基于多因子关联的冬小麦晚霜冻害分析—以河南省为例

为探究河南省冬小麦实际晚霜冻害发生的气象条件,选取1964-2014年1-3月SPI和1月1日-霜冻日有效温度之和的距平值为前期水分和热量因子,气温日较差距平、日照时数距平、平均相对湿度距平、霜冻日与前一日最低气温差距平为冻害发生时气象因子,将实际霜冻与气象霜冻进行比较,研究不同气象因子间的相关性,并对不同程度冻害进行K-mean聚类分析。结果表明,1964-2014年河南省气象冻害发生频率（0.64）高于实际冻害发生频率（0.52）。气温日较差距平与日照时数呈极显著正相关（P＜0.01）。冻害发生前期气象因子聚类分析结果表明,轻度实际冻害发生前期水分条件较弱、热量条件充足（占比83.33%）;重度实际冻害发生前期水分条件较弱、热量条件较缺乏（占比64.3%）。冻害发生时气象因子聚类分析结果表明,轻度实际冻害发生当日干燥,霜冻日与前一日最低气温差较大、气温下降幅度大且日照时数偏长（占比61.11%）;重度实际冻害发生当日偏湿润、霜冻日与前一日最低气温差较大、气温下降幅度偏小且日照时数偏短（占比71.42%）。研究结果说明实际冻害与气象冻害存在明显差异,气象因子间相互关联共同影响冻害发生。实际冻害形成与前期水分条件不足有关;轻度实际冻害多为辐射型冻害,而重度实际冻害多为混合型冻害。     

黄淮冬麦区晚霜冻易发时段冠层内最低气温分布及估算

利用2016年和2017年3月中旬?4月下旬两次典型低温过程中,冬小麦田间不同高度逐小时气象观测数据,分析晚霜冻易发时段冬小麦冠层内最低气温出现高度及其变化规律,构建基于150cm高度处气象因子和地表0cm温度的冠层内最低气温估算模型。结果表明：（1）与150cm高度相比,两次典型低温过程中0℃以下气温在冠层高度附近出现时间更早,持续时间更长且温度更低;（2）最低气温总是出现在4/5冠层高度附近,并在2：00?6：00时段,尤以5：00左右发生频率最高;（3）冠层内最低气温与150cm高度处相对湿度、风速的相关性通过了0.01水平的显著性检验,与不同高度气温、不同土壤深度地温的相关性也通过了0.001水平的显著性检验,与地温的相关性随着土壤深度的增加而逐渐降低;（4）冠层内最低气温与150cm高度处气温、风速、相对湿度,以及0cm地温的偏相关系数大小排序表现为,气温＞风速＞地温＞相对湿度;利用以上因子构建基于多元线性回归函数的冠层内最低气温估测模型,其估测值与实测值拟合结果的决定系数达到0.967,均方根误差为0.915。说明基于气象台站常规观测数据构建冠层内最低气温估测模型具备一定可行性,可为冬小麦晚霜冻害的监测预报提供数据支持。     

新疆额尔齐斯河流域气温日较差变化特征及影响因子分析

利用新疆额尔齐斯河流域5个国家气象地面基准站1961—2013年最低、最高气温及年平均气温、降水量、风速、日照时数、相对湿度等逐日资料,通过累计距平法、滑动平均、线性回归法,对该流域DTR变化特征及空间分布进行分析,以探讨该地区气温变化的规律。结果表明:额尔齐斯河流域各地年、年代DTR总体上呈减小趋势,除阿勒泰市以外,其余各地减小趋势显著;四季DTR变化趋势不太一致,总体上呈现减小趋势;年DTR极大值和极小值均呈减小趋势。年均最高、最低气温均呈升高趋势,最低气温的快速升高和最高气温的缓慢升高是额尔齐斯河流域DTR减小的直接原因。年均DTR与热力因子中的平均气温、动力因子中的平均风速呈正相关,与热力因子中的日照时数、水分因子中的降水量、动力因子中的相对湿度呈负相关,影响流域DTR的主要因子为平均气温、降水量、平均风速,关联性最强的是平均气温,其次是降水量。影响各地DTR的主要因子有所不同。     

贵州喀斯特区域土壤湿度持续下降时期气象要素对土壤湿度影响研究

基于贵州喀斯特区域10个自动土壤湿度观测站2011~2015年逐日土壤湿度、降水量、气温、地表温度、相对湿度、风速和日照时数资料,应用统计方法,分析了不同农业气候区土壤湿度持续下降、气温持续上升或下降阶段,气象要素对土壤湿度的影响,结果表明:(1)气象要素对土壤湿度的影响具有一定的滞后性,其滞后时间为10~25日。(2)累计降水、气温、地表温度和相对湿度与土壤湿度相关性均较好,相关系数为0.61~0.96;风速与土壤湿度相关性较差,相关系数为0.38~0.57;辐射与土壤湿度的相关系数仅在气温上升时期0.64。(3)累计降水量越大、气温越低,累计降水滞后时间越长;气温和地表温度越高、累计降水量越少,气温和地表温度滞后时间越长。(4)滞后时间内累计降水小于11.5~70.9 mm(气温持续上升)或20.9~65.0 mm(气温持续下降),降水是影响土壤湿度的主要因子,其它气象要素的变化不能改变土壤湿度的降低趋势。(5)不同农业气候区气象要素与土壤湿度回归模型误差7.50%,相对较小,能反映出气象要素对土壤湿度的影响规律。     

柴达木盆地地表湿润特征及气候因子影响分析

基于Penman-Monteith模型计算出的潜在蒸散量得出柴达木盆地各站点的湿润指数,运用Sen趋势,Mann-Kendall检验,EOF模型分析了34 a湿润指数的时空变化趋势,运用偏相关分析方法讨论了影响地表湿润程度变化的气候因子。结果表明:从时间变化来看,34 a间柴达木盆地地表湿润指数表现为增加趋势,倾向率为0.00097 a^-1,并在1987年前后发生突变。从空间变化来看,主要表现为由东向西逐渐递减。异常空间分布模态主要分为“东西空间差异”和“南北反向差异”两个类型,且这两种分布型呈上升趋势。湿润指数与降水量、相对湿度、日照时数呈正偏相关,与平均气温、平均风速呈显著负偏相关。降水量和相对湿度是影响湿润指数上升最显著的因素。     

晚霜冻害与小麦品种的关系：1998年霜冻害调查报告之一

通过对１９９８年３月２０－２４日不同小麦品种晚霜冻害的观察表明：小麦对晚霜冻害的敏感期是雌蕊原基形成的药隔前期之间,幼穗冻伤率与霜冻节长度呈显著的正相关。从小麦形态长相划分,坚叶型,叶色深绿,分蘖力强的品种较抗晚霜冻,春性品种较半冬品种抗晚霜冻。     

太湖典型水稻种植区近50年来气候变化特征及其对浅层土壤温度的影响

根据常熟市 1960—2009 年的气象资料及浅层土壤温度观测资料分析了太湖典型水稻种植区近 50 年来的气候变化特征及其对浅层土壤温度的影响,其中气候变化特征分析包括气候倾向率、气候突变和气候异常年份及年代际分析。结果表明近 50 年来研究区的气候变化特征明显：①研究区气温明显升高;气压、相对湿度、风速及累积日照时数降低;降水量和蒸发量年际间波动较为明显,且各季节的倾向率有正有负;②近 50 年来研究区有 6 个气象要素发生了气候突变,其中最为明显的是平均风速;③近 50 年来研究区各气象要素中出现异常年份最多的为平均相对湿度;异常年份出现次数其次的气象要素是累积蒸发量;异常现象出现最少的气象要素为平均风速;④随着土层深度的增加,平均地温对气候变化的响应逐渐减弱,各季节中平均地温对气候变化的响应在秋季最弱。平均地表温度、平均 5 cm 地温、平均 20 cm 地温与平均气温及平均最高气温、最低气温均存在着显著的相关关系。     

贵州省喀斯特区域土壤水分持续上升时期气象要素对土壤水分的影响

[目的]系统分析气象环境要素对贵州省喀斯特地区土壤水分变化的影响,为该喀斯特区域土壤水分的预报、生态环境恢复以及农业产业化的优化布局提供理论参考。[方法]基于贵州喀斯特区域10个自动土壤水分观测站2011—2015年逐日土壤水分、降水量、气温、地表温度、相对湿度、风速和日照时数资料,针对不同农业气候区逐日土壤水分持续上升且气温持续上升或下降两个不同时段,分析气象要素对土壤水分的影响。[结果](1)气象要素对土壤湿度的影响具有一定的滞后性,其滞后时间为10~30d。(2)降水、气温、地表温度为影响土壤水分变化的最主要因子,与土壤水分相关系数为0.66~0.95;风速对土壤水分变化的影响较弱,相关系数0.40,相对湿度、辐射的相关系数仅在气温下降时期0.60。(3)气温越高、累计降水量越小,则累计降水滞后时间越短,但气温和地表温度滞后时间越长。(4)研究时段内累计降水大于22.4~135mm(气温持续上升)或11.2~54.7mm(气温持续下降)时,其余气象要素的变化不能改变土壤水分的上升趋势。(5)不同农业气候区气象要素与土壤水分关系模型绝大部分5%,误差较小,较准确反映了气象要素对土壤水分的影响。[结论]贵州省喀斯特区域10cm逐日土壤水分对气候要素的响应存在滞后性,而气象要素对土壤水分变化的滞后时间、相关系数的差别,主要原因是农业气候区、气象要素、逐日土壤水分变化阶段不同引起。     

甘肃省马铃薯晚疫病气象条件等级预报

利用甘肃省马铃薯晚疫病监测资料,分析马铃薯晚疫病的发生发展与气象条件的关系,确定影响马铃薯晚疫病的主要气候生态因子.结果表明,相对湿度、降水量、气温与马铃薯晚疫病发病率呈正相关,相对湿度增大、降水增加、气温升高有利于晚疫病发生发展;日照时数、平均风速与马铃薯晚疫病发病率呈负相关,天气晴朗、日照充足,风速增大、空气交换加快不利于晚疫病发生发展.当可控条件一定时,气象条件是马铃薯晚疫病发生发展的主导因素.采用甘肃马铃薯晚疫病发生的病害资料与马铃薯晚疫病发生密切相关的温度、湿度等气象资料,建立了马铃薯晚疫病发生的气象条件等级预报模型.经检验,预报方程准确可用.     

河西地区潜在蒸散发量变化及其敏感性分析

基于Penman-Monteith方程式计算了河西地区的潜在蒸散发量,应用气候倾斜率分析了主要气候因子的变化趋势,并基于湿润指数对河西地区地表干湿状况的时空变化特征进行了分析,基于情境假设法评估了潜在蒸散发量对各气象因子的敏感性。结果表明:1975—2012年河西地区最高温度和年均温度显著升高,而风速显著降低。随着海拔的升高,降水量和湿润指数均显著增加,潜在蒸散发量显著降低;平均风速和日照时间与潜在蒸散发量正相关,而相对湿度和平均气压为负相关。河西地区平均温度、平均风速、日照时间、相对湿度和气压变化能够引起潜在蒸散发量变化的百分比分别为41.1%,22.9%,19.1%,16.4%和0.5%。     

影响天水市甜樱桃种植区划的关键因子分析

为充分利用生态优势,促进甜樱桃产业高质量发展。选取39个不同区域气象观测点相关因子数据,分析其对甜樱桃种植适宜性的影响,并采用系统聚类法组件平均距离链接对相关因子分类。提出年平均气温、极端最低气温、降水量、土壤pH、≥10 ℃年活动积温、晚霜冻害发生次数、海拔等7项适宜性关键因子指标,并对其进行分级。将天水市甜樱桃种植区划分为适宜区、次适宜区、不适宜区3个区域,符合指标项数5项以上的为适宜区,符合指标级数4项的为次适宜区,符合指标3项及以下的为不适宜区。     

石羊河流域近53 a参考作物蒸散量的敏感性分析

利用国家气象信息中心提供的地面气候资料日值数据集,基于FAO Penman-Monteith公式计算了石羊河流域4个测站1959-2011年的逐日参考作物蒸散量(ET₀)。利用敏感系数法计算了其对平均最高气温、平均最低气温、风速、平均相对湿度和日照时数的敏感系数,并分析了敏感系数的时空变化特征。结果表明,石羊河流域ET₀对相对湿度最敏感,其次为风速和气温,而对日照时数的敏感性最低。由于气象要素分布不均,敏感系数的空间差异显著,相对湿度的敏感系数在上游祁连山区形成高值区,同时,气温在该区的敏感系数也相对较大,而风速的敏感系数在下游民勤盆地较大,日照时数的敏感系数在全区无明显差异。各气象因子的敏感系数均存在一定程度的波动,风速的敏感系数冬高夏低,气温和日照时数的敏感系数均为夏季最高,相对湿度敏感系数的绝对值持续上升在秋季达到最大。53 a来,相对湿度敏感系数波动变化,近20 a来其绝对值上升趋势显著,而风速、日照时数和气温的敏感系数无明显变化趋势。     

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.     

蠡县雾霾日数与气象因素变化规律分析

选取1999—2018年河北省保定市蠡县及周边5个地区气象数据资料,采用统计学方法对雾霾日数与气温、平均风速、相对湿度、降水等观测资料气象因素变化规律分别进行统计分析。结果表明,气温越低,日平均风速越小,最大不连续降水日数越多,蠡县雾霾天气发生的概率越大;蠡县发生雾霾天气时的日平均风速主要集中在1.3～2.8 m·s~(-1);蠡县雾霾出现概率随着相对湿度的增大呈先增后减趋势,相对湿度在50%～60%时达到霾出现峰值,相对湿度70%～80%时达到雾出现峰值;蠡县雾霾具有明显的季节变化,秋冬季雾霾日数多,春夏季雾霾日数少。     

枸杞黑果病与气象条件关系初探

根据2000年、2001年和2003年5-10月田间试验和相应的气象观测资料,利用相关普查和回归分析方法分析了果实形成期枸杞黑果病与气象因子的关系。结果表明,枸杞黑果病病情指数与果实形成期的降水量、降水日数、平均相对湿度、平均日照时数和平均风速间均具有极显著相关关系。其中降水量、降水日数和平均相对湿度是枸杞黑果病暴发流行的主要原因。     

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。     

南方塑料大棚冬春季温湿度的神经网络模拟

利用浙江省慈溪市草莓塑料大棚和南京信息工程大学农业气象试验站番茄塑料大棚的小气候观测数据及气象站资料,建立3个以棚外辐射、温度、相对湿度和风速为输入变量,棚内温度和相对湿度为输出变量的BP神经网络预测模型。结果表明,3个模型气温训练值与实测值的均方根误差(RMSE)都在2℃以内,相对误差都在4%左右;相对湿度训练值的RMSE都在7个百分点以内,相对误差不超过7%。利用此模型得到的气温预测值与实测值的RMSE都在2℃左右,冬季气温的相对误差较大,春季通风和不通风模型气温的相对误差不超过6%;相对湿度预测值的RMSE都在7个百分点以内,相对误差不超过9%。说明所建BP神经网络模型对于不同季节、不同通风条件、不同作物的大棚温湿度模拟都有较高的精度,能够满足棚内温湿度的预测要求,且对温度的模拟精度高于对相对湿度的模拟。     

宁夏硒砂瓜产量动态预测

通过对产量与各生育阶段气象要素的相关分析,研究宁夏中卫环香山地区气候条件对硒砂瓜产量的影响,建立产量动态预报模式。结果表明：降水是影响宁夏硒砂瓜生长的主要因素,播种前及全生育期降水量对产量的增减起着决定性的作用;各气象因子对硒砂瓜的影响主要集中在苗期和伸蔓膨瓜期,其中降水、平均相对湿度、平均风速的影响较显著。一定范围内,降水越多产量越高,平均最高气温越高、空气湿度越小、风速越大,硒砂瓜产量越低。     

江南丘陵地区湿润指数变化特征及敏感性分析

基于江南丘陵及其周边地区69个气象站点1951—2013年的逐月降水量、月均气温、风速、日照百分率和相对湿度等数据,运用Penman-Monteith模型计算出了参考蒸散量和地表湿润指数,并结合地表湿润指数倾向率、M-K检验、ArcGIS反距离加权插值等方法,探讨了研究区地表干湿状况时空变化特征及敏感性分析。结果表明:近63 a,江南丘陵地区地表湿润指数在波动中呈现降低趋势,其10 a变化倾向率为-0.05,趋于干旱;累计距平可分为波动变化时期、高于多年平均地表湿润指数时期和低于多年平均地表湿润指数时期;地表湿润指数在1955年左右存在一个由湿变干的突变点。地表湿润指数的年代际和季节变化上,20世纪50年代最高,21世纪初最低,但不论季节还是年代际,春季最高,秋季最低。地表湿润指数的空间变化,南部和西部低,北部和东部高。地表湿润指数倾向率空间变化则是东南部较区域其他地方高,为正值,季节变化除夏季外,其他季节地表湿润指数倾向率都以负值为主。地表湿润指数与降水量、相对湿度的相关性较好,但在空间上各气象要素与地表湿润指数的季节相关性存在差异。此外,江南丘陵地区地表湿润指数与海拔存在较好的相关性,海拔越高地表湿润指数越大。     

河北平原气候变化对冬小麦产量的影响

根据河北平原多年降水、气温及冬小麦产量资料,利用回归分析、M-K突变检验、T检验、线性调和滑动平均等统计分析方法,分析了1951～2006年河北省气候变化特征及其对冬小麦气候产量的影响。结果表明:河北省春季气温近56年来线性升高倾向显著,平均每10年升高0.38℃,春季降水近56年无明显线性增减倾向。冬小麦气候产量与气温、降水显著相关,当气温距平在-1.2～1.2℃之间时,小麦气候产量为正值,温度过低或过高都会使小麦减产,高温使小麦减产更严重,降水量和小麦气候产量呈正相关。