气候变暖背景下江苏省水稻热害发生规律及其对产量的影响

根据江苏省1960-2009年常规气象资料和1980-2009年水稻生育期观测数据,利用温度距平、气候倾向率和M-K检验法研究江苏省不同区域的气候变暖特征,并分析江苏省水稻热害的时空分布规律及其对产量的影响,探讨气候变暖对江苏省水稻热害发生的影响。结果表明:(1)江苏省水稻热害主要发生在拔节-孕穗期和抽穗-乳熟期,苏南地区发生频次最高,淮北和苏北沿海最少。(2)江苏省水稻热害发生频次有明显的13a和3a周期,前者为主周期,后者为副周期。(3)1960-2009年,江苏省平均气温倾向率为0.2775℃.10a-1(P<0.01),气候变暖明显;20世纪60年代气温开始下降,80年代达最低值,之后开始变暖,21世纪前10a达最高值;江苏省水稻热害发生趋势与气温变化基本一致,80年代发生次数最少,21世纪前10a发生次数最多。(4)7-8月平均气温高的年代,热害发生次数则多,淮北地区20世纪60年代气温最高,热害发生次数也最多,其它地区近10a气温最高,热害次数最多。(5)从年际变化看,气候偏暖的年份,水稻热害多,产量相应低,说明气候变暖是造成水稻热害频次上升、产量下降的重要原因。     

安徽省茶树春霜冻害的风险评估

应用安徽省茶种植区45个气象站点1981−2017年气象资料和1998−2017年茶叶产量资料,选取霜冻害发生综合频率、坡向敏感性指数、茶园面积和灾年减产率变异系数4个因子,利用加权指数求和法构建了茶树霜冻害风险指数,借助ANUSPLIN插值模型和地理信息系统开展了安徽省茶树霜冻害风险评估。结果表明：安徽省茶树春霜冻害高风险、中风险和低风险区域面积为118×104hm2、337×104hm2和 353×104hm2, 分别占评价区域总面积的14.6%、41.7% 和43.7%。高风险区主要分布在大别山茶区的金寨县、霍山县、岳西县、潜山县等和江南茶区南部海拔600m以上的高山区域,零星分布在江北茶区北坡地带。中风险区多分布在大别山茶区和江南茶区海拔低于600m的山区,呈斑块状分布在江北茶区的丘陵和低山区。低风险区集中分布在芜湖−宣城−铜陵−池州沿江一带,零星分布在江南茶区的低山区。构建的风险指数总体能客观反映安徽省茶树霜冻害风险水平,可为茶树霜冻害风险管理提供依据。     

葡萄主产区春霜冻风险分析

选取中国607个气象站1958−2019年逐日最低气温观测资料,运用统计和空间分析方法,从气候致灾的角度,对葡萄主产区春霜冻灾害发生日数、频率、站次比以及致灾危险性进行分析,以了解葡萄主产区春霜冻的分布特征和风险区域,为葡萄主产区灾害防御工作提供依据。结果表明,60a来,各葡萄产区春霜冻平均发生日数和频率差异较大,春霜冻发生频率和平均发生日数最高在西北产区和西南高山产区,最低在南方产区;研究期内葡萄主产区春霜冻发生范围呈缩小趋势,且轻霜冻发生范围大于中度和重度春霜冻;春霜冻发生强度区域性明显,其中,轻霜冻强度指数自北向南呈逐渐偏小的趋势,中霜冻和重霜冻强度指数普遍偏小;葡萄主产区致灾因子危险性指数空间分布特征表现为中北部普遍高于南部区域,其中高风险区域主要分布在西北产区和东北中北部产区,无风险区域主要分布在南方产区。     

山西近50年初霜冻的时空分布及其突变特征

基于山西62个测站1961-2010年的逐年初霜日及地面最低温度资料,应用EOF和M-K突变检测方法对山西初霜冻的时空分布及其突变特征进行分析,以期为提高对霜冻的预测、服务能力和有效利用农业气候资源提供参考。结果表明,(1)山西近50a平均初霜冻日在空间上大致呈"5节阶梯"型分布,9月中旬-11月上旬,自北向南相继出现初霜冻,且东部早于西部;(2)山西出现正常初霜冻的概率为62%～82%,从北向南呈"大—小—大"分布;偏早初霜冻出现概率为6%～26%,从北到南呈"小—大—小"分布,中西部是出现偏早初霜冻概率最大的地区;特早初霜冻出现概率为4%～22%,出现概率最大的地区在西部及中东部地区;(3)初霜冻、轻微初霜冻、中度初霜冻和重度初霜冻发生年份大都表现出一致的推后或提前,也存在纬向差异,但总体一致性是山西初霜冻变化的主导特征;(4)M-K突变检测表明,山西近50a平均初霜日在1989年产生明显突变;对全部62个站点的检测表明,59个站点都存在突变,且主要发生在20世纪80-90年代;仅西北部3个站点没有检测出突变;从其区域分布看,北部和南部突变偏早,中部偏晚。     

浙江茶树春霜冻发生规律及其与太平洋海温的遥相关分析

利用浙江省68个气象站1971-2013年的最低气温观测资料,定义茶树早春可能受冻害的气象指标,应用Kriging空间分析法和气候统计方法对43a来霜冻的时空分布特征和演变趋势进行分析;并结合同期太平洋海温资料,采用相关分析和奇异值分析方法(SVD),研究茶树春霜冻发生与太平洋海温的遥相关关系。结果表明,浙江省茶树春霜冻日南少北多,由东南向西北逐渐增加,霜冻总天数和强度影响最严重的区域均出现在浙北,尤以浙西北山区严重,而浙南地区和金衢盆地较轻;43a来霜冻总发生日数基本呈震荡变化,但仍具有明显的阶段性特点,20世纪90年代中期以前霜冻日数普遍较多,90年代后期开始霜冻发生天数较少,但近年又呈现增加的趋势;浙江省茶树春霜冻与前一年南太平洋关键区(130°-170°W,18°-28°S)的8-9月海温呈显著负相关关系,即前一年8-9月该区海温异常偏高(低),则当年霜冻偏少(多),因此,该关键区海温场的异常变化是预测霜冻异常的一个重要前兆信号,研究结果可为浙江省茶树春霜冻的预报提供参考。     

江苏省春霜冻发生时空演变规律及其对春茶的影响

江苏省春霜冻的发生演变有一定的规律,而且对春茶生产的影响明显。利用江苏省35个气象站1961-2008年的观测资料,分析近48a来春霜冻发生演变趋势,并利用1995-2008年苏州洞庭碧螺春茶叶开采期的实际观测资料及相应时段苏州吴中气象观测站的气候观测资料,采用统计分析的方法,建立由温度指标推算茶叶开采期的模型。研究结果表明:近48a来,江苏省平均终霜冻日期呈显著提早、春霜日数呈显著减少的变化趋势;特晚霜冻均出现在1981年之前,偏晚霜冻均出现在1995年以前;终霜期和春霜日数均在20世纪90年代后期发生气候突变;气候变暖虽然使茶芽萌发提前且萌发速度加快,但茶叶采摘期提早的速度不及终霜期。所以,春茶采摘期遭受霜冻的可能性逐渐减小,江苏春茶的春霜危害呈减轻趋势。2-3月上旬≥10℃的活动积温、2月下旬-3月上旬均温之和是决定茶叶开采期的2个关键因子。     

气候变化背景下中国主要作物农业气象灾害时空分布特征(Ⅱ):西北主要粮食作物干旱

基于中国西北地区1961-2010年149个气象站点逐日气象资料及春小麦、春玉米和夏玉米生育期资料,采用作物水分亏缺指数(CWDI)为作物干旱指标,明确了研究区域内3种作物干旱的空间分布特征和时间演变规律。研究结果表明:(1)3种作物生长季内及各生育阶段,干旱发生频繁,尤以特旱和重旱发生范围广、频率高,轻旱和中旱多发生在研究区域东部,甘肃南部和陕西南部等个别地区干旱发生频率相对较小。(2)春小麦生长季内干旱发生站次比为79.1%,春玉米生长季内干旱发生站次比为84.5%,夏玉米干旱发生站次比为77.4%;夏玉米生长季内站次比波动较小,春小麦和春玉米波动较大。总体而言,研究时段内春小麦生长期干旱发生站次比呈减小趋势,降幅为每10a减少0.55个百分点,春玉米和夏玉米干旱站次比呈增加趋势,增幅分别为每10a增加0.24个百分点和0.20个百分点。(3)研究区域东部春小麦和春玉米各生育阶段干旱强度呈增加趋势,西部呈下降趋势;夏玉米干旱强度在陕西北部、宁夏和河西走廊呈增加趋势,其它地区多为降低趋势。     

我国玉米霜冻害的时空分布

根据我国玉米霜冻害的资料进行分析,阐述了其发生频率的地区分布、年际变化趋势、秋霜冻害占的百分数,讨论了霜冻害防御的若干问题。     

江西省水稻高温热害发生规律研究

利用江西省74个台站1961-2010年6-8月日平均气温、日最高气温和日平均相对湿度资料,采用线性回归法、多项式回归法、Morlet小波分析和数字高程模型(DEM),以探究该区水稻高温热害发生时段分布、年际变化、发生频次的时频特征和空间分布等规律.结果表明,(1)江西省水稻高温热害集中于7月中、下旬和8月上旬,其中7月13-24日为高温热害发生概率最大的时段;(2)1961-1982年高温热害总发生次数呈下降趋势,1983-2010年则呈极显著上升趋势(P＜0.01),不同等级高温热害发生次数的年际变化特点与总发生次数变化相一致;(3)各等级高温热害次数呈现不同时间尺度的周期震荡,轻高温热害表现为准2a、4a、8a左右、15a、25a周期变化,中高温热害以准2a、4a、10a左右、23a的周期震荡表现显著,重高温热害则表现出准2a、6a、准13a、25a的周期震荡;(4)高温热害发生频次的高值区分布于江西东北部、赣州北部、吉泰盆地和赣抚平原,并向周边山区递减.     

福建省沿海雾的气候变化特征分析

根据近10a来福建省沿海18个气象站的能见度观测资料,分析了雾的气候变化分布规律,包括沿海地区雾的年变化、季节变化和年际变化等特征。结果表明:福建省沿海的雾发生次数在近10a来呈现增加的趋势,其中气候倾向率值最大的站是崇武2.4091次/a;雾主要发生在春冬季,夏秋季节很少发生,春冬季节雾占总数的97.86%;雾的年内变化呈现双峰变化特征,主要出现在2-4月;雾以晨雾为主,10:00以后雾气逐渐消散,下午和晚上出现几率较少;福建省中南部沿海地区为多雾的区域,尤其是崇武、厦门和东山最多。研究福建沿海雾的气候分布特征,对进行海雾监测和预警有重要作用。     

湖北省倒春寒发生程度评估模型

选取湖北省9个代表站历史倒春寒灾害序列资料,分析1951-2010年倒春寒过程中最大降温幅度、最低日平均气温、持续天数变化的特征,结合主成分分析法构建倒春寒评估模型,探讨湖北省倒春寒发生影响程度。结果表明：60a来,湖北3月倒春寒发生频次总体呈下降趋势,4月倒春寒频次以20世纪60、70年代最多,80、90年代明显下降,而2000-2010年又有所增加;倒春寒发生过程中,平均最大降温幅度的年代际间变化不大,但3月最大降温幅度大于4月;3、4月倒春寒过程最低日平均气温按年代比较显示,在2000-2010年有所降低,但不明显;1951-2010年,倒春寒持续天数平均为4.1d,呈不显著的下降趋势。运用评估模型对2010年4月12-15日的倒春寒过程评估表明,9个代表站中5站为中度倒春寒,4站为轻度倒春寒。     

灰色GM(1,1)及其残差修正模型在不同程度春旱发生年份预测中的应用

针对近年来临沂春旱发生频率和程度较前期有所增加的事实,利用临沂1971-2009年的降水资料,采用降水距平法进行春季干旱划分,在此基础上,利用灰色GM(1,1)及其残差修正模型分别建立当地轻度和中度以上春旱的预测模型。结果表明:轻度以上春旱模型以原始序列建模方程精度最高,而中度以上春旱模型则以3次残差序列模型的精度最高;分别用最佳轻度和中度以上GM(1,1)模型进行未来5个时刻的预测,得出下一次轻度春旱时间在2010年;而轻度和中度以上预测模型共同预测结果表明2018年临沂将发生中度以上程度的春旱,为将灾害损失降到最小,对此次春季旱情应引起高度重视,并提前做好防灾减灾应对措施。     

黄土高原中部冬小麦生长对气候变暖和春季晚霜冻变化的响应

利用位于黄土高原中部的甘肃西峰试验田资料和当地平行气象观测资料,分析了春季气温、终霜冻和冬小麦生长发育对气候变暖的响应特征。结果表明：1981年以来,春季平均气温和平均最低气温分别以1.2℃/10a和1.1℃/10a的速率升高,5月的极端最低气温以1.2℃/10a的速率升高;1997年以来4月极端最低气温波动幅度增大,在气候变暖大背景下2001年和2006年出现了最小值,属于反常年份,冻害严重;终霜日期提前的气候趋势比较明显,速率为3.2d/10a,终霜日地面最低温度表现为波动变化,个别年份出现反常的重霜冻灾害;终霜冻过程的持续日数表现出阶段性增加规律,地面最低温度负积温在反常年份2005-2006年有增强变化;1981年以来冬小麦拔节期以4.5d/10a的速率极显著提前（P〈0.01）,1997年以来提前趋势更加明显,1997-2008年平均拔节期比1981-1996年提前9d。气候持续变暖,冬小麦拔节期提前的速率大于终霜日提前的速率,表明冬小麦春季拔节-孕穗期遭受终霜冻危害的气候风险在增大。     

基于格点资料的1961−2018年中国霜冻灾害时空变化规律

以1961−2018年长时间序列的格点化气象数据替代以往研究中站点数据,通过趋势分析和聚类分析等方法,研究中国区域内适合格点数据的霜冻辨识阈值、霜冻发生时间及霜冻强度的时空变化规律,以在气候变化背景下合理利用气候资源,降低霜冻灾害给农业生产造成的损失。结果表明：（1）日最低气温0℃相比日最低气温2℃作为阈值辨识初/终霜冻和无霜期的空间分布更加合理。（2）1961−2018年中国大部分地区初霜冻日期推后（1～3d·10a−1）,终霜冻日期提前,无霜期增加（1～3d·10a−1）。（3）不同强度的霜冻年累计发生次数在中国北方有微弱增加态势,在南方呈现明显的减少趋势。其中,晚霜冻不同霜冻强度年发生频次高于早霜冻。（4）以霜冻日期和霜冻发生频数为标准进行中国霜冻灾害区划,全国可分为亚热带、暖温带、中温带、寒温带和青藏高原5个分区。其中,以青藏高原不同霜冻日期变化最为剧烈。整体上,中国区域的气候变暖对于霜冻灾害的发生在时间、空间和强度上有明显的减弱效果。     

山东地区木本植物春季物候对气候变化的响应

利用山东省境内10个国家级农业气象观测站1981-2009年逐年春季物候序列和同期逐日气象资料,通过一元线性回归、相关分析和突变检验方法,分析了山东地区木本植物春季物候期的趋势变化特征及物候期对气候变化的响应关系。结果表明：（1）1980-2009年山东地区春季气温明显升高,春季水汽压呈增大趋势;（2）山东地区近29a的木本植物春季物候期普遍提前,提前的线性倾向率为0.13～1.11d.a-1;（3）山东地区木本植物春季物候期与其前期活动积温、春季气温和3月份水汽压呈负相关关系,物候前期的活动积温是诱发春季物候现象的重要因子,春季气温升高和3月份水汽压增大是近29a春季物候现象提前的可能原因。