基于降水量的黑龙江省玉米种植适宜性研究

利用黑龙江省63个气象站点1965~2014年降水资料,运用降水距平百分率、Mann-Kendall突变检验和标准化降水指数等研究方法,分析黑龙江省近50年来不同区域间降水变化趋势和特点,结合玉米生长需水特征判断玉米易缺水时段。结果表明,近50年全省玉米生长季降水量平均值约457.7 mm,可满足玉米生长发育对水分基本需求;黑龙江省各区域中,中南部地区、三江平原区和北部地区生长季降水量高于全省平均值,西部地区低于全省平均值,特别是泰来和肇源,生长季降水量平均值低于375 mm,必须依靠灌溉维持玉米正常生长;黑龙江省中南部地区和北部地区生长季降水量年际间变化较小,三江平原地区和西部地区则波动较大,易发生水旱灾害;黑龙江省近50年生长季降水量主要发生2次突变,分别在20世纪80年代初期和90年代中后期;黑龙江省西部地区玉米生长期基本均处于缺水状态,需灌溉补充水分,其他地区缺水期主要在6月和7月。研究可为黑龙江省降水研究和玉米种植区水资源配置等提供参考。     

辽宁西部地区玉米作物生长季降水特征及对作物的影响

利用1961—2012年辽宁西部地区16个气象观测站的历史逐日降水资料,应用降水趋势分析、降水距平百分率和莫莱(Morlet)小波函数,对玉米作物各生长阶段及整个生长季的降水特征及其对作物的影响进行分析。结果表明:辽西地区在玉米作物播种期、苗期的降水呈增加趋势,发生春旱的概率降低;拔节孕穗期、抽雄吐丝期、灌浆成熟期降水均呈减少趋势,发生夏旱、秋旱的概率增大;玉米作物在整个生长季内的降水总体上呈减少趋势;玉米作物各生长期和整个生长季均存在小尺度为2~3年的短周期,大尺度为14~16年的长周期。综合大尺度的周期变化嵌套小尺度的周期变化,结合降水年际、年代际变化特点,得出玉米作物在整个生长季的降水量在近2年处于偏多期,有利于玉米作物增产;播种期和苗期降水在近2年处于偏多期,对玉米播种非常有利;拔节孕穗期降水在近2年处于偏少期,应加强灌溉及人工增雨作业;抽雄吐丝期降水虽呈加速减少趋势,但综合分析显示,近2年的降水处于偏多期,对玉米增产至关重要;灌浆成熟期降水在近2年处于偏少期,缺水可造成穗粒质量降低,进而导致减产,因此应根据玉米作物需水情况,科学制定需水管理措施。     

近50年六盘水市雨季降水特征分析

[目的]研究近50年六盘水市雨季降水的变化规律。[方法]利用六盘水市六枝、盘县、水城3个测站1960～2009年5～9月的逐月降水量资料,采用线性倾向估计、滑动T-检验和Morlet小波分析方法,对近50年来六盘水市雨季降水的年际、年代际变化及突变特征等进行分析。[结果]近50年六盘水市雨季降水量呈下降趋势,其线性倾向率为-15.4 mm/10a。六盘水市雨季降水存在明显的年际、年代际变化特征;20世纪60年代中期为明显的少雨期,60年代后期降水相对偏多;整个70年代为相对少雨期;70年代末到80年代后期,雨季降水进入多雨期,是近50年来降水最多的时段;80年代末到90年代中期降水相对偏少,90年代中后期为多雨期,进入21世纪转为少雨期。滑动T-检验表明,近50年六盘水市雨季降水突变点在2002年。小波分析表明,六盘水市雨季降水具有显著的多时间尺度特征,在年代际尺度上存在显著的16年周期振荡,且50年来稳定存在;在年际尺度上,存在准8年的周期振荡。[结论]该研究为六盘水市旱涝灾害的准确预报和防灾减灾提供科学依据。     

宁夏降水关联维与混沌特征分析

利用宁夏23个气象站建站以来月、季、年降水资料,在非线性系统动力学理论指导下进行了关联维特征分析。结果表明:①南部六盘山区、中部韦州为高值频发区,低值多集中于北部地区。极大、极小值出现站点相对集中。夏、秋各月关联维数值较高,冬、春月份较低。②冬、春季节降水关联维分布散乱,极值位于六盘山区。夏、秋季节韦州为高值中心,梯度较大。最大值位于中、南部,最小值位于北部。③年降水的最大关联维数出现在北部的陶乐,最小值位于中部的同心。④混沌是宁夏月、季、年降水的普遍特征。出现频率与降水量对应较好,但混沌强度与降水量并不存在简单的对应关系。⑤处于气候干旱、半干旱区的宁夏降水具有显著的非线性特征,且行为十分复杂。     

中国最大天然林区的气候变化及其对经济可持续发展的影响

[目的]了解我国最大天然林区的气候变化情况。[方法]以1987年为界,把1967~2000年大兴安岭南部、中部和北部观测站的观测实况分成2个时间段,分析大兴安岭林区的气候变化及其对经济可持续发展的影响。[结果]与1967~1987年相比,1988~2000年大兴安岭林区的年及各季的平均气温明显升高,≥10℃活动积温明显增加;无霜期延长;南部和中部的水资源变化均为春季降水减少,其他季节及年总降水量增加,北部则是四季、作物生长季及全年降水量均增加;南部和中部的土壤稳定化冻10 cm的日期分别提前59、d;洪涝灾害增加;作物生长季日照时数仍维持原有的较高水平。[结论]大兴安岭林区的气候发生了较大变化,对当地经济可持续发展产生了影响。     

东北地区主要作物生长季降水量的时空变化特征研究

[目的]了解降水资源变化特征,为农业灌溉措施的制定提供理论指导。[方法]以东北三省（黑龙江、吉林、辽宁）177个站1971～2008年主要作物生育期（4～9月）的降水为研究资料,运用小网格插值和气候倾向率方法,分析了生长季降水年际变化和空间分布的特征。[结果]东北地区生长季降水量总体上呈减少趋势（降水倾向率为-8.6mm/10a）,1971～1980年是少雨期,1981～1990年是相对多雨期,1991～2008年降水呈明显减少趋势。但这种减少趋势在空间分布上表现并不一致,总体表现在降水量相对少的地区稍有增加趋势,而降水量相对大的地区则呈现明显的减少趋势。[结论]由于生长季降水量减少趋势明显的地区为东北的主要产粮带,因此,由此引发的粮食生产安全问题应引起足够的重视。     

河西地区近58年降水时空变化特征分析

[目的]分析河西地区近58年降水的时空变化特征。[方法]依据河西地区1951～2008年月降水资料,运用滑动平均、小波分析及气候趋势系数等方法,分析了河西地区近58年来降水的变化规律。[结果]河西地区多年平均降水量为130.4 mm,降水主要集中在夏季,占全年降水量的59.08%,6～9月降水量占全年的72.57%。河西地区降水年代际变化不剧烈,各年代平均降水量为120.8～139.0mm。河西地区1951～2008年降水系列存在5、10、21和32年左右的周期。未来,河西地区年、春、夏及冬季降水将呈小幅增加趋势,其中,疏勒河流域年降水增幅较大(5.231～0.062 mm/10a);黑河流域南部和东南部比西北部增幅相对较大;石羊河流域年降水增幅最小,为3.280～0.098 mm/10a。[结论]该研究可为当地社会经济与生态环境协调发展提供有益参考。     

西北干旱区春季降水与全球海温的相关特征分析

[目的]研究我国西北干旱区春季降水与全球海温的相关特征。[方法]利用1979～2008年GPCP全球逐月降水资料和NOAAERSST海温资料,采用相关分析和合成分析等方法,分析了西北干旱区30年来降水特征及其与全球海温的相关分布特征。[结果]1979～2008年西北干旱区春季降水量均呈波动增加;15°S～22°N、45°～105°E范围的印度洋海温对西北干旱区春季的降水具有持续性影响,可以作为一个预报西北干旱区春季降水的稳定因子。印度洋、孟加拉湾、阿拉伯海地区的海温偏高时,春季西北干旱区的降水有可能偏多;同时前期夏、秋、冬季赤道东太平洋附近的海温若偏高,对于次年西北干旱区春季降水很有利;阿拉伯海、中印度洋以及西太平洋地区的海温场是影响西北干旱区春季降水的关键因素。[结论]该研究为干旱区降水的预测预报提供理论依据。     

西北四省区降水的时空变化特征分析

[目的]分析西北四省区降水的时空变化特征。[方法]利用陕西、甘肃、青海、宁夏西北四省区113个地面观测站1961～2008年降水资料,采用线性回归、Morlet小波变换等方法,对该地区48年降水空间格局的变化、降水量的变化趋势和周期特征进行了分析。[结果]西北地区四省降水量存在明显的年际、季节变化特征;年降水量呈下降趋势,春、秋季降水量变化趋势与年降水量变化趋势一致,其变化幅度小于年降水量的变化幅度,夏、冬季的降水量逐年略有增加,变化趋势不明显。西北四省降水变化存在明显的区域差异,增加幅度明显的区域在唐古拉山地区、柴达木盆地、祁连山东部山脉两侧,减少幅度明显的是在陇东和陕南、陕北地区。西北地区四省的东、西部区域降水呈反位相变化的特点,东部地区的降水呈减少趋势,而西部大部分地区的降水呈增多趋势;全区、东区、西区的降水波动普遍存在3～5年的短周期,且为主要周期;一些区域也存在8年周期和15年左右的中周期;不同时间尺度上,干、湿交替和突变点有所差异。[结论]该研究为西北地区的气候变化提供理论依据。     

宁夏马铃薯需水量的时空特征分析

[目的]探讨宁夏马铃薯（Solanum tuberosum）需水量的时空特征。[方法]采用联合国粮农组织（FAO）推荐的Penman-Monteith公式,计算宁夏1981~2007年21个站点参考作物蒸散量,进而得到西吉、同心等典型站点的马铃薯全生育期内的需水量,统计分析其时空变化特征和生育期需水量的变化规律。最后,分析了气候变化背景下宁夏马铃薯需水量变化状况。[结果]马铃薯需水量高值区对应宁夏的中部干旱地区;宁夏马铃薯需水量在近27年内呈现上升的趋势,并且南部山区上升趋势明显大于中部地区;从播种-分枝期,马铃薯日需水量逐渐增大,花序-盛花期这一作物生长旺盛阶段为需水高峰期,块茎成熟-收获期日需水量迅速下降。此外,分析表明,缺水幅度将进一步加大,未来马铃薯生长将要面临更加严峻的水分问题。[结论]该研究可以为宁夏的实际灌溉、水资源合理利用和农田水利工程规划等农业生产工作提供科学依据。     

宁夏降水空间分布格局及其多时间尺度变化特征分析

[目的]研究宁夏降水空间分布格局及其多时间尺度变化特征。[方法]依据宁夏1951～2008年月降水资料,采用旋转自然正交分解法（REOF）、降水集度法（PCI）、小波分析法及Mann-Kendall秩次相关分析等方法,分析近58年来该地区降水的空间分布格局及其多时间尺度变化特征。[结果]宁夏地区降水的空间结构总体表现为＂南北异向＂型和＂北中南各异＂型;降水由北向南依次递增,年际变化由北向南依次减弱,引黄灌区降水年内分配极不均匀,其他地区年内变化波动相对平缓;各地单独丰水年的概率高于单独枯水年,而发生连枯年的概率则高于连丰年,并以3、6及10年的显著周期振荡。中部干旱带及南部山区降水呈减少趋势的概率均为75.0%,引黄灌区达71.4%,全区降水减少的概率达73.3%;中部干旱带及引黄灌区年降水波动呈增加趋势;降水的年内分配差异将变缓,尤其是中部干旱带呈减少趋势概率达100.0%。[结论]该研究为当地降水资源的有效利用及区域社会经济与生态环境协调发展提供有益的参考。     

陕北黄土高原夏季降水异常的变化特征及成因初探

[目的]研究陕北黄土高原夏季降水异常的变化特征及成因.[方法]利用1961 ～ 2008年陕北黄土高原15个测站的夏季降水资料及NCEP/NCAR资料,采用线性趋势估计及合成方法,分析了陕北黄土高原夏季降水的变化特征.[结果]陕北大部分地区夏季降水为减少的趋势,但陕北的西部和南部为增加的趋势.陕北夏季降水有明显的年际及年代际变化特征,20世纪70年代中期至90年代中期为降水相对偏多期,90年代中期以后进入降水偏少期,近年来又有增加的趋势.多雨年在中高纬度地区乌拉尔山西部到贝加尔湖以北为大片的正异常区,表明乌拉尔山有阻塞高压存在;鄂霍次克海以北到贝加尔湖为负异常区.西北太平洋到我国渤海湾以及华北地区为大范围显著正异常区,有利于西太平洋副热带高压的北抬西伸.少雨年的环流配置与此相反,中高纬度为“-、+、-”的波列分布,鄂霍次克海一带为正异常区,西太平洋副高也偏南、偏东.在多雨年,主要的水汽输送来自于东南方向,充沛的水汽造成了陕北夏季降水偏多.少雨年为偏西风转向偏南气流带来的水汽输送,水汽输送明显偏弱且偏东.[结论]该研究为陕北黄土高原夏季降水资源的合理利用提供了参考.     

1961-2010年中国主要麦区冬春气象干旱趋势及其可能影响

【目的】近年来,连续发生的冬春连旱事件已经严重威胁到冬小麦的安全生产和粮食增产,本研究以中国主要麦区为研究对象,分析1961-2010年中国北方主要麦区冬春季降水、无降水日数和极端干旱频率的变化趋势及其对当地冬小麦生产的可能影响,揭示冬春干旱在当前气候背景下的演变趋势,为科学应对冬春干旱提供依据。【方法】采用线性倾向估计与Robust F线性显著性检验分析1961-2010年中国北方各站点冬春季降水、冬春季无降雨日数的线性倾向与显著性,揭示冬季、春季和冬春季的降水和无降雨日数的年代际变化趋势;根据气象干旱等级的国家标准GB/T 20481-2006将干旱5个等级中的重旱和特旱定义为极端干旱,基于降水距平的滑动平均,计算1961-2010年各年冬春季极端干旱频次的线性倾向,分析极端干旱发生频次的年际变化趋势和干旱风险剧增区降水的时间变化,揭示干旱时间动态趋势。【结果】(1)1961-2010年,华北为中心的冬麦区冬春气象干旱呈加剧趋势,其中心区域山西、河北和山东西北部冬春两季极端干旱的频次呈现增加趋势,陕西东部和湖北西北部春极端干旱的频次也呈增加趋势;(2)1961-2010年华北冬麦区的冬季降水呈减少趋势,且无降水日数呈增加趋势,即冬季气象干旱呈加剧趋势,其他区域的冬季降水呈增加趋势,无降水日数呈减少趋势;(3)1961-2010年华北冬麦区、黄淮冬麦区中南部和西北春麦区南部的春季降水均呈减少趋势,且无降水日数呈增加趋势,其他区域春季降水呈增加趋势,无降水日数呈显著减少趋势;(4)从重点区域降水的时间动态看,近20来华北地区的冬季和春季降水呈急剧下降趋势,无降水日数呈显著增加趋势,冬春气象干旱风险呈剧增趋势;近50年来黄淮冬麦区和长江中下游冬麦区的冬季降水呈增加趋势,而春季降水呈下降趋势,无降水日数呈增加趋势,长江中下游麦区20世纪70年代中期以后春季降水呈持续下降趋势。【结论】华北地区冬春季降水呈急剧下降趋势,无降水日数呈增加趋势,华北冬小麦冬、春干旱势必由于地下水位的持续下降和抗旱成本的增加而导致干旱风险加大;黄淮冬麦区南部和长江中下游冬麦区的春季降水尽管也呈下降趋势,由于该区域春季平均降水量对小麦来说以偏多为主,降水减少还不会影响到小麦生长,该区域降水的减少可能对冬小麦生长有利;气候干旱区东北和内蒙春麦区、西北春麦区西部50年来的冬春季降水呈增加趋势,有利于春小麦生产。     

地表干扰恢复措施对宁南黄土丘陵区典型草原土壤水分入渗特性的影响

[目的]探讨黄土丘陵区地表干扰恢复措施对土壤水分入渗特性的影响。[方法]用双环法测定了宁南黄土丘陵区典型草原鱼鳞坑、水平沟和封育3种恢复措施实施5年后土壤水分入渗特性。[结果]鱼鳞坑、水平沟措施使土壤水分入渗速率显著增加,这与地表干扰导致土壤容重和孔隙度增加有关。水分入渗过程适合用Philip入渗公式模拟。[结论]地表干扰恢复措施可提高土壤水分入渗性能。     

中卫市农业干旱特点及防治措施研究

利用宁夏中卫市1979～2008年的降水量资料,通过降水量距平百分率法对该地区的农业干旱程度及特点进行了研究,并对当地主要农作物(春小麦和玉米)关键需水期的干旱程度进行了评估。结果显示:宁夏中卫市农业干旱具有季节性、持续性、随机性和频繁性的特点,其中以春旱和春夏连旱发生的频率较高。据此,作者提出了相应的抗旱技术措施。     

宁夏南部山区冰雹气候特征分析

[目的]研究近50年宁夏南部山区冰雹气候特征。[方法]选取宁夏南部固原、西吉、泾源、隆德、六盘山5个地面气象观测站1960～2009年冰雹观测资料,利用统计方法分析了宁夏南部山区冰雹空间分布规律、冰雹年际、月际等气候特征和变化趋势;并提出了固原冰雹灾害的防灾减灾措施。[结果]近50年宁夏南部山区冰雹具有明显的年、季、月和日变化特征。3～10月都有可能出现冰雹,主要集中在5～8月,占全年的72.0%,6月冰雹发生的机率最大,占全年的21.7%,是典型的夏季多雹区;固原冰雹发生的年际变化较大,多寡相间,并有平均约为3年的周期性;固原冰雹二阶时间趋势为反抛物线型,20世纪60～80年代冰雹发生次数呈增加趋势,70、80年代为冰雹多发期,进入90年代后冰雹呈减少趋势,近20年来冰雹显著减少;固原冰雹主要集中在12：00～21：00,出现冰雹的次数占总次数的85%。固原地区冰雹分布有明显的地域特征,山区、丘陵地区冰雹多,河谷川道及北部平川地区冰雹少;冰雹云主要发源于六盘山、南华山、月亮山、西峰岭、云雾山等山地;冰雹云移动方向一般由西北向东南方或由北向南移动,也有一部分原地生消。根据冰雹地域分布,结合冰雹灾情资料,可将固原市冰雹风险划分为高发区、中发区、低发区三级区域。[结论]该研究为冰雹天气的预测预警和人工防雹提供科学依据。     

多时相高分一号影像在丘陵地区大宗农作物提取中的应用

【目的】基于多时相的高分一号(GF-1)影像,利用面向地块对象分类法提取广西崇左市江州区大宗农作物种植面积,为南方多云雨丘陵地区提取作物信息提供参考。【方法】以2 m分辨率的GF-1影像为数据源,采用人机交互的方式准确识别地表覆盖的地块信息,基于对多时相GF-1影像进行云影检测,并处理生成影像的光谱、归一化植被指数(NDVI)、亮度等特征,采用面向地块对象的分类方法提取甘蔗、水稻和香蕉的作物信息。【结果】根据混淆矩阵评价分类的结果可知,提取大宗农作物的总体精度为90.08%,Kappa系数达0.85,满足农业成果应用的精度要求。【结论】利用有效影像数据,结合地块数据完成作物信息提取,该技术方法能够准确提取丘陵地区大宗农作物信息,为解决南方多云雨丘陵地区提取作物信息难题提供了有效途径。     

宁夏近50年极端强降水事件的时空变化分析

[目的]研究近50年宁夏极端强降水事件的时空变化特征。[方法]根据宁夏20个站点1961～2010年的逐日降水资料,采用百分位的方法定义宁夏极端降水事件的阈值,选取极端降水事件的降水量、频率、强度等多个指标,并利用线性回归和M-K非参数统计检验法分析了宁夏极端降水事件的时空分布及变化趋势特征。[结果]采用百分位法确定的宁夏近50年平均极端降水阈值大致呈现从南到北逐渐减小的分布状况,阈值较大的区域主要位于宁夏海原以南的固原地区,较小的区域位于宁夏的同心、盐池以北的大部地区,与宁夏气候平均年降水量的分布极为相似;近50年宁夏大部分地区的极端降水频率、极端降水量以减少趋势为主,而极端降水强度呈增大趋势。对麻黄山、六盘山2个典型站的极端降水事件分析发现,麻黄山极端降水频率与极端降水量呈减少趋势,极端降水强度为增大趋势,六盘山极端降水频率、极端降水量与极端降水强度均呈减少趋势;麻黄山年极端降水频率在1994年之前呈减少趋势,1994年以后呈增加趋势,突变发生在2003年;年极端降水强度1984年以来为增加趋势,突变时间为1984年,六盘山从1978年至今为减小趋势。[结论]该研究为宁夏气候突变分析提供理论依据。     

中国西北东部降水量变化的空间分布及突变特征分析

摘 要：为了解西北东部降水变化特征,为应对气候贫困实施扶贫战略提供理论依据,利用1961—2010年中国西北东部81站降水资料,采用气候趋势、相关系数、相对变率、Mann-Kendall等方法,对西北东部降水的变化特征进行分析。结果表明：近50年来,年降水量显著减少区在陕西东部边界附近、甘肃岷县—临洮—华家岭、宁夏固原一带,增加区在德令哈—都兰—托勒区域;春季降水量显著减少区在陕西中东部、南部,增加区在青海中东部、西南部;夏季降水量显著减少区在河西走廊西端,增加区在青海中西部、北部、陕西南部;秋季降水量显著减少区在陕西南部、宁夏中南部、甘肃东南部,增加区在青海西北部、甘肃西部;冬季降水量（除个别站点外）均为增加趋势。季节降水量的相对变率与年的分布类似,高值区在青海西北部、河西走廊西端,低值区在祁连山区及青海南部、陕西南部。近50年秋、冬季降水量发生突变,判断可能的突变点分别是1975年、1986年。     

黄土高原丘陵沟壑地区气候变化特点及其对农业生产的影响

[目的]研究黄土高原丘陵沟壑地区51年气候变化特点及其对农业生产的影响。[方法]以延安市为例,利用1957~2007年延安市9个气象站温度、降水的气象资料,采用累积距平曲线、线性回归和相关性分析等方法,对延安市51年气候变化特征进行分析,探讨黄土高原丘陵沟壑地区的气候变化,并总结气候变化对农业生产的影响。[结果]黄土高原丘陵沟壑地区的气候变化特点是冬季升温高,暖冬趋势明显;春季回暖迅速,干旱不断加剧;秋季连阴雨发生频繁。气候变化对延安市的农业产生不同的影响,由于冬季气温升高,使设施农业得到了大力发展,苹果北移范围不断扩大;同时,由于春季气温回升迅速,干旱发生程度加剧,春播不能顺利进行;秋季连阴雨频繁发生,红枣品质受到严重影响。[结论]该研究为地方农业生产和农业结构调整提供理论依据。