1961—2018年呼伦贝尔市潜在蒸散时空变化特征及其气象因子的响应

本文旨在研究呼伦贝尔市1961—2018年潜在蒸散的时空变化,以期为当地气象生态研究提供基础的理论依据。基于呼伦贝尔1961—2018年16个气象站观测数据,采用趋势分析、M-K突变检验及偏相关系数等方法,从年、季节和年代际尺度分析了呼伦贝尔58年潜在蒸散量的时空变化特征及其原因。结果表明：（1）1961—2018年,呼伦贝尔年平均潜在蒸散量变化在320~771 mm,整体上呈现条带状自东北向西南、东南两个方向递增;夏季潜在蒸散量平均值最高,其次为春季和秋季,冬季最低;（2）年均潜在蒸散以2.3 mm/a的速率增加,并在1998年发生突变,之后增加趋势更加明显;（3）西南部呼伦贝尔草原区和岭东农业区增加趋势明显高于中部大兴安岭林区;（4）呼伦贝尔潜在蒸散的变化主要与风速、水汽压和相对湿度呈现负相关,和平均气温、气压呈现正相关;影响年潜在蒸散的主要因子为相对湿度和平均气温。结合潜在蒸散变化趋势,有针对性的合理规划水资源,对该地区生态环境评估及环境变化有重要的意义。     

门源红柳物侯特征及其对气候变化的响应

利用1988—2020年门源国家基本气象站红柳物候和气温资料,通过相关分析等方法研究红柳叶春、秋季物候期（芽开放期、展叶期、开花期、叶变色期、落叶期）的变化特征及其对气候变化的响应。分析发现：（1）春季物候期呈现提前趋势,开花期提前的趋势最为明显,秋季物候期表现出推迟的趋势。（2）门源红柳平均生长季168天,生长季随时间表现为极显著的延长趋势,变化速率为13 d/10 a。（3）1988—2020年门源县年、季平均气温均呈升高趋势,与全球变暖一致,年平均气温变化的气候倾向率为0.54℃/10 a,32年上升了约1.7℃。（4）红柳春季物候期对气温变化很敏感,气温升高,物候期就提前。（5）1988—2020年期间门源年平均气温、红柳物候期均未发生突变。研究结果表明门源红柳对气候变化响应比较敏感,因此,在祁连山生态脆弱区选用红柳对气候变化响应进行研究,对生态环境监测、治理有一定的参考价值。     

1960—2019年海河平原地区夏玉米生长季高温特征分析

夏玉米生长季高温频发给夏玉米生产带来极大的不确定性。为系统分析海河平原地区夏玉米生长季高温年际和年内分布规律,本研究基于研究区26个气象站点1960—2019年逐日最高气温数据,以35℃作为夏玉米高温阈值,从高温事件个数和持续天数、生长季高温日数和高温度日4个方面展开研究。研究结果表明,4个高温指标在空间上都呈现出由东北部沿海地区向西南内陆地区增高的趋势。1960—2019年间夏玉米生长季高温指标的年际变化存在1972、1996年2个明显的突变点,将这60年分割成高温较强—较弱—较强3个时期;6月中旬—7月上旬发生高温的日数最多,占6—9月高温日数总和的69.8%,而6月下旬—7月下旬各旬的高温日数年际变化与生长季高温年际变化规律最为接近,是影响生长季高温变化的主要时段。研究结果对于全面掌握研究区夏玉米生长季高温时空分布特征、指导夏玉米生产具有一定的意义。     

羌塘国家自然保护区植被生长季NDVI时空变化及其对气候变化的响应

为详细了解羌塘国家级自然保护区生长季NDVI时空特征及其对气候变化的响应,使用MODIS传感器的生长季归一化植被指数(NDVI),计算2000—2020年羌塘国家级自然保护区各功能区生长季NDVI变化趋势和稳定性,结合中国第一代大气和陆面再分析产品(CRA/LAND)研究NDVI对气候变化的响应。结果表明：（1）保护区多年植被生长季NDVI均值为0.02~0.55,平均值为0.138,呈现由东南向西北逐渐减小的空间分布特征。（2）保护区86.39%的面积区域植被生长季（6—9月）NDVI呈缓慢上升趋势,并且大部分区域达到显著水平(P<0.05),剩余13.61%的面积区域植被生长季NDVI处于下降趋势,其中只有极少部分区域达到显著性水平(P<0.05);总体植被状况随时间变化呈变好趋势。（3）2000年以来保护区的生长季NDVI稳定性较差,NDVI≤0.1的大部分区域处于较低稳定度,较低稳定度和中等稳定度面积之和占整个研究区域面积的86.66%。（4）保护区在植被生长季气候趋向于“暖湿化”;气温与降水量对保护区生长季NDVI都有重要的正向影响。研究结论能为气候变化背景下该区域植被生态保护提供一定科学依据。     

湖北汉江流域潜在蒸散量时空变化特征分析

为了在全球气候变暖的背景下,探索湖北汉江流域蒸散发的变化趋势,为农业生产布局及水资源有效利用提供依据。以湖北汉江流域13个气象站点1960—2011年的逐日气象资料为基础,采用FAO推荐的Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量,用Mann-Kendall非参数检验法对其进行趋势分析和突变检验,并在ArcGIS环境下利用克里金插值分析潜在蒸散量的空间变化特征。结果显示：湖北汉江流域1960—2011年的潜在蒸散量整体呈波动下降趋势,变化速率为-16.792 mm/10 a,均值为 792 mm;夏季整体下降趋势明显,变化速率为-15.149 mm/10 a,春季整体呈上升趋势,变化速率为 4.171 mm/10 a,秋季和冬季变化趋势不明显;潜在蒸散量空间分布特征表现为自东南向西北递减,较高的地区主要集中在武汉、广水、天门一带;1968年前后,潜在蒸散量出现1次突变。     

地表温度日较差对湖北烟区烤烟化学成分的影响

利用湖北烟区16个国家气象观测站1960—2020年0 cm地表温度数据和16个产烟县2005—2020年烤烟化学成分数据,通过数理统计分析了湖北烤烟生育期地表温度日较差（简称地温差）变化对烤烟化学成分的影响。结果表明：地温差对湖北烤烟化学成分影响显著。除伸根—团棵期外,湖北烤烟生育期的地温差呈现明显下降趋势,其中鄂西南的兴山和秭归,鄂西北的竹山和南漳下降趋势最显著。相较于湖北烤烟的上部叶和中部叶,下部叶各化学成分的离散程度最大,空间差异显著。湖北烤烟地温差大田期、旺长期和成熟期的突变年份分别为1974年、1973年和1979年,突变之后的地温差的下降趋势更为显著,且未来进一步缩小的地温差将引起烟叶的烟碱、还原糖和总氮含量减少,总糖、钾、氯、钾氯比、氮碱比、糖碱比和两糖比含量增加。     

云南不同气候带农业气候资源变化特征研究

为分析全省平均以及各气候带光能、热量、水分资源的时空变化特征,使用云南115站及6个气候带代表站1961—2018年的气候要素计算各地农业气候资源统计量。结果表明,光能资源变化以减少趋势为主,出现显著突变,各气候带太阳辐射变化可能会引起云南太阳辐射高低值中心发生变化,2009年以来辐射明显增加可能会导致太阳辐射出现新的变化趋势和突变点;热量资源一致显著增加,喜凉及喜温作物的活动积温、积温持续时间及无霜期长度均显著增加,并且呈现初日提前、终日推后的趋势,对作物生长有利;水分资源总体呈现减少趋势,尤其21世纪以来下降趋势明显,亚热带地区暖干化现象突出,干旱风险等级较高。     

1959—2018年内蒙古地区热量资源时空变化特征分析

气侯变暖显著改变了内蒙古地区的热量资源,了解该地区的热量资源变化可为作物生产及空间布局提供一定的研究基础。本文基于1959—2018年50个气象站点的逐日平均气温,采用五日滑动平均法探讨了内蒙古地区≥0℃和≥10℃初终日、持续天数以及积温的时空分布特征。结果表明：（1）内蒙古地区≥0℃和≥10℃平均初日分别为3月29日和5月5日,≥0℃和≥10℃初日呈提前趋势。≥0℃和≥10℃平均终日分别为10月28日和9月24日。（2）初日提前和终日推迟显著增加了内蒙古地区的积温和持续天数,积温和持续天数在空间分布上相似,东西部差异较大,其中≥0℃积温在1874~4433℃之间,≥10℃积温在1360~4024℃之间,≥0℃持续天数在168~246天之间,≥10℃持续天数在89~180天之间。≥0℃和≥10℃积温和持续天数呈增加趋势。（3）≥0℃和≥10℃初日与经纬度呈正相关关系,终日、积温和持续天数与经纬度成负相关关系。（4）初终日、持续天数以及积温突变日期主要集中在1991—1996年之间。     

近50年三江源地区低云量变化特征及与其他气候因子的关系

为了探究三江源地区低云量的变化趋势以及与相关气候因子的关系,利用三江源地区同德气象局1961-2010年50年的低云量观测资料,分析低云量的变化特征及与相关气候因子的关系。结果表明,自1961年以来该地平均低云量呈显著增加趋势,四季平均低云量均呈增加趋势,春季、夏季和冬季低云量增加趋势显著。月平均低云量分布呈双峰型,6、7月是一年中低云量最多的月份,12月为最低值。突变分析表明,年、春季平均低云量分别在1964年、1965年发生了由多到少的突变,2002年、2001年发生了由少到多突变;秋季低云量在1963年发生了由多到少的突变;冬季低云量在2000年发生了由少到多的突变;夏季低云量未发生突变。对低云量影响最大的是平均气温、水汽压因子;其次是日照时数;再次平均风速。     

2010—2019年西藏中南部春油菜生育期变化特征

为了解气候变暖背景下高原春油菜生育期对气候变化的响应特征,本研究利用2010—2019年西藏泽当农业气象观测站春油菜生育期资料和1981—2019年逐日气象资料,采用线性回归方法分析了西藏中南部春油菜生育期变化特征。结果表明：（1）1981—2019年春油菜生长季日照时数和平均风速呈显著减少趋势,减幅分别为-22.37 h/10 a、-0.32 (m/s)/10 a,其他气象要素均为不同程度的增加趋势,暖湿化气候特征明显。但2010—2019年春油菜营养生长期、生殖生长期以及全生育期的热量资源（平均气温、平均最高气温、平均最低气温和≥0℃积温）和光照资源（日照时数）趋于减少,水分资源（降水量、相对湿度）和平均风速呈增加趋势。（2）2010—2019年春油菜现蕾、抽薹、开花和绿熟4个生育期无明显变化,播种期和出苗期为推迟趋势,而五真叶期与成熟期呈提早趋势。营养生长期、生殖生长期以及全生育期的天数均呈缩短趋势,以全生育期天数缩短最为显著(-2.23 d/a)。（3）春油菜大部分生育期天数与日照时数、≥0℃积温有显著的正相关,与其他气象要素的相关性不显著。全生育期天数不仅与日照时数、≥0℃积温存在显著的正相关,还与平均相对湿度有着显著的负相关。2010—2019年春油菜全生育期天数随着日照时数和≥0℃积温的减少、平均相对湿度的增加呈缩短趋势。     

气候变化对呼伦贝尔草地地上生物量的影响

基于温、压、湿、风等主要气象资料,结合生长季逐月的地上生物量实测数据,分析气候变化及气候年型对牧草产量形成的影响,结果表明：（1）两站降水量呈波动变化,无明显的变化趋势;（2）额尔古纳和鄂温克的年均气温呈显著升高的趋势,气温倾向率分别为0.348℃/10 a、0.444℃/10 a,增温速率均明显高于同期中国东北地区,其中,鄂温克的增温速率高于中国增温最迅速的青藏地区;（3）额尔古纳和鄂温克潜在蒸散量呈波动升高的趋势;（4）两站湿润度呈显著的波动下降趋势,气候呈较明显的变干燥趋势;（5）湿润状况影响两站地上生物量形成,气候偏旱年草原地上生物量的形成会受到显著的抑制,两站草地地上生物量均与当月及上个月的湿润度指数呈线性回归关系。     

大兴安岭蓝莓生长气候条件分析

为了解1971—2014年大兴安岭地区蓝莓生长季平均气温的分布规律和变化趋势及对气候变化响应,利用大兴安岭地区6个气象站气温资料,采用EOF、小波分析和文献综述等方法,研究蓝莓生长季平均气温时空变化,主要气象灾害及其对气候变化响应。结果表明:大兴安岭地区蓝莓生长季平均气温呈增加趋势,周期变化存在28年和8年尺度;空间分布展现为第1特征向量正变化,第2和第3特征向量正、负相间变化;特征向量东南与西北变化相反,东与西也相反;气候变化将对蓝莓产生一定的影响,利弊均有。热量条件影响下蓝莓的气象灾害主要有寒害、霜冻和春季低温阴雨寡照天气并阐述发生情况及影响。研究结果可为确保蓝莓优质高产、避免灾害损失和科学规划提供理论参考。     

广东近40年气候变化特征及对农业的影响

为了合理利用气候资源,趋利避害,保障粮食及特色作物安全生产,利用广东省9个代表气象站1971—2010年气象资料,分析了近40年热量、降水及光照资源时空变化特征。研究表明,广东各地平均气温1976年以后呈较明显的上升趋势,上升突变年出现在1989年,2007年以后为下降趋势;四季气温亦呈上升趋势,冬季及秋季最为明显,由北到南,冬季增幅最多,夏季变化最小;1990年以后热量资源增加显著。各地年平均降水量呈减少趋势,由北到南,冬季、春季降水量减少,夏季、秋季增多。潜在蒸散于20世纪80年代最低,21世纪初期最高,冬季增幅最为明显。日照百分率呈下降趋势。气候变化对作物生长、产量品质、种植布局及干旱等气象灾害均带来一定影响。     

近50年青海高原生长季日照时数的变化特征

为了了解近50年青海高原生长季日照时数的分布规律和变化趋势及其变化原因,选用青海高原43个气象站的基本气象数据,分析整个区域和4个生态功能区生长季日照时数在过去50年中的变化趋势和变化成因。结果表明：青海高原整个区域和柴达木盆地生长季日照时数呈显著减少趋势,其他3个生态功能区变化趋势不明显。空间分布为从西北部向东南部逐渐减小。变化趋势存在较大的空间差异性。整个区域和柴达木盆地日照时数突变时间分别为2004年和1999年,环青海湖地区、东部农业区和三江源地区在2006—2008年之间发生突变。影响青海高原整个区域和生态功能区生长季日照时数的主要因子是云量,而次要因子表现略有不同。生长季日照时数的分布随着经度和海拔高度的增加而减少,随着纬度的增加而增加,经度的影响最大。     

陕北黄土高原地区极端气温事件变化特征

为了分析区域气温变化对全球气候变化的响应过程,利用6个气象站点1959—2011年逐日最高、最低和平均气温数据,分析陕北黄土高原地区极端气温事件变化特征。结果表明：（1）变化趋势上,区域内极端气温暖指数（极端最高气温、生长季长度、暖夜日数和暖昼日数）呈显著增加趋势,而极端气温冷指数（霜冻日数、结冰日数、冷夜日数和冷昼日数）呈显著减少趋势,极端气温指数变化趋势与全国趋势一致;（2）空间分布上,榆林和吴起是极端气温指数最大值和最小值分布较为集中的2个站点,反映出区域北部和西部对气候变化的响应较为敏感;（3）突变特征上,极端气温冷指数（结冰日数、冷夜日数和冷昼日数）减少突变主要发生在1980s,而暖指数（极端最高气温、生长季长度、暖夜日数和暖昼日数）增加突变主要发生在1990s。     

近49年石家庄地区参考作物蒸散量时空变化特征分析

利用石家庄地区9个气象站1964—2012年的气象数据,运用趋势分析、Mann-Kendall突变检验、经验正交函数等统计方法,以Penman-Monteith公式为基础,研究了该地区参考作物蒸散量月、年的时空变化特征。结果表明：石家庄地区的参考作物蒸散量在2月和3月呈上升趋势,其他月份呈下降趋势。其中,6月下降趋势最大,4月下降趋势最小;在突变检验分析中,5月、6月、8月、10月、11月和年的ETO变化发生了突变且下降趋势明显,上述月ETO时间序列的显著下降时间均出现在1983年之后;该区参考作物蒸散量随着纬度的增加而减少,空间变化表现为一致性,在20世纪80年代后期,石家庄—赵县一线西南进入了下降较快的阶段。该研究可以为石家庄地区节水农业发展和解决地下水供需矛盾提供必要的参考。     

豫东农区冬小麦生育期气候变化的多时间尺度分析

为了研究豫东农区冬小麦生育期内的气候变化特征,预测气候变化趋势,选取豫东地区5个气象观测站1951—2011年的气候观测资料,集成Mann-Kendall、一元线性回归、5年滑动平均、Morlet小波及变异系数等方法,分析了豫东农区冬小麦生育期10月至翌年5月气候的突变事实、变化趋势、变化周期及年际变率特征。结果表明,豫东农区冬小麦生育期内气温序列存在突变年份,主要表现为增温突变;降水序列不存在突变年份,其变化趋势不明显。近60年来气温和降水变化趋势的震荡周期特征复杂,存在多重时间尺度上的嵌套结构。气温序列变异系数普遍较小,降水序列变异系数普遍较大。豫东农区近60年气温升高趋势明显,主要由近20年增温贡献,未来一段时期内气温可能会出现升降温交替现象,但变化幅度较小,总体上呈持续增温趋势,气候变暖对农业生产的影响既有利也有弊,冬春季增温显著一方面有利于提高冬小麦产量,另一方面会加剧病虫害及霜冻干旱灾害的发生。降水变化趋势在60年时间序列上不明显,周期预测显示未来一段时期内降水有增加趋势,年际变率较大,给降水准确预测带来难度,加剧豫东农区旱涝灾情。     

1961—2018年西藏高原青稞产区气候生产潜力时空变化特征

定量评估西藏高原青稞产区不同气候区气候生产潜力空间分布格局、演变特征及其影响机理,对于西藏高原青稞生长环境变化研究和产业可持续发展具有重要意义。基于西藏高原青稞产区不同气候区的7个典型气象站观测资料序列,采用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型、气候倾向率、Mann-Kendall突变检验等方法,分析西藏高原青稞产区气候生产潜力时空分布特征及其对气候变化的响应。结果显示：1961—2018年青稞产区各站气温生产潜力(NPP_t)呈极显著增加趋势,降水生产潜力(NPP_r)呈显著增加趋势,蒸散生产潜力(NPP_e)和标准气候生产潜力(NPP_b)也均表现为波动的增加趋势。西藏高原主要青稞产区东部及沿雅江一带气候生产潜力限制因子为降水,高寒的北部地区气候生产潜力限制因子为气温或蒸散。NPP_t、NPP_r、NPP_e、NPP_b均表现为年代际增加趋势,20世纪80—90年代发生突变,且在21世纪初显著增加。1961—2018年气候的“暖湿型”变化趋势有利于当地青稞气候生产潜力的提高,青稞的生产不仅依赖于气候资源,还依赖于水资源的调配和利用。