近50年江苏省春季降水异常对冬油菜产量的潜在影响

利用江苏省52个气象站1961～2012年日降水资料及冬油菜产量逐年数据,计算了春季10个类型的降水指数,并探讨了春季降水异常与产量的数量关系。结果表明:(1)近50年该省大部分地区春季的降雨量、降雨天数、强降水事件场次、连续降水的强度及持续性均呈现出较弱的减少趋势;(2)不同类型降水指数中,春季降水总量被筛选为指示产量波动的关键指标,其对冬油菜产量的负效应最为显著;(3)各站点的产量对春季降水总量的敏感性分析表明南部地区冬油菜种植对春季降水异常更为敏感;(4)近50年江苏大部分地区春季降水量的减少趋势给研究区冬油菜产量带来了一定幅度的增产。     

半干旱区草地站蒸散特征及其对气象因子和植被的响应

水分是制约半干旱区生态发展的重要因素,而蒸散（Evapotranspiration,ET）是地表水分消耗的重要过程。本文基于内蒙古半干旱区多伦和锡林浩特草地站多年通量、气象和植被数据,分析两个典型草地ET变化特征及其对植被和主要气象因子的响应,为半干旱区草地资源的持续开发与保护提供参考。结果表明：多伦站和锡林浩特站多年均ET总量分别为417.15 mm和440.20 mm,其中生长季ET分别占年总量的75.75%和72.38%。两站ET年内变化均呈单峰型,和热量因子、水分因子与植被状况均呈显著性正相关关系（P<0.01）。通径分析表明,两站ET变化均主要受到太阳净辐射直接作用的驱动,其次受到叶面积指数、降水和土壤含水量的间接影响。     

基于EEMD我国粮食主产区农业旱情对气候变化的响应

量化旱情统计数据与气候因子间的响应关系对保障粮食安全有着重要意义。针对我国13个粮食主产省份1980—2019年的农业干旱受灾率,采用集合经验模态分解(EEMD)构建了实际灾情对不同月份气候因子的响应关系,进而探求重要气候因子与大尺度大气—海洋指数(LAOI)的可能联系。结果表明：(1) EEMD从灾情逐年序列分离出中短期波动表征的气候干旱强度(IMF-H)和趋势项表征的干旱脆弱性;(2) IMF-H的峰值差异表明东北3省的干旱强度明显高于其他省份;(3) IMF-H与气候因子的线性关系表明夏季气候异常对灾损贡献最高,特别是7月份的日均日照时间及降水被筛选为10个省份的干旱关键影响因子(KDII);(4)各省份KDII的时序诊断结果表明,2000以来长江北部地区的夏季干旱风险有一定的增强趋势;(5)在0～12个月时滞下,Nino海温、南方涛动、北太平洋遥相关型等表征ENSO及北半球大气低频振荡的LAOI对研究区KDII有着显著影响。研究结果可为区域干旱监测及预警提供科学依据。     

江苏省参考作物蒸散量的时空变化及影响因素分析

【目的】参考作物蒸散量是水分循环和能量循环的重要组成部分,研究其变化特征及影响因素可以为该地区合理利用水资源,高效水分管理及农业生产布局提供参考。【方法】利用1961-2018年江苏省60个站点的风速、温度、相对湿度和日照时数等逐日数据计算了逐日蒸散量(ET0),并采用气候倾向率、敏感性分析、通径分析、贡献率分析等方法对江苏省ET0的时空变化及影响因素进行分析。【结果】①江苏省1961-2018年平均ET0为976.8 mm,区域整体ET0的变化幅度为-0.44 mm/10 a,共有28个站点ET0呈增加趋势(47%),主要分布在无锡以及苏州等苏南区域,共有11个站点ET0增加趋势显著(p<0.05),其中无锡、太仓、靖江地区ET0气候倾向率较大,分别为18.6、19.0、30.0 mm/10 a。共有32个站点ET0呈减小趋势(53%),主要分布在连云港、徐州、宿迁等苏北地区,共有16个站点ET0减小趋势显著(p<0.05),其中新沂、泗洪、灌南地区ET0减小趋势较大,分别为-19.2、-23.1、-23.2 mm/10a;②丰县(1 007.4 mm)、徐州(1 041.1 mm)以及西连岛(1 130.3 mm)区域为ET0的高值中心;③ET0对平均温度、日照时间、风速为正敏感,对相对湿度为负敏感,且ET0对相对湿度最敏感。平均温度、日照时间、风速、相对湿度与ET0决策系数分别为0.09、0.33、-0.02、0.29。敏感系数空间分布上,ST与SWS纬向分布特征都较明显;④贡献率分析表明,主要影响因素为风速的有22个站点,均分布在苏北地区,其中沛县、泗阳、新沂站风速对ET0变化贡献较大,分别为-13.44%、-12.52%、-12.49%,主要影响因素为相对湿度的有38个站点,主要分布在苏南地区,其中丹阳、靖江、昆山站相对湿度对ET0变化贡献较大,分别为18.47%、18.57%、20.87%,全区平均温度和日照时间不对ET0变化产生主要影响。【结论】苏北地区ET0变化的主要影响因素是风速,且风速贡献率为负,苏南地区ET0变化的主要影响因素是相对湿度,相对湿度贡献率为正。     

灌水和放牧对荒漠草原生态系统碳交换的影响

依托内蒙古乌兰察布市四子王旗境内短花针茅荒漠草原的10a放牧强度（不放牧、轻度放牧、重度放牧）试验平台,于2012年和2013年在荒漠草原生长季（5-10月）,设计放牧嵌套灌水的控制试验,以不灌水和不放牧为对照,研究净生态系统碳交换速率（net ecosystem exchange,NEE）、净生态系统呼吸速率（ecosystem respiration,RE）和总生态系统碳交换速率（gross ecosystem exchange,GEE）对不同水分条件（灌水、非灌水）和不同放牧强度的响应。结果表明：（1）荒漠草原生长季表现为净碳吸收（NEE和GEE<0）。不放牧条件下灌水通过增加土壤体积含水量（soli volumetric water content,Vwc）间接增加RE和生态系统碳吸收（P<0.01）,NEE、RE和GEE对灌水带来的土壤水分变化较为敏感。（2）不灌水条件下,NEE、RE和GEE在不同放牧强度处理中的差异并不显著,但8月后放牧带来的ΔNEE和ΔGEE正偏差显著大于8月前的负偏差（P<0.001）。（3）灌水和放牧的交互作用对NEE、RE和GEE均无显著影响,但放牧条件下增加Vwc可以增加生态系统碳吸收和呼吸作用。区分放牧强度时,RE和GEE对Vwc的线性回归模型斜率的绝对值在不放牧时最大（分别为0.26和0.61）,说明放牧导致荒漠草原生态系统碳交换对土壤水分变化的敏感性减小。     

江苏省1961-2012年干湿时空变化及对单季稻产量的潜在影响

利用江苏省地区52个气象站1961-2012年逐月降水量资料及单季稻产量逐年数据,计算了1个月尺度的标准化降水指数(SPI),分析了研究区干湿变化与产量的潜在联系.全省尺度上单季稻生育期各月SPI的趋势检验结果表明江苏省6-8月3个月呈现变湿润趋势,其中8月份偏涝态势尤为显著;而5月、9月、10月3个月呈现变干旱趋势,其中9月份偏旱态势尤为显著.站点尺度上各月干湿变化趋势与全省尺度的结果基本一致,值得关注的是8月呈显著变湿和9月呈显著变干的站点大都分布在苏南地区.全省尺度上单季稻产量与生育期各月SPI的相关分析结果表明在7 10月4个月中,江苏省气候越湿润,则对单季稻产量越不利.站点尺度上的结果表明江苏省单季稻产量与SPI的相关性有着明显的地域差异,其中苏南地区的单季稻种植对气候干湿变化更为敏感,特别是7月、8月、10月3个月偏多的雨涝事件将会显著影响苏南地区的产量.     

基于机器学习算法的河南省冬小麦面积提取研究

为了精准获取河南省冬小麦空间分布及面积数据,基于2003—2021年250 m MODIS-NDVI时间序列遥感数据集,通过设置不同的阈值条件获得高质量的样本数据,采用深度神经网络(DNN)、随机森林(RF)和支持向量机(SVM)算法,自动从NDVI时序数据中提取冬小麦特征,分别训练出非线性模型,在250 m尺度对河南省冬小麦分布和面积进行识别。结果表明,基于DNN算法的河南省冬小麦面积识别模型精确率为97.26%,总体一致性为97.97%;基于RF、SVM算法的精确率分别为91.51%和89.31%,总体一致性均在90%以下。和RF、SVM算法相比,DNN算法在精度上有明显的提升,能够更好地反映河南省冬小麦的时间变化趋势和空间面积分布。该研究说明,运用中等分辨率长时间序列影像结合DNN算法,在一定程度上可以更准确识别大区域的农作物信息。     

淮河流域稻麦轮作系统CH4通量模拟及减排研究

为研究气候变化下不同管理措施对淮河流域稻麦轮作农田生态系统CH₄通量的影响,通过参数率定后的DNDC(DeNitrification-DeComposition)模型,估算了淮河流域历史时期(2000—2020年)及未来(2021—2049年)RCP4.5(中等排放强度情景)和RCP8.5(高排放强度情景)两种情景下稻麦轮作农田CH₄通量时空分布特征,评估了未来气候变化下多种田间管理措施对流域CH₄的减排能力。结果表明：淮河流域历史时期区域CH₄通量平均排放强度为125.3 kg·hm^-2,未来两种情景(RCP4.5和RCP8.5)下区域CH₄通量平均排放强度分别为140.5 kg·hm^-2和150.5 kg·hm^-2,总体均呈显著上升趋势(P<0.01)。空间上,未来两种情景下CH₄通量空间分布特征相似,均呈现南部和西北部地区CH₄通量高,东北部和中西部地区CH...     

山东省"倒春寒"时空分布特征

选取1962—2018年山东省17个气象站点的日平均气温数据,对山东省"倒春寒"的时空特征进行评估。结果表明:各站点"倒春寒"发生次数和持续时间表现出明显的年际变化,57年整体上"倒春寒"发生次数和持续时间均呈下降趋势,但是空间差异较大,不同年代的发生次数和持续时间在空间上均表现为东高西低的特点。研究期间,山东省的轻级"倒春寒"从2000年开始出现但发生频率并不高;中级和重级"倒春寒"发生站次比1970s相对变大,然后在1990s变小,2000s又开始增大;特重级"倒春寒"发生的站次比总体上和中级、重级的变化特征相反。轻级、中级、重级"倒春寒"频率在空间分布上均表现为西高东低的特征,特重级"倒春寒"则表现为东高西低的特征。通过分析发现,"倒春寒"发生强度指数和国家气候中心的88种环流指数中有6种有相关性,其中和北半球极涡中心经向位置指数呈负相关。