地面温度与气温关系的统计分析

运用气象统计学和气候学的原理和方法 ,分析北京市海淀地面气象观测站 195 5～ 1999年的逐日平均气温资料和 1981～ 1999年逐日地面温度资料 ,建立了以气温为基础的地温预测模型 ,并探索地气温差的年变化规律。结果表明 :夏半年地面平均温度高于气温 ,冬半年相反 ;农作物生长季 (3～ 10月 )平均地气温差为 2 0℃ ,年平均地气温差 0 9℃ ;地气温差 6月中旬最大 ,为 4 9℃ ,12月下旬最小 ,为 - 2 7℃ ,与辐射的最大值及最小值出现时间基本一致。用地温预测模型估算 1999年作物生长季逐日地温 ,相对误差 <2 9%。     

石羊河流域中下游浅层地温变化特征及其对气温变化的响应

为了合理指导农业生产、保护生态环境以及揭示地温对气候变化的响应程度。利用石羊河流域中游（武威）和下游（民勤）气象站1961～2013年日浅层地温（0 cm、5 cm、10 cm、15 cm、20 cm）及年气温观测资料,采用气候统计学分析方法,对石羊河流域中、下游浅层地温时间演变和极值特征以及其与气温的关系进行了系统分析。结果表明：石羊河流域中、下游年代、年浅层地温呈显著上升趋势,气候倾向率均通过了α=0.01显著性水平检验。年浅层地温的时间序列均存在着4～6 a的准周期变化,并发生了突变。各季节浅层地温也呈上升趋势,气候倾向率为：春季＞夏季＞秋季＞冬季,浅层地温的月变化比较一致,7月为一个明显高峰,1月为一个明显低谷。石羊河流域中、下游年平均气温呈显著升高趋势,年浅层地温与年气温呈极显著正相关,其相关系数均通过了α=0.001显著性水平检验。中、下游年气温与年浅层地温具有相同的周期变化,气温的年变化对浅层地温的年变化具有显著正作用,浅层地温的升高可能是对气温升高的响应。     

近40年青海浅层地温的变化特征

利用1971-2010年青海25个观测站5-20cm土层的逐月平均地温资料,采用气候统计诊断分析方法,对近40a青海年、季平均地温的气候变化趋势及突变特点进行研究.结果表明,近40a青海5-20cm土层年平均地温呈上升趋势,大柴旦升温幅度最大,为0.79℃/10a(P ＜0.01).5、10、15、20cm 4个土层年平均地温均呈上升趋势,升幅最大值为0.77～0.82℃/10a(P＜0.01),均以大柴旦升温幅度最大,10cm土层自1981年以来增温尤为明显.近40a四季平均浅层地温均呈上升趋势,增幅为0.30 ～0.53℃/10a(P ＜0.05),以夏季增幅最大,冬季最小.1971-2010年大部站点各层在1997年发生了气候突变,浅层地温与地表温度和气温均呈明显的正相关,气温、地表温度的显著升高在很大程度上解释了浅层地温呈明显升高趋势的原因.研究结果对合理利用气候资源,调整农作物种植结构并合理安排农业生产布局具有参考价值.     

北京市近40年城市热岛效应研究

利用北京市近 40年气候资料研究分析北京市市区与郊区平均气温日、季、年际和年代变化特征发现 ,40年中 1995年 11月 2 4日市区与郊区日平均气温温差最大 ,达 4.6℃ ;季变化市区与郊区温差冬季最大 ,为 1.11℃ ,春季最小 ,仅为 0 .2 6℃ ;年际变化 1961～ 1977年市区与郊区温差较小 ,而 1978～ 2 0 0 0年市区与郊区温差达0 .62℃ ,热岛效应明显增强 ;年代变化市区与郊区温差 60年代最小 ,仅为 0 .13℃ ,90年代最大 ,为 0 .78℃。近年虽高温 (≥ 3 5℃ )日数明显增多 ,但年最高气温变化较小 ,仅有 1997年、1999年和 2 0 0 0年年最高气温 >3 8℃。近 40年市区与郊区年平均气温明显上升 ,市区气温平均 10年升高 0 .43℃ ,郊区气温平均 10年升高 0 .2 1℃ ,北京市市区年平均气温序列中存在明显的 12年周期     

近50年来黔东南地区浅层地气温差的时空特征分析

利用黔东南地区16个地面气象观测站1961-2010年逐月地面0-20cm浅层地温和气温实测资料,分别统计四季浅层地气温差的时间序列,采用正交函数分解(EOF)、经验模态分解(EMD)、Mann-Kendall突变检验等方法,分析各季浅层地气温差的空间分布结构和时间演变特征。结果表明,黔东南各季浅层地气温差均为正值,说明浅层地温高于气温,但各季节的时空分布存在较大差异,其中秋季最大,春季最小;受大尺度气候异常影响,各季变化大值中心分布不同,在一定程度上地形和海拔对浅层地气温差有较大影响,次区域特征存在明显差异;各季浅层地气温差的振荡模态中,重要分量均是第一分量(IMF1),即55%由2～4a的年际变化造成,IMF1和IMF2决定着浅层地气温差的变化,IMF4以后的分量表征浅层地气温差的年代际变化。在全球气候变暖的背景下,黔东南地区春、秋季的地气温差表现为显著的增加趋势(P<0.05),夏、冬季总体变化趋势不明显,90年代以后夏季为增加趋势(P<0.05)。近50a黔东南各季浅层地气温差的突变点不一致,春季和秋季在20世纪70年代发生了突变(P<0.05),夏季和冬季的突变出现在90年代,说明各季浅层地气温差的变化存在明显的阶段性和地域性差异。     

1960-2013年云南地面温度时空变化特征

利用云南省1960-2013年逐日0 cm地面温度观测资料,运用Mann-Kendall趋势和突变检验法、小波分析法等分析了云南地面温度的空间分布、变化趋势及突变特征、周期变化及可能的影响因素。结果表明:年平均地温、年平均最低地温整体上呈现"南高北低"的分布特点,年平均最高地温呈现出"西北、东北低,中部、南部高;深切河谷高,高原面较低,高耸山地更低"的分布特点;同时,也表现出明显的区域性差异;年平均地温、年平均最高（低）地温高值中心主要分布在元江河谷（元江站）,金沙江河谷（元谋站）,滇南澜沧江及其支流河谷（景洪站、勐腊站）;平均地温、平均最高（低）地温季节分布特点与年际分布大致相似。平均地温、平均最高（低）地温年际、季节及不同气候带均呈增温趋势;年平均地温、年平均最高（低）地温均以冬季增温幅度最大;年平均地温、年平均最低地温以高原气候带增温幅度最大,年平均最高地温以北热带增温幅度最大。年平均地温、年平均最高（低）地温及不同气候带地温均发生显著突变;其中,年平均地温、年平均最高（低）地温显著突变点分别为2000年、2004年、1997年;年平均地温、年平均最高（低）和不同气候带地温均以长周期变化为主周期;其中,年平均地温、年平均最高（低）地温主周期分别为28 a,26 a,26 a。年平均地温、年平均最高（低）地温与纬度和海拔呈极其显著的负相关;1960-2013年亚洲区极涡面积（强度）,西太平洋副高西伸脊点指数显著减弱,西太平洋副高面积（强度、脊线）、印缅槽、西藏高原、印度副高面积指数呈显著增加可能是引起云南地温变化的原因之一。     

1961～2012年银川浅层地温变化及其对气候变化的响应

利用银川市1961～2012年逐月平均气温和逐月0～20 cm浅层地温资料,采用统计学和功率谱分析等方法分析了过去52年银川市浅层地温的变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:(1)1961～2012年银川市各层年平均地温均呈显著升高趋势,其中0 cm地温升温速率最大,为(0.477±0.126)℃(10 a)^-1(95%置信区间,下同),10 cm地温升温速率最小,变化速率为(0.395±0.117)℃(10 a)^-1;(2)1961年以来银川各层年与季平均地温多以2～4 a周期为主,其周期可能受海气相互作用及平流层准2 a震荡的影响;(3)银川浅层地温对气温变化极为敏感,年平均气温每升高1℃,相当于0 cm、5 cm、10 cm和20 cm年平均地温分别升高(1.095±0.154)℃、(0.970±0.169)℃、(0.911±0.159)℃和(0.945±0.173)℃。     

石羊河流域中下游浅层地温变化及其对气温变化的响应

为合理指导农业生产、保护生态环境以及揭示地温对气候变化的响应程度。利用石羊河流域中游(武威)和下游(民勤)气象站1961—2013年日浅层地温(0、5、10、15、20 cm)及年气温观测资料,采用气候统计学分析方法,对石羊河流域中、下游浅层地温时间演变和极值特征以及其与气温的关系进行了系统分析。结果表明:石羊河流域中、下游年代、年浅层地温呈显著上升趋势,气候倾向率均通过了α=0.01显著性水平检验。年浅层地温的时间序列均存在着4~6 a的准周期变化,并发生了突变。各季节浅层地温也呈上升趋势,气候倾向率为:春季夏季秋季冬季,浅层地温的月变化比较一致,7月为一个明显高峰,1月为一个明显低谷。石羊河流域中、下游年平均气温呈显著升高趋势,年浅层地温与年气温呈极显著正相关,其相关系数均通过了α=0.001显著性水平检验。中、下游年气温与年浅层地温具有相同的周期变化,气温的年变化对浅层地温的年变化具有显著正作用,浅层地温的升高可能是对气温升高的响应。     

气候变化背景下羌塘国家自然保护区植被净初级生产力时空变化

基于Miami模型和Thornthwaite Memorial模型，利用西藏羌塘国家自然保护区附近5个气象站1971-2018年气温、降水数据和第五次耦合模式比较计划（CMIP5）多个全球模式历史和未来预估数据，分析保护区附近及保护区气温、降水、植被净初级生产力（NPP）的时空变化特征。结果表明：（1）保护区附近年平均气温从西部到东部渐低，年降水量从西部到东部渐多。年平均气温（T）呈显著升高趋势，年降水量（R）和年蒸散量（E）均呈微弱增加趋势，伴随各站气温NPP（NPPt）呈显著升高趋势，降水NPP（NPPr）呈微弱增加趋势，大部分站点蒸散NPP（NPPe）和标准NPP（NPPb）均呈微弱增加趋势；（2）NPPt从西部到东部逐渐变小，NPPr从西部到东部逐渐变大，NPPe、NPPb从西部到东部先变大后变小。狮泉河、改则站植被NPP限制因子为降水，申扎、班戈站为蒸散，安多站为蒸散或气温；（3）21世纪不同年代NPPt、NPPr、NPPe和NPPb与20世纪所有年代相比均显著增大。保护区NPPt、NPPr、NPPe和NPPb在未来不同排放情景下相对于1960-1990年均明显增加。保护区在近48a和未来气候“暖湿化”趋势下，植被NPP均有所增加，东南部的寒冷湿润地区增加幅度较大，而西北部寒冷干旱地区增加幅度较小。未来气候有利于当地植被NPP提高，从而改善生态环境。     

太白山保护区气温变化及其空间差异性分析

根据太白山保护区周边15个气象站1959-2013年以及保护区内11个高山气象站2012-2014年的数据,采用Kriging插值法、一元线性回归分析法、Mann-Kendall突变检验法等,结合ArcGIS分析太白山保护区的气温变化趋势和突变特征,并对比保护区南北坡和高海拔区域（海拔≥2800m）与保护区整体的气温变化差异。结果表明：(1)1959-2013年太白山保护区的气温呈波动上升趋势,线性倾向率为0.329℃·10a-1（P＜0.05）。气温变化空间差异明显,东南部和西部地区气温上升趋势显著（P＜0.05或P＜0.01）,最高达0.383℃·10a-1;四季气温均呈上升趋势,冬季升温最快,春季最慢。(2)M-K检验表明,1998年前后保护区整体气温发生增温突变。突变后气温上升加快,上升趋势达显著水平的区域为86.76%。(3)空间差异分析显示,55a来太白山保护区北坡年平均气温和升温速率明显低于南坡,北坡和南坡年平均气温线性倾向率分别为0.247和0.291℃·10a-1。高海拔区域的年平均气温线性倾向率为0.244℃·10a-1,低于保护区整体,其气温突变发生在2001年,突变前东南部升温最快,突变后西部升温速率降低,中部地区升温明显加快。     

淮北南部区地温变化及其对气温变化的响应

利用五道沟实验站1964～2018年55年实测地温及气温资料,采用线性倾向估计、MK检验、SR检验和累积距平,系统分析该区域地温的时间演变规律及对气温变化的响应。结果表明:20世纪80年代至今,浅层地温的年代变化一致,呈逐年代升高趋势,深层地温的年代变化存在差异,呈波动式上升,且上升幅度小于浅层地温;不同季节地温的变化趋势性存在差异,0～160 cm地温春、冬季显著上升,夏季除5 cm深处外显著下降,秋季只有80 cm、160 cm深处地温呈显著下降趋势,320 cm深处地温春、冬季下降趋势非常显著,夏、秋季无明显趋势;不同深度、不同季节地温对气温变化的响应存在差异,0～80 cm地温对气温变化的响应较敏感,320 cm地温不受气温变化的影响,春、冬季地温对气温变化的响应较为敏感,而夏、秋季则不敏感。     

西藏农业区?ngstr?m-Prescott公式参数选取研究

针对西藏地区地域广阔、辐射站点少且分布不均匀等特征,为获得适用于西藏主要农业区的太阳总辐射计算模型参数,基于拉萨、狮泉河、那曲、昌都站1961—2004年的逐日太阳总辐射及日照时数数据,采用最小二乘法对?ngstr?m-Prescott(AP)中的参数进行率定,利用2005—2016年的逐日观测数据对率定结果进行验证,并根据不同农业区划,由已知站点的参数值推求无辐射数据典型站点的经验参数,进而选取不同农业区划的经验参数。结果表明,FAO推荐的参数值并不完全适用于西藏地区,4个站点2个参数率定值的变化范围分别为0.18～0.26以及0.55～0.64。经验参数受纬度影响最大,其次是经度、海拔。拉萨站和昌都站计算值与实测值的吻合较好。5个不同农业区2个参数值变化范围分别为0.18～0.25及0.55～0.64。FAO推荐值在高原温带半湿润区以及高原温带半干旱区适用性较好。该研究成果可为无辐射实测地区的太阳辐射值和作物腾发量的计算提供依据。     

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。     

近50年淮河流域气温时空变化及其与PDO的关系

气温的变化是造成自然景观和生态环境改变的主要因素之一。利用淮河流域1965-2016年67个数据序列完整的气象站日平均气温、最高气温、最低气温数据,采用线性倾向估计、Mann-Kendall检验、皮尔逊相关系数、连续小波（CWT）、交叉小波变换（XWT）和小波相干谱（WTC）等方法分析了流域气温时空变化特征以及流域年平均气温和PDO（太平洋年代际涛动）的周期特征。结果表明:在时间尺度上,淮河流域年平均气温、最高气温和最低气温在1965-2016年均存在不同程度的上升,年平均最低气温增幅最为明显;空间上流域气温从南向北呈现递减趋势,不同地区的增温趋势略有不同,东部沿海地区平均气温的升温幅度高于西部内陆地区,流域西南部年平均最高气温的升温趋势比较明显,西北部年平均最低气温升温趋势比较明显,年平均气温的突变主要发生在1996年,而年平均最高气温和年平均最低气温的突变时间则略早于年平均气温（1992年）。淮河流域年平均气温存在1.3~5.5 a尺度的年际振荡周期,与PDO指数的振荡变化相似。淮河流域气温也随着PDO冷暖相位的转变发生了相应的变化。     

基于中国气候变化区划的1951-2010年暴雨统计分析

采用659个气象观测站日值降水数据计算了中国年际和年代际暴雨雨量和暴雨雨日,然后基于中国气候变化区划(1961-2010年)对中国暴雨进行了分区统计.结果表明:在中国气候变化区划降水呈增加和减少的区域,绝大多数的暴雨呈现相应的年际和年代际的增加和减少趋势.但也有在降水趋势减少的I1东北-华北暖干趋势带的小兴安岭-长白山-三江平原气温波动增强、降水量波动减弱区和Ⅲ3西南-华南干暖趋势带的云贵高原南岭西部山地丘陵降水量波动增强、气温波动增强区两个二级气候变化分区,暴雨呈现增加趋势;反之在降水趋势增加的Ⅳ1藏东南-西南湿暖趋势带的藏东南山地-高原降水量波动增强、气温波动增强区,暴雨呈现减少趋势.进一步对暴雨分为短历时的对流型暴雨和长历时的过程型暴雨也有类似的结论.说明现有的一级和二级气候变化区划在一定程度上可以反映暴雨的变化,但仍需要深入采用以极端降水为指标的三级区划对暴雨变化进行研究.     

新疆意大利蝗适生区的气候变化特征分析

选取新疆境内意大利蝗（Calliptamus italicus L.）适生区14个气象站1961-2013年月降水量及平均气温资料,采用线性回归和趋势分析方法,分南疆地区、天山山区和北疆地区3个气候区对近53a（1961-2013）降水量和气温变化特征进行分析.结果表明,（1）南、北疆地区年平均降水量均显著增加（P＜0.05）,南疆以夏季增加为主,北疆以冬季增加为主,天山山区年平均降水量高于南、北疆地区,但其53a来变化不显著;（2）3个区域年平均气温均极显著升高（P＜0.01）,南、北疆地区以冬季增温幅度最大,天山山区秋季增幅最大;（3）3个区域年平均最高气温均极显著升高（P＜0.01）,且均以秋季升幅最大;各区年平均最低气温均极显著升高（P＜0.01）,南北疆地区冬季增幅最大,天山山区夏季增幅最大,其最低气温增幅高于最高气温.在全球气候变暖背景下,意大利蝗适生区近53a气候总体呈暖湿趋势,气候格局的显著变化,会导致蝗虫地理分布格局及灾变规律的重大改变.     

新疆喀什市深层地温的变化特征分析

利用喀什市1981-2010年0.8、1.6和3.2m逐月平均地温资料,计算各深层地温气候趋势系数和气候倾向率,并对其变化规律进行研究。结果表明:(1)近30a来,喀什市各深层地温的年均值呈明显的阶段性特征,1984-1992年呈极显著下降趋势(P0.01),1996-2004年呈极显著上升趋势(P0.01),全分析期各层地温线性变化趋势不显著。季节变化上,各深层平均地温在冬、春季均呈不显著上升趋势,夏季和秋季各层地温均呈下降趋势,其中0.8m土层在夏季(P0.01)、1.6m土层在秋季(P0.05)分别达到极显著和显著下降水平。(2)年代际变化上,20世纪80年代各层平均地温均高于90年代和21世纪初10a。(3)气温的变化是影响深层地温变化的主要因素之一,气温与各深层地温之间呈正相关关系;降水对深层地温也有一定影响,深层平均地温较低与降水量的增加有关。(4)Mann-Kendall突变检验表明,喀什市0.8、1.6m深层地温年均值在1985年和2009年发生了突变,3.2m深层地温年均值在1985年和2008年发生了突变。研究结果可为指导喀什农业生产、应对气候变化提供科学依据。     

河北省木本植物物候变化特征及其对气候变暖的响应

以1981-2006年河北省10个国家农业气象观测站的木本植物物候观测资料和47个气象站的地面观测资料为基础,运用线性倾向估计、Pearson相关系数、EOF和REOF等统计学方法,研究了河北省木本植物物候期的变化特征及其对气候变暖的响应。结果表明：河北省木本植物展叶始期总体呈提前趋势,其中东部沿海平原提前趋势最大,中南部平原次之,西北部山区最小;叶初变色期主要表现出推迟趋势,生长季长度以延长趋势为主;春季气温对展叶始期的影响最显著,河北省春季气温每上升1℃,木本植物展叶始期提前4.6d;各站点生长季倾向率与年均温倾向率呈显著正相关,即年均温升幅大的站点,生长季延长的幅度也较大。研究结果对丰富河北省物候与气候变化关系研究具有一定意义。     

近49年德州浅层地温的变化特征分析

采用德州气象站1961-2009年0-20cm各层逐月平均地温、降水量和平均气温,研究了近49a德州浅层平均地温的变化特征及与降水和气温的关系。用九点二次平滑技术来滤除要素序列的年代际变化趋势。结果表明:浅层各季节平均地温均呈升高趋势,升温速率为0.22～0.485℃/10a,春季和秋季最大,夏季最小;各层年平均地温20世纪60年代-90年代中期为偏冷阶段,90年代中后期至今为偏暖阶段;气温升高及降水减少是影响地温上升的主要原因。研究结果对于合理利用气候资源,适当调整种植区划和合理安排农业生产布局具有参考价值。     

河南省小麦-玉米轮作系统光能利用率时空分布及其变化原因分析

利用河南省19个农业气象试验站的气象和小麦、玉米观测资料,计算1981-2007年作物生长季辐射和年总辐射量、小麦、玉米生长季和轮作系统的作物产能及光能利用率（Radiation Use Efficiency, RUE）,分析总辐射和作物产能变化对RUE变化的贡献、小麦和玉米产能变化分别对轮作系统产能变化的贡献。结果表明,河南省小麦-玉米轮作系统RUE为0.75%～1.61%,北部的汤阴和西部的卢氏是高值区,西北、东部偏东和南部地区较低。小麦生长季RUE为0.65%～1.63%,北部的汤阴和西部的卢氏最高,东部偏中大部分地区次之,而西北和东部部分地区最低,玉米生长季RUE为0.85%～1.81%,除西部的三门峡RUE在全区最低外,北部和西部大部分地区较高,而西北和东部、南部地区较低。1981-2007年,卢氏、汝州、西平、新乡和驻马店5个站点小麦-玉米轮作系统RUE呈显著升高趋势（P＜0.05）。在轮作系统RUE变化显著的站点中,除卢氏站点因年总辐射升高对RUE变化呈负贡献外,其余站点的贡献率为4%～31%,系统作物产能变化对RUE变化的贡献率为69%～96%。卢氏和汝州站点小麦产能变化对系统作物产能变化的贡献率（65%和90%）大于玉米（35%和10%）,而西平、新乡和驻马店站点小麦产能变化对系统作物产能变化的贡献率（49%、28% 和35%）小于玉米（51%、72%和65%）。未来提高单位面积的作物产能仍是提高区域RUE的有效方法,且不同地区应着重提高不同作物的产能。