SRES A1B情景下内蒙古地区未来气温、降水变化初步分析

利用全球气候模式HadCM3Q0驱动区域气候模式系统PRECIS（Providing Regional Climates for ImpactsStudies）模拟SRES A1B情景下的内蒙古地区气候变化,对气候基准时段（1961-1990年）气温和降水的模拟效果及2011-2100年的气温、降水变化响应进行了初步分析。结果表明：对气候基准时段,PRECIS能够模拟出内蒙古地区气温、降水的空间分布及频率分布特征;A1B情景下,未来90a年平均气温高值中心基本位于额济纳旗及呼伦贝尔附近,增温2～5.6℃,低值中心基本位于全区中南部,增温1.4～4.8℃。年际变化上,2011-2040年、2041-2070年和2071-2100年增温显著且各时段30a的平均值较基准时段气温分别升高1.7、3.5和5.1℃。日平均气温的频率分布模拟结果表明,未来发生高温事件的可能性增大;就年降水量而言,内蒙古地区的西部沙漠戈壁地区与呼伦贝尔部分地区呈减少趋势,其余区域未来90a可能增加10%～20%,增加的高值中心位于赤峰及通辽南部附近。年际变化上,2011-2040年、2041-2070年和2071-2100年各时段30a的平均年降水量比气候基准时段增加10.7%、17.1%和14.1%。日降水量频率分布表明,未来发生强降水事件的次数可能增多。     

IPCC SRES A2和B2情景下我国玉米产量变化模拟

利用最新的温室气体和SO2 排放方案,即政府间气候变化委员会(IPCC)排放情景特别报告(SRES)的A2和B2方案,通过区域气候模式和区域作物模型模拟了未来2080s我国玉米产量的变化。主要结果如下:两种温室气体排放方案下,A2方案对我国玉米产量造成的负面影响大于 B2方案;气候变化对灌溉玉米造成的负面影响大于雨养玉米;气候变化造成玉米单产的变化表现为大多数玉米主产区减产,而非玉米主产区增产。     

SRES A2/B2情景下未来黑龙江省积温带格局的演变

采用区域气候模式PRECIS,模拟SRES A2和B2情景下2021-2050年黑龙江省积温,利用GIS精细划分积温带,并对积温带的移动与变化进行分析。结果表明:PRECIS能较好地模拟黑龙江省生长季气温及积温的空间分布;2021-2050年黑龙江省大部地区≥10℃积温增加300~500℃·d,西部新增2900~3100℃·d积温带(定义为APP),集中在松嫩平原南部;第一积温带大幅北移东扩达8个经度和2个以上纬度,第二积温带主带北移约1.5个纬度,APP、第一和第二积温带面积总和占黑龙江省总面积的50%以上,比基准时段(1961-1990年)增加约42个百分点,区域面积扩大4倍以上;第三积温带主带北移2个以上纬度,第四、五积温带在农区基本消失,第三、四、五、六积温带面积均显著收缩,面积总和占黑龙江省总面积的45%左右,区域缩小一半。研究结果对黑龙江省应对气候变化,调整农作物种植结构和品种熟性具有指导意义。     

SRES A2、B2情景下宁夏地区日较差、夏季日数及霜冻日数变化的初步分析

利用Hadley气候预测与研究中心的区域气候模式系统PRECIS（Providing Regional Climate for ImpactsStudies）进行宁夏地区SRES A2、B2情景下2071-2100年（2080s时段）日较差、夏季日数及霜冻日数变化响应的初步分析。将ECMWF1979-1993年的再分析数据（ERA15）作为边界条件驱动PRECIS模拟宁夏地区的日较差、夏季日数及霜冻日数。模拟值与台站实际观测资料进行的对比分析表明,PRECIS能够模拟出宁夏地区这些极端指标的空间分布差异和年际变化,总体上来说,日较差、夏季日数模拟值偏大,南部地区霜冻日数的模拟值偏小。3个极端指标气候基准时段（1961-1990年）的模拟频率和观测频率的对比分析表明,PRECIS能够模拟出极端指标的频率分布。另外,用观测数据对模式数据进行了订正,经验证,订正后的值与观测值的吻合程度明显提高。相对于Baseline,SRES A2、B2情景下2080s宁夏大部地区的日较差将减少;夏季日数将增加,两种情景下平均每年增量分别可达69d和48d;而霜冻日数将减少,两种情景下平均每年减少量分别可达50d和36d。     

气候变化情景下东北地区玉米产量变化模拟

WOFOST作物模型在东北地区玉米适应性验证的基础上,结合气候模型BCC-T63输出的未来60年(2011～2070年)气候情景资料,模拟分析了未来气候变化情景下我国东北地区玉米生育期和产量变化情况。模拟结果显示:未来气候变化情景下,玉米生育期将缩短,其中,中熟玉米平均缩短3.4 d,晚熟玉米平均缩短1.1 d;玉米产量将相应下降,中熟玉米平均减产3.5%,晚熟玉米平均减产2.1%。     

基于HJ-1A/1B CCD时间序列影像的水稻生育期监测

为了准确获得作物大面积生育期信息,指导农业生产管理和决策,基于2009、2010年湖南双季稻生育期间42景晴空HJ-1A/1B CCD影像,提出了一种基于小波分析的生育期估计方法：首先通过线性插值构建像元尺度上逐日的增强植被指数时间序列集,随后采用小波分析对其进行去噪重建,得到反映水稻生长过程的日时间序列曲线,最后通过曲线特征估计水稻的关键生育期。以抽穗期为例,利用湖南沅江市20个田块实地调查数据对估计结果进行了验证,并与基于非对称高斯函数及基于Savitzky-Golay滤波的方法进行了对比,结果表明基于小波分析的方法平均误差为3 d左右,整体上不高于后2种方法误差,能较精确地估计双季稻抽穗期,提供了一种新的有效监测水稻生育期信息的方法。     

基于IPCC SRES A1B 情景下的福建省水稻生产模拟研究

选择福建省作为研究区域,根据地形特点划分了3个水稻种植区,选取17个样点及9个代表性品种,采用2006—2007年的逐日气象资料及同期区试产量资料对作物的遗传参数进行了调试;根据IPCC排放情景特别报告(SRES)中的A1B方案,利用区域气候模式PRECIS构建的气候变化情景文件与作物模型(CERES-Rice)耦合,采用雨养与灌溉两种方式,并综合考虑未来CO2浓度增加带来的直接增益效应,模拟了未来2020s及2040s气候变化对福建省水稻生产的影响。结果表明:无论是雨养方式还是灌溉方式,未来全省各稻区水稻生育期在两种情景下都将缩短,单季稻生育期天数减少幅度最大,2040s情景下达到20 d以上。未来双季稻种植区早稻与单季稻均表现为减产。2020s情景下闽东南稻区早稻减产率达到12.4%(雨养)和11.3%(灌溉);闽西北双季稻区早稻减产程度略小。单季稻区雨养水稻7.1%及灌溉水稻2.1%的减产主要来自中熟品种的负贡献。2040s减产幅度将进一步加大。与此相反,未来两种情景下双季稻区后季稻均表现为增产,但产量波动性较大。2020s情景下闽西北双季稻区灌溉后季稻产量增产达到21.0%,增产幅度大于闽东南地区的10.6%;雨养方式下后季稻增产幅度略小。2040s各稻区后季稻增产幅度将减小。未来水稻生长季的土壤水分条件将变得不如目前湿润,与之相关各稻区灌溉需要量均有所增加。总之,由于大气CO2肥效作用可在一定程度上提高未来气候变化下后季稻产量,全省水稻总产近期将有所增加,雨养与灌溉方式下分别增长0.4%及1.7%,但变化趋势是随着未来温度的增加总产将减少,负贡献主要来自于单季稻和早稻。     

气候变化背景下华北平原夏玉米各生育期水热时空变化特征

气候变化背景下,华北平原气候资源也发生了相应变化。研究作物生长季各生育期的水热时空变化特征,对适应气候变化技术与政策的制定有重要意义。本文基于华北平原49个气象站点的逐日气象数据和27个农业气象试验站的物候期数据,分析了1961—2010年在夏玉米营养生长期、并进期、生殖生长期和全生育期的生长度日(GDD)、高温度日(HDD)、降水量及气候倾向率的时空分布。结果显示,华北平原夏玉米各生育期GDD、HDD均呈东北-西南走向的递增趋势,降水量呈东南-西北递减趋势。华北平原夏玉米在全生育期GDD倾向率、HDD倾向率、降水量倾向率分别为8.14℃·d·10a-1、-2.45℃·d·10a-1、-10.75 mm·10a-1。华北北部GDD在营养生长期呈递减趋势,在并进期、生殖生长期以及全生育期呈递增趋势,而华北南部GDD变化趋势与之相反;HDD在各生育期均呈现北部递增,南部递减趋势。降水量在各生育期均表现为北部降低,南部增加趋势。因此,河北省北部、北京市和天津市等华北北部地区夏玉米生产高温风险与干旱风险呈增加趋势,而河南省大部、山东省南部等华北南部地区高温风险与干旱风险呈降低趋势。     

Water management for maize grown in sandy soil under climate change conditions

To reduce climate change risks on maize yield grown in sandy soil, agricultural management practices must be studied. The aim of the study was to determine whether improved water management practices could reduce the vulnerability of maize to drought stress by climate change. Eight fertigation treatments in addition to farmer irrigation (control treatment) were tested. Two climate change scenarios were incorporated in the CropSyst model to assess maize yield responses to variable fertigation regimes under different climate change conditions. The results showed that under current climate, the highest and lowest water productivity (WP) values were obtained when irrigation was applied using 0.8 and 0.6 potential crop evapotranspiration (ETc) with fertigation application in 80% and 60% of application time, respectively. The highest WP under the tested climate change scenarios was obtained when irrigation was applied using 1.2 and 0.8 of ETc with fertigation application in 80% of application time, respectively, in 2009 and 2010 growing seasons. Irrigating maize grown in sandy soil under drip irrigation with an amount of either 1.2 or 0.8 of ETc with fertigation application in 80% of application time are recommended to enhance the WP and reduce maize’s damage caused by extreme climate change.     

基于APSIM模型的2015-2100年气候变化对中国玉米生产力影响

全球气候变化直接影响作物生产。玉米是中国种植面积最大的粮食作物,系统探究未来气候变化对其生产力的影响对保障玉米高产稳产和粮食安全具有重要意义。为探究未来气候变化对中国玉米生产力影响,该研究基于SSP1-2.6和SSP5-8.5 共2种气候情景（shared socioeconomic pathways,SSP）1981-2100年逐日气象资料以及中国气象局农业气象观测站玉米生育期数据和土壤数据,使用调参验证后的农业生产系统模拟模型（agricultural production systems simulator,APSIM-Maize）解析了气候变化对中国玉米主产区高产性和稳产性的影响。结果表明：1）未来气候情景下,中国玉米主产区生育期内气温和≥10 ℃有效积温总体呈增加趋势,SSP5-8.5气候情景下升温幅度高于SSP1-2.6气候情景;降水量年际波动大,变化趋势不显著;太阳总辐射呈先增加后减少趋势。2）若不采取适应措施,未来气候变化使玉米全生育期、营养生长期和生殖生长期总体呈缩短趋势,且SSP5-8.5情景下缩短幅度大于SSP1-2.6情景,2080 s缩短幅度大于2030 s和2050 s。3）无适应措施条件下,未来气候变化下研究区域玉米光温潜在产量和雨养潜在产量总体呈下降趋势,SSP5-8.5情景下较SSP1-2.6情景下减产效应更大,2个情景光温潜在产量减产率平均值分别为13.8%和11.9%,雨养潜在产量减产率平均值分别为17.5%和14.0%。玉米潜在产量的稳定性略有提高,但区域间存在差异。因此,未来气候变化使中国玉米生产力总体下降,稳定性略有提高。研究为未来玉米高产稳产和中国玉米种植区划提供理论依据。     

气候变暖背景下河南省夏玉米花期高温灾害风险预估

为预估未来气候变暖背景下夏玉米花期高温灾害风险,根据河南省19个农业气象观测站夏玉米抽雄期常年观测资料和未来RCPs(representativeconcentrationpathways)气候变化情景数据,构建夏玉米花期高温风险评价指标,开展河南省夏玉米花期高温灾害时空特征及风险演变分析。其中RCPs气候情景数据包括基准气候条件(1951—2005年, RCP-rf)和未来(2006—2050年)RCP 4.5(中)、RCP 8.5(高)两种浓度路径数据。以抽雄普遍期及之后7d确定为夏玉米花期,并内插匹配气候情景格点数据。以花期最高气温≥32℃和≥35℃作为轻度和重度高温灾害发生阈值,根据轻、重度夏玉米花期高温发生频率和高温积害,建立风险评价指标并分级。结果表明, RCP-rf情景下全省夏玉米花期高温发生频率在20.5%～81.0%(≥32℃)和3.9%～51.9%(≥35℃)。与基准条件相比,≥32℃高温发生频率增加9.1%(RCP4.5)和11.0%(RCP8.5),≥35℃高温发生频率增加8.7%(RCP4.5)和8.3%(RCP8.5)。RCP-rf情景下全省夏玉米花期高温积害在48.5～200.9℃·d(≥32℃)和9.8～138.5℃·d(≥35℃)。与基准条件相比,≥32℃高温积害增加25.4℃·d (RCP 4.5)和25.6℃·d (RCP 8.5),≥35℃高温积害增加25.8℃·d (RCP 4.5)和31.4℃·d (RCP 8.5)。由综合风险分析可知, RCP-rf情景下夏玉米花期高温灾害高值风险区主要分布在新乡、郑州、许昌、漯河、周口及其以东以北的地区(商丘除外),约占夏玉米主栽区面积的30.1%;RCP4.5情景下高值风险区扩大至洛阳和南阳以东的大部分地区,约占夏玉米主栽区面积的63.4%; RCP 8.5情景下高值风险区面积进一步向西扩大,约占夏玉米主栽区面积的占76.3%。     

宁夏引黄灌区近50年北移冬小麦越冬期温度变化特征分析

利用宁夏引黄灌区所辖市（县）的11个气象站点1961-2009年的逐日温度数据,分析了当地北移冬小麦种植区各项温度指标的变化特征。结果表明：近50a来,宁夏引黄灌区1月极端最低气温的平均值为-19.8℃,冬小麦北移后比北移前升高了3.9%;1月的平均温度为-7.4℃,冬小麦北移后比北移前升高了12.8%,1月平均气温低于-9℃的年数减少了75%,说明宁夏引黄灌区北移冬小麦已经处于冬小麦种植北界内的适宜种植区;北移冬小麦生育期≥0℃积温平均值为1969.6℃.d,冬小麦北移后比北移前增加了11.1%,但无论冬小麦北移之前还是之后,宁夏引黄灌区冬小麦生育期≥0℃积温都能保证冬小麦正常生长;北移冬小麦越冬前≥0℃积温平均值为363℃.d,北移后比北移前增加了10.3%,接近华北冬小麦生长所需冬前≥0℃积温400℃.d的下限;越冬期负积温平均值为-586℃.d,北移后比北移前增加了22.3%,但仍然达不到华北冬性和强冬性品种安全越冬的越冬期负积温的下限。因此,适时早播和加强水肥管理以增加冬前≥0℃积温、培育壮苗和提高冬小麦的越冬存活率是保证北移冬小麦高产的关键技术措施。     

宁夏枸杞生长季气候变化特征及其影响

为明确宁夏枸杞（Lycium barbarum L.）生长季气候变化特征及其对枸杞生长的影响,为决策部门有效利用气候资源提供数据支撑,本文基于1961-2017年宁夏17个气象站点的观测数据,采用数理统计分析、Mann-Kendall突变检测、气候倾向率和相关性检验等方法,分析了宁夏枸杞生育期气候变化特征及其影响。结果表明：气候暖干化是宁夏枸杞生育期气候变化的主要特征。近57 a来,气候变暖使宁夏枸杞生育期平均气温、≥ 10℃积温及日照时数增加,其线性趋势通过了0.001显著性水平检验。平均气温在1990年左右发生突变,1991-2017年平均气温比1961-1990年上升了0.7℃。≥ 10℃积温在20世纪90年代增加速率最大,2003年发生突变,比突变前年平均增加370.6℃。日照时数在2005年前后发生突变,突变后平均年日照时数增加93.9 h。降水量整体呈弱的减少趋势。气候变化对枸杞生长发育的影响利多弊少。气温升高,春季气温回升快,积温增多,整个生育期热量条件充足,使枸杞树萌芽期提前,总生育期延长,单产提高;果熟期、采摘期降水量减少,使枸杞炭疽病、黑果病发生机率减少,有利于品质提高。研究发现,中宁枸杞产量与稳定通过5℃到枸杞萌芽期的积温、≥ 10℃积温均显著正相关。同时,气候变暖增加了冬季农田土壤水分蒸发,病虫害发生有增加趋势。如何充分利用有利的气候资源,减轻或避免气候变化对枸杞生产的不利影响是需要进一步研究的重要内容。