北方农牧交错带气候变化与旱涝响应特征

依据北方农牧交错带1961-2012年46个气象站气温、降水数据,采用气候倾向率、Mann-Kendall检测及Kring插值法,对该区气候变化及旱涝时空特征进行了分析。结果表明:(1)近52 a,北方农牧交错带气候呈现暖干化趋势,1986年后暖干化趋势有所加强。(2)不同区域不同时段,气温、降水表现出不同的变化特征。(3)全区及3个子区旱涝等级均呈上升趋势,不同区域旱涝等级变化趋势差异显著。(4)北方农牧交错带大涝呈"片状"分布,大旱呈"斑点状"分布。全区整体相对较易发生大旱,东北段相对更易发生大涝,华北段更易发生大旱。     

气候暖干化背景下东北地区旱涝时空演变特征

[目的]从旱涝灾害角度探讨气候变化对东北地区的影响,以期充分利用气候资源,为农业领域应对气候变化的对策措施提供理论依据。[方法]统计东北地区1956—2012年50个气象台站的逐月气温、降水资料,通过样条插值法、Mann—Kendall检测及Z指数方法对该区降水及旱涝时空演变特征进行分析。[结果](1)近57a东北地区气候整体呈现暖干化的趋势;(2)半湿润区增温幅度最大,达0.34℃/10a,湿润区相对较低,为0.25℃/10a。半湿润区降水减少趋势最为明显,为-8.82mm/10a。(3)东北全区、半干旱区、半湿润区Z指数变化一致,呈现出"涝—旱—涝—旱"的演变特征。(4)大涝频率高值中心分布于小兴安岭北部和三江平原、嫩江流域北部等;大旱频率高值中心集中分布于东北地区西部。[结论]东北地区气候暖干化的趋势给该区农牧业带来不利影响,受旱地区应及时启动干旱预警紧方案,开展抗旱工作。     

气候暖干化背景下环渤海地区旱涝时空响应

[目的]在全球变暖背景下,为深入认识环渤海地区区域响应特征,进而制定防灾减灾政策,提高旱涝灾害应变能力。[方法]利用环渤海地区60个气象台站1961—2012年的实测气温、降水资料,采用线性趋势法、Mann—Kendall检验以及空间插值法揭示环渤海地区气候的时空变化特征;应用Z指数旱涝等级标准和区域旱涝指标分析该区域旱涝灾害的时空响应特征。[结果](1)环渤海地区近52a气候总体呈现暖干化趋势,年平均气温显著上升,增温速率为0.25℃/10a,且于1988年前后发生增温突变;年平均气温南高北低,大部分地区呈增温趋势,且南北增温程度差异不大。(2)降水量呈减少趋势,下降速率为10.37mm/10a;降水自东南向西北递减,沿海多于内陆,差异逐渐减小;(3)1988年后,环渤海地区旱涝灾害频率明显增加,其中旱灾显著增加,涝灾略有减少;空间上旱灾比例高于涝灾,且呈现出明显的干旱趋势。[结论]环渤海地区气候对全球气候变化有所响应,尤其是旱涝灾害,表现出一定的区域特征。     

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。     

宁夏地区气候暖干化与旱涝灾害趋势的关系

依据宁夏地区11个气象站点1961—2012年实测气象数据,利用趋势线法、Z指数法、Mann—Kendall突变检验法及马尔科夫模型对宁夏地区气候变化特征和旱涝趋势进行了分析和预测。结果表明:(1)近52a来宁夏地区气候经历了冷湿—暖湿—暖干的转变,气温呈显著波动上升趋势(0.36℃/10a),远高于西部平均变暖率(0.2℃/10a);降水呈波动下降趋势,下降速率为9.94mm/10a。(2)旱涝灾害发生频次与气温变化具有一定的同步性。20世纪60—80年代中期气温变化不明显,旱涝趋势稳定;80年代中期到2006年气温大幅上升,旱涝灾害同步增加;2006—2012年增温趋势有所减缓,旱涝灾害相应减少。(3)运用马尔可夫模型对未来5a的旱涝状态进行了预测,结果表明,2013—2017年该地区降水处于"正常"的概率较大。在气候暖干化的大背景下,未来宁夏地区旱涝灾害发生频率有可能进一步增加。     

气候变化对北方农牧交错带人口承载力的影响

近年来由于全球气候变化,使得作物的气候生产力也随之发生了变化,进而影响到粮食产量和人口承载力的变化。本文根据农牧交错带地区的气候资料,分析了该地区50a(1956-2005年)来的气候变化趋势及其主要农作物的气候生产力变化,进而分析气候变化对该地区人口承载力的影响。结果表明:近50a来,农牧交错带地区的气温逐年升高,而降水量却有逐年减少的趋势,即干暖化日趋明显。分析内蒙古通辽市30a(1976-2005年)来的气候变化与人口承载力的变化趋势表明:该地区的作物生产力随着温度的升高而升高,随着降水的减少而减少,且气候生产力总体趋势有所增加。但是在干旱半干旱的农牧交错带地区水分对农作物生长发育的限制尤其关键,水分条件充足的年份气候生产力都较高。由于作物生产力会直接影响粮食产量进而影响到该地区的人口承载力,所以研究农牧交错带地区的气候变化及其对人口承载力的影响有非常重要的意义。     

川滇地区气候特征与旱涝灾害变化趋势分析

以川滇地区70个气象观测站点1961-2011年的降水、气温资料为基础,采用线性回归、M-K突变检验、反距离加权空间插值、小波变换等方法,分析了川滇地区近51a来气候变化特征和旱涝灾害趋势。结果表明:(1)近51a来川滇地区气温总体上呈增加趋势,气温倾向率为0.21℃/10a,增温趋势系数高达0.71,气温存在极其显著的长期增温趋势。川西高原年平均气温最低,云南省南部地区气温最高,海拔高度是影响该区气温空间差异的重要因素。(2)近51a来川滇地区降水量总体上呈减少趋势,平均递减率为10.76mm/10a。受西南季风与海拔高度的影响,降水量在空间分布上差异极大,川西高原与四川盆地西南周边地区降水量相对较少,四川盆地降水相对丰富,滇西南地区降水量最为充沛。(3)川滇地区气候暖干化趋势明显,分别在1997和1999年发生了增温和降水量减少的突变,旱涝灾害存在10~15a和28a的周期振荡,该区涝灾向旱灾转化的趋势明显。     

阿拉善荒漠地区近50年气候变化的多时间尺度分析

利用阿拉善地区1961—2005年的气温、降水实测资料,分析了不同时间尺度下年平均气温、年降水量序列变化的周期和突变点,揭示了阿拉善地区近50a气候变化的多时间尺度特征,并根据主周期对未来气温和降水变化进行预测。结果表明：阿拉善地区的气温在20世纪80年代开始大幅度上升,突变点在1986年。80-90年代降水量很少,为干旱期,年降水量的突变点为1980年。根据气温和降水小波变换的主周期预测：未来阿拉善地区的气温可能升高,降水可能减少,即气候有暖干化的趋势。     

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。     

淮河流域冬小麦主要生育期旱涝时空特征及对产量的影响

旱涝灾害在淮河流域发生频繁,对农作物产量影响较大。该文基于淮河流域1961-2014年140个气象站逐日降水、气温数据,利用标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)和标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)定量分析冬小麦各生育期气候特征,结合1961-2012年20个站点冬小麦单产数据计算标准化产量残差(standardized yield residuals,SYR),探讨冬小麦主要生育期旱涝灾害对其产量的影响。结果表明:1)冬小麦各生育期气温均呈显著上升趋势(P0.05),气温呈南高北低、西高东低的格局,东部趋势高于西部且返青抽穗期大部分站点趋势值最高,而降水量沿纬度变化与气温一致,其变化趋势在冬小麦各生育期差异明显。2)冬小麦返青抽穗期干旱增加趋势最大(P0.05),旱涝灾害在全生育期、返青抽穗期和灌浆成熟期主要受气温影响,在冬前生长期和越冬期主要受降水量影响,同时冬小麦各生育期SPEI干旱化趋势大于SPI。3)除冬前生长期外,SYR与SPI和SPEI均呈负相关关系,以返青抽穗期相关性最高,在返青抽穗期达到中度干旱或中度湿润时产量减少。该研究尝试明晰淮河流域发生在冬小麦生育期的旱涝灾害对其产量的影响,为冬小麦生育期防灾减灾提供基础支撑。     

中国北方农牧交错区水资源承载力动态仿真研究——以内蒙古通辽市科尔沁区为例

[目的]分析农牧交错区水资源承载力的动态变化规律,为同类地区的可持续发展提供有益的理论参考。[方法]以内蒙古自治区通辽市科尔沁区作为农牧交错区典型案例地,运用系统动力学方法,建立科尔沁区有限水资源支撑下的"社会—经济—生态"协同发展的仿真模型,并根据农牧交错地区以及科尔沁区社会经济发展的特点,提出区域"社会—经济—生态"协同发展的自然增长模式、第一产业现代化模式、第二产业主导模式、第三产业引领模式、循环经济发展模式这5种理论模式。[结果]在系统动力学仿真的基础上,运用遗传投影寻踪法对仿真结果进行优选,认为循环经济发展模式是水资源承载力最优的发展模式。[结论](1)合理调配农、牧比例关系是节约农牧交错地区有限水资源的关键举措;(2)农牧交错地区致力发展传统产业或将陷入水资源匮乏的窘境;(3)发展循环经济是提高农牧交错地区水资源承载力的有效途径;(4)全面开展农牧交错区的水资源承载力研究是增强区域可持续发展能力的保障。     

东北地区主要粮食作物对气候变化的响应及其产量效应

综述了在全球气候变暖背景下,东北地区农业气候资源、农业气象灾害的变化特征以及主要农作物对气候变化的响应。结果表明,气候变暖给东北地区农业带来的影响利弊共存,主要表现为东北地区主要农作物生长季节温度升高、热量资源增加,适宜农作物生长的时期延长、适种区域扩大,为作物的光温生产潜力以及产量的提高提供了潜在的可能。但由于光照及水资源的限制以及CO2浓度的增加而引发的温室效应,对农作物的产量和品质也产生了负面影响。极端天气事件增加,农作物生态环境恶化,干旱、洪涝、盐碱化速度加快,尤其是近几年受全球变暖的影响,东北地区主要农作物受干旱灾害的影响最为明显。降水总量减少和降水分布不均匀,使东北地区成为受气候变化影响最敏感和脆弱地区之一。     

面向极端气候事件的冀鲁豫地区农业气象灾害分析

[目的]研究冀鲁豫地区表征极端气候事件的极端气候指数时空变化特征,揭示区域内极端气候事件变化规律及其对农业气象灾害的影响,为农业生产合理利用气候资源,提高防灾减灾能力提供科学依据。[方法]基于冀鲁豫地区1960—2020年52个气象站点数据,1970—2019年农作物受灾面积数据,利用一元线性回归、滑动平均、R/S分析、IDW、Mann-Kendall和Pettitt检验分析了极端气候指数变化特征,通过灰色关联度和相关分析法研究了极端气候事件对农业气象灾害的影响。[结果]1960—2020年,冀鲁豫地区气候呈暖干化趋势,表征高温(低温)事件的指数呈上升(下降)趋势,气候逐年暖化;降水量略微下降,降水强度缓慢上升;未来该区气温会强持续上升,降水量(降水强度)会弱持续下降(上升)。近61年来该地区极端高温事件发生频率与持续时间呈大范围上升趋势,冀北与鲁东地区最为显著;河北中南部和山东中部地区极端低温事件发生频率与持续时间显著降低;山东中部与河南中东部地区降水极端化特征显著。1970—2019年,研究区农作物洪涝、旱灾、风雹受灾面积(受灾率)呈下降趋势,低温冻害受灾面积(受灾率)略有增加;旱...     

气候变化对我国农业旱涝灾害的影响

最近几十年来,气候变化导致我国水资源的变化并给农业生产带来一系列影响,已经引起越来越多的关注。本文根据全国分区统计数据,分析了农业水旱灾害情况的变化,试图评述由气候变化引起的水资源变化对我国农业生产的影响。结果表明,气候变化对我国水资源变化的影响具有强烈的时空差异,导致了我国北旱南涝的情形加重;东北、西北和华北地区旱灾成灾比例显著上升,而华中地区、华东、华南和西南地区水灾比例有所上升。本文还就如何采取应对措施,减缓气候变化对农业水资源利用的影响,提出了看法和建议。     

秦巴山地气候变化特征与旱涝区域响应

[目的]气候变化对自然环境和人类活动产生重要影响,厘清全球变化背景下极端气候灾害发生的频次和强度对于维护人民生命财产安全具有重要意义。[方法]根据1970—2017年秦巴山地内102个气象站点的逐日数据,运用线性回归、Mann-Kendall非参数检验、反距离权重法(IDW)、Z指数法和Morlet小波变换等方法,分析近48年秦巴山地气候变化特征及西部大起伏高山区、秦岭大起伏高中山区、大巴山大起伏中山区和豫西汉中中山谷地4个地貌单元上的区域旱涝灾害响应研究。[结果]近48年来秦巴山地气温以0.3℃/10 a增加,降水以0.87 mm/10 a的速率增加,全区气候朝暖湿化趋势发展。研究时段内,不同地形区气温都呈上升趋势,但增加速率不同,大巴山大起伏中山区增速最大(0.7℃/10 a)、豫西汉中中山谷地最低(0.2℃/10 a),从降水量及变化趋势来看,大巴山大起伏中山区降水量明显高于其他地形区,变化倾向率最大(13.45 mm/10 a),西部大起伏高山区变化倾向率最低为0.06 mm/10 a。秦巴山地旱涝灾害发生的程度年际差异明显,且1970—2017年有加剧的趋势,4个区域旱涝灾害...     

陕西省榆林地区1644-1949年旱灾与干旱气候事件

[目的]揭示榆林地区1644—1949年干旱灾害等级、时间变化及成因。[方法]根据历史文献统计分析,并应用小波分析等方法。[结果]在1644—1949年的306a里,榆林地区有明确记载的旱灾86次,平均每3.6a发生1次。其中轻度旱灾发生32次,中度旱灾发生41次,大旱灾发生7次,特大旱灾发生6次,分别占旱灾总数的37.2%,47.7%,8.1%和7.0%。榆林地区1644—1949年旱灾变化可分为2个阶段,第Ⅰ阶段为1644—1829年,为旱灾少发阶段;第Ⅱ阶段为1830—1949年,为旱灾多发阶段。该区1876—1879年、1899—1901年和1928—1931年连年发生严重旱灾,代表了3次干旱气候事件的存在,在此期间,榆林地区的气候性质发生了改变,由温带半干旱大陆性季风气候转变为温带干旱非季风气候。榆林地区1644—1949年的旱灾有7a左右的短周期,14a左右的中周期,36a左右的长周期。[结论]榆林地区旱灾发生的根本原因是当年降水量的减少,大旱灾和特大旱灾发生年的降水量分别减少100mm余和150mm余,中小规模的旱灾部分是降水量集中造成,部分是年降水量减少造成的。旱灾等级与频次指示,1644—1829年为气候较湿润阶段,1830—1949年为气候较干旱阶段。     

广东省旱涝灾害时空变化特征研究

[目的]研究广东省旱涝灾害时空变化特征,并对广东省1960—2012年旱涝等级进行划分。[方法]应用小波分析、马可尔夫链、Mann—Kendall突变检验、经验正交函数以及克里金空间插值法等方法。[结果](1)在时间上,广东省年降水量呈上升趋势,存在28,13和6a的时间尺度上的震荡周期;(2)广东省旱涝灾害发生频率及未来几年旱涝状态与气温变化有良好的响应关系。(3)在空间上,粤东地区和粤西地区以涝灾为主,而广宁—广州—台山地区一带以旱灾为主。[结论]广东省旱涝灾害与气温变化存在一定的响应关系,气温突变后旱涝灾害增多。     

近30年中国主要农业气象灾害典型场时空格局分异特征

在全球气候变暖,气象灾害频发重发的背景下,农业生产受到日益严重的气象灾害影响。研究中国农业气象灾害的时空格局对于降低灾害风险、减轻灾害损失十分重要。本文利用1978—2013年主要省、直辖市及自治区的农业灾害受灾、成灾面积和播种面积资料,以受灾率和成灾率作为指标,利用经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)等统计分析,对影响我国农业生产的主要农业气象灾害(干旱灾害、洪涝灾害、低温冻害和风雹灾害)的时空变化进行分析并得到典型场。结果表明,近几年除洪涝灾害没有明显的升降趋势以外,干旱、风雹和低温冻害受灾率成灾率均呈下降趋势。干旱受灾率和成灾率典型场较为相似,北方因灾损失情况明显重于南方;全国大部分地区均有轻微的因风雹灾害造成损失的情况,西部和西北部容易受到风雹灾害的影响;洪涝灾害受灾率和成灾率典型场存在差异,全国普遍受到洪涝灾害轻微影响,但长江流域和东北三省情况较重。低温冻害受灾、成灾率的典型场不明显,北方因灾损失程度重于南方。另外,干旱和洪涝灾害不会持续影响东北地区;风雹灾害在我国西北部容易造成持续且严重的影响。总之,各灾害的受灾、成灾率时间变化也不是完全同步的,空间分布也不相同,二者并不是完全匹配的。     

渭河流域百年尺度水旱特征及其影响因素

[目的]分析渭河流域在气候变化下百年尺度的旱涝特征及其影响因素,为区域水资源规划管理、生态环境建设与保持、气候预估及防灾减灾工作提供科学支持。[方法]通过收集1800—2017年历史资料重建旱涝序列,采用小波变换、滑动t检验、滑动相关等方法探究渭河近200 a来的旱涝规律,并探讨引起旱涝的可能原因。[结果]渭河流域近200 a来轻旱出现频率最高,大涝出现频率最低,前100 a上游以旱为主,下游以涝为主,后100 a则相反,中游旱涝变化波动较小。旱涝变化第一主周期上游为18 a,中游62 a,下游10 a,以中小周期为主。ENSO指数与渭河旱涝序列的滑动相关系数与ENSO方差下降的一致性,表明渭河旱涝与ENSO之间的遥相关机制。对比发现太阳黑子与旱涝存在显著相关关系,旱涝周期与降水分析表明两者在短周期下变化较为趋同。[结论]渭河旱涝前后突变有很高的继承性,与气候环境变化密切相关;旱涝空间差异明显,且太阳黑子谷值时更应注意防灾减灾。