1991-2020年西藏春小麦生育期对气候变化的响应

为了解西藏春小麦物候期变化及其与气候变化的关系,利用1991-2020年西藏日喀则农业气象观测站观测的春小麦生育期和气象资料,采用线性回归、相关系数、Mann-Kendall等方法,分析了西藏春小麦生育期变化特征,并讨论了影响其变化的主导气象因子。结果表明,在1991-2020年期间,西藏春小麦生长季内降水量（Pr）、相对湿度（RH）和日照时数（S）表现为下降趋势,平均最低气温（T_min）升温率明显大于平均最高气温（T_max）升温率,平均气温（T_m）、≥0 ℃积温（∑T₀）和平均风速（Ws）均呈增加趋势。营养生长期、生殖生长期以及全生育期的热量资源（T_m、T_max、T_min、∑T₀）和Ws都表现为增加趋势,S与RH趋于减少;Pr在营养生长期增多,在生殖生长期减少,在全生育期略有增加。春小麦所有生育时期都表现为推迟趋势,平均每10年推迟2.33～13.36 d,以乳熟期推迟最明显;播种-出苗、拔节-孕穗2个生育阶段天数对气候变化响应不明显,开花-乳熟期天数以11.03 d·10 a^-1的速度显著延长,其他生育阶段天数均呈减少趋势;营养生长期、生殖生长期以及全生育期天数均呈减少趋势。除开花期外,其他生育时期都发生了推迟的气候突变,突变时间主要出现在21世纪前10年的中后期;只有三叶-分蘖、分蘖-拔节、开花-乳熟、乳熟-成熟4个生育阶段天数在21世纪初出现了气候突变。影响春小麦营养生长期、全生育期天数的主导因子是T_m,次要因子为∑T₀,而∑T₀却是影响生殖生长期天数的主导因子,T_m为次要因子。近30年西藏春小麦营养生长期、生殖生长期以及全生育期天数减少,主要是因为T_m显著升高造成的。     

未来气候变暖对羌塘自然保护区高寒草地牧草青草期的影响

基于5℃界限温度指标，利用羌塘自然保护区附近站点1971−2019年逐日平均气温、降水量和日照时数等资料，采用线性回归、Mann-Kendall检验方法和R/S分析等方法，分析了近49a自然保护区高寒草地牧草青草期及其水热气候资源的变化特征；预估了在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种排放情景下，未来80a（2021−2100年）牧草青草期的变化，以期了解和预测高寒草地生态系统的动态变化。结果表明：（1）近49a自然保护区平均每10a牧草青草期开始日提早2.81d，终止日推迟2.74d，天数延长5.56d；青草期积温、降水量和日照时数均表现为显著增加趋势，增幅分别为75.86℃·d·10a−1、15.84mm·10a−1和27.58h·10a−1。（2）在年代际变化特征上，20世纪70−90年代各站青草期开始日晚、终止日早、持续天数短、水热条件偏差；21世纪00−10年代截然相反，青草期开始日早、终止日晚、持续天数长、水热资源充沛。（3）M-K法检验显示，青草期开始日、终止日和天数的突变时间分别出现在2006年、1991年和1988年；青草期积温、降水量和日照时数分别在1988年、1999年和1981年也发生了由偏少变偏多的突变。（4）青草期要素的Hurst指数均大于0.5，表明未来青草期开始日提早、终止日推迟、天数延长，积温、降水量和日照时数均增加的变化趋势仍将持续。（5）在RCP4.5排放情景下，未来80a自然保护区牧草青草期开始日提早10d、终止日推迟9d、天数延长17d，这有利于牧草生长，牲畜抓膘，对牧业生产、草地生态系统恢复十分重要。     

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。     

藏西北高原郭扎错湖泊面积变化与气候响应分析

高原内陆湖泊以其对气候变化敏感的指示作用,常用于分析区域气候变化趋势,为气候预报预测、生态气象服务等提供科学的数据支持。笔者基于1975年郭扎错地形图、1992—2018年TM/ETM+和GF1-WFV等卫星遥感影像资料,对郭扎错湖泊信息进行提取,并分析该湖近40年时空异质性以及面积变化与气候响应之间的关系,主要得出以下结论：（1）40年来郭扎错湖泊面积波动式萎缩,萎缩了3.22 km²,萎缩率为1.30%,其中2006—2019年间萎缩最为明显,从空间上来看主要变化区域在甜水河和崇测河入湖口处;（2）湖泊面积和年平均气温变化综合反映出20世纪90年代以前该区域气候趋势表现为暖湿化,随后趋于暖干化;（3）年平均气温是湖泊萎缩的主要影响因素,年平均降水量滞后性影响冰川,从而间接作用于湖泊面积变化,年平均蒸发量对湖泊面积剧变响应较为明显。     

基于卫星遥感和自动气象站数据反演稻田气温——以安徽省为例

随着全球气温变暖和高温事件的频繁出现,水稻遭受高温影响的概率也随之增加。稻田气温是研究水稻遭受高温热害及其影响的数据基础。因此,大范围地反演稻田气温,有助于相关部门短时间内获取大范围的稻田气温数据并进行水稻高温热害的研究和决策部署。本文利用MOD09A1 8天合成数据对安徽省水稻种植区域提取,水稻种植区内的自动气象站气温数据与MOD11A1、MYD11A1 4个LST值进行多元逐步回归,得到遥感估算最高气温和平均气温方程最优,R²分别为0.728和0.825,均方根误差分别为(RSME)2.21、1.54,平均绝对误差(MEA)分别为1.73、1.15,最终完成基于卫星遥感信息和自动气象站气温数据反演稻田气温的方法的开发。将该方法应用于2017年安徽省水稻种植区的提取和气温的反演得到了很好的应用。     

1980-2009年西藏西北部潜在蒸散时空分布特征及其影响因素

通过分析西藏西北部潜在蒸散量的时空分布以及影响潜在蒸散的气候因素.结果表明:①西藏西北部潜在蒸散呈现从西北向东南减少的分布特征,最大潜在蒸散出现在夏季,春季次之,冬季最小.近30 a来,除冬季潜在蒸散呈略微增加趋势外,其余均呈减少趋势.气温、相对湿度和降水量呈增加趋势,平均风速和日照时数呈减少趋势;潜在蒸散与气温、风速、日照时数呈正相关,与相对湿度、降水量呈负相关.②影响潜在蒸散的主要气象要素为相对湿度、平均气温和日照时数,风速对冬季潜在蒸散的影响最为显著;近30 a来,风速减小、日照时数减少、相对湿度增加是导致潜在蒸散量减少的主要气象影响因子.西藏西北部地区潜在蒸散的变化存在“蒸发悖论”现象,即在气温升高[0.55℃·(10a)-1]的背景下,潜在蒸散呈下降趋势[10.02 mm ·(10a)-1].     

西藏1971～2008年最高最低气温时空变化及分布特征

利用西藏地区1971～2008年气象站点的气温资料,分析了西藏地区最高、最低气温的时间和空间变化特征。结果表明,近40年西藏最高、最低气温均呈明显上升趋势,其中冬季增温幅度最大,其次是春季。最低气温增温幅度明显大于最高气温,尤其是冬季最低气温增温幅度非常显著。空间变化而言,最高气温除个别站点出现降温外,大多数站点均有增温现象;而最低气温在空间上均为增温。另外,最低气温的空间变化规律比最高气温明显,基本上由东南部向中西北部地区递增,各季节呈现出不同的空间变化特征。从年代际变化看,20世纪70年代至21世纪前8年,最高气温和最低气温均呈升高趋势,最低气温增温幅度明显高于最高气温。在21世纪前8年,最高、最低气温增温幅度最高,而在20世纪70年代增幅最低。     

1981—2020年西藏“一江两河”主要农区负积温的时空变化特征

利用西藏“一江两河”流域9个气象站点1980—2020年逐日平均气温资料,采用线性回归、Mann-Kendall非参数检验、相关分析等方法,分析了研究期内“一江两河”主要农区负积温的时空分布特征及其与气温、积雪和冻土的关系。结果表明：“一江两河”农区负积温总体上呈自西向东递减分布,并随海拔升高而降低。该农区负积温初日推迟率为3.11 d/10 a,终日平均10年提早2.53天,持续日数缩短率为6.03 d/10 a,负积温以24.93(℃·d)/10 a的速度显著升高。在10年际变化尺度上,负积温表现为逐年代升高的变化特征,其中1980s—1990s偏低,2000s—2010s明显偏高。进入21世纪后,负积温初日推迟、终日提早、持续日数缩短和积温升高的年代际变化特征尤为明显。M-K检验显示,负积温终日突变时间较早,为1993年;初日和持续日数均发生在1996年,负积温出现在1995年;突变后负积温初日推迟9天、终日提早6天、持续日数缩短17天、积温减少68.6℃·d。负积温升高与冬季平均气温上升、积雪日数减少和冻土退化具有较好的一致性。负积温对农业生产的影响有利有弊。     

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。