新一代温室气体排放情景下安徽省未来气候变化预估分析

基于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的新一代排放情景,和中国气象局发布的"中国地区气候变化预估数据集V3.0",针对安徽省,笔者选择1971—2000年作为基准期,采用区域气候模式模拟的方法,对比分析安徽省未来气候变化特征,重点评估近期内即未来20年气候变化趋势。模拟结果显示,未来20年不同情景下安徽省平均气温均为上升,全省平均增温幅度约0.9~1.1℃;而降水量变化具有不同特征,较低排放情景下降水量以上升为主,高排放情景则以下降为主。到2050s全省平均气温相比于基准期将升高1.6~1.7℃,升温幅度呈现北高南低的特征;全省降水量相比于基准期将下降50~90 mm,各地降水量均呈下降趋势。另外,通过对降水和气温的模拟,预估未来该地区旱涝演替更加频繁,高温热浪等事件也将进一步频发。     

基于模型和GIS的农田有机肥供氮量时空变化分析

将自主研制的有机肥氮素动态释放模型与地理信息系统(GIS)集成,对江苏省2000年农田有机肥供氮量(FOND)的空间变化以及1985～2000年间FOND的变化趋势和成因进行分析,并通过设置稻麦秸秆增量还田情景,评价进一步提高FOND的可能性.结果表明:1985年以来,全省平均FOND供应量逐年增加,苏东地区除射阳、大丰、启东等产棉区以外,大部分地区的FOND都较高,苏北地区次之,而苏中和苏南地区则相对较低.粮食单产提高、养殖业迅速发展、机收面积逐年扩大以及气候变暖是导致我省FOND总体提高的主要原因,秸秆加量还田可以进一步提高FOND.     

实际地形下地表太阳总辐射的简化算法及应用

为快速准确估算实际地形下地表太阳总辐射,针对辐射观测资料不足现状,通过考虑天文、大气和地理地形等因子对地表太阳总辐射的影响,构建了融合起伏地形天文辐射模型、地表太阳总辐射气候学公式和日照百分率优化插值方案的太阳总辐射简化算法。并以安徽省为例,对简化算法实施参数化和应用,采用2个辐射站观测资料统计回归得到气候学公式参数,参数化后的公式计算相对误差为7.65%。利用80个站点的日照百分率数据分析了不同插值方法适用性,逐点交叉检验结果表明,薄盘样条法对安徽省日照百分率具有更好的插值效果。基于简化算法计算得到实际地形下安徽省地表太阳总辐射平均为4500MJ·m~(-2)·a~(-1),总体呈北部高、南部低,山区南坡高、北坡低的分布特征,部分开阔南坡的太阳辐射超过同纬度水平地面。季节特征上地形对太阳辐射的影响随月份而异,在冬半年影响幅度更为明显,夏半年地形影响相对较弱,并多以削减为主。安徽省太阳能资源以3级为主,大别山和皖南山区的北坡多为4级,而在皖北低山丘陵的南坡存在零星的2级资源区。近年来由于日照百分率的下降,导致全省地表太阳总辐射普遍减少。     

安徽省21世纪气候变化预估

首先对国家气候中心下发的IPCC-AR4中全球气候模式数据进行了效果检验,检验结果表明该模式对安徽省气温的预估具有很好的可信度,对降水预估则还存在较大的不确定性。在此基础上分析了在温室气体中等排放情景A1B下安徽省21世纪的气候变化。结果表明,21世纪安徽省将显著的变暖、变湿。年平均气温上升速度约为每10年0.38℃,冬季上升最快,夏季略慢。空间上增温幅度从东南向西北逐渐增大。降水量则以每10年1.1%的速度增加,在世纪初年际波动较大,21世纪40年代到世纪末有显著增加趋势,冬季降水量增加较多,而秋季降水量偏少,汛期降水量有所增加,但占年降水量的比例变化不大。空间上北部降水比南部增加更为明显。气温和降水的变化对气温年较差、强降水和旱涝格局等极端事件也将产生较大的影响。     

有机肥氮素释放动态模型的初步研究

在大田填埋试验资料的基础上，假定有机肥C／N随分解时间而变，其变化规律遵循一阶动力学方程，根据作物残体分解过程中C／N的变化及业已建成的作物残体有机碳分解动态模型，建立了有机肥氮素释放动态模型。分析结果表明，模型对于有机物料初始C／N和木质素含量有较强的敏感性。利用文献资料对所建模型进行了验证，结果表明，模型对大部分数据有较好的模拟效果。本模型可以为指导有机肥的合理施用提供依据。     

气候变化背景下安徽省冬小麦气候生产潜力和胁迫风险研究

从气候的资源和灾害双重属性出发,构建了冬小麦气候生产潜力和胁迫风险评价指标,以安徽省为例分析了二者对气候变化的响应特征,综合气候对高产和稳产的影响进行研究区冬小麦种植气候适宜性区划。结果表明:采用逐级订正法结合作物生长动态参数估算安徽省冬小麦气候生产潜力多年平均为12 391kg?hm-2,以沿淮和江淮之间最高;1961—2015年淮北和沿淮东部地区为显著上升趋势,而淮河以南地区则以下降为主。通过考虑在冬小麦生长发育过程中气候条件偏离最适区间而导致的胁迫影响,建立了高温、低温、雨涝、干旱4种气候胁迫的评估指标,并基于气候胁迫的超越概率形成了冬小麦气候风险评价方法。气候变暖使研究区冬小麦高温胁迫显著上升,低温胁迫显著下降,水分胁迫无显著的变化趋势。安徽省冬小麦的气候风险呈现中间低,两头高的分布特征,以沿淮和江淮之间风险最低,淮北北部和江南南部风险较高;淮北地区主要以干旱和低温贡献为主,而淮河以南地区则以雨涝风险为主。融合气候生产潜力和气候胁迫风险形成冬小麦的气候适宜性区划,其空间格局呈南北低、中间高的特征,种植分布格局与气候适宜性的空间匹配程度较高,但有一定的优化调整空间。     

安徽省冰雹气候特征及其致灾因子危险性区划

利用安徽省82个气象台站观测资料,《中国气象灾害大典(1951-2005年)》和《安徽省气象灾害年鉴(2006-2009年)》的记录资料,对安徽省冰雹的气候特征进行研究,并对致灾因子进行危险性区划,以期为冰雹灾害的防御和评估提供科学依据.结果表明,安徽省冰雹具有一定的年代际变化规律,且降雹日数与年平均最低气温呈显著的负相关(P ＜0.05);3-8月冰雹出现频率较高,其中6月最高,而秋冬季出现较少;冰雹大部发生在一日内午后至日落之前;空间分布上冰雹主要发生在淮北东北、大别山南部以及黄山部分地区.利用冰雹的直径、持续时间,以及发生时的阵风等级3个致灾因子定义了冰雹强度指数,并利用百分位法对冰雹强度进行分级,为冰雹强度的定量化评估提供可能.致灾因子危险性区划结果表明,极高危险区集中在淮北东部地区,低危险区主要在淮河以南的大部地区.利用历史灾情对区划结果的初步验证表明,风险区划结果具有一定的合理性.     

安徽省电线积冰的特征及气象条件分析

统计了安徽省有气象记录以来的电线积冰观测资料,分析了电线积冰的时空分布特征,同时也对积冰出现时段的气象要素特征进行了详细的总结。在此基础上,详细分析了2008年1月16日发生的宜华±500 kV直流线路事故的气象条件,得出致灾电线积冰的气象条件特征,并给出防御灾害的建议。     

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...     

基于气候背景的作物种植条件综合评价概念模型及其应用——以内蒙古巴彦淖尔河套灌区为例

为更好地适应气候变化大背景下作物种植条件变化,对各地区的作物种植条件进行综合评估已迫在眉睫。本研究应用层次分析法,基于天气学、气候学和农业气象学等原理,结合地方生态和经济发展需求,选取气候资源、灾害防御、种植配套条件3大类准则层,并选定包括光照资源、热量资源、水资源、空气质量、气象灾害、病虫害以及土壤条件、地理环境、基础设施、管理制度等相关14类小项指标,设计作物种植条件综合评价体系框架;然后通过统计分析设定14类小项指标评分细则,最终构建作物种植条件综合评价概念模型。并利用所构建的概念模型对内蒙古巴彦淖尔河套灌区主要作物种植条件进行综合评价应用试验。评估结果显示:巴彦淖尔河套灌区光照资源充足、热量资源较稳定、气候适宜度高、灌溉条件优异,春小麦、玉米和向日葵等主要作物关键生长期综合日照保证率、综合积温保证率、综合气温适宜保证率均高达85%以上,水分保证率100%,气温日较差较大,空气质量优良,灌区土壤肥沃;高温、大风、冰雹、暴雨等主要气象灾害及病虫害发生频率低,预报与防御能力较强;自然、地理、人文、政策等各类资源配置优势突出,综合分析评价得出该地区作物种植条件为Ⅰ级优良。综合分析可见,本概念模型选取的指标之间既相互联系又相互独立、具有层次性和结构性,是能定量反映区域气候系统和相关配套条件所构成的有机整体;指标获取便捷、可操作性好,评估结果可靠性良好,可推广于不同地区或不同作物的种植条件综合评价,为实现农业的生态化、可持续性发展保驾护航。