈现变低恒低,变高恒高(P0.001),且变温模式Q_(10)(均值2.23)明显高于恒温处理Q_(10)(均值1.51)(P0.001)。不同林型或土层RS对温度变化敏感程度不同,呈现针叶林变幅略大于阔叶林,A层比O层变化更为强烈。上述差异可能与恒、变温培养模式下土壤微生物群落结构和底物可用性变异有关。因此,在测算土壤呼吸Q_(10)时应考虑温度变化所带来的影响。     

不同灌溉模式下土壤温度的变化及对气温的响应特征

在内蒙古河套灌区分别选取了黄灌、井灌、滴灌3种灌溉模式,用土壤温度自动记录仪监测了土壤5、15、25、40 cm处膜内、膜外玉米田土壤温度,研究了膜内表层5 cm土壤温度旬变化、膜内土壤温度日变化、灌溉前后土壤温度变化过程及对气温的响应特征。结果表明:黄灌、井灌土壤膜内5 cm土层旬温度与气温变化显著相关,而滴灌主要受灌水的影响,与气温相关性较差;土壤日温度随土壤深度的增加均出现明显的滞后效应,土壤深度每增加5 cm,黄灌和井灌土壤温度滞后2.7 h左右,滴灌土壤温度滞后2.4 h左右;气温变化显著影响0~40 cm土壤温度日变化;6月中下旬灌水前后黄灌显著提高作物根层底部(40 cm)土壤温度,井灌使得土壤温度降低,滴灌对土壤温度的影响剧烈而短暂;灌后一段时间黄灌和井灌15 cm、25 cm处土壤温度对气温的响应过程与灌前差异明显,而滴灌则是25 cm处灌前灌后差异显著。膜下滴灌较地面灌溉(黄灌、井灌)对气温变化响应迅速且在玉米苗期土壤温度高于地面灌溉,故河套灌区井灌区玉米宜选择膜下滴灌。     

干旱条件下栓皮栎叶片光系统活性受损的温度指标

利用盆栽控制土壤水分和气候箱控制温度的方法,定量研究高温对栓皮栎幼苗胁迫的温度指标。设定土壤体积含水量>14.5%（无干旱胁迫,T0）、12.5%～14.5%（轻度干旱,T1）、9.5%～11.5%（中度干旱胁迫,T2）、5.5%～7.5%（重度干旱胁迫,T3）4种土壤水分处理水平,在气温35、37、39、…、49℃下,各温度处理时间均设置为1、2、…、6h。通过测定干旱条件下栓皮栎叶片光系统PSII最大量子效率Fv/Fm、光合量子产额Y(II)、调节性热耗散Y(NPQ)和非调节性热耗散Y(NO)等叶绿素荧光参数随温度的变化过程,确定叶片光系统活性受损的温度指标。结果表明：（1）从T0、T1、T2到T3,Fv/Fm、Y(II)随温度上升其曲线的降低幅度逐渐增加,说明干旱水平对胁迫温度指标有较大影响;（2）由Fv/Fm确定的不同干旱水平PSII受损的温度指标为51.6～57.5℃;而由Y(II)确定的胁迫影响光合作用产率的温度指标为40.7～52.5℃;（3）Y(NPQ)开始上升的温度由T0、T1的45℃降至T2的43℃、T3的41℃;（4）Y(NO)的变化表现为T0不升高,T1大于47℃时开始升高,T2和T3在45℃以上开始升高。说明干旱和高温叠加条件下,PSII受损的温度和光合作用产率下降的温度指标与无干旱相比有较大差异,干旱胁迫越严重叶片光系统PSII受损的温度指标越低。干旱使栓皮栎主动和被动热耗散均增加,主动耗散过剩光能开始增加的温度低于被动热耗散开始增加的温度。     

福建枇杷低温害临界温度和综合气候指标

根据山区实际观测气温资料和枇杷相应低温受害减产情况调查结果,确定福建枇杷低温受害减产的临界温度为-1.0℃(百叶箱内),并通过对比枇杷主产区所在乡镇自动气象站与市(县)气象观测站的温度资料,进一步确定枇杷低温害的实际临界温度为3.0℃。在此基础上,根据福建省1992-2009年冬季逐日气象资料和枇杷相对气象产量,确定枇杷低温害致灾因子为极端最低气温、≤3.0℃低温害温度累积值、≤3.0℃低温日数之和以及≤3.0℃低温害最大持续日数。利用主成分分析对4个致灾因子进行综合简化,得到枇杷低温害评价的综合气候指标,结合相对气象产量确定指标分级。通过对莆田市资料进行试算,低温害综合气候指标与枇杷相对气象产量间呈显著负相关关系(P<0.05),研究结果对评价福建省枇杷低温受害程度具有实际参考价值。     

土壤温度预报方程研究进展

土壤温度(尤其是地表温度)是陆地和大气之间相互作用中关键的物理量,在地球系统中扮演了十分重要的角色。土壤温度预报技术一直是陆面模式、数值天气预报和气候预测中核心科学问题。本文系统回顾了土壤温度预报方程的研究进展,从经典的热传导方程到考虑了土壤水分垂直运动物理过程的热传导-对流方程,从用单一正弦波逼近到用傅里叶级数逼近地表温度日变化,从假设对流参数无日变化为常数到考虑其日变化,着重概述了土壤热传导-对流方程的创建、改进及求解。最后,本文对热传导-对流方程在地表能量平衡、土壤水分垂直运动、水通量和地震、冻土热传输研究中的应用进行了回顾。同时指出,全相态的土壤水和植物根系对热传导-对流方程的影响是土壤温度预报方程未来的研究方向。