气候变化对长江中下游地区水稻产量的影响

为了揭示区域气候变化对长江中下游地区水稻产量的影响及水稻相对气象产量波动的原因,采用统计分析方法和小波变换方法分析了近60年来长江中下游地区水稻产量、水稻生长季内平均气温、降水量、气温日较差以及≥10℃活动积温的年际变化以及水稻产量与区域气候变化之间的时频结构特征。结果表明,近60年来长江中下游地区水稻产量呈波动增长趋势;20世纪80年代以后水稻生长季内平均气温升高、≥10℃活动积温增大,降水量减少趋势不明显,气温日较差呈显著下降趋势。水稻产量和区域气候变化均存在年际和年代际尺度变化周期,且两者之间的时频特征存在一定的相似性;交叉小波分析表明,水稻产量与区域气候变化之间存在2~4a、6a、8a、12a和14a尺度的共振频率,且多以正相关关系为主,但在局部时域中也存在不同频率尺度的负相关,两者之间的相关关系和相关程度随振荡频率尺度的不同而不同。长江中下游地区水稻产量波动与区域气候变化密切相关,气候变暖导致热量条件改善对水稻产量的影响大于降水量减少对水稻产量的影响。     

三峡库区气温变化与西太平洋副高的相关研究

根据1961-2009年三峡库区32个气象站的逐日气温资料以及同期西太平洋副副热高压脊线指数资料,采用功率谱等常规统计方法和小波变换方法,分析了近49年来三峡库区的气温变化及其与西太平洋副高脊线指数之间的相关关系.结果表明,三峡库区气温变化具有不同时间尺度的多层次演变特征,存在2～4,8和16a左右的周期振荡.三峡库区气温变化与西太平洋副高脊线指数存在着不同尺度的共振周期,两者在6～7和16～26a尺度周期上表现为负相关;8～15和27a以上尺度周期上表现为正相关关系.     

水稻年度间产量波动与生长季气象因子间的相关性分析

以1999—2019年江苏省泰州市兴化市、姜堰区、泰兴市3地水稻生长季的气象资料为依据,分析3地气象因子对各自地区水稻产量年度间变化的影响.针对气象因子(温度、降水量、日照时数、相对湿度、风速、地表温度等),对年际水稻生长季尺度,生育关键时期尺度上的变化特征、趋势及其与产量之间的关系进行综合分析,同时统计分析月雨日数(月日降水量≥0.1 mm的日数及微量降水日数之和)、月日降水量≥0.1 mm日数的年际间变化规律及其与3地年度间产量之间的相关性.结果表明,不同年份气象因子对泰州市3地产量的影响不同;3地21年来年际间日平均温度、日最高温度、日降水量、月日降水量≥0.1 mm日数、日平均地表温度等呈波动式上升趋势,日照时数、月雨日数、日平均风速等呈波动式下降趋势;3地其他气象因子变化趋势不一致,且年际间均有差异;年际间各气象因子之间呈显著或极显著相关关系,产量与气象因子之间表现为兴化市产量与月雨日数呈极显著负相关关系,姜堰区产量与月雨日数呈显著负相关关系,姜堰区、泰兴市产量与日平均风速呈极显著负相关关系.分析气象因素对年际间水稻产量的影响发现:泰州市21年来水稻单产年际波动较大,单产最高值为2018年兴化市的9750 kg/hm2,最低值为2003年兴化市的7470 kg/hm2;综合分析发现,21年来总体气象条件对水稻单产影响较小,但极端天气如2003年的洪涝灾害和2016年的持续连阴雨天气对水稻产量影响极大.     

六盘水市秋风气候特征及其对水稻产量的影响

利用1971-2006年六盘水市逐日平均气温资料,采用累积距平法、Morlet小波分析等方法,对六盘水市秋风天气的年际、年代际变化、周期变化特征及其对水稻产量的影响等进行了分析.结果表明:六盘水市秋风天气北部较重,南部较轻;秋风强度具有明显的年际及年代际变化.在年代际尺度上存在显著的准14年周期振荡,在年际尺度上存在准6年的周期振荡.目前六盘水秋风强度变化处于转折时期,即由偏强的趋势向偏弱的趋势转变,秋风天气严重影响了六盘水市的水稻产量.     

夏季哈德莱环流强度变化与亚洲季风区经向水汽输送的关系

采用NCEP/NCAR再分析资料,计算了夏季哈德莱环流(H.C.)强度,分析了夏季H.C.强度年际、年代际变化特征,以及亚洲季风区夏季水汽输送的气候特征,并研究了夏季哈德莱环流强度与亚洲季风区水汽输送的关系。结果表明,1979~2010年夏季南半球H.C.强度有明显增强趋势,同时也有明显的年际变化。索马里东部洋面和印尼东部洋面是南半球水汽北转输入亚洲的重要区域;夏季南半球哈德莱环流强度与索马里东部洋面和印尼东部洋面的经向水汽输送呈显著的正相关关系,与在我国中东部—南海南部、阿拉伯海东南部的经向水汽输送呈显著的负相关关系。     

华北冬季气温年代际变化特征分析

利用NCAR/NCEP再分析资料和华北地区19个站点月平均气温资料,运用EOF分解、相关分析、合成分析、t检验等方法,分析了华北地区近60年冬季及各月平均气温年代际变化特征,并分析了其环流背景场的变化特征.结果表明,近60年华北地区1月、2月、冬季平均气温有升温趋势和明显的年代际变化特征,1月、2月、冬季平均气温在20世纪80年代中后期之前偏冷,在80年代中后期之后偏暖;12月平均气温没有趋势变化,但年代际变化显著,1961 ～ 1971年偏冷,1972～1991年偏暖.1、2月华北冬季气温年代际变化与东亚冬季风年代际变化有很好的一致性,80年代中后期之前东亚冬季风偏强,华北地区冬季1、2月偏冷;80年代中后期之后东亚冬季风偏弱,华北地区冬季1、2月偏暖.但12月气温的年代际变化除了与东亚冬季风的强度年代际变化有关外,可能还与其他因子有关.     

辽宁省开原稻区水稻区域试验产量与气象条件的关系

利用辽宁省开原市农业科学研究所1989-2009年的中熟组水稻区域试验数据,用直线滑动平均法分离出气象产量,结合辽宁省开原市气象局同时期的气象资料,通过逐步回归分析探讨了气象因子——气温、光照、积温、降水等与水稻气象产量的关系,计算结果表明≥10℃有效积温、8月平均气温与气象产量呈正相关;分析了开原市气象产量的时间变化特征,结果表明开原市气象产量年际波动较大,且气象产量存在不断降低的趋势,说明研究时段内的气候变化不利于水稻产量提高;其他气象要素对水稻生长发育的影响分析结果表明,在不同时期开原地区的温度并不能完全满足水稻生长发育的最适要求,但由于该区光照资源非常充足,光温的互补性利于水稻生长发育,从而使气象产量增加,而长时问的降水或连阴雨天气会导致该区光照不足从而使水稻减产.     

近50a滁州地区梅雨的时空变化特征

采用聚类分析、线性回归等方法分析滁州地区1961-2010年50 a梅雨期、梅雨量和梅雨强度的年际变化以及滁州地区7站梅期雨量和雨量梅年比地域分布的差异性。结果发现,滁州地区50 a平均梅雨期为23d(6月17日入梅,7月9日出梅),梅雨量为227.5 mm,梅期日雨量为9.9 mm,雨量梅年比为21.5%,暴雨日数为1.3 d,梅雨强度指数为4.0;梅雨时空分布不均,梅雨特征量存在显著的年际、年代际变化特征,梅雨特征量年代际变化之间存在明显的负相关或正相关关系;滁州地区梅雨特征分3类,具有自北向南梅期雨量呈递增的趋势,副热带高压和季风环流的异常直接影响皖东地区梅雨量的丰枯。     

东亚季风指数定义的分类及方法

东亚季风指数的定义方法很多,其不同之处主要在于采用了不同的要素场。归纳了前人对于东亚冬、夏季风指数定义的不同类别,包括气压场类、风场类、环流场类、温度场类、水汽场类和综合类;同时还总结了定义东亚季风指数时所采用的不同方法,以及不同东亚季风指数的适用范围,以期对东亚季风指数形成完整的认识。     

近111年来东亚夏季风的变异及其与中国降水的关系

根据1899～2009年北半球月平均海平面气压场资料,计算近111年来东亚夏季风强度指数,分析了东亚夏季风的年代际及年际变化特征。结果表明,20世纪20年代东亚夏季风达最强,80年代中期以后东亚夏季风强度一直呈减弱趋势,其中21世纪初达最弱。Morlet小波分析发现,东亚夏季风年代际及年际变化中存在准10年和准2年显著性周期。我国东部降水的年际变化与东亚夏季风的强度变化密切相关,强（弱）东亚夏季风年份,长江中下游地区降水量比常年偏少（偏多）;而华北地区降水量比常年偏多（偏少）。东亚夏季风减弱是造成20世纪80年代中期以后华北地区干旱少雨,长江中下游地区洪涝多雨的一个重要原因。     

Coupled land-ocean-atmosphere processes and South asian monsoon variability

Results from a global coupled ocean-atmosphere climate model and a model with specified tropical convective heating anomalies show that the South Asian monsoon was an active part of the tropical biennial oscillation (TBO). Convective heating anomalies over Africa and the western Pacific Ocean associated with the TBO altered the simulated pattern of atmospheric circulation for the Northern Hemisphere winter mid-latitude over Asia. This alteration in the mid-latitude circulation maintained temperature anomalies over South Asia through winter and helped set up the land-sea temperature contrast for subsequent monsoon development. South Asian snow cover contributed to monsoon strength but was symptomatic of the larger scale alteration in the mid-latitude atmospheric circulation pattern.     

淮河流域暴雨天气气候特征及其对农业生产的影响

通过对淮河流域18个站点近50年的历史降水资料分析,阐述其暴雨的时空分布特点及其对农业生产的影响。结果表明,1958~2007年淮河流域暴雨日数和暴雨量的年际变化幅度均较剧烈,尤其20世纪90年代末,暴雨日数和暴雨量均明显增加;且淮河流域暴雨呈准2年周期振荡。从空间角度分析,暴雨中心主要集中在淮河流域西南部地区,北部地区相对较少。     

濮阳市初夏重旱的原因和对秋作物的影响及防御措施

为了探索发现濮阳市初夏降水出现明显异常的主要原因,提前做好气候预测,提出合理的防范措施,以应对气候变化、服务农业生产及地方经济发展。采用统计分析的方法,使用濮阳市的降水历史资料,结合国家气候中心的气候监测资料,对濮阳市初夏出现重旱年份的资料表现特征进行综合分析。结果表明：濮阳市初夏出现重旱的年份,北半球欧亚区域大气环流均出现异常,极涡偏弱、偏北、偏西,东亚大槽较常年深厚且偏东,西太平洋副热带高压偏弱、偏东、偏南,太阳黑子平均相对数的异常变化与濮阳市初夏出现重旱有对应关系,东太平洋海温异常引起的厄尔尼诺和拉尼娜事件与濮阳市初夏出现重旱有一定的相关性,大尺度的环流形势特征具有较好的持续性,前期的气候背景对后期气候预测具有指示意义;初夏重旱发生较频繁,对大秋作物的正常播种和出苗率及幼苗生长十分不利,采取相应的防御对策,可以把干旱灾害损失减轻到最低程度。     

Anthropogenic aerosols and the weakening of the South Asian summer monsoon

Observations show that South Asia underwent a widespread summertime drying during the second half of the 20th century, but it is unclear whether this trend was due to natural variations or human activities. We used a series of climate model experiments to investigate the South Asian monsoon response to natural and anthropogenic forcings. We find that the observed precipitation decrease can be attributed mainly to human-influenced aerosol emissions. The drying is a robust outcome of a slowdown of the tropical meridional overturning circulation, which compensates for the aerosol-induced energy imbalance between the Northern and Southern Hemispheres. These results provide compelling evidence of the prominent role of aerosols in shaping regional climate change over South Asia.     

近111年来东亚夏季风的变异及其与中国降水的关系

根据1899-2009年北半球月平均海平面气压场资料,计算近111年来东亚夏季风强度指数,分析了东亚夏季风的年代际及年际变化特征。结果表明,20世纪20年代东亚夏季风达最强,80年代中期以后东亚夏季风强度一直呈减弱趋势,其中21世纪初达最弱。Morlet小波分析发现,东亚夏季风年代际及年际变化中存在准10年和准2年显著性周期。我国东部降水的年际变化与东亚夏季风的强度变化密切相关,强（弱）东亚夏季风年份,长江中下游地区降水量比常年偏少（偏多）;而华北地区降水量比常年偏多（偏少）。东亚夏季风减弱是造成20世纪80年代中期以后华北地区干旱少雨,长江中下游地区洪涝多雨的一个重要原因。     

东亚夏季风与重庆夏季降水的关系研究

选取5种具有代表性的东亚夏季风强度指数分析了东亚夏季风与重庆夏季降水的关系.结果表明,5种东亚夏季风指数都与重庆夏季降水呈显著的负相关关系.在反映重庆夏季降水异常方面,各种东亚夏季风指标都有相当好的辨别能力并各具特色,但也存在一定的差异.还讨论了东亚夏季风强、弱年,重庆夏季降水的异常分布特征,结果发现东亚夏季风强年,夏季整个重庆区域降水偏少,其中偏东地区较偏西地区偏少得更为明显;东亚夏季风弱年,夏季重庆地区降水偏多.     

长沙早稻生长季气候资源变化特征及预测分析

利用1961~2015年早稻生长季内平均气温、降水量、日照等资料,采用M-K非参数检验、R/S方法及小波变换等方法分析了长沙地区早稻生长季农业气候资源的变化情况。结果表明:长沙地区,1961~2015年期间,热量资源上升趋势显著,在2001年发生突变,稳定通过10℃初日明显提前,突变年份出现在2005年;降水量的波动变化存在28和5 a时间尺度的主周期,目前处于雨水偏多期,未来9 a内呈逐渐转少趋势;日照时数存在15、22 a时间尺度的周期波动变化。根据上述结果建议:早稻播种期可提前5~7 d;可将早稻早熟品种换种生育期相对较长、产量相对较高的中迟熟品种,以提高早稻产量。     

拉萨市极端气候变异特征及环流机制分析

利用1961—2014年拉萨市逐日最高和最低气温数据,建立极端温度指标体系;运用统计及小波分析法,分析了拉萨市极端高温、极端低温的变化规律及其与环流的相关性。结果表明,近54年来拉萨市极端高温指数变化幅度不大,增幅为4.778℃/10 a;而极端低温指数逐年增高,增幅为10.622℃/10 a。从发生频次来看,极端高温发生频次呈现出增加趋势,极端低温发生频次总体呈现减少趋势。从年代际来看,极端高温指数在20世纪80年代显著升高,90年代及近10年的极端高温指数一直处于高值区;极端低温指数在20世纪80年代之后显著降低,说明极端低温有增暖趋势。极端气温事件在20世纪70年代存在30年的振荡周期,80年代之后振荡周期均有所减弱。从环流形势看,夏季极端高温指数与副热带高压指数、亚洲极涡指数呈正相关性,与印缅槽呈负相关性;冬季极端低温指数与副热带高压指数、亚洲极涡指数呈正相关性。