近30a河东地区极端气温时空变化

利用61个气象站1988—2017年逐日最高气温、最低气温和平均气温资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendal检验、滑动t以及相关分析方法,对河东地区极端气温事件的时空变化特征进行研究,结果表明:①河东地区近30 a日最高气温的极大(小)值、日最低气温的极大(小)值、年平均最高(低)气温、夏日日数、热夜日数、暖昼(夜)日数、气温日较差、暖日持续日数、生物生长季呈现增大(加)趋势,霜冻日数、冰冻日数、冷昼(夜)日数、冷日持续日数呈现减小(少)趋势;②暖指数的变暖幅度大于冷指数,昼指数的变暖幅度大于夜指数,陇东高原地区变暖幅度最大,甘南高原地区变暖幅度最小;③多数指数的突变点在20世纪90年代中后期和21世纪初期;④多数极端气温指数与经度和海拔高度显著相关,河东地区极端气温指数的变化与区域性增暖有密切联系。     

基于格点数据的中国喜凉作物有效积温区划

为了解全球升温背景下中国农业热量资源的变化,基于格点数据使用5日滑动平均、最小二乘法、多元回归插值法、旋转经验正交函数(REOF)对中国≥5℃有效积温进行分析。结果表明,(1)中国≥5℃有效积温整体呈升高趋势。南北方升高速率不一致,以秦岭为界,南方地区有效积温升幅较大;北方地区升幅相对较小,但不排除个别地区如塔里木盆地及阿拉善高原升幅较大;青藏高原和横断山脉升幅最小;秦岭及大巴山等地有效积温表现出下降趋势。(2)中国东部地区各有效积温界限北界均有北移趋势,4 000℃·d积温等值线在长江中下游地区北移最明显(向北最大移动1.6纬距),四川盆地和塔里木盆地有效积温界限呈外扩趋势。(3)≥5℃有效积温起始日期多分布在3、4月份,持续时间6个月及以下的格点占比最多;自20世纪80年代后,起始时间有明显提前趋势,持续时间有延长趋势。(4)REOF将≥5℃有效积温分为8个区域,其中Ⅰ、Ⅱ区为第一模态正负2个高值区,Ⅳ、Ⅴ区为第三模态正负2个高值区,第Ⅶ、Ⅷ区是具有相同特征的区域,且第Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅷ区及第Ⅱ区东中部与中国综合农业区划结果相似。     

淮河流域冬小麦晚霜冻时空演变分析

为掌握气候持续变暖背景下淮河流域晚霜冻害的变化规律,基于1960-2016年61个气象站点的逐日地面0cm最低气温数据,计算霜冻频次、强度和变异系数,构建霜冻害危险指数,分析了淮河流域冬小麦生长季晚霜冻时空变化。结果表明:(1)57年中晚霜冻出现在3月11日至4月15日,整体呈提前趋势,速率达到-2.49d·年-1(P<0.05),晚霜冻的提前结束使冬小麦灌浆停滞和籽粒发芽力丧失的风险降低。(2)在冬小麦生长季延长的背景下,57年中轻度、中度、重度晚霜冻的频次都呈现减少趋势,变化倾向率分别为-9.14次·年-1(P<0.01)、-1.17次·年-1(P>0.05)、-5.81次·年-1(P<0.01)。年代变化上,重霜冻在灌浆至成熟阶段的频次在1980s上升趋势最显著,倾向率为6.73次·年-1(P<0.05)。1961-1990年中霜冻在拔节期的频次增加趋势最显著,倾向率为1.80次·年-1(P<0.05);1981-2010年重霜冻在拔节期的频次减少趋势最显著,倾向率为-3.46次·年-1(P<0.01)。(3)冬小麦晚霜冻在不同的生长阶段空间分异较大,呈不同分布模式。以开始拔节的日期为起点,高风险区和较高风险区在拔节后(1～5d)所占面积百分比最大,分别达到0.63%、80.68%。中风险区在抽穗至开花阶段(12～15d)面积百分比最大(81.68%),较低风险区在灌浆至成熟阶段(16～57d)占比最大(57.49%)。不同程度的晚霜冻频次在不同的时间段减少速率不同,在不同的生长阶段空间分布差异较大。     

1982—2015年中国北方生长季NDVI变化及其对气温极值的响应

基于GIMMS NDVI 3g v1.0数据集和日值气象数据，结合极端气温指数，辅以极点对称模态分解、趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、相关分析等方法，探讨中国北方生长季植被覆盖及极端气温的变化特征，研究植被覆盖对气温极值的响应状况。结果表明：① 1982—2015年中国北方生长季NDVI以0.002·（10a）^-1的速率上升（P<0.05），ESMD（极点对称模态分解方法）显示生长季NDVI波动上升；针叶林、灌丛、荒漠植被、草地以及栽培植被呈增长趋势，栽培植被增速最快，针阔混交林、落叶阔叶林和高山植被呈不显著减少趋势。② 空间上，NDVI显著增加区域超过全区的33%，主要分布在天山、塔里木盆地北部、祁连山、陇南山区、黄土高原、河套平原、吕梁山和太行山、大别山以及辽西丘陵地区；显著下降区域仅占12%，主要分布在大兴安岭、小兴安岭和长白山区。③ 极端气温指数中，除TNmean（日最低气温平均值）和TNn（日最低气温极低值）呈上升趋势外，其余冷极值指数均呈下降趋势；所有暖极值指数均呈上升趋势；其他指数中，DTR（气温日较差）呈减小趋势，GSL（生长季日数）呈增加趋势。④ 中国北方NDVI与极端气温指数的相关性表明，冷极值指数中NDVI与FD0（霜冻日数）、TN10p（冷夜日数）、TX10p（冷昼日数）呈显著负相关（P＜0.05），与TNmean呈显著正相关（P＜0.01）；NDVI与所有暖极值指数呈正相关，与TR20（热夜日数）、TXmean（日最高气温平均值）、TX90p（暖昼日数）以及TN90p（暖夜日数）存在显著相关性（P＜0.05）；NDVI与GSL呈显著正相关（P＜0.05）。⑤ 天山、塔里木盆地北缘、祁连山区、河套平原、黄土高原、太行山和吕梁山区等NDVI显著增加区域对极端气温指数的响应强烈。NDVI显著增加区主要对FD0、TNmean、TN90p、GSL等指数响应较强。NDVI显著减少区域对指数的响应各异，主要与SU25（夏季日数）呈显著负相关（P＜0.05）。     

1982—2015年中国北方生长季NDVI变化及其对气温极值的响应

基于GIMMS NDVI 3g v1. 0数据集和日值气象数据,结合极端气温指数,辅以极点对称模态分解、趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、相关分析等方法,探讨中国北方生长季植被覆盖及极端气温的变化特征,研究植被覆盖对气温极值的响应状况。结果表明:①1982-2015年中国北方生长季NDVI以0. 002·(10a)^-1的速率上升(P <0. 05),ESMD(极点对称模态分解方法)显示生长季NDVI波动上升;针叶林、灌丛、荒漠植被、草地以及栽培植被呈增长趋势,栽培植被增速最快,针阔混交林、落叶阔叶林和高山植被呈不显著减少趋势。②空间上,NDVI显著增加区域超过全区的33%,主要分布在天山、塔里木盆地北部、祁连山、陇南山区、黄土高原、河套平原、吕梁山和太行山、大别山以及辽西丘陵地区;显著下降区域仅占12%,主要分布在大兴安岭、小兴安岭和长白山区。③极端气温指数中,除TNmean(日最低气温平均值)和TNn(日最低气温极低值)呈上升趋势外,其余冷极值指数均呈下降趋势;所有暖极值指数均呈上升趋势;其他指数中,DTR(气温日较差)呈减小趋势,GSL(生长季日数)呈增加趋势。④中国北方NDVI与极端气温指数的相关性表明,冷极值指数中NDVI与FD0(霜冻日数)、TN10p(冷夜日数)、TX10p(冷昼日数)呈显著负相关(P <0.05),与TNmean呈显著正相关(P <0.01);NDVI与所有暖极值指数呈正相关,与TR20(热夜日数)、TXmean(日最高气温平均值)、TX90p(暖昼日数)以及TN90p(暖夜日数)存在显著相关性(P <0. 05);NDVI与GSL呈显著正相关(P <0.05)。⑤天山、塔里木盆地北缘、祁连山区、河套平原、黄土高原、太行山和吕梁山区等NDVI显著增加区域对极端气温指数的响应强烈。NDVI显著增加区主要对FD0、TNmean、TN90p、GSL等指数响应较强。NDVI显著减少区域对指数的响应各异,主要与SU25(夏季日数)呈显著负相关(P <0.05)。     

气候变化对山西省有效积温时空演变的影响

为了解气候变化对山西省农作物种植的影响，本文基于1961—2016年气温格点数据，利用Mann-Kendall趋势/突变检验、变异系数和多元回归插值法对山西省≥5℃、≥10℃有效积温进行分析。结果表明：（1）1961—2016年≥5℃和≥10℃有效积温均呈明显的升高趋势，有效积温升温较快的区域主要分布在山西省北部和地势较低的谷地、盆地，由东北向西南呈带状分布。（2）≥5℃和≥10℃有效积温在空间分布上表现出自南向北逐渐减少的趋势，且其在空间分布上受海拔影响较大。≥5℃有效积温在适宜作物生长的积温范围分布面积更大，在大多数地区更适宜喜凉作物的种植。（3）≥5℃和≥10℃有效积温均在1997年发生突变，突变后积温界限北界向高纬和高海拔地区移动。（4）≥5℃和≥10℃有效积温初始日期多呈提前趋势，结束日期多为推后趋势；积温持续日期增长，这种趋势在山西省南部及河谷、盆地地区更为明显；有效积温初始日期变异系数均由东北向西南逐渐增大，汾河谷地有效积温初始日期变率较大；结束日期的变异系数较小，分布更为稳定。