河北省木本植物物候变化特征及其对气候变暖的响应

以1981-2006年河北省10个国家农业气象观测站的木本植物物候观测资料和47个气象站的地面观测资料为基础,运用线性倾向估计、Pearson相关系数、EOF和REOF等统计学方法,研究了河北省木本植物物候期的变化特征及其对气候变暖的响应。结果表明：河北省木本植物展叶始期总体呈提前趋势,其中东部沿海平原提前趋势最大,中南部平原次之,西北部山区最小;叶初变色期主要表现出推迟趋势,生长季长度以延长趋势为主;春季气温对展叶始期的影响最显著,河北省春季气温每上升1℃,木本植物展叶始期提前4.6d;各站点生长季倾向率与年均温倾向率呈显著正相关,即年均温升幅大的站点,生长季延长的幅度也较大。研究结果对丰富河北省物候与气候变化关系研究具有一定意义。     

鲁西南木本植物物候期对气候变暖的响应

以鲁西南地区9种木本植物为研究对象,采用统计分析方法研究其物候期对气候变暖的响应规律。结果表明:(1)研究区气温呈上升趋势,尤以冬季升温最显著,在春、秋、冬季及年际水平的气温变化中,平均最低气温的上升趋势明显高于平均气温和平均最高气温。(2)随着气候变暖,木本植物春季物候期普遍提前,秋季物候期推迟,其中旱柳的整个物候期及毛白杨和榆树的春季物候期均呈极显著提前(P0.01),榆树的落叶期和梧桐的叶全变期和落叶末期呈极显著推迟(P0.01)。(3)春季物候期与前1~2个月平均气温及年平均气温呈负相关,秋季物候期主要与其前2旬的平均最低气温呈正相关。9种木本植物中,旱柳对气候变暖的响应最明显,其次是毛白杨和榆树,合欢和梧桐对气候变暖的响应则较迟钝。研究结果可为气候变暖背景下城市绿化及农时预报提供参考。     

基于时序指数西北植被物候时空变化特征

基于1999—2010年SPOT VEGETATION旬数据,采用HANTS方法对原数据进行平滑处理,并利用傅里叶插值方法将旬数据插值成天数据,再通过NDVI天变化量确定植被物候期,研究了中国西北植被物候时空特征。结果表明:（1）海拔2 km以下,植被类型以农业植被为主,受人类因素影响较大,物候生长季始期（SOG）相对提前,生长季末期（EOG）推迟,生长季长度（LOG）变大且由东南向西北递减;在海拔较高地区,物候SOG推迟,EOG提前,LOG缩短。（2）1999—2010年西北植被物候,东部SOG提前,EOG推迟,LOG变延长;而向西部物候变化特征与东部相反。一方面,从陕西到青海海拔不断上升,温度逐渐下降,植被物候也随之变化;另一方面,陕西一带是集中农业区,青海地区主要以草地植被为主,农业（小麦）植被物候期相对较长。     

鲁西南木本植物物候期对气候变化的响应

利用1983-2009年鲁西南地区木本植物物候观测资料,采用统计分析方法研究鲁西南地区木本植物物候对气候变化的响应,探讨了木本植物物候与平均气温、日照时数及降水的相关性。结果表明:(1)近27a年平均气温逐渐升高,年降水量也有偏多趋势,年累计日照时数逐渐减少。(2)毛白杨、旱柳、榆树芽开放期随着时间的推移逐年提前;展叶期、开花期等春季物候期也相应提前;植物生长季长度逐年延长。(3)在各种气候因子相关分析中,气温对植物物候的影响最显著,日照时数次之,降水量最弱。植物的芽开放期、开花期、展叶期与1-4月平均气温呈显著负相关,随着气温的升高,日照时数增加,毛白杨春季物候期提前明显,旱柳、榆树物候期也有提前趋势;降水量对物候期影响最弱。     

气候变暖对甘肃黄土高原苹果物候期及生长的影响

利用甘肃省西峰、天水两地1971—2005年气温资料及西峰农业气象试验站、天水农业气象试验站1984—2005年苹果物候观测资料,分析研究表明,在全球气候变暖的背景下,甘肃黄土高原自1971年以来,年平均气温增加了0．9～1．8℃。受此影响,苹果叶芽开放、展叶、开花等成熟前的发育期提前了14d左右,叶变色、落叶等成熟后发育期后延了2～5d;≥30℃和≥35℃的高温日数20世纪90年代比80年代分别偏多5．8～7．7d／a和2．8d／a,致使苹果的坐果率及品质等有所下降。因此,在苹果生产中,应适当提高栽培地的海拔高度、培育新品种以适应气候的持续变暖。     

青海小叶杨物候变化及其对气候变化的响应

以青海省4个农气观测站的小叶杨物候期及气候资料，分析了小叶杨物候期变化及其对气候变化的响应。结果表明：小叶杨呈现出近10多年来树木绿叶期延长的趋势，但物候的早晚存在着明显的地域性差异；小叶杨物候对气温变化的反应比较敏感，上年9月至当年4月的平均气温升高1℃，小叶杨平均叶芽开放期提早5d，展叶普期提早4d，开花始期提早4d；上年9月至当年6月的平均气温升高1℃，平均种子成熟提早3d左右；上年9月至当年8月的平均气温升高1℃，平均叶全变色期约推迟4—5d，树木绿叶期延长12d；但小叶杨物候对降水的响应不明显，对日照时数变化的响应各地不一。     

山东地区木本植物春季物候对气候变化的响应

利用山东省境内10个国家级农业气象观测站1981-2009年逐年春季物候序列和同期逐日气象资料,通过一元线性回归、相关分析和突变检验方法,分析了山东地区木本植物春季物候期的趋势变化特征及物候期对气候变化的响应关系。结果表明：（1）1980-2009年山东地区春季气温明显升高,春季水汽压呈增大趋势;（2）山东地区近29a的木本植物春季物候期普遍提前,提前的线性倾向率为0.13～1.11d.a-1;（3）山东地区木本植物春季物候期与其前期活动积温、春季气温和3月份水汽压呈负相关关系,物候前期的活动积温是诱发春季物候现象的重要因子,春季气温升高和3月份水汽压增大是近29a春季物候现象提前的可能原因。     

1998-2008年黑龙江省木本植物物候期变化特征

选用1998-2008年黑龙江省26个农业气象试验站的紫丁香(Syringa oblata)、旱柳(Salix matsudana)、榆树(Ulmus pumila)和小叶杨(Populus simonii)等木本植物物候资料,利用统计方法分析木本植物的演变。结果表明,旱柳进入萌动期-叶芽开放期最早,在3月末-4月末,其余3种植物在4月中旬-5月初进入该期;4种植物在4月下半月-5月中旬进入展叶始期,4月下旬-5月末进入开花始期;旱柳和榆树的果熟期在5月下半月-6月初,小叶杨则在5月末-6月末;4种植物的叶初变色期集中在9月中旬-10月中旬,在9月末-10月末进入落叶始期。4种植物春、秋季物候期均呈推迟趋势,其中紫丁香的展叶期、开花盛期、叶变色期,榆树的开花期、叶变色期和落叶始期以及小叶杨所有秋季物候期均明显推迟(P<0.05)。除少部分站点外,大多站点4种植物的生长季长度没有明显的变化趋势。     

基于去趋势分析的中国温带旱柳开花始期对气候变暖的响应

为了更准确地揭示植物在物候水平上对气温变化的响应与适应机制,在去气温和物候时间序列趋势的基础上,建立日尺度的气温?物候回归模型,分析中国温带地区40个站点1986-2011年旱柳开花始期对气温变化的响应与适应机理。结果表明：中国温带地区77.5%的站点旱柳开花始期呈提前趋势,相应的敏感时段春季气温则呈上升趋势（0.8±0.5℃·10a-1）。其中,75%的站点物候期或气温时间序列存在显著变化趋势。进行去趋势处理后,17.5%的站点相关性发生变化,去趋势前其相关性较低,去趋势后,表现为显著负相关;模拟的均方根误差（RMSE）从去趋势前的5.5d降至去趋势后的4.9d,说明去趋势方法能提高气温-物候响应关系诊断的精确度。基于去时间序列线性趋势的气温－物候回归模型,得到92.5%的站点旱柳开花期与敏感时段春季气温呈显著负相关关系,即随着气温的升高,旱柳开花期呈提前趋势,其线性响应速率为-2.5±2.1d·℃-1。     

气候变暖背景下西藏中南部苹果物候期变化及其气候影响因子分析

利用2001-2020年西藏泽当农业气象站苹果物候期和逐日平均气温(T_m)、最高气温(T_max)、最低气温(T_min)、气温日较差(DTR)、相对湿度(RH)、降水量(Pr)、日照时数(S)和≥0℃积温(∑T₀)等资料,采用线性回归、Pearson相关系数和逐步回归等方法,分析近20a西藏中南部苹果物候期及生长期长度的变化趋势,以及影响的主导气候因子,以期揭示西藏高原苹果物候期变化特征及其对气候变暖的响应。结果表明：2001-2020年西藏中南部苹果除可采成熟期以1.28d·a^-1的速率呈提前趋势外,其它物候期平均每年推迟2.83～7.64d;果实生长发育期长度、花期长度平均每年分别缩短8.92d和5.98d,而果树全生育期长度略有延长,速率为0.65d·a^-1。各物候期T_max趋于升高,T_min呈降低趋势,DTR显著增大;多数物候期RH、S呈显著减少趋势;Pr在可采成熟期前以增加为主,之后趋于减少。春季物候期主...     

黄土高原中部冬小麦生长对气候变暖和春季晚霜冻变化的响应

利用位于黄土高原中部的甘肃西峰试验田资料和当地平行气象观测资料,分析了春季气温、终霜冻和冬小麦生长发育对气候变暖的响应特征。结果表明：1981年以来,春季平均气温和平均最低气温分别以1.2℃/10a和1.1℃/10a的速率升高,5月的极端最低气温以1.2℃/10a的速率升高;1997年以来4月极端最低气温波动幅度增大,在气候变暖大背景下2001年和2006年出现了最小值,属于反常年份,冻害严重;终霜日期提前的气候趋势比较明显,速率为3.2d/10a,终霜日地面最低温度表现为波动变化,个别年份出现反常的重霜冻灾害;终霜冻过程的持续日数表现出阶段性增加规律,地面最低温度负积温在反常年份2005-2006年有增强变化;1981年以来冬小麦拔节期以4.5d/10a的速率极显著提前（P〈0.01）,1997年以来提前趋势更加明显,1997-2008年平均拔节期比1981-1996年提前9d。气候持续变暖,冬小麦拔节期提前的速率大于终霜日提前的速率,表明冬小麦春季拔节-孕穗期遭受终霜冻危害的气候风险在增大。     

黄土高原地区植被变化及其对极端气候的响应

[目的]研究黄土高原地区植被变化及其对极端气候的响应,为减缓和应对气候异常提供科学依据。[方法]基于1982—2017年遥感影像数据和气象数据,采用趋势分析、相关分析等方法,研究黄土高原地区植被时空变化及其对极端气候的响应。[结果] 1982—2017年期间,黄土高原NDVI以每年0.37%的速率呈显著的增加趋势(p0.01);空间上,NDVI呈现从西北到东南递增的空间分布格局。极端气候指数变化中,极端气温指数变化趋势较为一致,即表征极高温事件的极端气温指数呈极显著的增加趋势,表征极低温事件的指数呈现显著的下降的趋势,而极端降水指数未发生显著变化。NDVI年际变化与极端气温指数FD_0,TMAX_(mean),TMIN_(mean),TN_(10p),TN_(90p),TR_(20),SU_(25)均呈极显著相关(p0.01);四季NDVI变化与极端降水指数均未表现出明显的相关性,但与极端气温指数显著相关且春季和夏季的相关性高于秋季和冬季;月尺度上,NDVI与极端降水指数(RX_(1day),RX_(5day))和极端气温指数(TMAX_(mean),TMIN_(mean),TN_(90p),TX_x,TN_n)呈显著的相关性(p0.01)。NDVI与极端气温指数TMAX_(mean),TN_(10p),TN_(90p),TX_x前1个月的相关性大于当月、前2个月、前3个月的相关性。[结论]黄土高原地区NDVI呈显著增加的趋势,年际和月际NDVI变化与极端气温指数存在相关性,而与极端降水指数均未表现出明显的相关,且黄土高原地区的植被覆盖变化对极端气候的响应存在一定的滞后性。     

1901-2017年黄土高原地区气候干旱的时空变化

[目的] 分析1901-2017年和1981-2010年两个时间尺度黄土高原地区气候干旱的趋势变化和发生频率，为该区气候干旱应对策略的制定提供科学依据。[方法] 基于高空间分辨率长时间序列的气候数据，计算了黄土高原地区1901-2017年的标准化降水蒸散指数（SPEI），依次分析了该区气候干旱的趋势变化和发生频率。[结果] 1901-2017年，整个黄土高原的气候经历了"湿润-干旱-湿润-干旱"的交替过程，年SPEI变化趋势未达到显著性水平，且无显著突变年份。1981-2010年干旱呈显著加剧趋势的区域分布在黄土高原腹地以及中西部，面积比例为3.43%。1901-2017年干旱呈显著减轻趋势的区域主要分布在东、西部边缘区域，面积比例为1.05%；呈显著加剧趋势的区域分布在西北部，面积比例为4.16%。近30 a，黄土高原中部轻旱、重旱发生频率较高。在历史时期的两个时间段内，黄土高原西北部大部分地区重旱发生频率较低，未有极端干旱发生。[结论] 在黄土高原地区，随着干旱程度的不断加重，干旱频率的空间变异程度逐渐降低；不同等级干旱发生频率具有明显的空间变化特征。     

“一带一路”区域极端气候事件变化及其对典型农业区生长季的影响

以“一带一路”区域为研究区，基于1990−2018年的逐月历史气候数据和1981−2016年的逐年植被物候数据，采用趋势分析和统计分析等方法研究极端气候事件和植被物候的时空变化规律，并选取欧洲东南部耕地、中国北部内蒙古草原、印度中部耕地和泰国北部耕地为典型农业区，分析典型极端气候事件对生长季的影响规律。结果表明：（1）“一带一路”区域的极端气候事件主要以极端热事件和极端冷事件为主，且总体上呈现增加的趋势。极端高温事件的增加趋势明显，而极端低温事件则表现出减少的趋势；（2）生长季始期（SOS）、生长季末期（EOS）和生长季长度（LOS）总体上随纬度位置层状变化，海拔和降水也显著影响生长季。在全球变暖的影响下，“一带一路”区域大部分地区的SOS呈提前的趋势，而EOS呈延后的趋势，这导致了LOS的普遍延长；（3）当极端高温事件发生时，SOS普遍提前，而EOS普遍延后。极端低温事件则会导致SOS的延迟和EOS的提前。此外，极端气候事件越剧烈，对植被物候的影响越大。     

近40年中国植物物候对气候变化的响应研究

根据中国科学院物候观测网络中26个观测网络中26个观测站点的物候资料，分析了近40年我国木本植物物候变化及其对气候变化的响应关系。并建立了不同年代物候期与地理位置之间的关系模式。分析了当前气候增暖背景下物候期地理分布规律变化对气候变化的响应关系。结果表明：温度上升，我国的木本植物春季物候期提前，20世纪80年代以后，东北，华北及长江下游等地区的物候期提前，西南东部，长江中游等地区的物候期推迟，同时物候期随纬度变化的幅度减小。     

2000-2012年山西省不同植被类型物候变化及其对气候变化的响应

利用非对称高斯函数重建山西省2000—2012年MODIS-NDVI时间序列影像,通过动态阈值法提取植被生长季始期（SOG）、生长季末期（EOG）、生长季长度（LOG）信息,研究不同植被类型物候的时空变化及其与气候因子（气温、降水、日照时数）的相关关系。结果表明:（1）13 a来,山西省不同植被类型物候的年际变化均表现出SOG提前、EOG推迟、LOG延长的趋势。（2）山西植被物候存在明显的空间差异。植被平均物候由南向北表现为SOG逐渐推迟,EOG逐渐提前,LOG逐渐缩短。从变化趋势看,研究区大部分地区表现出植被SOG提前、EOG推迟、LOG延长的趋势。其中,SOG提前、EOG推迟、LOG延长的地区主要分布在昕水河以北的黄河干流、汾河上游、桑干河、滹沱河等地区;而SOG推迟、EOG提前、LOG缩短的地区主要分布在管涔山、恒山、五台山、吕梁山、太岳山南部等地区。（3）降水和日照时数可能是影响该区植被物候的主要因素,不同植被类型物候对气候变化的响应不同。春季降水增多和3月平均日照时间变短可能是植被（针叶林除外）SOG提前的主要原因,9月降水量增多和平均日照时间变短可能是植被（针叶林和草甸除外）EOG推迟的主要原因。     

1988-2013年布加岗日地区冰川变化及其对气候变化的响应

基于Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像,采用比值阈值和目视解译相结合的方法提取分析了唐古拉山东段布加岗日地区近25 a来冰川现状及其变化,对比研究了四个时段的冰川变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:1988—2013年研究区冰川退缩比较严重,面积退缩34.25 km²,占1988年冰川面积的18.67%,且不同时段冰川退缩速率不同,1988—1994—1999—2006—2013年冰川退缩表现为:慢—最快—中等—快的特点,冰储量预测减少15.38%。夏季气温升高很可能是造成冰川加速退缩的主因,冰川变化对气候变化的响应更好地体现在长时段的气候变化上,而短时段气候变化对冰川总体变化趋势有一定的作用,这是造成各个时段冰川变化差异性的原因。研究区北坡冰川退缩明显快于南坡,这种变化的差异性一方面可能是由研究区季风气候特征和水汽来源对不同朝向冰川的影响造成的,另一方面也受冰川发育规模、分布海拔的影响。     

2001—2020年黄土高原干旱时空动态及其对气候变化的响应

为实现对黄土高原区域范围内旱情动态监测,基于MODIS NDVI和LST数据计算了温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI),并基于TVDI时序数据探究了黄土高原2001—2020年TVDI时空动态、未来持续状态及降水、气温对TVDI的影响。结果表明:(1)20 a间黄土高原TVDI以0.000 2/a的速率增加,2005年、2007年大范围呈现重旱。春季TVDI增加速率小(增长速率=0.000 2/a,R²=0.000 3),夏季TVDI的增加速率为0.001 2/a,秋季TVDI的增加速率最大(增长速率=0.004 4/a,R²=0.283 6),冬季TVDI呈减小趋势。(2)春、夏两季将来一段时间内黄土高原大部分区域TVDI将呈减小趋势,秋季TVDI在将来一段时间内大部分像元数将呈变小趋势,将来一段时间冬季TVDI持续增加,尤在陕西中部地区的这种趋势更为明显。(3)除夏季TVDI与降水以正相关性为主外,其他三季均以负相关为主。春、冬季气温与TVDI以负相关为主; 夏、秋季以正相关性为主。综上,黄土高原未来一段时间内干旱程度可能会有所减小,但不同季节的干旱差异性较大,因此未来黄土高原生态恢复工程应综合考虑当地的水资源实现生态可持续发展。     

黄土高原昕水河流域径流变化及其对环境要素的响应

以黄土高原昕水河流域为对象,采用有序聚类等数理统计方法,诊断了近60 a来实测径流的变化及其阶段性特征,在此基础上,分析了不同阶段实测径流与气候要素之间的响应关系,初步揭示了径流演变的驱动机制。结果表明:近60 a来昕水河流域实测径流量以1965年和1979年为分割点总体呈现阶段性减少趋势,其中,21世纪以来减少尤其明显。不同阶段的年降水、径流关系有一定差异,相比而言,汛期（6—10月份）的月降水量与径流量具有相对较好的相关关系,非汛期（11—5月份）的月降水径流关系点群散乱。积雪及融雪对河川径流量的影响存在±5℃阈值,当气温介于该阈值区间,气温变化对河川径流影响较大。昕水河流域汛期产流受高强度降水支配,非汛期径流量以地下径流和融雪径流为主。人类活动对河川径流的影响有增大趋势。