1961-2014年华北平原二十四节气热量资源的时空分布变化分析

通过推算历年二十四节气的划分时间,利用华北地区63个气象站点1961-2014年逐日地面观测资料,分析每个节气期间平均气温、最高/低气温、≥0℃积温的线性变化趋势;基于春分、秋分日计算分析研究区各站点无霜期的终/始日与春分/秋分日差值和无霜期≥0℃积温的时空分布变化特征.结果表明,华北平原气温(平均、最高、最低)最高为大、小暑节气,最低为小、大寒节气.无霜期由北向南递增,终霜日平均发生在春分节气,沿纬度方向由南向北推迟,初霜日平均发生在霜降节气,沿纬度方向由南向北提前.1961-2014年华北地区二十四节气内热量资源(气温、≥0℃积温)均呈现上升趋势,冬春季的节气升温幅度大于夏秋季.雨水节气平均气温、最高、最低气温增幅在二十四节气中最大,分别为0.63、0.74和0.53℃·10a-1.最低气温增幅大于平均气温和最高气温,对气候增暖的贡献较大.近54a来研究区无霜期内≥0℃积温平均增加442.8℃·d.气候变暖同时延长了华北地区的无霜期,研究区无霜期气候倾向率平均为3.9d·10a-1,该变化由初/终霜日的变化共同作用引起,且春季终霜日提前(气候倾向率为2.1d·10a-1)比秋季初霜日推迟(气候倾向率为1.9d·10a-1)更明显.     

陕西省不同农业种植区热量资源的变化特征

利用陕西96个气象站1971-2013年气象观测资料,将陕西省分为4个农业种植区,采用线性倾向估计法、累积距平、t-检验和GIS技术等方法对各区及全省范围近43a来热量指标包括平均气温、极端气温、≥0℃和≥10℃界限温度有关指标的变化及分布特征进行分析。结果表明：近43a,陕西全省范围内年、季平均气温均呈显著上升趋势（P＜0.05）,春季增温最快(0.4℃-10a-1),且各热量资源要素与气温极显著正相关 (P＜0.01)。关中平原春季平均气温增幅最大,且各区突变时间一致;榆林北部风沙区夏、秋、冬和年平均气温增幅最大,且夏季平均气温突变时间最晚。陕南浅山丘陵区年、季平均气温增幅均最小,且秋、冬季平均气温突变时间最晚。陕西≥0℃和≥10℃初日普遍显著提前,终日变化不显著。≥0℃和≥10℃初日提前幅度最大地区分别为关中平原和榆林北部风沙区。受初日提前和终日推后的共同影响,陕西≥0℃和≥10℃持续日数和积温分别以3.5d-10a-1、2.4d-10a-1、90.3℃-d-10a-1和74.9℃-d-10a-1的倾向率显著增加,其中关中平原区增幅最大。冬季平均气温突变时间最早,为1987年,其它热量资源要素均在20世纪90年代中后期发生突变,突变后≥0℃和≥10℃积温等值线明显西移,关中平原热量资源增加最多且最快,陕北黄土高原变化较小。     

近50年华东地区热量资源变化特征分析

利用1961-2010年华东地区87个气象站日平均气温资料,运用线性倾向估计等方法,对华东地区近50a来≥0℃和≥10℃积温及其持续天数和起止日期的时空分布特征进行分析,以了解气候变暖对该地区热量资源分布的影响。结果表明,1961-2010年华东地区气温持续增高,回归系数达0.24℃/10a,趋势系数为0.68(P<0.01),各项热量资源指标与气温呈显著正相关(P<0.05)。随着气候变暖,≥0℃和≥10℃的积温及持续天数普遍显著增加;≥0℃积温为5000、6000℃.d和≥10℃积温为4500、5500℃.d,以及≥0℃持续天数为300、340d和≥10℃持续天数为220、240d的等值线从华北平原南部和长江下游地区向北大幅推进,长江下游地区北移幅度较大,≥0℃和≥10℃积温及持续天数明显北移的起始年代分别为20世纪90年代和21世纪前10a。≥0℃和≥10℃积温及持续天数普遍增加是受起始日期提前和终止日期延后的共同影响,而前者的影响更明显。     

新疆喀什气候变化对棉花发育期及产量的影响分析

利用喀什国家基准气候站1961—2013年53 a的平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量以及日照时数资料,结合1990—2013年的棉花发育期、单位面积产量、"三桃"数等资料,采用线性倾向估计计算、检验方法、气候趋势系数和气候倾向率方法,对1961年以来喀什气候变化特征、1990年以来棉花发育期和产量进行分析,探讨了喀什近期气候变化对棉花生产的影响。结果表明:近53 a来,喀什年和各季平均气温、平均最高气温、平均最低气温总体呈线性上升趋势,其年气候倾向率为0.25~0.47℃-10a-1(P-0.01),春、夏、秋3个季节的倾向率分别为0.24~0.47℃-10a-1(P-0.05)、0.09~0.37℃-10a-1、0.32~0.46℃-10a-1(P-0.01),其中春、秋季平均最低气温的升温率最大。年降水量呈明显增多趋势,其增幅为6.16 mm-10a-1,对各季节降水而言,春季降水量呈减少趋势,其气候倾向率为-0.44 mm-10a-1,夏、秋季降水量呈明显的增多趋势,其增幅分别为2.10 mm-10a-1、2.23 mm-10a-1(P-0.05)。日照时数呈增多趋势,其气候倾向率分别为31.3 h-10a-1(P-0.05)(年)、16.16 h-10a-1(P-0.01)(春)、9.84 h-10a-1(P-0.05)(夏)、4.27 h-10a-1(P-0.01)(秋),其中春季日照时数的增幅最大。近53 a来,喀什初霜日呈推后趋势(1.4 d-10a-1)、终霜日呈提前趋势(-1.3 d-10a-1),无霜期延长明显(1.0 d-10a-1)。近23 a来喀什棉花生长发育期资料统计指出,棉花播种期、出苗期、三真叶期、五真叶期、现蕾期、开花期、裂铃期、吐絮期等各发育期均表现出不同程度的提前趋势,其中现蕾期的提前趋势最明显,为6.6 d-10a-1(P-0.01);棉花停止生长期呈延迟趋势,即延迟幅度为4.2 d-10a-1(P-0.01),发育期的延长对棉花产量和品质的提高都十分有利。棉花"三桃"数中,伏前桃数、伏桃数和秋桃数呈增多趋势,其增幅分别为0.58个-10a-1、0.92个-10a-1和0.49个-10a-1。近23 a棉花生产中,平均产量呈增多趋势,其增幅为373.5kg-hm-2-10a-1(P-0.01)。影响棉花发育期和产量的主要气候因子有气温、日照时数、降水、初终霜日、无霜期。总之,喀什气候的变化对棉花生产的影响以积极影响为主,气候变暖有利于提高棉花的产量和品质。本文中,初、终霜冻日及无霜期与棉花产量总体呈正相关,初霜日推后、终霜日提前、无霜期延长,棉花产量增多。     

1960-2015年淮河流域初终霜日时空变化分析

基于淮河流域1960-2015年61个气象站点地面0cm日最低气温资料,采用线性倾向估计、反距离加权、Mann-Kendall突变检验、滑动T检验方法,分析近56a淮河流域初霜日、终霜日和无霜期的时空变化特征及突变年份。结果显示：（1）研究期内,淮河流域平均初霜日期 、终霜日期和无霜期分别以2.15、2.49、4.38d·10a-1的速率呈推迟、提前、延长的趋势（P＜0.01）,其中,在20世纪90年代的变化最为显著（P＜0.01）,速率分别为16.38、5.34、20.6d·10a-1。（2）平均初霜日期在空间上呈北早、南迟,山区早、平原迟的分布;86.9%的站点初霜日期呈显著推迟趋势（P＜0.05）。终霜日期呈西南早、东北迟,平原早、山区迟的分布;83.6%的站点通过0.05水平的显著性检验,以3.44～5.92d·10a-1的速率呈提早趋势。无霜期随纬度和海拔升高而缩短;93.4%的站点通过0.05水平的显著性检验,变化率为3.56～7.59d·10a-1,无霜期整体延长。（3）11月8日线、4月1日线、220d等值线位置较其它各气候基准期和各年代分别偏北约1个和2个纬距,在32°N和34°N附近的偏北趋势最为明显,佐证了该区初霜日期整体推迟、终霜日期整体提前、无霜期整体延长的趋势。（4）初霜日期、终霜日期和无霜期分别在2002年、1995年和1998年发生突变。     

1961-2010年中国农业热量资源分布和变化特征

利用全国508个气象站点1961-2010年地面气象观测资料,采用气候倾向率和GIS方法研究了近50a全国尺度热量资源分布,并比较分析1961-1980年(Ⅰ)和1981-2010年(Ⅱ)两个时段的热量资源变化特征。结果表明:全国热量资源分布不均匀,总体特征为南多北少,东部主要受纬度的影响,西部则受地形影响。与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ平均温度0℃、10℃和15℃等值线均存在北移现象;日平均气温≥0℃和≥10℃的持续日数平均增加5.5d和4.7d;日平均气温≥0℃和≥10℃积温分布和变化趋势相似,华南地区5500~6100℃·d(≥0℃积温)和5300~6500℃·d(≥10℃积温)积温带面积分别增加5.32×104km2和1.92×103km2。1961-2010年,平均温度气候倾向率为0.27℃/10a,增暖趋势显著,且北方增暖趋势较南方明显;最低、最高温度气候倾向率分别为0.37℃/10a和0.21℃/10a。≥0℃积温和≥10℃积温增加趋势大体一致,约为70℃·d/10a。近50a,全国热量资源(平均温度、最高、最低温度和积温)呈增加趋势,且最低温度变化幅度高于最高温度,对气候增暖起主要作用。气候增暖将对农业生产的空间分布产生影响,使基于原来指标和气候确定的农业气候区划边界与当前气候现实存在偏离,研究热量资源的分布和变化对合理利用热量资源,确定合适的农业气候指标和作物种植区域具有指导意义。     

PRECIS对未来广西冬季农业气候资源变化的模拟分析

利用英国气象局Hadley中心区域气候模拟系统PRECIS模拟产生的广西区域冬季气候情景数据,以广西区域内92个气象站实际观测资料为标准,以1961-2010年作为订正基准时段,按不同方法对模拟的气温、降水量、辐射数据进行修订。利用修订后的冬季气候情景模拟数据,分析广西冬季气候资源分布随时间的变化,评估和预估过去、当前和未来广西冬季气候资源状况。结果表明：未来广西区内光热资源均呈由南向北减少的纬向分布特征,水分资源均呈由西向东增加的经向分布特征。在IPCC SRES A2与B2情景下,1961-2100年广西区域冬季日平均气温升高趋势分别为0.33℃10a-1和0.29℃10a-1;降水量在A2情景下变化不大,变化趋势为-0.2mm10a-1,但在B2情景下呈现减少趋势,变化趋势为-4.1mm10a-1;日辐射强度在A2与B2情景下均呈增加趋势。预估未来光照和气温条件将给广西冬种开发带来更好的光热条件,而水分条件则将呈不利趋势。     

SRES A2/B2情景下未来黑龙江省积温带格局的演变

采用区域气候模式PRECIS,模拟SRES A2和B2情景下2021-2050年黑龙江省积温,利用GIS精细划分积温带,并对积温带的移动与变化进行分析。结果表明:PRECIS能较好地模拟黑龙江省生长季气温及积温的空间分布;2021-2050年黑龙江省大部地区≥10℃积温增加300~500℃·d,西部新增2900~3100℃·d积温带(定义为APP),集中在松嫩平原南部;第一积温带大幅北移东扩达8个经度和2个以上纬度,第二积温带主带北移约1.5个纬度,APP、第一和第二积温带面积总和占黑龙江省总面积的50%以上,比基准时段(1961-1990年)增加约42个百分点,区域面积扩大4倍以上;第三积温带主带北移2个以上纬度,第四、五积温带在农区基本消失,第三、四、五、六积温带面积均显著收缩,面积总和占黑龙江省总面积的45%左右,区域缩小一半。研究结果对黑龙江省应对气候变化,调整农作物种植结构和品种熟性具有指导意义。     

近50年黄河流域气温和降水量变化特征分析

利用黄河流域54个气象站点1961-2010年气象数据,探讨近50a黄河流域气温和降水量的变化趋势特征。结果表明:(1)黄河流域年降水量变化具有明显的空间差异,总体表现为上游地区增多、中游地区减少的特点。春季上游降水量呈显著增加趋势,秋季中游显著减少,冬季全流域降水量均呈显著增加趋势,其中下游增幅最大。年内降水量显著增加的时段主要集中在1-3月和12月;(2)黄河流域气温变化呈显著升高趋势,平均最高气温和最低气温变化具有明显的不对称性,平均最低气温变化对平均气温升高的贡献率大于平均最高气温。平均最高气温、平均气温和平均最低气温全流域均表现为冬季增幅最大,夏季和秋季则为流域上游增幅最大。月平均气温显著增加的站点比例最高,月最高气温显著增加的站点比例最小,且均集中在2月。(3)全流域冬季出现暖湿化趋势,春季上游出现暖湿化趋势,而秋季中游出现暖干化趋势。     

气候变化对天山北坡经济带设施农业气候适宜性的影响*1

新疆天山北坡经济带冬季寒冷且漫长、日照时数少、部分地区多大风,气候条件对设施农业生产总体不利。开展气候变化对该地区设施农业气候适宜性的影响研究,对适应气候变化,科学制定天山北坡经济带设施农业布局和发展规划具有重要意义。利用天山北坡经济带35个气象台站1961?2014年逐年≤0℃负积温、12月?翌年2月日照时数和10月?翌年4月大风日数资料,通过线性趋势分析、累积距平和t检验以及基于ArcGIS的混合插值法对各要素的时空变化进行分析。结合实际调查获取的设施农业气候适宜性区划指标,对比分析了1988年前、后天山北坡经济带设施农业气候适宜性区划的变化。结果表明：天山北坡经济带≤0℃负积温具有高山带多,平原次之,中、低山带少;12月-翌年2月日照时数高山带和平原少,中、低山带多;10月?翌年4月大风日数峡谷地带及风口和风线多,平原和山区少的特点。1961?2014年天山北坡经济带≤0℃负积温、12月?翌年2月日照时数和10月?翌年4月大风日数分别以50.67℃·d·10a-1、20.52h·10a-1和1.31d·10a-1的倾向率呈极显著（P＜0.001）减少趋势,上述各要素分别于1988、1987和1987年发生突变。受其影响,1988年后较其之前,设施农业适宜区和次适宜区面积分别增加14466.0km2和4929.7km2,不适宜区减小19395.6km2。     

华东地区≥10℃积温的时空演变特征

利用1961-2013年华东地区86个气象台站的日平均气温等资料,采用趋势分析法、克里金空间插值法(Kriging)、Mann-kendall突变检验以及Pearson相关分析等方法,分析该区域近53a日平均气温稳定≥10℃期间积温、持续日数、初终日以及积温带的变化特征。结果表明：（1）近53a华东地区日平均气温稳定≥10℃积温及其持续日数呈显著增加趋势,气候倾向率分别为89.71℃-d-10a-1(P＜0.01)和2.96d-10a-1(P＜0.05),二者主要受初日提前和终日推迟的共同影响,且初日提前的影响更大。（2）日平均气温稳定≥10℃积温及其持续日数在空间分布上呈现明显的纬度地带性和垂直地带性特征,其变化趋势均呈现自东向西、自中部向南北两端递减的规律。（3）随着全球气候变暖,华东地区气候带的分布呈现明显的北移东扩,其中南亚热带、中亚热带的面积不断扩大,分别向北移动1.2、2.2个纬距;北亚热带约向北移动1个纬距,面积有所减小;暖温带的面积不断减小。（4）华东热量资源对平均气温的响应主要表现在积温的上升、持续日数的增加、初日的提前以及终日的延迟。     

温度对越夏代日本松干蚧发育和扩散的影响

日本松干蚧是为害松树的外来入侵害虫,一年发生两代即越冬代和越夏代,目前在东北地区逐渐向北扩散蔓延.随着地理纬度升高,夏季热量条件能否满足越夏代日本松干蚧的生长发育并产下健康的卵是其进一步为害和扩散的基础.本文通过温度控制进行了10、15、20和25℃共4个温度梯度的模拟试验,同时,对日本松干蚧的高温耐受能力进行测试.结果表明：25℃条件下日本松干蚧发育最快,20℃时生长发育进度与当地野外条件下相当,15℃时发育较缓慢,10℃条件下日本松干蚧卵孵化迟缓,无法完成正常发育并繁殖下一代,故10℃可以作为阻止日本松干蚧北扩的下限温度,根据这一指标,越夏代日本松干蚧可以继续向北扩散至黑龙江所有区域.耐高温测试结果表明,持续生活在东北地区的日本松干蚧耐高温能力仍很强,若传到南方高温区域仍可继续生存扩散.研究结果可为探究东北地区越夏代日本松干蚧适宜生存范围提供依据.     

气候突变后伊犁河谷两熟制作物种植区的变化及风险分析

利用伊犁河谷10个气象台站1961-2010年≥0℃和≥10℃积温、无霜期逐日气象数据指标,采用线性趋势分析、累积距平及t-检验和空间插值等方法对伊犁河谷热量资源的时空特征进行分析;结合当地两熟制种植方式即冬小麦-早熟玉米、冬小麦-早熟大豆和冬小麦-牧草对热量条件的要求,分析了气候突变前后两熟制种植区的变化情况;利用突变后历年热量资料计算各地热量大于两熟制所需热量临界值的保证率,分析了两熟制种植区的气候风险.结果表明,（1）50a来伊犁河谷≥0℃和≥10℃积温、无霜期分别以89.9℃·d/10a、88.0℃·d/10a及5.4d/10a的倾向率上升（P＜0.05）,并均在1997年发生了突变.（2）突变后伊犁河谷热量资源在空间分布上总体呈平原最多,丘陵次之,山区最少的特点.（3）伊犁河谷各区域突变前热量条件无法满足两熟制种植要求,突变后平原区域≥0℃和≥10℃积温、无霜期年平均分别达4217.7℃·d、3649.6℃·d和197d,均超过两熟制热量要求,且最低热量条件保证率85.7％,成为伊犁河谷两熟制最适宜种植区,若平原麦后复播大豆,其热量保证率可达93％以上,但复种早熟玉米仍有一定风险.研究结果可为伊犁河谷乃至整个北疆地区发展多熟制种植提供理论依据.     

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。     

海南岛农业气候资源的时空变化特征

基于海南岛18个气象站1961-2010年的气温、降水量、日照时数等观测资料,分Ⅰ（1961-1980）、Ⅱ（1981-2010）两个时段计算与农业生产密切相关的年平均气温、1月平均气温、不同界限温度的积温、全年及≥15℃和≥20℃界限温度生长期间的日照时数、湿润度等光热水指标的年平均值和各指标1961-2010年的气候倾向率,同时结合海南岛主要种植作物类型,分析各指标的时空变化特征。结果表明：1961-2010年,海南岛各站年平均气温、1月均温和≥10℃、≥15℃、≥20℃的积温均呈增加趋势,平均增速分别为0.26、0.36℃·10a-1和94.4、130.1、147.4℃·d·10a-1,且大部站点增加显著（P＜0.05）。与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ适宜热带作物种植的区域面积扩大、不适宜面积缩小。18个站全年、≥15℃和≥20℃界限温度生长期间日照时数的气候倾向率均值分别为-52、-37和-19h·10a-1,大部站点呈减少趋势,其中,全年和≥15℃界限温度生长期间日照时数下降显著的站点所占比例分别为72%和56%,主要分布在北部、东部和南部沿海地区,≥20℃界限温度生长期间对应的比例为33%,主要位于北部。与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ日照时数低值区明显扩大,高值区缩小。18个站点全年、≥15℃和≥20℃界限温度生长期间降水量的气候倾向率均值分别为40、41和47mm·10a-1,绝大多数站点变化趋势不显著,仅文昌市和三亚市增加显著,与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ高值区明显扩大,低值区略缩小。湿润指数分布状况及变化趋势与降水量相似。     

气候变暖对新疆核桃种植气候适宜性的影响

基于新疆102个气象台站1961-2015年逐日平均气温、最低气温、最高气温资料,采用线性趋势分析、累积距平、t检验以及ArcGIS的空间插值技术,对影响新疆核桃种植的关键气候因子（≥10℃积温、最低气温≤-25℃日数、最高气温≥40℃日数、终霜冻日早于≥10℃初日天数）的时空变化特征进行分析的基础上,结合核桃种植气候适宜性区划指标,研究了气候变化对新疆核桃种植气候适宜性及其分布的影响。结果表明：新疆≥10℃积温的空间分布总体呈现“南疆多,北疆少;平原和盆地多,山区少”的格局,最低气温≤-25℃日数有“南疆少,北疆多;平原和盆地少,山区多”的特点,夏季最高气温≥40℃日数为“东部多,西部少;平原和盆地多,山区少”的特点;终霜冻日早于≥10℃初日的天数呈现“西部多,东部少;山区多,平原和盆地少”的格局。在上述气候要素空间分异的综合作用下,新疆核桃种植的气候适宜区主要在塔里木盆地西部平原;次适宜区在塔里木盆地大部和吐哈盆地南部;北疆大部,阿尔泰山、天山和昆仑山区以及吐哈盆地、塔里木盆地东部为核桃不适宜种植区。在气候变暖背景下,近55a新疆≥10℃积温、最高气温≥40℃日数和终霜冻日早于≥10℃初日的天数分别以64.7℃·d·10a-1、0.48d·10a-1、0.120d·10a-1的倾向率呈显著（P＜0.05）增多趋势,冬季日最低气温≤-25℃日数以-0.980d·10a-1的倾向率呈极显著（P＜0.001）减少趋势。上述各要素分别于1986年和1997年发生了突变,受其影响,1997年后较其之前,新疆核桃种植的气候适宜区和次适宜区明显扩大,而不适宜区明显减小,气候变暖对新疆核桃种植总体趋于有利。