中国不同农业区气温和降水时空演变格局分析

为阐释中国不同农业区的水热资源时空演变格局,利用1961—2017年全国613个基本气象站平均气温、降水量月值资料,借助趋势分析、Mann-Kendall突变分析、线性回归分析等方法,结合农业区划,对中国及各农业区气温、降水量时空变化特征进行了研究。结果表明:1961—2017年,中国气温转暖趋势明显,平均增温率为0.249℃/10 a,1996年发生增暖突变,同时增温趋势自东南向西北递增,全年增暖在北方最为显著;降水量于2015年发生"由减转增"的趋势突变,但整体变化趋势并不显著。各农业区气温均表现为显著上升态势,且增温速率北方大于南方、西部大于东部,又以青藏地区增温最为突出,2000年后各区偏暖幅度增大;除黄土高原农业区年降水量有不显著减少趋势外,其余各农业区年降水量呈现增势,尤其2011—2017年"湿化"明显。各农业区四季气温、降水量时空分布格局的变化有显著差异,其中青藏高原农业区春、冬季暖干化突出,北方干旱区夏季暖湿化明显,中南、东北地区以夏、秋季减湿为主,东南地区基本存在全年暖干趋势。     

开都河流域气候变化特征及其对径流的影响简

采用Mann-Kendall趋势及突变检验、R/S的Hurst指数以及线性回归、滑动平均等方法,分析开都河流域1960-2010年的气温、降水及径流量指标,揭示该流域气候变化及径流响应的特征和长期趋势.结果表明,开都河流域近50年的气温、降水及径流量均呈显著增加趋势,增长率分别为0.027℃/a、0.863 mm/a和0.625 m3/a,其相应的突变年份分别为1993、1986和1996年.流域内山区既是气温增温最大的地区,也是降水增加最显著的地区.在气候变暖背景下,山区年均温及春、夏、秋3季升温比绿洲区的响应更为显著,但在绿洲区冬季升温则更为显著;山区降水量增加趋势较绿洲区显著.在过去50年,开都河径流突变前后多年平均径流量增加了9.96亿m3,对该流域工农业发展、生活以及生态可持续发展产生了很大的影响.     

基于贵州高原地貌分区的降水时空异质性特征

为探究贵州省高原山区不同地貌类型单元的降水时空异质性特征及其规律,利用贵州省19个气象站点1951—2018年共68 a的降水量、气温、湿度等数据,充分考虑不同海拔、经度与纬度对降水的影响,采用Mann-Kendall非参数突变检测、滑动平均与距平累积、反距离权重插值法等方法分析不同地貌类型区的降水及各影响因子的时空分布特征。结果表明:(1)贵州省降水总体呈下降态势,长时间序列下气温升温趋势较明显,相对湿度下降速率大于降水下降速率,降水与气温呈正相关;(2)非喀斯特地区降水呈微弱的上升趋势,其他5种地貌区降水均呈下降趋势,下降速率大小为:岩溶断陷盆地岩溶高原岩溶峡谷岩溶槽谷峰丛洼地;(3)岩溶峡谷区多年间降水量整体处于平均值以上,降水较丰沛,没有明显的枯水期;其余5种地貌总体上有1967—1980年与1993—2000年两个丰水期,1951—1960年、1985—1992年和2005—2018年3个枯水期;(4)除峰丛洼地无明显突变点外,非喀斯特(2013年)、岩溶槽谷(1984年)、岩溶断陷盆地(1986年)、岩溶高原(1980年)、岩溶峡谷(1986年)发生显著突变;(5)降水在空间特征上与经度呈正相关,与纬度和海拔呈负相关,不同地貌单元上降水空间分布特征为:岩溶高原岩溶峡谷岩溶槽谷非喀峰丛洼地岩溶断陷盆地。掌握不同地貌区降水时空特征及其变化规律,可为降水引起的自然灾害预警提供科学依据。     

1961-2010年锡林郭勒盟气温和降水时空变化特征

[目的]分析内蒙古自治区锡林郭勒盟气温和降水量时空变化规律,为草原区环境演化提供科学支撑,同时也对气温和降水的短期预警提供依据。[方法]利用研究区境内15个气象站点1961—2010年的逐月平均气温和月降水资料,结合一元线性回归分析、趋势分析、M K突变检验以及M o rlet小波分析方法,分析近50 a来锡林郭勒地区气温和降水时空变化特征及周期。[结果]近50 a来锡林郭勒地区气温以0．44℃／10 a的速率呈显著上升趋势,其中冬季温度上升最明显;年均气温有较明显的突变特征,突变点出现在1991年,突变前后2个时段平均气温相差1．32℃;存在28,9和5 a的周期律,未来几年仍处于暖期。降水呈波动下降趋势,速率为3．9 mm／10 a ,夏季降水下降最明显;年降水量没有明显的突变点,存在25和7 a的震荡周期,未来几年仍处于少雨阶段。[结论]近50 a来锡林郭勒盟地区气候呈明显干旱化趋势。     

南方农牧交错带降水变化及旱涝多时间尺度特征

[目的]分析南方农牧交错带降水变化及旱涝多时间尺度特征,为该区旱涝灾害防治决策、牧区生态重建及保护提供科学参考。[方法]基于南方农牧交错带1960—2017年20个气象站点逐月降水量资料,采用标准化降水指数(SPI)、反距离权重插值、M-K突变检验等方法对南方农牧交错带近58 a的降水特征及旱涝灾害时空格局进行研究。[结果]①近58 a以来南方农牧交错带年平均降水量以3.98 mm/10 a的速率在增加,降水主要集中在夏季,用M-K方法检测出该区域年平均降水量在1990年发生突变;②受气候、大气环流、地形、海拔高差、下垫面等因素的影响,降水量在空间分布上以维西—理塘—若尔盖为界,西北部降水量少,东南部降水量多,降水量呈现出由东南向西北递减的趋势;③研究区年降水量的增减变化以松潘—马尔康—新龙—理塘—稻城一线为界线,该线以东地区的年降水量均呈显著增长趋势发展,以西地区的年降水量呈显著减少趋势;[结论]研究区20世纪60—70年代旱灾发生的频率略高,80—90年代涝灾发生的频率较高,2000年以来旱涝灾害呈明显的减弱趋势发展。     

东北地区玉米气候产量变化及其对气候变化的敏感性分析

选取1981-2009年东北地区具有连续气象资料和玉米产量资料的站点,按气温高低、日照时数长短和降水量多少将研究区分为4个气候类型,并用一阶差分法得到玉米气候产量,对各气候类型区内玉米产量、气候产量的变化趋势进行分析,并采用多元回归法分析玉米产量对气候变化的敏感性。结果表明,1981-2009年东北地区玉米实际产量呈增长趋势,但其气候产量呈降低趋势。类型Ⅰ区,日照时数、平均气温和降水量均适中,玉米气候产量对平均最高气温、积温、日较差和日照时数较敏感,标准回归系数分别为-1.244、1.484、-0.655和0.502;类型Ⅱ区,日照时数和平均气温较高,降水不足,光、热和温度间的相互配合较差,玉米产量对平均最低气温、积温、日较差和日照时数较敏感,标准回归系数分别为1.325、-1.739、-0.272和-0.515;类型Ⅲ区,降水充足,玉米产量对平均最高气温、积温、降水和日照时数较敏感,标准回归系数分别为-2.171、3.450、0.235和0.493;类型Ⅳ区,气温、降水和光照充足,玉米产量对平均最低气温、积温、降水和日照时数较敏感,标准回归系数分别为0.88、-1.014、0.329和0.256。各类型区玉米产量均对积温变化较敏感,在温度较高地区,对平均最低温度的变化较敏感;温度较低地区,对平均最高温度的变化较敏感。在降水较多地区,玉米产量对降水和日照时数的变化较敏感;降水较少地区,对日较差和日照时数的变化较敏感。     

西南地区生长季植被覆盖时空变化特征及其对气候与地形因子的响应

为探究西南地区生长季植被覆盖时空变化特征以及驱动因子如何定量影响其动态变化,基于MODIS NDVI数据,通过趋势分析、变异系数、相关分析等方法研究了西南地区2000-2016年生长季植被覆盖的时空变化特征,并结合气候因子、DEM数据,分析了植被覆盖对气候与地形因子的影响程度。结果表明:西南地区近17年来生长季NDVI呈增长趋势（0.009/10 a）,其中4月份增速最显著（0.029/10 a）;呈增加趋势的区域占研究区总面积71.94%,主要分布在东部与东南部区域;植被覆盖变化以较低稳定（31.15%）与中度稳定（25.36%）占主导。研究区NDVI与气温、降水的相关性在空间分布上主要以正相关为主;月尺度NDVI与气候因子的相关性高于年尺度的值;植被覆盖度与月平均气温的相关性高于其与月降水量的相关性,植被生长对降水月变化的响应不明显,对气温的响应无明显滞后效应。研究区平均NDVI在海拔大于4 000 m区域最小（0.30）,在坡度0°~5°区域最小（0.37）,但是NDVI的显著退化趋势则是以海拔大于4 000 m处最大（14.33%）;海拔大于4 000 m区域主要受降水控制,坡度5°~15°区域主要受气温控制;坡向对植被生长变化的影响没有海拔和坡度影响大。     

塔里木河流域内气候要素变化的非均衡性及其成因分析

将塔里木河流域灌区分成阿克苏地区、塔里木河下游地区和南疆西部自然区3个区域,分别代表水源丰富区、严重缺水生态脆弱区及自然生态区.选取流域内44个气象站1961-2011年生长季节(3-10月)气温、降水量、相对湿度、大风日数、定时平均最大风速、≥0.1mm的降水日数等资料,用线性趋势分析及Mann-Kendall法对各区气候要素变化特征进行对比分析.结果表明:(1)3个区域气温、降水量及相对湿度具有一致的线性增加趋势,但其增加速率存在显著差异(P＜0.05).阿克苏地区(丰水区)气温升高速率小、降水量和相对湿度增加速率大,塔里木河下游地区(缺水区)气温升高速率大、降水量和相对湿度增加速率小.降水量增加主要发生在20世纪80年代,比70年代增加了22.29％ ～41.00％,相对湿度在90年代呈现较高增加势头,比80年代增加4.10％ ～6.27％.(2)M-K突变检测表明,塔里木河流域相对湿度于1973年发生了突变,降水量发生的突变年份各区域差异较大,阿克苏地区在1975年,塔里木河下游在1979年,南疆西部在1989年.(3)3个区域气温、降水量及相对湿度一致的线性增长趋势,主要是受大气候背景的影响.线性增长速率的差异,主要与局地人类活动即灌溉用水不均衡有关.研究结果可为进一步认清灌区气候变化,合理开发利用塔里木河水资源提供科学依据.     

基于R/S分析和Mann-Kendall检验的定西市气温降水变化特征

黄土丘陵区生态脆弱、环境恶劣,对气候变化的响应复杂而敏感。研究以地处黄土丘陵区西南缘的定西市为研究对象,采用线性方程、5 a滑动平均、Mann-Kendall突变检验、R／S分析等方法,基于逐日气象数据,以此分析定西市1960—2004年间气温和降水的动态变化,以期为该地区合理开展农业生产和植被恢复提供依据。结果表明:（1）温度方面,45 a来,定西市气温呈上升趋势,其Hurst指数H > 0.5,表明在之后的一定时段内气温将持续上升,1994年为定西市气温突变开始的时间;同时,升温速率表现出明显的季节性差异;定西市极端气候变化显著,最大增温趋势出现在冬季,暖冬现象较为明显。（2）降水方面,1960年以来定西市降水量呈下降趋势,且以夏秋季下降为主,降水量变化无明显的突变现象,其Hurst指数H < 0.5,说明未来将呈现反持续性趋势。定西市未来气候将由暖干型向暖湿型转变。     

河南雨养农业区土壤水分与气候变化的关系

利用河南省8个农业气象观测站1981—2005年的气象和土壤水分观测资料进行分析，结果表明：①河南省近25a来的年平均气温以0.05℃／a的速度上升，年降水量变化不明显；②土壤水分与气温呈极显著的负相关关系，而与降水呈极显著的正相关关系。得出：受气候变暖的影响，近25a来河南省雨养农业区土壤水分呈明显下降趋势。     

辽西北地区气温和降水变化对气候生产潜力的影响

利用辽西北地区23个气象站1961-2010年逐日平均气温和降水量数据,基于Thornthwaite Memorial模型计算其农业气候生产潜力,通过线性趋势分析、MannKendall突变检验等方法对该区域多年平均气温、降水量和气候生产潜力的时间变化趋势及空间分布特征进行分析,研究农业气候生产潜力对气候变化的响应。结果表明：（1）50a来辽西北地区年平均气温气候倾向率为0.28℃·10a-1（P<0.01）,增温极显著,1987年气温发生突变;（2）50a来辽西北地区年降水量呈波动变化,线性变化趋势不显著,空间分布差异大,降水量呈减少趋势的地区占82.6%;（3）辽西北地区气候生产潜力的时空变化特征与降水量变化相似,其时间变化趋势不显著,气候生产潜力下降的区域占全区的43.5%;（4）气温和降水对农业气候生产潜力的影响作用明显,并以降水的影响为主。气温和降水的组合变化,可以解释气候生产潜力变化的95%以上,暖湿型气候对作物生长最有利,冷干型气候对作物生长最不利;（5）50a来,粮食产量与气候生产潜力的相关性不明显,但两者的波动特点相似,其气候利用率逐年代增加,研究区未来仍存在作物可能增产空间。     

安徽省近56年气候要素时空演变特征

基于安徽省17个气象站及周边9个气象站逐日平均气温和降水量数据,利用气候倾向率、Mann-Kendall检验、滑动T检验、交叉小波等方法分析了1960—2015年安徽省气候要素时空演变特征,并探讨其与ENSO之间的关系。结果表明:(1)年平均气温上升明显,春季变化幅度最大为0.3℃/10a,上升幅度最大月份分别为2月、4月、5月、10月份;年平均降水量略有增加,冬季和8月份降水增加达到显著性水平,其他季节、月份和年降水变化未达到显著性水平。(2)中部江南丘陵区气温高于淮北平原区和江南地区;江南地区为降水高值区,降水量随纬度增加而减少,冬季和夏季各地区变化趋势明显。(3)1994年年平均气温突变,突变后显著升高0.8℃;除夏季外其余季节均发生突变,春季平均气温变化最明显,突变后显著升高1.1℃;降水量在春秋两季发生突变,夏冬两季均无突变。(4)气温、降水量与ENSO有3~5a的显著周期,主要集中于20世纪60,80,90年代,年降水量周期比年均温周期在时间上相对滞后。     

毛乌素沙地暖湿化特征分析及其对植被变化的影响

气候暖湿化对植被生长及覆盖率乃至土地合理开发利用、生态环境保护均有重要的现实意义。以毛乌素沙地为研究区,基于1959—2019年的气象数据(气温、降水量及蒸发量),运用气候趋势变化、M-K突变和小波周期分析特征变化,并结合生长季归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)值探究其与研究区气象因子间的响应关系。结果表明:(1)研究区内毛乌素沙地年平均气温、年平均降水量、年平均蒸发量分别升高1.7 ℃、11.19 mm和33.82 mm,并呈显著上升趋势。(2)70年代是气象因子突变始发时间,且在70—90年代间进行了气温由冷变暖、降水由少变多、气候由干变湿的突变。(3)沙地年平均气温、降水及蒸发在时间序列上以20~30年的周期振荡最明显,且在28年处达峰,为毛乌素沙地气象因子变化的第1主周期。(4)1998—2019年NDVI总体呈现波动增加趋势,与蒸发和降水呈正相关的响应关系,蒸发显著性大于降水。研究结果可为当前气候变化下有效保护和管理生态系统提供科学依据。     

近59年来贵州省不同地貌类型的降水变化特征

为了解和分析贵州省气候变化的特征，以期为当地的生态旅游发展规划、环境保护和灾害防治提供参考，根据1960—2018年贵州省17个气象站的月降水数据，运用线性倾向估计法、滑动平均法及反距离权重插值的方法，对贵州省59年不同地貌类型降水的时空变化进行研究，并采用有序聚类法和Mann—Kendall法对降水量进行突变性检验。结果表明：贵州省59年降水趋势系数为-0.102，表明全省降水量总体呈下降趋势。岩溶峡谷和非喀斯特区的年均降水量虽递增，但增加的趋势并不显著。其他4个地貌区（岩溶槽谷、峰丛洼地、岩溶高原和岩溶盆地）的年降水量均呈下降趋势，其中下降趋势最显著的是岩溶盆地，其递减速率为-37.57 mm/10 a，是其他3个地区的1.37~2.25倍。全年降水倾向率为-16.50 mm/10 a，降水倾向率在空间上呈现由东北向西南逐渐减小的趋势。全省秋季、冬季的降水量呈波动上升，而春季、夏季的降水量呈下降趋势，年降水日数和最大日降水量均呈递减趋势，在20世纪80年代以后，平均最大日降水量下降至60年代的1/10左右。此外，非喀斯特区和岩溶高原年均降水量在1985—1986年左右发生突变，岩溶峡谷、岩溶槽谷、峰丛洼地的年平均降水量无突变现象，岩溶盆地约在2001年发生突变。     

吉林省东部气象因子与玉米延迟型冷害的时空演变规律

基于1980—2014年吉林东部地区逐日气象数据和玉米种植资料,利用Mann-Kendall突变分析法、气候倾向率、偏最小二乘回归分析等方法,揭示了气候变化背景下冷害的时空演变规律,同时对影响冷害的气象因子进行探究。结果表明:(1)近35年热量条件有所改善,冷害呈现减少趋势。20世纪80年代,冷害受低温阴雨、早霜等天气影响表现为发生频率高、强度大,20世纪90年代气温升高,冷害发生频率降低,中期降水异常增加,冷害强度增大,21世纪气温大幅提高,冷害少有发生,但不排除区域极端低温的可能;(2)吉林东部地区气候整体变暖且初霜日推迟,降水量南多北少,日照时数东升西降。而冷害发生频率空间分布规律为随着生育期推进冷害高频区逐渐由中部山区向高纬度延伸,即高纬度、高海拔地区成为冷害的高发区;(3)玉米在出苗—抽雄期受低温影响较大,冷害年气温受各气象因子的影响大小为降水量>日照时数>初霜日,尤其高海拔山区多阴雨寡照天气,易发生冷害。     

近50年来疏勒河上游气候变化及其对地表径流的影响

以1961—2010年疏勒河上游山区气温、降水和径流数据为基础,采用Mann—Kendall和R/S分析法,在年、季节尺度上研究了气温、降水和径流的变化特征,并采用多元线性回归分析法揭示了径流变化的主控因素。研究结果表明,近50a来研究区年均气温上升趋势显著且持续性极强。20世纪60—70年代气温偏低,1986年以后快速上升,并在1990年左右发生暖突变。降水量在研究时段内增加趋势明显且持续性较强。20世纪60—70年代降水偏少,80年代开始偏多,90年代偏少,1998年左右发生由少到多的突变。研究区气候在20世纪80年代中期由暖干向暖湿转型,受气候变化影响上游地区径流量显著增加,其年际和季节变化特征与降水变化相似。冬季和秋季径流变化主要受地下水影响,而春季和夏季径流变化主要受降水和冰雪融水的控制。     

近50年气候变化对青藏高原青稞气候生产潜力的影响

基于青藏高原及周边106个气象站近50年的平均气温、降水量及日照时数等气象观测数据,分析了青藏高原区1965年以来的气候变化趋势以及青稞生长季及关键生长期的气候变化趋势,并采用线性倾向估计方法、Thornthwaite Memorial模型、Arc GIS和SPSS技术分析了青藏高原青稞的气候生产潜力及其时空变化特征,探讨了青藏高原近50年气候变化对青稞发育过程和产量的影响机理及各气象要素对青稞气候生产潜力的影响。结果发现:1)近50年来,青藏高原区气温和降水均呈上升趋势(0.53℃?10a?1、7.8 mm?10a?1),且气温上升较显著,降水增加较缓,而日照时数呈波动下降趋势(16.9 h?10a?1);2)青藏高原青稞生长季气温、降水均呈上升趋势(0.4℃?10a?1、7.2 mm?10a?1),但日照时数呈下降趋势(15 h?10a?1),其中高原北部地区增温幅度较大,而中部地区降水增加显著,高原东北部日照时数下降较为明显;3)青藏高原青稞气候生产潜力总体呈上升趋势(136.7 kg?hm?2?10a?1),其中高原中部增加较显著,高原东南部边缘、青海柴达木北部、西藏西北部呈下降趋势;4)降水、气温均与青稞气候生产潜力呈显著正相关,但日照时数与其呈负相关,其中,降水是影响青稞生长季和关键生长期气候生产潜力最为关键的因素,气温影响次之。基于此,就如何利用青藏高原青稞气候生产潜力的变化特点,为提高该区青稞的实际产量提出了一系列建议措施。     

黔东南地区近49年的气候变化特征

利用黔东南地区16个气象观测站1961-2009年的逐日气象观测资料,采用常规统计方法和墨西哥帽小波变换方法,分析了黔东南地区近49a气温、降水、相对湿度和日照的地理分布及气候特征、年际变化趋势等。结果表明：黔东南地区近49a来年平均气温、平均最高气温的变化趋势不显著,而平均最低气温呈显著的上升趋势,其上升速率为0.146℃.10a-1;且具有3a、17a和36a的振荡周期特征,同时年平均气温具有从东南向西北递减、东部的等值线呈经向分布的特征。年平均降水量的线性变化趋势不显著但暴雨日数有显著增加趋势;年降水量具有3a和18a的准周期变化特征,同时呈由东向南、由西向北递减的趋势。年平均相对湿度的线性变化趋势也不显著,但具有3a、8a和11a的振荡周期变化特征。年平均日照时数呈显著的下降趋势,其下降速率为25.835h.10a^-1,且具有4a、10a和20a的振荡周期变化特征。黔东南地区近49a来总体上气候向暧干方向发展,同时还具有气温偏高时,降水量就偏少;气温偏低时,降水量就偏多的气候特征。     

1960—2019年黄河源区径流演变及其驱动因素分析

人类活动与气候变化的共同作用对径流过程产生了深刻影响。研究黄河源区径流演变特征及其原因，对合理规划水资源及实现黄河流域高质量发展具有重要意义。基于1960—2019年黄河源区径流、降水及气温序列数据，利用Mann-Kendall趋势及突变检验、Morlet小波分析等方法分析其演变特征，并采用累积量斜率变化率法计算驱动因素贡献水平，结果表明：1960—2019年黄河源区径流呈不显著下降趋势，在1987年发生突变，降水和气温均呈显著上升趋势，分别在2017、1997年发生突变，径流、降水及气温的主周期分别为38、30、3 a;黄河源区气候因素(降水)对径流的影响占比仅为9.42%,人类活动对径流变化的影响程度更大，占比为90.58%。     

贵州省境内长江流域不同水系气候变化特征对比研究

[目的]分析57a来贵州境内长江流域气温与降水变化规律,为贵州喀斯特地区环境演化提供科学支撑,同时也为区域适应和减缓气候变化提供对策。[方法]基于1960—2016年贵州省境内长江流域的12个气象站点的月平均气温和降水数据,运用累计距平、5a滑动平均、Mann-Kendall突变检验和回归分析等方法,对流域气候特征及动态进行了分析。[结果]流域总体上气温呈升高趋势,升温率为0.14℃/10a,降水量波动中有小幅下降趋势,降幅为12.94mm/10a;气温在1997年发生一次突变,突变前后温度变化差异较大,而降水量无明显突变;气温和降水主要受经度、海拔影响而表现东西分布的显著差异;在各水系,气温升温趋势占主导地位,降水量呈M形波动且有小幅下降趋势;相关性分析表明降水量随着气温的升高而减少,尤其乌江水系降水量的变化对气温的敏感性较高。[结论]总体而言,该流域与整个贵州省乃至西南地区气候变化趋势相吻合,朝着暖干化的方向发展,为遏制这一趋势应提高植被覆盖率,改善区域小气候。