宁夏中部干旱带56年来气候生产潜力变化特征研究——以宁夏中宁县为例

为了摸清全球气候变化背景下宁夏中部干旱带年平均气温及年降水量变化情况及其对气候生产潜力产生的影响和未来气候变化情景下气候生产潜力水平。根据中宁县1953—2008年气象站点的年平均气温、年降水量资料,采用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型计算气候生产潜力,运用气候诊断分析、相关分析等方法分析中宁年平均气温、年降水量、气候生产潜力的时空变化特征及趋势,并探讨了气候变化对气候生产潜力的影响。结果表明:(1)温度生产潜力显著增加,降水生产潜力明显下降,平均气候生产潜力为4 809.17kg/(hm2.a)。气候生产潜力呈现出波动中减少的趋势;(2)气候生产潜力与年降水量呈极显著线性相关,与年平均气温没有显著相关性。温度生产潜力平均值为14 367.4kg/(hm2.a),降水生产潜力为3 842.8kg/(hm2.a)。降水生产潜力仅为温度生产潜力的26.7%。说明降水是中宁地区气候生产潜力最主要的限制因子。未来气候变化情景趋势表明,气候暖干化趋势对当地农业生产不利。     

气候变化对云南气候生产潜力的影响

利用1961-2009年云南省117个台站年平均气温、降水量资料和Thornthwaite Memorial模型计算分析云南省气候生产潜力(TSPV)的分布及年际变化特征,并模拟了未来气候变化情景下气候生产潜力的变化。结果表明:云南多年平均TSPV值为1439.2g.m-2.a-1,滇西北和滇东北最低,滇西南和滇东南最高;近49a云南全省以及各站的平均TSPV变化的年际变化不显著;云南TSPV利用率较低,实际粮食产量平均只占气候生产潜力的19%。在云南气温明显上升、降水略减少、年际波动大的气候变化趋势背景下,TSPV与降水的相关系数(P0.01)大于气温,说明降水是当地TSPV的主要限制因素;敏感性分析显示,未来如果出现"暖湿型"气候对作物生长最为有利,出现"冷干型"对作物生长最为不利。而趋势分析表明,未来云南易出现"暖干型"气候,这不利于当地的农业生产。     

艾比湖流域气候变化及对地表水资源的影响

利用艾比湖流域逐月气温、降水数据,结合流域地表径流和艾比湖湖泊面积数据,分析了1961—2010年流域气候要素变化趋势和突变特征,探讨了气候变化对流域地表水资源的影响。结果表明:(1)近50a来艾比湖流域气温、降水均呈波动上升趋势,气候由暖干型向暖湿型转变。冬季升温对流域气温增幅贡献率大,气温在1995年发生突变。冬季降水量增幅明显,夏季只有温泉站点降水量增幅显著,降水量在1984年发生突变;(2)流域年均气温与径流量呈正相关,年降水量与径流量的变化呈显著同步性;(3)流域年平均气温与艾比湖面积大小关系复杂;年平均降水量与湖泊面积的变化趋势趋于同步,1996—1999年这种同步性更明显;(4)气候变化直接影响冰川伸缩与雪线升降,冰川数量和规模均逐渐减小,用水矛盾日益尖锐,影响绿洲社会经济发展。     

江苏省1971—2010年气候生产潜力变化特征

[目的]根据江苏省13个气象站1971—2010年40a的气象资料剖析该区域温度生产潜力、降水生产潜力及气候生产潜力变化特征,为提高农业生产提供理论依据。[方法]运用Miami和Thornthwaite Memorial模型计算全省温度生产潜力、降水生产潜力和气候生产潜力。运用气候资源利用率公式、相关分析和回归分析法分析探讨江苏省气候资源利用率情况和气候生产潜力的影响因素。[结果](1)40a间,江苏省年均气温呈现出波动性上升趋势,年均降水并未表现出规律性变化;温度生产潜力和降水生产潜力的变化规律与年均气温和年均降水相似;(2)气候生产潜力呈现波动微弱增加趋势,气候资源利用率表现出波动性上升趋势。[结论]气候生产潜力受年均降水的影响微弱,受温度的影响相对更大。     

陕西省户县气候生产潜力分析

利用户县1971-2000年逐年年平均日照时数、年平均气温、年平均降水量、年平均蒸发量资料,计算分析了户县的光合、光温、光温水生产潜力并提出了提高气候生产潜力的措施.结果表明:(1)户县在这30 a的时间里光合,光温生产潜力总体呈减小趋势,而光温水生产潜力总体趋势略升;(2)光合生产潜力7月最高,3-10月占年光合生产潜力的79.1%,是农作物生产的最重要时期;(3)户县历年各月光温水生产潜力等值线变化剧烈,农作物整个生育期中水因子制约作用超过了温度因子;(4)冬半年使用温室技术、夏半年增强作物水资源供给是户县气候生产潜力提高的有效措施.     

辽西北地区气温和降水变化对气候生产潜力的影响

利用辽西北地区23个气象站1961-2010年逐日平均气温和降水量数据,基于Thornthwaite Memorial模型计算其农业气候生产潜力,通过线性趋势分析、MannKendall突变检验等方法对该区域多年平均气温、降水量和气候生产潜力的时间变化趋势及空间分布特征进行分析,研究农业气候生产潜力对气候变化的响应。结果表明：（1）50a来辽西北地区年平均气温气候倾向率为0.28℃·10a-1（P<0.01）,增温极显著,1987年气温发生突变;（2）50a来辽西北地区年降水量呈波动变化,线性变化趋势不显著,空间分布差异大,降水量呈减少趋势的地区占82.6%;（3）辽西北地区气候生产潜力的时空变化特征与降水量变化相似,其时间变化趋势不显著,气候生产潜力下降的区域占全区的43.5%;（4）气温和降水对农业气候生产潜力的影响作用明显,并以降水的影响为主。气温和降水的组合变化,可以解释气候生产潜力变化的95%以上,暖湿型气候对作物生长最有利,冷干型气候对作物生长最不利;（5）50a来,粮食产量与气候生产潜力的相关性不明显,但两者的波动特点相似,其气候利用率逐年代增加,研究区未来仍存在作物可能增产空间。     

近58年江西省气候及其生产潜力时空变化特征

为深入认识气候变化背景下江西省气候及其生产潜力变化特征,利用1960—2017年江西省16站降水和气温数据,通过Thornthwaite Memorial模型计算气候生产潜力,运用线性拟合、Mann-Kendall突变和滑动t检验、ArcGIS空间分析等方法,分析了该地区降水、气温及气候生产潜力的时空变化特征,并探讨了气候生产潜力与降水、气温之间的关系。结果表明:近58年江西省气候整体呈暖湿化趋势,降水、气温与气候生产潜力的变化率分别为32.25 mm/10 a,0.195℃/10 a,169.81 kg/(hm~2·10 a),气温与气候生产潜力分别在1988年、1993年发生显著突变,降水未发生突变。空间上,降水以修水—寻乌为界向东、西两侧增加,气温和气候生产潜力均呈自东向西、由南向北递减。受降水和气温时空组合变化影响,直接影响该地区气候生产潜力的状况。"冷干化"气候不利于气候生产潜力,未来"暖湿化"气候则有利于气候生产潜力的提高。20世纪80年代以来,江西省粮食单产增加幅度明显高于同时期气候生产潜力增加量,气候资源利用率逐步提升。     

内蒙古地区气候生产潜力变化及其敏感性分析

利用内蒙古地区110个气象站1961-2016年年平均气温、降水量数据,基于Miami模型和Thornthwaite Memorial模型计算气候生产潜力,分析内蒙古地区年平均气温、年降水量及气候生产潜力的时空变化特征,并通过敏感性试验,分析不同气象要素变化情景下的气候生产潜力敏感性。结果表明:(1)内蒙古气温和降水量地区间差异显著,56a来平均气温显著上升,97%的站点平均气温上升趋势极显著(P0.01),降水量呈波动变化,其线性变化趋势不显著;(2)气候生产潜力呈东南-西北向的带状分布,地区间差异较大,年变化趋势不显著,呼伦贝尔地区气候生产潜力显著增加(P0.05);(3)气候生产潜力对降水量更敏感,未来在内蒙古地区显著变暖的背景下,降水量的多寡决定气候生产潜力的变化;(4)粮食单产及气候资源利用率逐步提高,未来仍存在作物增产空间,但应考虑可持续发展问题,合理利用气候资源。     

辽宁西部地区光热水资源变化对农业生产的影响

利用辽西地区1960-2009年的气象资料,应用常规数理统计方法,重点分析了近50a来在全球变暖背景下辽宁西部地区光热水资源的变化趋势,以及对当地农业生产的影响。结果表明:近50a来,辽宁西部光照资源下降幅度较大,年日照时数趋势减少406h;年平均气温和年≥0℃积温呈现明显的升高趋势,年平均气温趋势升高1.7℃,年≥0℃活动积温增加307℃.d;降水呈现出减少趋势,年降水量趋势减少62mm,在年代际尺度上波动显著。对于光照资源丰富的辽西地区来说,日照时数减少还未表现出不利影响;而气温升高、降水减少使该地区气候呈现暖干化趋势,这将对辽西农业的发展产生巨大影响。本文通过对光温水资源变化趋势的研究,旨在提高气候变暖对农业生产影响的认识,增强应对气候变化的能力,为农业结构调整提供依据。     

西南不同农业区气温和降水量沿海拔梯度的变化特征

利用1960-2013年气象数据,从站点尺度分析西南不同农业区（分为青藏区、西南区和华南区3个农业区）年平均气温和降水总量及其变化速率的时空特征,基于标准化线性回归系数分析纬度、海拔两个主控因素对气温、降水量变化的影响作用,重点阐释研究区气温、降水量沿海拔因素的变化特征。结果表明：1960-2013年,整个研究区呈现显著的气候暖干化趋势,在21世纪初期表现最明显。青藏区和华南区气候变暖的趋势最显著,而且高海拔青藏区气候变暖早于其它地区;研究区年降水总量呈显著下降趋势,其中西南区南部云南与贵州交界处表现最显著。标准化线性回归系数显示,海拔因素对研究区气温、降水量变化的影响作用高于纬度因素,气温、降水量的变化速率均随海拔升高而显著增加,研究区高海拔农业区属于典型的气候变化敏感区。随海拔上升,高海拔农业区下垫面潜热作用释放热量减小,气候变暖速率升高,由此导致蒸散作用增强,降水量增加,气候因子更易产生波动。     

气候变化对典型草原区牧草气候生产潜力的影响

利用典型草原区45a的气候和牧草产量资料，应用数理统计方法分析了典型草原区气候变化规律及其对牧草气候生产潜力的影响。结果表明：典型草原区气候暖干化趋势明显，45a的年平均气温上升了1．6℃，最近20a上升了0．7℃，年降水量变化总体上呈减少态势，45a中年降水量下降了27mm，最近20a下降了40mm；降水量小是限制该地区牧草气候生产潜力的主导因素，由此造成45a间牧草气候生产力平均下降率为200．2kghm^-2a^-1，该区气候资源利用率也比较低，最近14a的平均值仅为37．3％，尚有60％的潜力可以开发；用气温、降水量与牧草气候生产力建立的气候评估模式通过了0．01信度检验，拟合的平均相对误差〈4．7％，温度与降水对其综合影响为：温度每降低1℃，降水增加1mm时，牧草气候生产潜力分别增加47．9kghm^-2a^-1和12．1kghm^-2a^-1。     

东北地区主要粮食作物对气候变化的响应及其产量效应

综述了在全球气候变暖背景下,东北地区农业气候资源、农业气象灾害的变化特征以及主要农作物对气候变化的响应。结果表明,气候变暖给东北地区农业带来的影响利弊共存,主要表现为东北地区主要农作物生长季节温度升高、热量资源增加,适宜农作物生长的时期延长、适种区域扩大,为作物的光温生产潜力以及产量的提高提供了潜在的可能。但由于光照及水资源的限制以及CO2浓度的增加而引发的温室效应,对农作物的产量和品质也产生了负面影响。极端天气事件增加,农作物生态环境恶化,干旱、洪涝、盐碱化速度加快,尤其是近几年受全球变暖的影响,东北地区主要农作物受干旱灾害的影响最为明显。降水总量减少和降水分布不均匀,使东北地区成为受气候变化影响最敏感和脆弱地区之一。     

北京山区刺槐林净初级生产力对气候变化的响应

利用BIOME—BGC模型估算北京山区刺槐林的净初级生产力(NPP),并分析了NPP对不同未来气候情景的响应。结果表明:模型模拟出的NPP总体上低于样地实测值,年际变动率为11.2%,并表现出波浪形年际变化规律;降水量与NPP呈现极显著正相关关系,是NPP年际变化的主要气候因子;CO2的浓度加倍、降水增加对NPP积累起到促进作用,温度增加不利于NPP的积累;降水增加对NPP积累的正向效应不敌温度增加对NPP积累的负向作用,CO2浓度加倍、降水增加对NPP积累的协同促进作用大于温度增加对NPP积累的抑制作用。     

厄尔尼诺/拉尼娜事件对陕西省榆林地区气候的影响

通过对陕西省榆林地区近56a来气象资料、历史资料的搜集和整理,研究了厄尔尼诺/拉尼娜(ElNino/Southern Oscillation,ENSO)事件对榆林地区气候与气象灾害的影响,分析了降水及气温变化的周期性。结果表明,1954年以来,榆林地区气候变暖变干趋势显著。1954年以来榆林地区年均温平均升高了0.025℃/a,年降水量递减率为1.740mm/a;厄尔尼诺年气温高出正常年份0.12℃,拉尼娜事件发生年年平均气温较正常年份平均气温没明显变化。厄尔尼诺事件年榆林地区降水呈现明显的减少趋势,比正常年份减少了8mm。拉尼娜事件年对榆林地区降水增加也有一定影响,平均增加3mm/a。榆林地区气温与降水量存在3a为主的短周期和20a为主的长周期。ENSO暖事件对榆林地区气候特别是气象灾害的影响比ENSO冷事件更为显著和强烈,厄尔尼诺年榆林地区易于发生高温干旱灾害。     

咸阳气候变化及其对农作物气候生产力的影响

利用咸阳1960-2009年气象资料,主要应用Thornthwaite Memoriai气候生产力模型、Kriging插值法等对当地近50a气温、降水和气候生产力的时空变化进行分析。结果显示：（1）咸阳近50a暖干化趋势明显,增温突变发生在1994年,降水量减少突变发生在1984年;气候生产力以-70.4kg.hm-2.10a-1的速率减小且在1984年发生突变减少。（2）近50a来,咸阳的年平均气温北低南高,变差系数北部大南部小,气候倾向率东北增温强于其他地区;年降水量北多南少,变差系数北小南大,气候倾向率是西、北部减少趋势大于东南;气候生产力及其变差系数都是由北向南递增,其气候倾向率除旬邑地区略有增长外其他地区都为明显减少趋势。（3）假定不同气候变化情景下分别计算当地气候生产力可知,＂暖湿型＂的气候环境对咸阳农业生产最有利,增产范围为5.89%～11.44%;＂冷干型＂气候环境对农业生产最不利,减产范围为6.3%～13.11%,中西部地区作物增产潜力最大,在49%～62%,咸阳目前的气候暖干化趋势对农业生产不利。     

山西省不同生态区NDVI时空变化及其影响因素

利用MODIS-NDVI数据研究了2000—2012年山西省生长季平均NDVI的时空变化特征,并分析了气候变化和人类活动对生长季平均NDVI变化的影响。结果表明:（1）13 a来山西省山地落叶阔叶林生态区、农业与草原生态区、汾河谷地农业生态区生长季平均NDVI均呈显著增加趋势,增长率分别为0.052/10 a,0.079/10 a,0.049/10 a。（2）山西省植被变化存在明显的空间差异,改善区占全省面积的73.76%,主要分布在太行山、太岳山、吕梁山、中条山等地区;而退化区占全省面积的3.29%,主要分布在太原盆地及临汾盆地的边缘地区。（3）NDVI变化是气候变化和人类活动共同影响的结果。不同生态区NDVI对气候变化的响应不同。其中,前一年11月至5月降水增多可能是山地落叶阔叶林生态区NDVI增加的主要原因,前一年12月至1月气温降低和2—5月降水增多可能是农业与草原生态区NDVI增加的主要原因,5—9月气温降低和前一年11月至8月降水增多可能是汾河谷地农业生态区NDVI增加的主要原因。而人类活动对NDVI变化的影响主要表现在退耕还林、防护林建设、采矿、城市扩张等方面。     

气候变化对中国农业生产的影响

未来气候变化下中国农业的稳定事关中国的长远持续发展,国内外气候变化研究界和农业气象研究界对气候变化对中国农业生产的影响的评估未有一致的认识。本文从农业科学角度讨论了气候变化对中国农业生产涉及的气象资源、土地资源、农业生物环境和生态系统的影响,并从作物生长和经济产量形成的角度讨论和分析了气候变化对中国种植业、养殖业不同产业行业的影响,气候变化中一些趋势性变化因不同作物和不同区域而异,例如温度和CO2浓度变化对农业生产的影响因不同作物和不同时相而异,反之,极端性气候／天气事件对农业不同行业的生产都显得危害很大,而气候变化中区域性干旱将成为我国未来农业生产愈来愈严重的挑战。气候变化对中国农业生产的影响甚为复杂,一些气候变化因子的实际影响还存在很大不确定性。当前,定量评价气候变化对中国农业生产的影响还存在困难。     

基于SWAT模型的南渡江上游流域径流对气候变化的响应

为了评估未来气候变化对热带岛屿性森林流域径流的影响,以海南岛南渡江上游流域为例,构建本地化SWAT模型,基于CMIP6全球气候模式数据提取的气候变化信号,定量辨析了流域径流量对气候变化的响应。结果表明:(1)南渡江上游流域年平均径流量16.1 m³/s,旱季和雨季径流量分别占年径流量的17%,83%;(2)1961—2020年南渡江上游流域年平均径流减少趋势不显著,其中旱季径流增加4.6%,而雨季径流减少9.9%;(3)流域旱季径流增加量远低于雨季径流减少量致使年平均径流量减少,旱季径流增加由降水增多所致,雨季气温升高引起蒸发加剧是造成径流减少的关键;(4)在CMIP6计划的SSP119,SSP126,SSP434,SSP245,SSP460,SSP370和SSP585路径下,21世纪不同时期研究区径流变化主要受降水变化的影响,而21世纪后期气候变化加剧会引起研究区径流变化幅度加大。研究区径流对降水变化的敏感性高于气温,降水变化主导未来时期南渡江上游流域的径流量变化。     

气候变化背景下湖南省双季稻生产的敏感性分析

湖南省是中国主要的双季稻种植省份之一,为探索历史气候变化背景下双季稻生产的气候敏感性,该研究以湖南省双季稻种植区域为对象,运用多元回归方法分析了湖南省历史气候变化动态(1980-2012)及其对双季稻生产的影响。结果表明:近30多年该区域气候变化以温度升高为主,早稻和晚稻全生育期内平均温度的气候倾向率分别为0.47和0.32℃/(10a),早稻全生育期内降水量和辐射呈增加趋势,晚稻全生育期内降水量和辐射有所下降。早稻产量变化与生育期内降水量和辐射的相关性极显著(P0.01),晚稻产量变化与生育期内温度相关性显著(P0.05)。温度升高是水稻产量变化的主要影响要素,但不同生育时期水稻产量的敏感性存在差异,早稻和晚稻产量对气候变化的敏感性范围在-4.38%~2.07%之间。历史气候变化对早稻和晚稻产量的影响分别可能达到2.59%和-6.02%。研究表明气候变化增加了该区域双季稻生产的敏感性,对水稻生产有较大的影响。该研究可以为针对区域特点进行农业技术措施调整,适应气候变化提供依据。