气候变化下河北省宁晋县参考作物蒸散量变化趋势及敏感性分析

【目的】深入分析宁晋县气候变化及其蒸散发的变化,为该区域的作物种植管理和灌溉计划制定提供参考。【方法】根据1981—2018年河北省宁晋县气象站的逐日气象资料,计算了极端气候指数,并利用FAO56Penman-Monteith公式计算了参考作物蒸散量(ET0)。分析了各气象要素、极端气候指数和ET0的变化趋势,并利用敏感性分析找出影响ET0变化的主要气象因子。【结果】1981—2018年河北省宁晋县降水量无明显变化趋势,平均温度呈显著上升趋势,日照时间、相对湿度和风速呈显著下降趋势;极端高温指标呈上升趋势,极端低温指标呈下降趋势,极端降水指标无显著变化。【结论】相对湿度是ET0年均值主要影响因子;夏季对ET0月均值影响最大的气象因素为净辐射,其他季节,相对湿度对其影响最大;风速和辐射的降低不仅抵消了温度升高和相对湿度降低对ET0的正影响,还使得ET0呈下降趋势,但下降趋势不显著。     

新疆参考作物蒸散量敏感性分析

根据1961—2013年我国新疆地区55个气象站常规气象资料,基于Penman-Monteith公式计算了参考作物蒸散量(ET0),并计算其对最高温度、最低温度、风速、日照时数和相对湿度的敏感系数,最后分析了敏感系数的时空变化特征。结果表明,年最高、最低温度呈显著增长趋势,风速、参考作物蒸散量及日照时间呈显著减少趋势。最高温度对ET0敏感性最高,相对湿度次之,而日照时数的敏感性最低。由于气象因子空间分布不均匀,所以新疆敏感系数存在空间分布差异。最高温度、风速和相对湿度的敏感系数在新疆中部及北部较高。最低温度在新疆的西部、东部较高,中部天山山区较低。日照时数在南疆地区较高,北疆地区较低。53年来,最高温度和风速的敏感系数呈减少趋势,其中南疆地区减少趋势明显。最低温度的敏感系数全疆呈增加趋势,在天山山区增加趋势明显,日照时数的敏感系数在南疆地区增加趋势明显,相对湿度的敏感系数在全疆地区呈增加趋势。     

云贵高原参考作物蒸散量时空特征及成因分析

为了探究云贵高原地区参考作物蒸散量(ET₀)的时空分布特征,基于云贵高原42个代表性气象站点近56 a(1961—2016年)逐日气象数据,利用Mann-Kendall检验探究ET₀主要的气象驱动因子,并运用多元回归分析量化了各气象因子对ET₀的贡献率.结果表明：云贵高原近56 a风速和气温呈逐年上升趋势,增幅分别为0.001 2 (m·s^-1)/a和0.018℃/a,太阳辐射和相对湿度呈下降趋势,降幅分别为0.007 3 (MJ·m^-2·d^-1)/a和0.074 6%/a;近56 a来ET₀整体呈波动式上升趋势,增幅为0.287 1 mm/a,空间分布西高东低,差异特征显著,西部地区24个站点年均ET₀为1 100～1 200 mm,东部18个站点年均ET₀为843～950 mm;在春、秋、冬季太阳辐射是云贵高原ET₀的主要驱动因子,夏季气温是ET₀     

艾比湖绿洲参考作物蒸散量的敏感性分析

【目的】研究艾比湖绿洲参考作物蒸散量对不同气象因子的敏感性。【方法】利用Penman-Monteith公式,基于艾比湖绿洲1962—2016年4个气象站的逐月气象资料计算ET0。通过敏感性分析,计算最高温度、最低温度、相对湿度、日照时间和风速的敏感系数,并运用MK趋势检验分析其变化趋势,最后分析了敏感系数在各个站点的变化特征。【结果】通过MK趋势检验,发现参考作物蒸散量、日照时间和风速呈下降趋势;最高温度、最低温度和相对湿度呈上升趋势。通过敏感性分析,发现最高温度、风速在研究区呈下降趋势,最低温度、相对湿度、日照时间为上升趋势。艾比湖绿洲中,各气象因子对ET0的敏感程度为相对湿度>最高温度>风速>最低温度>日照时间。ET0对不同气象因子的敏感系数在空间上存在差异,最高温度、最低温度、风速、相对湿度在艾比湖北部的阿拉山口较高,在温泉站较低;日照时间则在温泉较高,在阿拉山口较低。【结论】相对湿度对艾比湖绿洲ET0的敏感性最高,日照时间的敏感性最低。     

参考作物腾发量长期年际变化规律及其机理探讨

运用Penman-Monteith方法,对北京昌平、开封惠北及湖北团林3个灌排试验站的近几十年参考作物腾发量(ET0)进行计算,结果显示,惠北及团林站年均ET0在近几十年呈现随时间而下降的趋势,而昌平站年均ET0则随时间而上升。ET0与同步气象资料变化分析表明,ET0的上述变化是由于气象环境变化所引起,其中相对湿度是最主要原因,其次为温度及日照时数。对昌平站,由于相对湿度的降低和风速的增加,ET0表现出上升的趋势;对惠北及团林站,由于相对湿度的增加和日照时数的减少,ET0表现出下降的趋势。     

气候变化背景下关中地区参考作物蒸散量变化趋势及敏感性分析

气候变化影响了区域水循环过程和水资源管理,研究参考作物蒸散量(ET0)变化特征及其原因对于灌溉农业地区水资源的合理配置具有重要指导意义。以关中地区为研究对象,根据研究区内8个站点1974-2016年逐日气象资料,通过Penman-Monteith公式计算ET0,利用Mann-Kendall检验和Sen斜率估计来检验参考作物蒸散量和气象要素的变化特征,并采用敏感性分析方法探讨影响ET0变化的主要气象因子。结果表明,近43年来关中地区平均气温和饱和水汽压差变化呈现显著增加趋势,而相对湿度和平均风速变化呈现显著下降的趋势,降水量、日照时数、辐射量下降趋势不明显,这些变化使得ET0呈轻微增加的趋势。关中地区ET0对气象要素的敏感性随时间和位置发生变化,夏季、秋季、冬季和小麦生长季ET0对平均风速最敏感,而影响春季和年尺度ET0变化的主要气象因子是平均气温。研究区西北方向影响ET0变化的主要气象因子是平均气温和相对湿度,而其他区域的ET0对平均风速最敏感。     

海河流域参考作物腾发量长期变化趋势分析

收集了海河流域37个国家气象站的逐日气象资料,采用FAO-56 Penman-Monteith方法计算参考作物腾发量(ET0);采用Mann-Kendall法进行趋势检验。通过分析及各气象因素的变化趋势,揭示了气候变化对参考作物腾发量长期变化规律及对作物灌溉供需水量可能产生的影响。结果表明:自20世纪50年代至2007年末,在海河流域下游地区具有较明显的ET0下降趋势,而在各主要河流的上游地区则有明显的上升趋势;其原因是整个流域内呈现气温上升相对湿度下降趋势,风速和日照时数都有下降趋势,但在上游地区前者占主导地位,而在下游地区后者占主导地位;在整个流域降雨呈现下降趋势的情况下,ET0上升使上游地区灌溉需水量增加,而在下游地区作物生长也可能受影响;除了工业和居民用水快速增长外,气候变化也是导致近几十年来海河流域水资源紧缺的原因之一。     

新疆艾比湖流域潜在蒸散变化特征与成因分析

【目的】寻找新疆艾比湖蒸散主要影响因子。【方法】根据新疆艾比湖流域内6个代表气象站1960―2015年逐日气象数据,采用辐射校正的Penman-Monteith模型计算了潜在蒸散量(ET0),采用气候倾向率、Mann-Kendall法、Morlet小波分析等方法分析了ET0周期变化规律,同时基于通径分析原理的指标敏感性方法分析了ET0的变化成因。【结果】1960―2015年艾比湖流域年ET0多年平均值为956.1 mm,气候倾向率为-29.89 mm/10 a,呈显著下降趋势(p0.001);四季ET0表现为夏季春季秋季冬季,各季随年份序列均呈下降趋势,其中夏季ET0下降趋势最为显著,夏、春二季ET0对全年潜在蒸散的相对贡献最大;年ET0在1986年发生下降突变,降幅为10.52%。ET0在28 a的周期振荡最强烈,为时序变化的第一主周期,第二、三主周期分别为15 a和8 a;风速对ET0的通径系数为0.736,对回归方程估测可靠程度E的总贡献为0.577。【结论】风速下降是艾比湖流域ET0下降的主要因子,其次为相对湿度、净辐射、降水和最高气温。     

辽西地区潜在蒸散发敏感性分析及变化成因研究

【目的】了解辽西地区潜在蒸散发敏感性及蒸散发变化成因。【方法】基于辽西地区13个气象台站1965—2015年的基础气象资料,依据FAO-56 Penman-Monteith法估算了辽西地区近50 a的蒸散发(ET_0),采用Mann-Kendall检验法对ET_0及各气象要素的变化趋势进行了检验,同时基于敏感性系数法探讨了ET_0对各气象要素的敏感性,并定量揭示了引发ET_0变化的主导因子。【结果】1965—2015年,辽西地区年均ET_0以12.5 mm/10 a的速率显著降低,均值为1 007.6 mm/a,空间上由西南向东北呈低—高—低的分布格局;最低温度和最高温度表现为极显著升高趋势,风速和太阳辐射表现为极显著降低趋势,相对湿度未发生明显变化;辽西地区ET_0对各气象要素的敏感性依次为:相对湿度最高温度风速太阳辐射最低温度,且ET_0与相对湿度变化呈负相关,而与其他要素变化均为正相关;最低温度、最高温度的升高和相对湿度的降低引发区域ET_0变动为正贡献,而太阳辐射和风速的降低则为负贡献,且贡献率最大的为风速,最小的为相对湿度。【结论】风速的降低是引发辽西地区ET_0降低的主导因子。     

京津冀地区参考作物蒸散量变化特征与成因分析

【目的】分析京津冀地区参考作物蒸散量(ET0)的变化特征及其影响因子。【方法】基于京津冀地区24个气象站1961―2016年的逐日气象资料,采用Penman-Monteith公式计算了各站及区域ET0,采用气候倾向率、Mann-Kendall突变检测、Morlet小波分析、敏感性系数等方法对京津冀地区ET0的时空变化及其影响因素进行了分析。【结果】1961―2016年,京津冀地区全年和四季ET0均呈下降趋势,在空间上表现出随海拔增加而减小的基本特征;全年和秋季ET0分别在1975年和2009年发生了由减少到显著减少的突变;全年、春季、夏季、秋季、冬季ET0的典型周期分别为7、11、16、19、19 a;ET0在年、春季、秋季、冬季均对相对湿度最敏感,在夏季则对最高气温最敏感。【结论】在全年、春季、秋季、冬季,风速的显著下降是ET0减少的主要原因,而在夏季,ET0减少的主要原因是日照时间的显著减少;ET0的在时间上变化不显著,是气候因子综合贡献率与ET0相对变化率差别较大的重要原因。     

中国粮食主产区主要气象因子时空演变特征及其对参考作物蒸散量影响

准确评估粮食主产区气象因子变化特征及对参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET0)的影响,对农田水文循环、区域农业水资源优化配置与高效利用等具有重要意义。利用中国粮食主产区258个气象站点1961―2013年的逐日气象资料,采用Penman-Monteith公式计算ET0,通过M-K趋势检验法、偏相关分析、多元线性回归计算贡献率等方法,分析了1961—2013年中国粮食主产区主要气象因子时空演变及其对ET0变化的贡献特征。结果表明,1961—2013年中国粮食主产区相对湿度、温度、降水在空间上由南至北呈降低趋势,而日照时间和风速则由南至北呈增高趋势;1961—2013年中国粮食主产区全区、温带湿润半湿润地区(I区)、温带干旱半干旱地区(II区)、亚热带湿润地区(III区)及暖温带半湿润地区(IV区)多年平均气温均呈增大趋势,平均风速、相对湿度、降水与日照时间均呈减小趋势;1961—2013年中国粮食主产区年内ET0均呈锯齿状下降,且ET0在四季呈现出夏季春季秋季冬季的特征;多年平均风速、气温、日照时间与ET0在全区及各分区总体均显著正相关(P0.05),而相对湿度与ET0在全区及各分区均极显著负相关(P0.01);1961—2013年中国粮食主产区全区及I~IV区气温、风速、相对湿度对ET0变化均具有较大贡献,其中相对湿度为I区、III区及IV区的主要气象驱动因子,其次为平均气温和风速;而II区ET0变化的主要驱动因子为风速,其平均贡献率WII(风速)为0.37;综上所述,中国粮食主产区主要气象因子变化特征与ET0的响应,均呈现出区域性、季节性差异。     

近52a石河子地区ET_0变化特征

基于石河子地区逐日气象资料,对1954—2012年ET0的时间变化特征及其未来可能变化趋势进行了预测。结果表明,近52a,石河子地区年际和年内各季节ET0都呈增加趋势,其中,春季ET0增势最为明显,冬季增势不明显。年代变化上,年ET0和春季、夏季、秋季ET0在20世纪80年代都达到年代最低值,在21世纪00年代都达到年代最高值,而冬季ET0则相反。空间上,乌拉乌苏地区ET0呈减少趋势,石河子市、莫索湾和炮台ET0都呈增加趋势。年、夏季、秋季、石河子市、乌拉乌苏、莫索湾和炮台ET0都发生了明显突变,春季和冬季ET0无突变发生。年际和年内各季节ET0都存在明显25a左右的变换周期。研究区域年际和年内各季节有可能从不断增加的趋势转变为减少趋势。     

土默川地区地表总辐射及地表净辐射变化规律分析

以土默川地区的地表总辐射(R_s)和地表净辐射(R_n)为研究对象,利用1978-2017年逐日日照时数、气温及相对湿度等气象数据,通过6种日照时数模型计算了逐日R_s,同时运用1987-1991年逐日R_s的实测数据对各种模型的计算结果进行校核,从而确定了适合本地区的精度最好的计算模型,并采用FAO1990年推荐的Penman-Monteith公式中的辐射项计算公式估算了逐日R_n,通过线性趋势分析和Mann-Kendall趋势分析方法对40 a来R_n的时间变化特征进行分析,结果表明:①基于日照时数的Bahel模型总体拟合精度最好,在本地区表现出最佳的适用性;②土默川地区R_n在上半年呈上升趋势,在下半年呈下降趋势,四季R_n值表现为夏季春季秋季冬季。③在40 a间,夏季平均R_n有较明显的上升趋势,年、春、秋、冬季平均R_n均呈下降趋势,其中冬季R_n下降最明显,秋季R_n下降最不明显。     

河南省参考作物蒸散量时空分布特征及主要成因分析

根据1951—2016年河南省10个典型气象站点逐日气象资料,利用Penman-Monteith模型计算了参考作物蒸散量,通过Mann-Kendall检验、克里金插值分析、通径分析等方法,对河南省近66 a参考作物蒸散量的时空变化特征及主要影响因素进行了分析.结果表明:河南省整体ET_0随年际变化呈下降趋势,降幅约为1.37 mm/a,其中安阳、洛阳、郑州、商丘、许昌、宝丰、西华和驻马店等地ET_0下降趋势显著;河南省ET_0曾在20世纪80年代初期经历了由高至低的突变,降幅约为62 mm/a;近66 a来,河南省年参考作物蒸散量介于917~1 007 mm之间,中部地区即郑州市南部、许昌市西北部参考作物蒸散量较大,而在东南部即西华、宝丰、商丘和驻马店,参考作物蒸散量较小;突变前后ET_0空间分布差异显著,且四季ET_0空间分布差异明显,其中春季和夏季分布特征与全年分布较为接近;对ET_0构成主要影响的气象因子排序依次为风速、日照时数、平均相对湿度和平均温度;风速、日照时数和平均温度与ET_0呈正相关,平均相对湿度与ET_0呈负相关.该研究可为河南省农田水分管理提供科学依据.     

青海东部农业区ET_0变化特征及气候影响因子分析

利用FAO-56推荐的Penman-Monteith公式计算了青海省东部农业区12个气象站47年(1960—2006)逐月参考作物蒸发蒸腾量(ET0),对参考作物蒸发蒸腾量、气象因子随时间变化特征进行了分析。结果显示,ET0年内呈单峰型分布,月际变化较大,最大值出现在7月份,最小值出现在12月份;近47年ET0随时间呈极显著下降趋势变化;风速是影响ET0的最主要影响因子,最高温度对该地区ET0的影响也较为显著;海拔与ET0具有明显的相关性,R2为0.68,且ET0随海拔的增高具有明显下降的趋势。研究表明,在高寒高海拔区,风速是影响ET0的最主要气候影响因子,海拔与ET0呈负相关关系。     

基于云模型的安徽省干湿指数时空分布特征研究

为探究变化背景下安徽省干湿指数时空分布格局,利用安徽省1957—2016年的逐日气象观测数据,在采用区域修正模式的FAO 56 Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量（ET0）的基础上,通过云模型定量描述近60年安徽省干湿指数（AI）的时空分布特征、均匀性和稳定性。结果表明：安徽省AI、ET0呈现波动下降趋势,倾向率分别为-0.006a-1和-0583mm/a,降水量P呈现1155mm/a的上升趋势,ET0和P的相向趋势造成了AI的逐渐降低,近60年安徽省总体呈现变湿趋势。相较于ET0与AI,P最为离散,稳定性最差。在四季尺度上,以夏季为主导（-0.012a-1）的夏秋冬AI降低为安徽省干湿变化主要特征,AI超熵值由高到低依次为夏季、秋季、春冬季,不确定性逐渐降低;四季ET0变化熵值均低于年均熵值,四季ET0模糊性与随机性较差,冬季ET0具有最大不稳定性;夏冬季节的雨雪增加与春秋季降水量减少是安徽省四季降水格局的主要表现形式,且夏季降水增加趋势显著（2 467mm/a）,同时表现出最大的不均匀性和不稳定性。在空间尺度上,AI、ET0和P均呈现皖南至皖北的梯度变化特征,〖JP〗出现非平滑纬度地带性现象,空间上各区域熵与超熵均高于时间序列,空间上AI的分布更为离散、不稳定。     

基于相对湿润指数的蒙中农牧交错带作物生长季干旱时空分析——以乌兰察布市为例

基于内蒙古中部农牧交错带乌兰察布市及周边20个气象站点1980-2017年的逐日气象资料,以相对湿润指数(M)作为干旱指标,采用反距离权重IDW插值法、距平及累计距平法、Mann-Kendall趋势检验法及偏相关分析分析了近38 a来作物生长季干旱空间分布特征、变化趋势及可能成因,并基于Hurst指数分析未来干湿变化趋势。结果表明:①乌兰察布市干湿状况为由北至南逐渐变湿,其中凉城、卓资、丰镇较湿润,四子王旗较干旱。近38 a来生长季M平均值为-0.575,为轻旱状态。②4-9月M呈先增后减,近38 a来该地区微弱变干,其中8月干旱化最显著(α=0.01)。③潜在蒸散量(ET_0)与各气象要素的偏相关分析得出,风速对ET_0的影响最大,其次是相对湿度、日照时数和平均温度。近38 a来干旱加重的主要原因是降水和相对湿度减小,其次是平均气温的上升,而风速、日照时数的下降有助于缓解干旱加重;Hurst指数表明该地区生长季将持续变干,其中8月为强持续显著变干。     

呼伦贝尔市参考作物蒸散量的时空分布及其气候成因

参考作物蒸发蒸腾量(ET0)是制定作物灌溉制度与灌溉工程规划、设计的重要依据。基于1961-2014年呼伦贝尔市7个典型站点以及其周边隶属于黑龙江省的6个站点的农业气象观测资料,利用国际粮农组织FAO推荐的Penman-Monteith公式计算ET0,采用克里金法进行空间差值,利用MATLAB进行Mann-Kendall检验,采用SPSS对ET0及气候因子进行相关分析。结果表明:(1)呼伦贝尔市作物全生育期及逐月ET0的空间变化趋势呈北低南高之势;ET0随时间推移呈逐月递减趋势,呼伦贝尔市南部地区5月ET0高达158 mm。(2)除东南地区外,全生育期ET0年际间线性趋势与多项式趋势一致,基本呈现上升趋势;除5、6月份生育期内其他月份ET0均有上升趋势。(3)逐月及全生育期ET0突变检验结果均为正值,6月和9月各有两个站点上升趋势显著(UUa)。(4)ET0变化与相对湿度为负相关,与其他气象因子均呈正相关关系,其中气温与水气压是影响ET0最大的两个气象因素。     

山西地区近55年参考作物蒸散量的变化特征及其主要影响因素分析

利用1955—2009年山西地区5个站点(大同、阳泉、太原、吕梁和临汾)逐日气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量(ET0),分析了不同地区的气象要素(温度、相对湿度、日照时数和风速)和年ET0随时间变化特征,并采用敏感性分析方法对影响ET0变化的主要气候因子进行了探讨。结果表明,5个站点平均温度和平均相对湿度从低纬度到高纬度逐渐增大;而平均风速和平均日照时数则逐渐减小。5站点的多年平均温度随时间有平缓上升趋势。大同和阳泉的年ET0高于其他站点,其他站差异不明显。4气象要素中对大同、太原和吕梁站ET0影响最大的要素为相对湿度,对临汾站ET0影响最大的要素为日照时数,温度变化对各站点ET0的影响作用最小。     

江苏省参考作物蒸散量的时空变化及影响因素分析

【目的】参考作物蒸散量是水分循环和能量循环的重要组成部分,研究其变化特征及影响因素可以为该地区合理利用水资源,高效水分管理及农业生产布局提供参考。【方法】利用1961-2018年江苏省60个站点的风速、温度、相对湿度和日照时数等逐日数据计算了逐日蒸散量(ET0),并采用气候倾向率、敏感性分析、通径分析、贡献率分析等方法对江苏省ET0的时空变化及影响因素进行分析。【结果】①江苏省1961-2018年平均ET0为976.8 mm,区域整体ET0的变化幅度为-0.44 mm/10 a,共有28个站点ET0呈增加趋势(47%),主要分布在无锡以及苏州等苏南区域,共有11个站点ET0增加趋势显著(p<0.05),其中无锡、太仓、靖江地区ET0气候倾向率较大,分别为18.6、19.0、30.0 mm/10 a。共有32个站点ET0呈减小趋势(53%),主要分布在连云港、徐州、宿迁等苏北地区,共有16个站点ET0减小趋势显著(p<0.05),其中新沂、泗洪、灌南地区ET0减小趋势较大,分别为-19.2、-23.1、-23.2 mm/10a;②丰县(1 007.4 mm)、徐州(1 041.1 mm)以及西连岛(1 130.3 mm)区域为ET0的高值中心;③ET0对平均温度、日照时间、风速为正敏感,对相对湿度为负敏感,且ET0对相对湿度最敏感。平均温度、日照时间、风速、相对湿度与ET0决策系数分别为0.09、0.33、-0.02、0.29。敏感系数空间分布上,ST与SWS纬向分布特征都较明显;④贡献率分析表明,主要影响因素为风速的有22个站点,均分布在苏北地区,其中沛县、泗阳、新沂站风速对ET0变化贡献较大,分别为-13.44%、-12.52%、-12.49%,主要影响因素为相对湿度的有38个站点,主要分布在苏南地区,其中丹阳、靖江、昆山站相对湿度对ET0变化贡献较大,分别为18.47%、18.57%、20.87%,全区平均温度和日照时间不对ET0变化产生主要影响。【结论】苏北地区ET0变化的主要影响因素是风速,且风速贡献率为负,苏南地区ET0变化的主要影响因素是相对湿度,相对湿度贡献率为正。