基于湿润指数的中国干湿状况变化趋势

进行中国未来干湿状况时空变化趋势的预测可对未来应对气候变化及调整农业生产布局提供重要理论依据。选取区域气候模式PRECIS输出的未来A2气候情景（2011－2050年）以及基准气候条件（1961－1990年）逐日资料,利用世界粮农组织推荐的Penman－Monteith方法,计算了参考作物蒸散和湿润指数,按照中国气候区划中的干湿指标把中国分为极干旱、干旱、半干旱、半湿润、湿润5个气候区,从农业角度分析了中国2011－2050年干湿状况时空变化趋势。结果表明：与基准气候条件相比,2011－2050年,除零星地区外,全国各地区降水量、参考作物蒸散均呈增加趋势,但是地区间差异都很显著;未来40 a中国气候总体上呈暖干趋势;2011－2050年,干旱、极干旱地区缩小趋势以及半干旱地区的扩大趋势都很明显。新疆西北部地区、内蒙古及长城沿线地区的西北部湿润趋势显著增加,而黄土高原地区的东南部、青藏地区中部的部分地区干旱化程度在逐步加大。     

内蒙古典型草原区地表干湿状况变化趋势及影响因素分析

分析气候变化对典型草原区干湿状况的影响,对于了解草原退化原因、恢复草原生态环境有重要的指导意义。本文根据FAO推荐的彭曼一孟蒂斯方程,利用典型草原区1961—2008年25个地面气象站资料,通过计算潜在蒸发量、地表干燥度指数和水分盈亏量,分析了典型草原区地表干湿状况的空间分布规律及其年代际变化趋势,并探讨了它们与气候要素的相互关系。结果表明：（1）典型草原区牧草生长季干燥度指数均在2．0以上,水分亏缺量在400mm以上,属于地表干燥、水分亏缺状态。且整个牧草生长季4—9月,地表仍以干燥、水分亏缺为主。（2）典型草原区地表干湿状况存在着明显的阶段性变化特征。20世纪60、70年代水分亏缺多、干燥度大,属于气候相对干燥时期;80、90年代水分亏缺减少、干燥度降低;2001—2008年,水分亏缺量和干燥度指数逐渐增大,甚至达历史最大值,成为气候最为干燥时期,且变干倾向显著。（3）对典型草原区地表干湿状况影响最显著的因子为降水量和相对湿度（相关系数在0．8以上）,其次为日照时数（相关系数在0．6以上）,平均气温和平均风速对其影响相对较小。     

未来气候变化情景下海南岛绿橙种植气候适宜性分析

基于海南岛主岛19个气象站点连续40a（1980-2019年）逐日气象数据及地形等要素,建立空间分析模型,综合确定海南岛绿橙种植气候适宜区指标。在气候适宜度模型基础上构建海南岛绿橙种植温度、日照、降水以及综合适宜度模型,采用地理信息系统（GIS）技术综合分析,利用自然点断法对绿橙种植气候适宜性进行精细化区划,并利用RCP4.5未来气候情景模式模拟数据探讨未来30a（2020-2049年）气候变化情景下海南岛绿橙种植适宜区变化趋势。结果表明：现阶段海南岛绿橙种植最适宜区主要分布于中部地区,面积0.87×10⁴km²,气候适宜度为0.9～1.0;适宜区主要分布于东部局部地区及中西部大部地区,面积1.83×10⁴km²,气候适宜度为0.7～0.9;次适宜区主要分布于西部沿海及中西部海拔较高地区,面积0.51×10⁴km²,气候适宜度为0.4～0.7;不适宜区主要分布于中部山区,面积0.17×10⁴km²,气候适宜度为0～0.4。未来气候变化情景下海南岛气温、降水分布呈较大变化,温度适宜区由四周向中部逐渐缩小,降水适宜区由东部逐渐迁移至中部地区。未来绿橙种植气候最适宜区主要分布于琼中、屯昌和保亭县大部分地区、万宁市西部及白沙县中东部等地。     

1960-2020年黄河流域气候干湿状况时空分异及变化趋势

基于湿润指数,利用黄河流域及周边1960-2020年113个气象站点日值气候数据,通过气候倾向率、Morlet小波、简单相关分析和Hurst指数等方法,分析近61a黄河流域干湿状况时空演变特征,预估黄河流域未来干湿变化趋势,以期为流域防旱减灾、合理利用气候资源提供科学依据。结果表明：（1）空间上,黄河流域年和季节湿润指数呈现为东南部高、西北部低。流域年、春秋两季以变干为主,湿润指数呈显著下降的站点占总站点的比例分别为5.31%、7.96%、6.19%;流域夏、冬季以变湿为主,湿润指数呈显著上升的站点占比分别为10.62%、13.27%。（2）年际变化上,1960-2020年黄河流域年和季节湿润指数均无显著变化趋势。流域全年、春、夏、秋、冬季分别处于半湿润、半干旱、半湿润、半湿润和半干旱状态。黄河流域年和季节湿润指数存在多时间尺度的周期振荡特征,第一主周期分别为3a、26a、14a、3a和15a。（3）降水量、相对湿度与湿润指数呈极显著正相关,日照时数与湿润指数呈极显著负相关,均为黄河流域湿润指数的主要驱动因素。（4）黄河流域年和季节湿润指数的Hurst指数均大于0.50,表明流域年、春季和秋季气候将持续变干,夏季和冬季气候将持续变湿。     

未来气候情景下四川盆地冬小麦生育期气候资源及生产潜力的变化

选取区域气候模式PRECIS输出的未来A2和B2气候情景(2071-2100年)及基准气候条件(1961-1990年)气象要素资料,利用联合国粮农组织(FAO)推荐的方法和侯光良法等分析四川盆地冬小麦生育期内主要气候资源(≥0℃积温、日照时数、降水量、参考作物蒸散量和缺水率)和冬小麦生产潜力(光合、光温和气候生产潜力)的时空变化特征。结果表明,与基准气候条件相比,在A2和B2情景下,2071-2100年冬小麦生育期内≥0℃积温、日照时数和参考作物蒸散量在四川盆地大部地区呈增加趋势。A2情景下,2071-2100年降水量在盆南和绵阳部分地区呈减少趋势,而在其它地区呈增加趋势;缺水率在盆地大部地区呈增加趋势。B2情景下,2071-2100年降水量在盆地大部呈减少趋势,仅在川东北地区呈增加趋势;缺水率在大部地区呈增加趋势。未来四川盆地大部地区冬小麦受干旱灾害的风险加大。在A2和B2情景下,2071-2100年盆地大部地区冬小麦光合、光温和气候生产潜力呈增加趋势,未来四川盆地气候资源变化对冬小麦的增产有利。     

广东省气候干湿状况及其变化特征

随着全球气候变暖,全球及区域性水分平衡、干湿状况及其时空特征将发生变化,有关在气候变暖大背景下区域水分循环及干湿状况的变化成为研究热点。本文根据广东省86个气象站资料,利用FAO推荐的Penman—Monteith公式计算了该地区1954—2005年逐日潜在蒸散量,采用国家标准（BG／T20481—2006）《气象干旱等级》推荐的相对湿润度指数（MI）对全省进行干湿状况评价,分析降水量、潜在蒸散和相对湿润度指数的时空分布和变化规律。结果表明：（1）广东总体较为湿润,但干湿状况空间分布不均。MI的空间分布特征与降水一致,即以恩平、龙门和海丰为三个相对湿润中心。（2）MI季节变化主要受降水影响,呈明显的汛期、非汛期特征。（3）春季和秋季平均MI均呈纬向分布,但变化趋势相反：春季干旱南部重于北部;秋季干旱北部重于南部。全省秋旱重于春旱。（4）近50a来MI呈缓慢减小趋势,即广东地表干湿状况总体呈缓慢暖干趋势。研究结果对于应对气候变化,开发利用气候资源,调整种植区划和农业生产布局具有参考价值。     

未来中高排放情景下松嫩平原农业气候资源变化分析

基于松嫩平原地区基准时段（1961−1990年）的观测数据,应用统计方法对模型模拟的未来30a(2021−2050年)温度、降水、辐射的逐日数据进行偏差订正,同时采用五日滑动平均法计算≥10℃积温,分析研究区域相对于基准时段,未来30a农业气候资源指标的时空变化特征。结果表明：在RCP4.5和RCP8.5两种排放情景下,未来30a松嫩平原大部分地区平均温度在4～8℃,较基准时段升高2.5～2.8℃,且北部地区的增温幅度大于南部地区;此外,大部分地区≥10℃积温介于3000～3700℃·d,两种情景下分别增加500～550℃·d和600～670℃·d,其中南部部分地区增幅超过670℃·d;大部分地区年降水量在460～580mm,增量为50～90mm不等,降水增量在空间分布上表现为南多北少,其中南部地区增量超过90mm,而北部地区年增量则不足50mm,两种情景在相同区域的降水增量表现为RCP4.5多于RCP8.5;相较于基准时段,年辐射量减少85～100MJ·m−2,生长季内辐射量减少10～40MJ·m−2,变化趋势均不明显。综上所述,未来松嫩平原地区农业气候资源表现为整体提升趋势,农作物可种植期相对延长,因此,应适当种植生育期更长的作物,避免因未来气温升高,造成现有作物生育期缩短,导致产量降低的情况发生;同时研究结果对调整种植结构、改变种植措施和选育作物品种等具有指导意义,有利于充分利用气候资源,提高作物产量。     

近57年甘孜州气候干湿状况的时空演变

基于甘孜藏族自治州18个国家气象站1961-2017年实测资料,采用《生态质量气象评价规范》中的方法计算甘孜州及其所属县（市）月、季、年湿润指数,分析气候干湿时空演变特征,为防旱减灾、合理利用气候资源提供科学依据。结果显示：（1）甘孜州近57a年平均湿润指数在0.67～1.33,以1965年最高,1973年最低;季平均湿润指数在0.07～1.86,以夏季最高,秋季次之,冬季最低;月平均湿润指数在0.05～2.17,以9月最高,12月最低;湿润指数大小在年际间、季节间和月份间差异很大。（2）州内各县（市）平均湿润指数在0.23～1.73,地区间差异大,其中东南部和北部相对湿润,西南部相对干燥。（3）甘孜州年降水量的气候倾向率为13.4mm·10a-1,湿润指数的气候倾向率为-0.003·10a-1,气候呈微弱的“暖干化”趋势,主要原因是气候变暖导致潜在蒸散显著增加。（4）甘孜州2/3的县（市）平均湿润指数小于1,季节性干旱特征显著,生态环境脆弱,生产中应遵循开发利用与建设保护并举原则,强化防旱减灾、农田水利建设和生态修复等工作。     

中国现代气候变化的规律及未来情景预测

20世纪50年代以来，由于受太阳周期活动、地球和天体运动、地壳运动、温室气体的温室效应、气溶胶的冷却效应、大气环流变化、海温变化、冬夏季风减弱和破坏森林等对气候变化的综合影响，我国年平均气温已升高0．68℃，北方最低气温升高0．24℃；全国年降水量减少了23．2mm，北方减幅大于南方。经模拟预测，从1987年开始的气候变暖将持续到2015年，2016年将转入低温期，2039年又将转入高温期；到2020年全国气温将升高1．68℃，西北地区升高2．2℃，南方年降水量增加28mm，北方没有变化；2030年海平面升高5．3～14．2cm，气候将更加干旱。     

近57年中国北方气候干湿变化及与太平洋年代际振荡的关系

利用中国北方424个气象站点1960—2016年逐日地面观测资料,应用联合国粮农组织(FAO)Penman-Monteith模型计算潜在蒸散(ET0),基于降水量和潜在蒸散计算的湿润指数研究了1960—2016年中国北方干湿气候时空变化特征,分析了太平洋年代际振荡(PDO)对气候干湿变化的影响。结果表明:北方总体干湿变化不显著,空间上表现为西北、青藏高原、内蒙古湿润化而华北干旱化的特征。极端干旱区面积显著缩小,干旱区、半干旱区则明显扩张,表明气候敏感区域在扩张。极端干旱区和干旱区显著变湿润,半干旱区有变湿润的趋势。1960—1990年至1991—2016年,北方经历了变湿润的过程。西北西部、青藏高原湿润化趋势明显,极端干旱—干旱区的界线呈西界东移、南北界线收缩的变化。干旱化趋势主要发生在华北和东北部分地区,华北黄河沿线一带半干旱—半湿润区界线向东南方向扩张。东北中部和西北西部由于降水增加而ET0减少,气候变湿润。华北中西部、内蒙古东部和东北部分地区降水减少、ET0增加,气候变干旱。在PDO暖位相,西北、东北北部及内蒙古东部地区地表气候偏湿润;在PDO冷位相,地表气候偏干旱。而华北则相反。     

CMIP6气候变化情景下中国区域柑橘木虱潜在影响范围预估

从柑橘木虱适宜分布的生理机制、气候特性出发,基于1970−2000年气候环境数据和柑橘木虱分布资料,利用最大熵模型（MaxEnt）筛选得到影响柑橘木虱分布的七个关键气候环境因子,包括温度季节性变化标准差、最干月降水量、最冷季降水量、1月平均最高气温、9月平均最高气温、10月平均最高气温和8月平均最低气温。基于关键气候环境因子重构MaxEnt模型,结合CMIP6多模式气候变化情景数据,预估气候变化对柑橘木虱在中国的潜在分布影响。结果表明：CMIP6不同气候预测模式数据对预测柑橘木虱分布结果具有明显影响,其中CanESM5模式下柑橘木虱适生区面积整体最大,BCC-CSM2-MR模式下整体最小,表明单一模式具有较大的不确定性。多模式集合预测显示,2081−2100年柑橘木虱潜在适生区面积将较1970−2000年呈显著增加趋势,增幅从18.8%（SSP126情景）到55.7%（SSP585情景）,与辐射强迫等级呈明显正相关;尤其是潜在高适生区增幅最大,从78.3%（SSP126情景）到177%（SSP585情景）。柑橘木虱适宜分布北界将不断北移,至2081−2100年,北界将到达32°N（SSP126情景下）−37°N（SSP585情景下）,较目前实际发生北界（30°N）向北偏移2°～7°。研究结果表明气候变暖将对柑橘木虱在中国的扩散十分有利,严重威胁中国柑橘产区生态安全,各地特别是目前尚未发现柑橘木虱的地区需提高警惕,加强柑橘黄龙病检疫和防控。     

基于物候模型研究未来气候情景下陕西苹果花期的可能变化

陕西苹果种植面积大、产量高,但产量易受晚霜冻影响。冻害的发生与苹果花期和晚霜冻时间密切相关,因此准确预测苹果花期,研究苹果花期的变化规律对苹果生产防灾减灾具有重要意义。本研究利用物候模型（春暖模型、连续模型、重叠模型和平行模型）研究气候变化背景下陕西苹果花期（包括始花期和末花期）的变化规律。首先,评价4种物候模型在陕西苹果产区模拟苹果花期的效果,筛选出研究区最佳花期预测模型。然后,基于所选最佳花期模型模拟历史（1980−2019年）时期各代表站（洛川、白水、凤翔和长武）的苹果花期。最后,基于33个全球气候模式（Global Climate Models,GCMs）生成的未来气象数据集,利用所选最佳模型分别模拟RCP4.5和RCP8.5两种情景下2021−2100年各代表站的苹果花期并研究花期时空变化规律。结果表明,连续模型是模拟渭北东部和西部苹果花期的最佳模型,而延安和关中西部苹果花期的最佳模型为平行模型。1980−2019年各代表站始花期提前速率为3.4～4.7d·10a−1,末花期提前速率为3.3～4.6d·10a−1,空间分布上,研究区苹果花期从东南到西北逐渐推迟,年平均花期持续时间为10～11d。在RCP4.5情景下,各代表站2021−2100年始花期提前速率为0.7～0.9d·10a−1,末花期提前速率为0.6～0.8d·10a−1;与1980−2019年相比,各代表站2021−2060年平均始花期提前0～4.4d,末花期提前0～5.0d,各代表站2061−2100年平均始花期提前3.4～7.6d,末花期提前2.6～8.2d。在RCP8.5情景下,2021−2100年各代表站始花期提前速率为1.3～1.8d·10a−1,末花期提前速率为1.3～1.6d·10a−1;与1980−2019年相比,各代表站2021−2060年平均始花期提前1.3～5.9d,末花期提前1.0～6.1d,各代表站2061−2100年平均始花期提前6.7～12.4d,末花期提前6.2～12.3d。未来气候条件下,苹果花期空间分布与历史时期基本一致,但花期持续时间略有缩短。本研究首次综合花期预测模型和未来气候数据研究陕西苹果产区苹果花期变化,可为陕西苹果产区应对气候变化产生的花期冻害提供一定的理论依据。