1960—2019年黄河源区气候变化时空规律研究

黄河源区是气候变化敏感区及生态环境脆弱区,也是黄河的主要产流区,其气候变化问题备受关注。利用黄河源区均一化气温和降水观测数据,系统分析了近60 a黄河源区平均气候与极端气候事件的变化特征。结果表明:1960—2019年黄河源区年平均气温、平均最高及最低气温表现出增温趋势的一致性,且源区东部增温幅度高于西部;黄河源区年均气温在2000年前后发生突变转折,转折后升温速率达0.61℃·(10a)^-1,高于1960—2019年的增温率0.37℃·(10a)^-1。1960—2019年黄河源区年降水量总体呈微弱增加趋势[7.6 mm·(10a)^-1],2003年后进入降水偏多阶段,近10 a(2010—2019年)源区平均年降水量达到610 mm;春、夏、冬季降水增多,秋季降水减少;其中源区东部夏、秋季降水减少明显,阶段性干旱风险加剧。近10 a源区平均气温、降水量均为60 a来最高值,总体处于最暖湿阶段。受持续暖湿化影响,1960—2019年黄河源区平均极端气温阈值呈显著的增大趋势,而霜冻日数减少;年最大3日降水量和强降水日数增多,降水强度增大,其中尤以夏季最为显著,对源区生态保护和水资源利用乃至黄河全流域高质量发展均可能带来风险挑战。     

新疆气候干湿变化特征及其影响因素

基于新疆56个气象站1961—2019年逐日地面观测数据,分析了过去59 a间新疆干湿变化特征及其成因,主要结论如下：(1)新疆正经历显著的由干向湿的转变。在1961—2019年期间,区域平均干燥度指数(Aridity Index,AI)以0.01·(10a)^-1的速率上升(P<0.01),并于1987年前后发生突变。全区呈显著上升趋势的站点占比为57.1%。(2)1961—2019年间新疆年降水量以8.6 mm·(10a)^-1的速率显著增加,突变时间与AI突变时间一致。年参考作物蒸散量(reference evapotranspiration,ET₀)在1961—2019年可检测到显著的下降趋势,变化速率为-15.7 mm·(10a)^-1。但值得注意的是,年ET₀在1990年前后发生转变,1990年以前持续下降,1990年后转为波动上升。(3)ET₀的变化主要受风速与相对湿度两种气候因子的控制。在1961—2019年间,全区风速基本呈下降趋势,有接...     

敦煌太阳总辐射多时间尺度变化特征及影响因素

采用集合经验模态分解(EEMD)以及M-K突变检验方法,基于敦煌市1971—2020年太阳总辐射、相对湿度、总云量和沙尘日数等气象资料,分析了敦煌市太阳总辐射演变的多时间尺度特征,探讨了影响敦煌市太阳辐射的关键气象因素。结果表明：(1)1971—2020年敦煌市年太阳总辐射上升趋势显著,线性气候倾向率为49.6 MJ·m^-2·(10a)^-1,多年平均年辐射量为6354.0 MJ·m^-2,属于太阳能资源最丰富区。年辐射在1970年代最少,2010年代最大。敦煌市太阳辐射四季分明,辐射量夏季>春季>秋季>冬季,分别以32.5、13.4、2.9 MJ·m^-2·(10a)^-1和1.1 MJ·m^-2·(10a)^-1的速率增加。近50 a敦煌市太阳总辐射以2.9 a和7.1 a的年际变化和16.7 a的年代际变化占主导地位。(2)月太阳辐射变化呈“单峰型”,从3月开始急剧增加,5月达峰值,6月开始逐渐下降,12月达全年最低值。太...     

西北地区气候暖湿化空间与季节差异分析

对我国西北地区气候暖湿化趋势的进一步探讨,有助于深入理解北半球中高纬干旱半干旱区对全球气候变暖的响应这一重要科学问题。利用西北地区1961—2021年127个台站的气温和降水量资料,结合线性趋势、Kriging插值、非参数Mann-Kendall检验等统计学方法,通过分析表明:(1)近60 a西北地区整体呈显著暖湿化趋势。区域升温趋势较为一致,为0.32℃·(10a)^-1,增湿的区域不平衡特征明显,西北西部增湿较东部更早、更稳定和显著,西部主要分布在新疆西北部,而东部增湿主要分布在青海地区;(2)增温与增湿的年代际波动不平衡性突出,西北的气温和降水分别于1993年和2010年发生了突变现象,突变后的增温增湿气候倾向率分别较突变前高0.08℃·(10a)^-1和37.60 mm·(10a)^-1,突变后暖湿化更为突出,并且以暖湿化东扩为主要特点;(3)暖湿化的季节不平衡性分析还表明,西北全域60 a以来,以冬季增暖最为显著,春季次之,但突变发生后东部和西部均调整为春季变暖最为显著;西北西部的冬季降水增加显著,西北东部春季与夏季...     

黄土高原半干旱区马铃薯产量对气候变化的响应

为探讨气候变化背景下,黄土高原半干旱区马铃薯生育期气象要素的变化规律及其对马铃薯生长发育的影响,本研究基于黄土高原半干旱区定位观测试验,结合气象要素观测资料,研究了半干旱区马铃薯产量对气候变化的响应。结果表明,1960—2020年61 a间,马铃薯生育期气温和积温显著升高,气候倾向率分别为0.32℃·10a^-1和48.14℃·10a^-1(P<0.01);降水量波动减少,气候倾向率为3.97 mm·10a^-1(P<0.05);日照时数显著减少,气候倾向率为10.92 h·10a^-1(P<0.05)。但2005—2020年16 a间,马铃薯生育期气温显著下降,气候倾向率为-0.54℃·10a^-1(P<0.01),各生育时期气温均呈下降趋势,其中块茎膨大～成熟期气温下降最明显,气候倾向率为-1.18℃·10a^-1,通过0.01水平显著性检验;马铃薯生育期降水量增加显著,气候倾向率为13.89 mm·10a^-1(P&l...     

藏西北地区气候变化及其对草地畜牧业的影响

近40 a（1971-2010年）藏西北地区气温明显升高,尤其是旱季气温显著增高;大部分地区降水量增多,蒸发量减少。从地区分布来看,藏西北中东部各地气温明显升高、降水增多、蒸发减小,气候呈暖湿化趋势;西部的狮泉河等地气温升高、降水减少、蒸发量增大,气候呈现暖干化趋势。近40 a藏西北地区牧草生长季、青草期提前,结束期推迟,持续日数增多,期间积温和降水量也呈显著增多趋势;大部分地区牲畜抓膘期日数显著增多〔倾向率为2.7 d•(10a)^-1〕,掉膘期日数显著减少〔倾向率为6.1 d•(10a)^-1〕,气候变化趋势对藏北草地畜牧业十分有利。合理调整畜种结构,有效控制牲畜数量,尤其是山羊数量,对遏制藏西北地区草地退化具有重要意义。     

近42a珠穆朗玛峰地区极端气温事件的时空变化

选取西藏珠穆朗玛峰(珠峰)地区5个气象站点1971—2012年逐日最高、最低气温资料,采用反距离权重插值法、线性回归和Mann-Kendall检验等方法,分析珠峰地区极端气温事件的时空变化。结果表明:近42 a西藏珠峰地区极端最高气温、最高气温的极小值、极端最低气温和最低气温的极大值都呈上升趋势,为0.30~0.64℃·(10a)~(-1),以极端最低气温升幅最大。霜冻和结冰日数分别以-4.99 d·(10a)~(-1)和~(-1).24 d·(10a)~(-1)的速度显著减少,主要表现在南坡。生长季长度呈现出明显的延长趋势,为4.81 d·(10a)~(-1)。气温日较差趋于减小,平均为0.08℃·(10a)~(-1)。冷昼(夜)日数明显减少,幅度为-6.54 d·(10a)~(-1)〔-8.87 d·(10a)~(-1)〕;暖昼(夜)日数显著增加,增幅为8.17 d·(10a)~(-1)〔12.07 d·(10a)~(-1)〕。在10 a际变化尺度上,珠峰地区极端气温暖指数呈增加趋势,而极端气温冷指数趋于下降。在时间转折上,极端最高气温、生长季长度突变点,分别发生在1980年和1984年,其他指数的突变点出现在1990年代。     

基于指数平滑和ARIMA模型的西北地区饱和水汽压差预测

饱和水汽压差是土壤-植被-大气连续体水分传输过程的关键影响因素,在全球气候变化背景下,预测西北地区饱和水汽压差,对于植被恢复和农林业气象灾害风险评估具有重要的现实意义。基于西北五省(区)1990—2019年月饱和水汽压差值,采用趋势分析和小波分析等方法研究了西北地区饱和水汽压差年际变化特征和周期性变化规律;采用指数模型和ARIMA模型,筛选最佳样本步长和预测步长,对西北地区饱和水汽压差进行模拟和预测。结果表明:(1)西北五省(区)中,新疆年均饱和水汽压差最高,其次为宁夏、陕西、甘肃和青海;近30 a整体上西北地区饱和水汽压差呈上升趋势,其中宁夏和新疆饱和水汽压差上升幅度最大,分别为0.036 kPa·(10a)^-1和0.033 kPa·(10a)^-1,其次为甘肃[0.026 kPa·(10a)^-1]、青海[0.021 kPa·(10a)^-1]和陕西[0.012 kPa·(10a)^-1];(2)西北各省(区),16 a尺度周期对小波方差贡献最大,为饱和水汽压差变化的主周期。此外,陕西、甘肃和新疆还存在24~27 a的周期特征,方差贡献较小;(3)相对于指数模型,ARIMA模型均方根误差平均减少42.3%,决定系数R2平均提高11.1%,Nash-Sutclife效率系数平均提高17.7%,有效提高了饱和水汽压差预测精度;(4)未来一段时间内,西北各地区饱和水汽压差均存在不同程度的升高趋势,以宁夏和新疆地区的饱和水汽压差增幅最为明显,分别为9.5%和8.9%。     

两种典型大气扩散指数在新疆的分布特征及其适用性对比

为定量评估气象条件对空气污染的作用，利用2010—2020年新疆14个气象探空站及地面气象观测站资料计算大气自净能力指数和静稳指数，对比分析两者在新疆的时空分布特征及其适用性，结果表明：新疆的大气自净能力指数与静稳指数呈反位相分布，两者具有较好的相关性，相关系数达-0.89。大气自净能力指数在夏季最大[9.4 t·(d·km²)^-1]，冬季最小[0.9 t·(d·km²)^-1]，南疆[6.2 t·(d·km²)^-1]普遍大于北疆[6.0 t·(d·km²)^-1]；静稳指数在冬季最大(5.1)，夏季最小(0.7)，南疆(1.6)普遍小于北疆(3.8)，即南疆的大气扩散条件较北疆好，北疆较南疆更容易形成静稳天气。通过分析2015—2020年大气环境监测站逐日污染数据发现，大气自净能力指数和静稳指数在天山北坡对PM2.5和PM10均有较好的指示意义；在阿勒泰两个指数对PM_2.5有较好的指示意义；在...     

过去近60 a黄河流域降水时空变化特征及未来30 a变化趋势

近60 a来,黄河流域的气候发生了明显的改变,对流域地表水文、生态等过程产生了显著影响。利用1961—2018年黄河流域气象站观测的降水资料,分析了近60 a黄河流域降水时空变化特征,在此基础上,利用CMIP6模式中SSP245情景下未来30 a（2018—2047年）的预估结果,结合基于周期叠加的统计预估方法,对未来30 a黄河流域降水的可能变化趋势进行了预估。结果表明：黄河流域降水存在明显的年内、年际和年代际变化特征,显著振荡周期为2～4 a。在整个流域上,年和季节降水在年际尺度上表现出同位相变化特征,而年际变化异常显著区域不同。黄河流域年降水量的变率受季节降水的调制,夏季的降水多而呈现出强烈的区域性,而冬季降水少且全流域变化差异较小;黄河源区的降水在年内和年际尺度上都具有很好的稳定性;流域内受夏季风活动影响区域内的降水减少,受冬季风影响区域内的降水增加。黄河源区过去60 a的年降水表现出20.96 mm·（10a）^-1的增加趋势;预计未来30 a,年降水将以11.53～17.62 mm·（10a）^-1的速率继续增加;河套地区的年降水在过...     

近52 a长白山苔原带生长季气候变化特征

利用长白山苔原带天池站1959-2010年6-9月气象数据,进行生长季气候变化分析。采用距平值、小波分析、Mann Kendall检验相结合的方法,进行温度、降水周期性变化与突变点的检验;采用线性倾向估计法,分析未来气候变化的趋势;并通过气候变化指数,反映其气候变化情况。结果显示：52 a来,长白山苔原带生长季经历了暖湿-冷干-暖湿-冷干-冷湿-冷干-暖干几个主要阶段,温度变化周期为5～10 a,降水变化周期为5 a和20 a.。温度变化的突变年份发生在1998年,降水变化较之温度变化复杂,其存在多个突变年份;各气象要素的变化趋势大都表现为显著的升高,其中温度的变化最为明显,风速、日照时数的变化甚微;霜冻日数与冰点日数均显著减少,极端温度大多出现在21世纪;伴随着>0.1 mm降雨日数的显著减小,长白山苔原带降水强度不断增加;与植物生长相关的生长季≥0 ℃积温、≥3 ℃积温和≥5 ℃积温在52 a间呈显著增加趋势,积温的增加将会对生长季的延长及植物生长起到显著的促进作用。     

近56年青海省≥0℃热量资源的时空变化特征

利用青海省44个气象站1960～2015年的逐日平均气温资料,采用线性倾向估计、Mann-kendall突变检验以及反距离权重插值(IDW)方法,对青海省近56 a日平均气温稳定≥0℃的积温、持续天数、初日、终日的时空变化规律进行了分析。结果表明:(1)近56 a青海省≥0℃的积温和持续天数分别以64.38℃·10a-1和3.25 d·10a-1的倾向率呈显著增加趋势,二者分别于1998年、1997年发生了突变。二者主要受初日提前和终日推迟的共同影响。(2)≥0℃积温和持续天数大体上均呈现由西南向东北逐渐增加的趋势,高值区主要分布在东部农业区和柴达木地区,低值区主要分布在三江源区西部。(3)与20世纪60年代相比,21世纪青海省≥0℃积温段Ⅱ(500～1 500℃)面积减小了14.06%;≥0℃积温段Ⅳ(2 000～3 000℃)面积增加了16.34%。(4)随着气候变暖,1 500℃等值线呈现出整体向高海拔扩张和向低纬度南移的趋势,且呈显著向西向南的移动趋势。     

近40 a西藏怒江流域极端降水事件的时空变化

利用西藏怒江流域1971-2010年9个台站逐日降水量资料,采用第99个百分位值确定了不同台站的极端降水阈值,对流域极端降水事件的时空特征进行分析。结果表明：西藏怒江流域极端降水阈值为20.6～33.8 mm,分布与年降水量的走向基本一致。近30 a那曲地区大部、八宿和察隅最大日降水量为增加趋势,尤其是察隅,增加了5.2 mm•(10a)^-1;极端降水频数丁青、八宿和察隅趋于增多,其他各站倾向于减少(-0.06～-0.41 d•(10a)^-1;年极端降水量察隅以29.4 mm•(10a)^-1的速度明显增加,左贡变化不大,其他站点呈减少趋势,为-1.0～-27.2 mm•(10a)^-1;年极端降水强度那曲、索县、左贡和察隅为增强趋势,为0.6～6.2 mm•d^-1•(10a)^-1,比如、洛隆和八宿无变化,安多和丁青呈减小趋势。极端降水频数、极端降水量、日最大降水量、极端降水强度在20世纪90年代前均存在4～5 a的显著周期,在2000年以后均存在2～4 a的显著周期。     

叶尔羌河平原绿洲气候变化对粮食生产的影响

为分析叶尔羌河流域粮食生产状况及其对气候变化的响应,利用气象、农业数据,结合线性趋势、累积距平、突变分析等方法,分析近60多年来研究区的气候变化特征及其对农业气候资源、粮食播种面积、粮食单产的影响,并构建多元线性回归方程模拟预测未来粮食产量的变化。结果表明:(1)近60多年来研究区表现出明显的暖湿化趋势。气温增长倾向率为0.24℃·(10a)~(-1)(P0.01),降水量增湿倾向率为4.49 mm·(10a)~(-1)(P0.05),日照时数呈减小趋势,倾向率为21.06 h·(10a)~(-1)。气温在1996年发生突变,降水量、日照时数未出现明显突变点。(2)随着气候变暖,近60多年≥10℃积温持续时间延长了19 d,负积温持续时间缩短了8 d。(3)除负积温外,粮食产量与气温、日照时数、≥10℃积温、播种面积及单产、化肥施用量呈正相关。(4)多元回归模型显示,在不考虑其他要素的前提下,引入的7个自变量因子可以解释粮食产量变异的99.70%。气候变化在一定程度上有利于粮食播种面积的扩大和单产的提高。     

气候变暖对晋北黄土高原半干旱区马铃薯适播期的影响

以气候变暖为主要特征的气候变化对马铃薯物候期、生长发育及产量都产生很大影响，研究马铃薯生长季热量资源和适播期变化特征，对调整品种布局和合理利用气候资源具有重要意义。利用1981—2016年晋北地区地面气象观测站和农业气象观测站资料，通过趋势分析和相关分析，研究晋北马铃薯气候资源变化特征及对马铃薯产量的影响；基于积温稳定性原理，建立气象产量预测模型，得出最高气象产量对应的适播期，并分析适播期的年代变化特征。结果表明，晋北马铃薯生长季气温以0.32℃·10a^-1速率呈升温趋势，≥5℃积温以47.0℃·d·10a^-1速率呈增加趋势。气候变暖背景下对晋北马铃薯产量影响显著的气候因子主要是出苗～分枝期的平均气温，全生育期的积温、日照时数、需水量，出苗～分枝期、花序形成～可收期及全生育期的最高气温≥30℃的日数。气温和日照基本为负效应，降水在营养生长期为负效应，生殖生长期为正效应。晋北马铃薯适播期随着气候变暖有提前的趋势，20世纪80年代适播期在5月上旬末至5月中旬，90年代适播期在5月上旬，21世纪最初10 a适播期在4月下旬至5月上旬初，2010年以...     

1971-2010年东北三省平均地面风速变化

利用1971-2010年逐月观测资料,分析东北三省年、季节和月平均地面风速变化的时空特征。结果表明：① 东北三省年平均地面风速变化呈显著递减趋势,变化速率为-0.23 m·s^-1·(10 a）^-1,1971-2000年（前30 a）、1981-2010年（近30 a）和1991-2010年（近20 a）平均地面风速变化均呈显著递减趋势,线性变化速率分别达-0.25 m·s^-1·（10 a）^-1、-0.20 m·s^-1_·（10 a）^-1和-0.17 m·s^-1_`（10 a）^-1,均通过了0.001显著性检验;② 近40 a东北三省各季和逐月平均地面风速变化趋势呈显著递减趋势,均通过了0.001显著性检验;春季递减速率最大,冬、秋季次之,夏季最小;③ 近40 a东北三省地面年平均风速的趋势变化除个别站点外,其他均呈现出比较一致的显著递减趋势,但最近20 a呈显著递减趋势的站点数在减少,递增趋势的站点数增多。     

气候变化背景下鲁西南地区农业气候资源变化特征

根据鲁西南地区1961-2010气象资料,应用气候倾向率和Mann-Kendall突变检测法,分析了该地区春、夏、秋、冬四季及年际的光、热、水等主要农业气候资源变化特征.结果表明:研究区年均气温、≥0℃积温、≥10℃积温呈上升趋势,其气候倾向率分别为0.16℃/10a、53.8(℃·d)/10a、83.5(℃·d)/10a,其中冬季升温最为明显,其次是春季,并在20世纪90年代的中期发生突变,无霜期以1.9 d/10a的速率延长,表明自突变后热量资源处于丰富阶段;光照资源呈极显著的减少趋势,尤其以夏、秋、冬季的减少趋势最为显著,光照资源在20世纪80年代的中期发生突变,其中太阳辐射量和日照时数减少的倾向率分别为208.4MJ/(m2·10a)、112.1 h/10a;年降水量总体变化不明显,呈略微增加趋势,年际和季节间分布不均,春季和秋季降水呈减少趋势,夏季和冬季呈增加趋势,年内降水分布不均,暴雨日数增多.鲁西南地区总体的农业气候变化存在以“热量资源丰富,光照资源欠缺、水资源不充足”为主要特点的暖干化趋势.     

近50 a中国≥10 ℃有效积温时空演变

根据全国583个气象站点近50 a（1961-2010年）日均气温资料,以ArcGIS为技术平台,采用反距离插值和Mann Kendall趋势性检验等方法,研究了我国≥10 ℃有效积温等值线中心和典型有效积温带面积的变化规律,以及≥10 ℃有效积温、起始时间和持续时间的时空分布特征。结果表明：我国≥10 ℃有效积温的时空分布在1985年前后差异性显著。≥10 ℃有效积温整体上呈上升趋势,其变化率在0~10 ℃•d•a^-1,≥10 ℃典型有效积温带整体北移显著。≥10 ℃有效积温为0~3 400 ℃•d的区域面积显著减小,而 ≥10 ℃有效积温为3 400~8 000 ℃•d的区域面积明显增加,增速达2.0×10⁴ km²•a^-1。1985年后我国≥10 ℃有效积温起始时间提前和持续时间增加的区域面积显著增加;有效积温的起始时间整体有所提前,提前幅度集中在0~4 d•(10a)^-1;有效积温持续时间均有所增加,增加梯度集中在0~6 d•(10a)^-1。     

水稻簇矮病的研究Ⅲ.病毒的体外抗性及其在寄主体内的分布

 以水稻簇矮病株或带毒昆虫的榨出液,注射于Nephotettix cincticeps体内,依其日后对稻苗的侵染力,测得水稻簇矮病毒(RBSV)的致死温度为60~70℃,稀释限点为10^-4~10^-5(病叶榨出液)或10^-3~10^-4(带毒虫榨出液),体外存活期为4~5天(在4℃下)或2~3天(在22℃下)。     

气候变暖对阿勒泰地区春玉米播种期和种植布局的影响

采用阿勒泰地区7个气象站1961—2010年逐日平均气温资料,使用线性趋势分析、累积距平、t检验并基于Kriging插值法,分析近50年日平均气温稳定通过≥10℃的初日、终日、持续日数和积温的时空变化特征,揭示春玉米播种期及种植布局的变化规律。结果表明,阿勒泰地区近50年≥10℃积温呈现初日提前、终日推迟、持续日数延长、积温增加的现象,其倾向率分别为0.3、1.3、1.6 d·10a-1和57.1℃·10a-1,且突变年份均发生在20世纪90年代中期。各县市春玉米播种期提前3~8 d,生长季延长6~11 d。突变前青河东部不能种植春玉米,晚熟品种不能种植或种植风险较大。随着气候不断变暖,春玉米不同熟性品种可种植区逐渐东扩,各县市春玉米在品种熟性上均发生了改变,表现为由不能种植到种植早熟、早熟向中(晚)熟、中晚熟向晚熟品种的变化。