内蒙古呼和浩特地区近40年来气候变化特征分析

利用1961年至2001年呼和浩特地区的气象资料,分析了40 a来气温、降水、日照的变化特征,结果表明:呼和浩特地区的季节和年平均气温以及最低、最高气温均呈明显上升趋势,且季节温度升高率:冬季>夏季>秋季>春季;降水总体呈下降趋势,下降幅度不是很大,各年际之间呈跳跃性摆动;年平均日照时数总体呈下降趋势且下降幅度很大,各年际之间呈现周期性变化;年潜在蒸散量(ET0)总体呈升高趋势,但季节变化有较大差别。研究结果充分表明,呼和浩特地区气候正在趋于暖干化,日照时数变短,这对本区发展农牧业具有很大的消极作用。     

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.     

近60年桂西北喀斯特地区气候与参考腾发量变化及成因分析

根据桂西北喀斯特地区7个国家气象站1951-2011年逐月气象资料,采用Penman-Monteith公式计算逐月参考腾发量(ET0),分析各气象因子及ET0的年际变化特征,并计算ET0对太阳净辐射、气温、风速和相对湿度的敏感系数,探讨ET0近60年的变化成因。结果表明:桂西北地区气温呈小幅升高趋势,温度增长量变化范围为0.004-0.186℃/10a,60年平均气温上升范围为0.024-1.116℃;日照时数、风速及相对湿度呈极显著减少趋势,降雨量减少趋势不显著。敏感性分析表明,桂西北地区ET0最敏感的气象因素为相对湿度,其次为太阳净辐射和气温,风速对其影响最小;气温和太阳辐射的敏感系数呈单峰型分布,夏季较大,风速敏感系数呈单谷型分布,夏季较小,相对湿度敏感系数在雨季较小;桂西北地区日照时数和风速的减少对ET0的负贡献率分别为-3.49%和-1.51%,气温的升高和相对湿度的减少对ET0的正贡献率分别为1.36%和3.36%,负贡献大于正贡献,导致ET0下降。研究阐明了日照时数和风速的减少是引起桂西北ET0变化的主要原因。     

1960-2015年上海奉贤日照时数变化特征

该文利用奉贤区气象站1960—2015年日照时数及降水日数资料,分析奉贤区近56a日照时数变化特征。结果表明：近56a奉贤地区年平均日照时数为1945.3h,异常年份9a,月日照时数呈现“一高峰两低谷”的规律,年、季度日照时数气候变化趋势呈现为一元二次方程,四季占年日照时数的比例值除春季外均呈现下降趋势,且21世纪以来各季占年日照时数均近1/4,如2011年、2014年、2015年;20世纪80年代以来年日照处于资源丰富、年际变化比较平稳的状态,尤其是1月、10月、11月日照时数变化较为稳定,但8月是日照资源丰富但变化幅度大的月份。通过相关分析得到日照时数的变化与降水日数呈负相关关系,年降水日数每增加1d,年日照时数减少7.4h,且当降水日数≤135d时日照时数一般≥1800h、降水日数＞135d时日照时数一般≤2000h。     

贵阳市近70年气候突变检测及变化趋势分析

对贵州省贵阳市1951-2019年的气温、日照时数、降水量和有效降水日数进行了突变检测和变化趋势分析.结果表明:(1)贵阳市年平均气温和年平均最低气温在近70年显著上升,分别在1996和1993年发生突变,突变后气温上升尤其显著,每年分别上升0.044℃和0.056℃.年平均最高气温在研究期内显著下降,速率为每年0.008℃,没有显著突变.因此,贵阳市平均气温的上升主要受平均最低气温显著升高的影响.年平均气温日较差呈显著减小趋势,突变点在1979年.(2)年日照时数在近70年显著减少,突变点在1982年.(3)年降水量没有显著变化,但年有效降水日数显著减少.(4)年平均最高气温、年平均气温日较差与日照时数呈显著正相关,而年平均最低气温与日照时数呈显著负相关.日照时数的显著下降应是贵阳市气温变化的主因,可能是空气中气溶胶含量增加所致.     

气候变化对陕南汉江流域植被净初级生产力的影响

根据陕南汉江流域及其周边34个气象站1959-2010年的逐日气温和降水资料,利用周广胜—张新时模型、Penman-Monteith公式、Mann-Kendall检验、相关分析和Spline插值等方法,分析了近52a水热条件的变化及其对净初级生产力(NPP)的影响,并对NPP的未来变化进行预估。结果表明:1)汉江流域年均温为13.7℃,整体呈升高趋势(0.14℃.(10a)-1)(p<0.001),北部快于南部,东部快于西部。多年平均降水为747.3mm,整体呈减少趋势,于1991年发生减少突变;2)NPP高值区位于大巴山区和米仓山部分地区,秦岭山地相对较小,表现出由南向北递减的空间格局。秦岭南麓部分地区NPP上升,汉江谷地除安康外均呈下降趋势,大巴山和米仓山一带除平利、镇坪外均呈现下降趋势。3)NPP与降水、相对湿度和湿润指数呈极显著的正相关关系(p<0.001),与潜在蒸散、日照时数和气温负相关,温度对于NPP积累起到的作用有限,水分是主要制约因素;4)a情景下NPP增幅15%以上,b情景下增加9%左右,c情景下NPP整体下降。     

基于KZ滤波法隰县气象要素趋势分析

通过对1960—2017年隰县气象五参数进行统计分析,隰县四季分明,气温冬季较低、夏季较高;气压冬季较高、夏季较低;降水季节分明,夏季降水较多、冬季较少;而日照时数夏季较长、秋冬季较短。隰县气温年均值逐年上升,降水和日照时数年均值逐年下降;气压存在一个"阶梯"式上升过程,而相对湿度年际变化不明显。运用KZ滤波方法,得出隰县气温逐年上升,上升速率为0.027 2℃/a;降水量逐年减少,速率为-0.003 42 mm/a;日照时数逐年减少,速率为-0.020 1 h/a。     

近31年来云南省潜在蒸散量的时空演变

根据云南省52个气象站点1981-2011年气象数据,以Penman-Monteith公式计算各站点各年的潜在蒸散量(ET0),应用M-K趋势检验法和Kriging插值法分析其时空变化特征。结果表明:1近31年来,云南省各站点潜在蒸散量年际间变化无一致规律,各站点变异系数范围在2.8%~9.0%;从全省来看,潜在蒸散量整体呈上升趋势,变化不显著,年际变化率为0.19 mm·a~(-1)。2 20世纪80、90年代至21世纪10年代,全省平均潜在蒸散量呈下降—上升变化;3个年代蒸散量变化率分别为1.71、2.55、2.70 mm·a~(-1)。3空间分布上表现为由南向北递增,中部偏北地区为高值区,西南和东部边缘地区值偏小;不同年代不同地区潜在蒸散量变化幅度不同,20世纪90年代相对于80年代潜在蒸散量下降区域占了全省面积的69.7%;21世纪10年代相对于20世纪90年代上升区域面积达到了76.0%,而相对于20世纪80年代仅为45.6%。     

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。     

近56年来新疆策勒县潜在蒸散量变化及影响因子分析

【目的】对策勒县潜在蒸散量变化特征进行分析,近而为评价该区域气候干湿状况提供一定的参考依据。【方法】基于策勒县近56年气象数据,依据Penman-Monteith模型计算得出该区1960-2015年逐日潜在蒸散量值(ET_0),并利用一元线性回归、Mann-Kendall检验及小波分析法分析ET_0的变化趋势、突变年份及周期性特征,最后结合主成分分析法探讨影响研究区潜在蒸散量变化的主要气象因子。【结果】①策勒县年均潜在蒸散量为784.23 mm,且以-4.83 mm/年趋势减小;②四季潜在蒸散量的变化一致,均呈减小趋势,其中春季ET_0的年际变化率为-1.60 mm/年,减少最为明显;③潜在蒸散量在1986年出现了一次明显的减小突变,小波分析发现年ET_0存在9、21、29年的变化周期,第一主周期为29年,其次为21年;④研究区潜在蒸散量的减少主要受平均风速的影响。【结论】近56年来策勒县ET_0的变化整体为波动下降的趋势,而除风速外降水的增加也是其ET_0减小的原因之一。     

黄淮海地区冬小麦-夏玉米生育期内水分供需时空变化特征

为明确影响黄淮海地区作物需水的关键气象因子及其变化特征,基于该地区的66个国家标准气象站点1987—2016年长时间序列的逐日观测资料,采用敏感性分析、因子趋势检测和GIS空间分析等方法,定量计算冬小麦-夏玉米生育期内的有效降水量(Pe)、作物需水量(ETc)及灌溉需水量(ETaw),分析1987—2016年黄淮海区冬小麦-夏玉米水分供需的时空变化特征以及ETc对不同气象因子的敏感性差异。研究表明,1987—2016年冬小麦生育期内Pe远不能满足其生长需求,年均ETaw达264mm,特别冬小麦生育期内Pe呈较明显的下降趋势,伴随气温不断升高,使其面临较严重的水分亏缺;而夏玉米生育期与Pe耦合度高,年均ETaw仅为79mm。黄淮海地区北部为冬小麦ETc和ETaw的高值区,南部ETaw相对较低,但1987—2016年增加趋势明显。相对湿度和气温对ETc的影响最大,其次是平均风速和日照时数,相对湿度的减少和气温的显著升高都将导致ETc的增加。     

Spatiotemporal Characteristics of Reference Evapotranspiration and Its Sensitivity Coefficients to Climate Factors in Huang-Huai-Hai Plain,China

Climate change will have important implications in water shore regions, such as Huang-Huai-Hai (3H) plain, where expected warmer and drier conditions might augment crop water demand. Sensitivity analysis is important in understanding the relative importance of climatic variables to the variation in reference evapotranspiration (ET₀). In this study, the 51-yr ET₀ during winter wheat and summer maize growing season were calculated from a data set of daily climate variables in 40 meteorological stations. Sensitivity maps for key climate variables were estimated according to Kriging method and the spatial pattern of sensitivity coefficients for these key variables was plotted. In addition, the slopes of the linear regression lines for sensitivity coefficients were obtained. Results showed that ET₀ during winter wheat growing season accounted for the largest proportion of annual ET₀, due to its long phenological days, while ET₀ was detected to decrease significantly with the magnitude of 0.5 mm yr^?1 in summer maize growing season. Solar radiation is considered to be the most sensitive and primarily controlling variable for negative trend in ET₀ for summer maize season, and higher sensitive coefficient value of ET₀ to solar radiation and temperature were detected in east part and southwest part of 3H plain respectively. Relative humidity was demonstrated as the most sensitive factor for ET₀ in winter wheat growing season and declining relativity humidity also primarily controlled a negative trend in ET₀, furthermore the sensitivity coefficient to relative humidity increased from west to southeast. The eight sensitivity centrals were all found located in Shandong Province. These ET₀ along with its sensitivity maps under winter wheat-summer maize rotation system can be applied to predict the agricultural water demand and will assist water resources planning and management for this region.     

基于气象参数的内陆干旱区作物生育期ET0预测

为实现大田作物灌溉的精细化管理,研究了基于气象因素的生育期ET₀预测模型。采用灰色理论对ET₀与日均、日最高、最低温度,日均风速,相对湿度以及日照时数进行灰色关联度分析,结果表明ET₀与温度（包括日均、最高、最低温度）及相对湿度的灰色关联度较高。在分析ET₀与上述气象因素间的相关系数基础上,采用日均温度、日均风速以及日照时数作为模型的输入,ET₀作为输出,建立了BP神经网络（BPNN）预测模型;采用日均温度、日均风速、日照时数及灰色关联度作为输入,建立了模糊最小二乘支持向量机（FLSSVM）预测模型。研究结果表明,BPNN模型的训练值决定系数为0.8643,平均相对误差6.29%,预测值决定系数为0.8099,平均相对误差7.83%;FLSSVM模型的训练值决定系数为0.9684,平均相对误差2.89%;预测值决定系数为0.9663,平均相对误差3.43%。BP神经网络与FLSSVM模型的精度均较高,可以用来预测ET₀日值,这为大田作物的精细化灌溉管理提供理论与技术支持。     

气象因素对民勤地区参考作物腾发量变化的贡献分析

利用世界粮农组织的Penman-Monteith方法以及敏感曲线分析法,对甘肃国家级地面站点民勤站1968—2018年来的参考作物腾发量和气象因素的变化规律及各气象因子对参考作物腾发量变化的贡献大小进行了研究。结果表明:1)民勤站参考作物腾发量ET0年内变化特征呈抛物线形式,在1—5月增加,8—12月递减,7月达到最大值为5.29mm/d,年际变化整体呈波动上升趋势;2)利用相关性分析与主成分分析发现ET0与平均最高气温Tmax、平均饱和水汽压差VPD的相关性最大,利用偏相关性分析发现ET0与平均风速U、平均净辐射与土壤热通量的差Rn-G的相关性最小,但ET0与U、Rn-G的偏相关性较大,说明ET0与U、Rn-G的关系受其他气象因素的影响较大;3)气象因素的年内变化与ET0对各气象因素的敏感系数在年内的变化趋势有一定的相似度。ET0对Rn-G的敏感系数不大,但是由于Rn-G自身的增长幅度较大,导致Rn-G对ET0增长的贡献率最大;平均气温T和VPD对ET0的增长也产生了一定的贡献;U对ET0的增长产生了较大的负贡献。     

Software for estimating reference evapotranspiration using limited weather data

The FAO-56 Penman-Monteith combination equation (FAO-56 PM) has been recommended as the standard equation for estimating reference evapotranspiration (ET₀). The FAO-56 PM equation requires the numerous weather data that are not available in the most of the stations. The main goal of this paper is to present the software for estimating reference evapotranspiration, focusing on the feature of using limited weather data. This is simple Windows-based and user-friendly software provides methods to estimate extra-terrestrial radiation, maximum sunshine hours, daily net radiation and daily/monthly ET₀. The program is written in C# and includes comprehensive technical documentation. The software is available for free download.The weather data for this study were obtained from CIMIS for Davis weather station. The reduced-set FAO-56 PM approaches and adjusted Hargreaves equation were compared to the full-set FAO-56 PM equation. The FAO-56 reduced-set PM ET₀ estimates were in closest agreement with FAO-56 full-set PM ET₀ estimates. The adjusted Hargreaves equation (AHARG) was found to be in very good agreement with the full-set FAO-56 PM. This program is the first software facilitating calculation of ET₀ only with air temperature parameter.     

盐城市气候变化趋势的R/S分析

运用R/S方法,对江苏盐城1960～2010年的平均气温、降水量、降水日数、日照时数进行了分析。结果表明:1960～2010年的平均气温、降水量、降水日数、日照时数等各项指标的Hurst指数均大于0.5,说明其存在明显的Hurst现象,反映出盐城市过去51年来气候存在持续性的城市化增暖趋势。并预测,未来盐城市年平均气温持续上升,冬季增温更加明显;冬季降水量将继续增加;未来年降水量和降水日数呈减少趋势;未来日照时数将继续减少。     

天水市日照时数的气候变化特征

选取天水市7个气象站1965-2011年日照时数资料,采用累积距平、Mann-Kendall突变检验法和Morlet小波等方法,分析天水市日照时数的气候变化规律。结果表明, 天水市年平均日照时数总体呈减少趋势。1965-1980年,日照时数呈增加趋势;1981-1992年呈减少趋势;1993-2008年呈增加趋势;2009年以后又趋于减少。日照时数的变幅最大的季节为夏季,春季的日照时数变化呈上升趋势,其余各季都呈下降趋势。小波分析得出天水市的全年和各季的日照时数大部都存在小尺度的准周期变化,冬季存在中尺度的周期变化,夏季在年代际的变化上存在准27年的周期变化。对日照时数气候变化的空间分析表明, 天水市整体平均日照时数呈下降趋势,有局部地方和整体趋于的气候变化趋势不完全相同,天水北部的变化趋势更加显著。     

Seasonal Variation of Moisture Availability at Water-wind Erosion Crisscross Region in Northern Loess Plateau China

The objectives of the current study were to estimate evapotranspiration（ET） over the grassland and assess seasonal variation of moisture availability at the wind-water erosion crisscross region in the northern Loess Plateau of China. The Liudaogou Catchment which has the representative climatic and hydrological characteristics of the wind-water erosion crisscross region was chosen as the study location. The reference crop evapotranspiration（ET 0） was estimated by Penmen method, which was recommended by FAO56 and the evapotranspiration over the grassland（ET） was estimated by Penmen-Monteith equation using the observed meteorological data with time unit of 1 h. The soil moisture availability factor was defined by m a =ET/ET 0. The calculated results for 2006 indicated that the total ET 0 was slightly more than the total yearly precipitation and ET accounted for 37 % of that, ET increased distinctly after the intensive rainfall event in the rainy season. Most of the m a was less than 0.4 and its annual mean was 0.34. It was expected that the results provided a basis for studies on dynamic functional analysis of soil moisture, relationship between soil water and crop growth at the wind-water erosion crisscross region in the northern Loess Plateau.     

河套灌区参考作物蒸发蒸腾量估算方法研究

参考作物蒸发蒸腾量（ET₀）是计算作物需水量的基础,一般用FAO推荐的Penman-Monteith公式（PM公式）计算。但是在河套灌区部分地区缺少辐射数据的观测,因而无法利用PM公式计算ET₀。本文选用河套灌区临河气象站1990—2012年的气象资料,分析了利用PM公式计算参考作物蒸发蒸腾量ET₀与气象要素的关系,发现对ET₀影响最大的气象因素为净辐射,其次为饱和水气压差和平均温度。建立了基于饱和水气压差、温度和风速的ET₀估算公式,验证结算显示相关系数、纳什效率系数和总量平衡系数分别为0.96、0.92、1.00。在风速缺测的条件下,也建立了基于饱和水汽压差和温度的ET₀估算公式。以上两个公式为河套灌区缺资料条件下ET₀的估算提供了简单且准确的估算方法。     

近52年来武汉市气候变化特征分析

利用1961~2012年武汉市气候观测资料,应用线性倾向估计、累积距平、Mann-Kendall突变检验等方法对武汉市52 a气候变化的主要特征进行了分析,并与湖北其他站点进行了比较。结果表明:近52 a来,武汉市降水量总体表现出在波动中略呈上升的趋势,70年代为显著的少雨期,多雨期主要集中在20世纪80~90年代,降水量在1979年发生突变。平均气温显著升高,增温速率明显高于全国和湖北省水平,90年代以来增温尤为突出,并在1993年前后出现了突变点,进入了一个相对偏暖的气候态。日照时数在波动中下降明显,1986年前后是近52 a来的显著突变点。平均相对湿度呈现波动下降趋势,20世纪90年代以后,下降幅度尤其明显,于1977年前后发生突变。武汉市气候变化总体表现出降水略升,气温升高,日照减少,平均相对湿度降低的暖干化趋势。对比其他站点来看,20世纪90年代以来,湖北省暖干化现象明显,武汉是其典型地区。