福建百年、五十年一遇两次极端低温对树木冻害的研究

20世纪90年代福建省发生2次极端低温,1991年12月29日极端最低气温闽北达－7～－13℃（光泽）,南部在2℃以下,突破百年同期最低记录;1999年12月23日极端最低气温闽北达－7～－10℃（建宁）,南部在1℃上下,为50年间最低气温。原产热带和南亚热带树种引种到中亚地区,在2次低温期受冻害损失严重。据2次调查汇总南北各地受不同程度冻伤的树木达180余种。据1999年12月低温调查资料,各地受严重冻伤（I－Ⅲ级）的树木约105种,以北地区最为严重。为减少损失,今后引种和采用绿化、造林的树种应分别区域,慎重选择。     

1960-2014年福建省极端气候事件时空特征及变化趋势

为分析福建省极端气温和降水事件的时空特征及变化趋势,基于区域内23个气象站点,1960-2014年逐日降水、最高气温、最低气温和平均气温资料,采用线性倾向估计、最小二乘和Mann-Kendall非参数检验等方法进行研究.结果表明:1)在区域尺度下,冷气温指数呈降低趋势,其中冷持续指数和冷夜指数下降趋势较显著;而暖气温指数(作物生长期、暖夜天数和暖昼天数)均呈显著增加趋势;2)过去55年中,除最大持续降水时间(CWD)外,总降水量和其余极端降水指数均呈增加趋势;3)空间特征上,极端气温指数的上升或下降趋势在全省区域内基本一致,而极端降水指数区域差异明显,上升倾向率较高的站点主要分布在沿海地区.极端冷指数呈下降趋势,极端暖指数呈上升趋势;降水量和极端降水增加而CWD减少,表明强降水在时间上更集中,该区域洪涝和局部干旱的风险加大.研究结果可为区域水资源适应性管理、水土保持及农业管理提供参考依据.     

1981-2015年中国区域极端气候事件的时空分布特征

[目的]阐明中国区域连续时空范围内极端气候事件的高发区域和时段,增强对我国极端气候事件发生规律的认知,进而为人类社会减缓和适应气候变化提供重要科学依据。[方法]基于CRUNCEP的温度和降水量数据,在1.5倍标准差极端值判别法的基础上结合连续时空极端事件分析方法,分析了1981—2015年中国区域不同类型极端气候事件的变化规律特征。[结果](1)全国极端降水和温度事件出现年份的极端气候事件具有明显的区域差异性。1983年、1998年、2012年为全国极端强降水年,极端强降水事件的主要发生区域分别位于长江中下游、长江上游和内蒙古东部,以及长江中下游和内蒙古地区。对于全国极端干旱年、1986年全国大部分区域均较常年偏干,而2011年干旱区域集中出现在亚热带—热带季风气候区。全国极端高温和极端低温年分别出现在1998年、2012年,其中1998年全国大部分地区温度偏高,而2012年极端低温事件主要发生于温带大陆性气候区。(2) 1981—2015年,46%的极端强降水事件发生在2001—2015年;13%的极端干旱事件发生在2001—2015年的亚热带-热带季风气候区;极端高温事件频发于19...     

近60年福建省极端降水的时空变化特征

[目的]探究我国东南沿海地区极端降水变化的新特征,对该地区防灾减灾具有重要意义。[方法]以福建省为例,基于1960—2019年67个气象站点逐日降水数据,利用气候倾向率、Mann-Kendall突变检验等方法,分析了极端降水量(R95P)、极端降水频次(R95D)、极端降水强度(R95I)和极端降水贡献率(R95C)4个极端降水指数的时空变化特征,并阐明了极端降水指数与大气环流指数的相关性。[结果](1)近60年来福建省R95P,R95D,R95I和R95C呈现出增加趋势,变化率分别为24.90 mm/10 a, 0.34 d/10 a, 0.25(mm/d)/10 a和0.84%/10 a。(2) R95P,R95I和R95C均在1994年以后转为偏多(强)期,而R95D的突变点出现在1993年,由降水日数偏少期转变为偏多期。(3)西太平洋副高强度指数、南海副高强度指数和北半球极涡强度指数与极端降水指数之间有显著的相关性(p<0.05),特别是南海副高强度指数对转折后时段的R95D有显著影响。[结论]研究结果对该地区开展极端降水的生态风险评估提供重要参考。     

淮河流域极端降水概率分布模型及其应用

[目的]研究淮河流域极端降水最优概率分布模型,旨在为洪水计算规范修改和调整提供参考。[方法]基于淮河流域110个气象站点1959—2008年的日降水资料,通过年最大值法(AM)及超门限峰法(POT)分别建立极端降水AM及POT序列,比较两者捕捉极端降水的适用性,建立淮河流域极端降水最优概率分布模型,并对其应用进行探讨。[结果](1)在研究流域极端降水空间分布上,POT序列适用性更强,能较好捕捉降水极值。在研究极端降水时间变化上,AM序列更合理;(2)经K-S法检验,Wakeby函数是AM及POT序列的最优概率分布模型,优于水利工程标准曲线PearsonⅢ函数,且Wakeby函数的中部拟合效果比尾部更优。[结论]最优概率分布模型在气候变化的研究中得到较好地应用,近25a来淮河流域极端降水强度呈增长趋势,且频率增大,需加强对该流域极端降水灾害的防治减灾工作。     

东北地区活动积温和极端持续低温的时空分布特征及其对粮食产量的影响

低温冷害是制约东北地区粮食产量的主要气象因素,了解低温冷害的演变规律及其对粮食产量的影响对于防灾减灾、合理搭配农作物品种熟期具有重要的指导意义。应用东北地区73个气象站1960-2004年温度资料以及ArcGIS地理信息系统技术和谐波分析方法,分析了≥10℃活动积温和持续低温指数的时空分布特征,评价了其对粮食和水稻产量的影响。结果表明,活动积温表现出由南向北、由西向东减少的趋势,持续低温指数表现出由南向北、由西向东增加的趋势。谐波分析表明,东北地区活动积温存在着明显的2．5-4a的周期振荡,持续低温指数主要表现为2．5-5a和10a左右的周期振荡。粮食产量的波动带有明显的活动积温和持续低温指数的信息,纬度越高,粮食产量受活动积温的影响越大,受持续低温指数的影响越小。活动积温是制约东北地区粮食和水稻产量的最主要因素,但持续低温指数的影响也不容忽视,持续低温指数每增加1d,会导致辽宁、吉林、黑龙江水稻平均单产。分别下降6．2％、5．8％和2．1％。     

极端气候对福建省橄榄产量影响的风险评估

橄榄风险评估对其合理布局和防灾减灾具有重要意义。本文利用福建省橄榄种植区历年气象资料、橄榄种植面积、产量及其它社会经济资料,构建出由致灾因子危险性、承险体脆弱性以及种植区防灾减灾能力组成的极端气候对福建省橄榄产量影响风险指标体系;综合应用层次分析法、专家打分法和熵权系数法确定出风险评估指标权重;采用多指标综合评估法构建风险评估模型,以评估极端气候对橄榄产量影响的风险。结果表明：长乐市以南沿海低海拔橄榄种植区的极端气候对橄榄产量影响风险属轻度,主要原因是该区域致灾因子危险性较轻,脆弱性属轻度至中度,防灾减灾能力较高;重度以上的风险区域主要分布在尤溪县、上杭县、宁德市山区、福州内陆县（市）、莆田市西北部山区、安溪县西部、漳州市西部山区,主要原因是该区域的致灾因子危险性高,尤其以冻害危险性最大,同时防灾减灾能力也较低,部分县（市）种植面积大而导致脆弱性风险也加大;其余种植区的综合风险属中度。     

近20年黄河流域植被净初级生产力时空分布及其对极端天气变化的时空响应

为探究黄河流域植被净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP)变化及对极端天气指数的响应情况,利用MODIS NPP数据和极端气候数据,辅以斜率法和偏相关分析法分析了2000—2019年黄河流域植被NPP时空动态及其对极端降水指数和极端温度指数的响应情况。结果表明：(1)近20 a黄河流域植被NPP呈从北向南增加的趋势,大面积上表现为增加趋势。(2) NPP与极端降水指标以显著和极显著正相关为主。其中,除最长连续湿润天数呈显著正相关和极显著正相关的像元占比为16.5%,其他几种指标均在25%以上。(3)极端降水事件的水量和强度呈显著增加趋势,极端温度事件中与偏冷相关指标总体呈下降趋势,与变暖有关的事件呈明显上升趋势,其变化存在显著空间异质性,年际差异大。(4)日最高气温的最大值、日最低气温的最大值、冷夜日数、冷昼日数、冰冻天数和霜冻天与植被NPP以负相关为主,日最高气温的最小值、日最低气温的最小值、暖夜日数、暖昼日数、气温日较差和暖期与植被NPP以正相关为主。近20 a黄河流域植被NPP时空变化存在显著地域性差异,其中在干旱和半干旱地区极端降水增多在一定程...     

2001-2017年新疆NDVI变化及其对极端气候的响应

[目的] 研究新疆2001—2017年植被覆盖变化,并分析其与气候指数之间的响应特征,以期为该地区生态环境保护和区域可持续发展提供理论依据。[方法] 基于2001—2017年的MOD₁₃Q₁ NDVI数据,采用最大合成法、Savitzky-Golay（SG）滤波法和相关分析等方法,并结合同期气温和降水数据,分析新疆生长季归一化植被指数（NDVI）和极端气候之间的响应关系。[结果] ①2001—2017年,新疆地区植被覆盖普遍不高,自2009年开始表现出缓慢改善趋势,且未来一段时间内,该趋势具有一定的持续性;②NDVI总体上呈西北向东南降低趋势,天山山脉和伊犁河谷地区是NDVI高值区,北疆各子区域生长季NDVI普遍高于南疆地区;③NDVI在北疆中部和南疆西南部等地区与极端气温指数多呈负相关,日平均温差（DTR）和冷夜日数（TN_10p）是主要的影响指数;NDVI与平均气温指数在沙漠地区多呈负相关,在部分山区呈正相关,这主要与年平均气温（T_y）的变化有关;④NDVI与降水指数之间多呈正相关,且单日最大降水量（RX_{1 d}）,连续5日最大降水量（RX_{5 d}）和年降水量（TP_y）对NDVI的影响都很显著。[结论] 新疆植被覆盖总体向良好方向发展。NDVI对降水指数的响应高于气温指数,其中,降水指数以正向影响为主,气温指数则以负向影响为主,降水对新疆植被改善有着明显的促进作用。     

利用格兰杰因果检验法分析重庆极端气温事件及其与平均气温和降水量变化的关系

根据重庆1951-2010年逐日最高气温、最低气温、平均气温和降水量数据,用百分位阈值法和固定阈值法定义了重庆极端气温事件,统计分析结果显示两种方法定义的极端事件的变化趋势大体一致,20世纪80-90年代为极端高温事件少发期,且80年代极端高温事件强度相对较低,其它时期极端高温事件相对多发且强度相对较大;极端低温事件及其强度以80年代中后期为分界点,之前多发且强度较大,之后少发且强度较小.运用格兰杰因果检验法分析极端气温事件与平均气温和降水量变化的关系,结果表明,高温日数的增多和低温日数的减少,以及低温强度的减弱,是平均气温上升的格兰杰原因,高温事件强度和降水量变化存在统计意义上的因果关系.格兰杰因果检验为判断和分析事件间的相互关系提供了一种新的统计方法,具有借鉴意义.     

黄淮冬麦区晚霜冻易发时段冠层内最低气温分布及估算

利用2016年和2017年3月中旬?4月下旬两次典型低温过程中,冬小麦田间不同高度逐小时气象观测数据,分析晚霜冻易发时段冬小麦冠层内最低气温出现高度及其变化规律,构建基于150cm高度处气象因子和地表0cm温度的冠层内最低气温估算模型。结果表明：（1）与150cm高度相比,两次典型低温过程中0℃以下气温在冠层高度附近出现时间更早,持续时间更长且温度更低;（2）最低气温总是出现在4/5冠层高度附近,并在2：00?6：00时段,尤以5：00左右发生频率最高;（3）冠层内最低气温与150cm高度处相对湿度、风速的相关性通过了0.01水平的显著性检验,与不同高度气温、不同土壤深度地温的相关性也通过了0.001水平的显著性检验,与地温的相关性随着土壤深度的增加而逐渐降低;（4）冠层内最低气温与150cm高度处气温、风速、相对湿度,以及0cm地温的偏相关系数大小排序表现为,气温＞风速＞地温＞相对湿度;利用以上因子构建基于多元线性回归函数的冠层内最低气温估测模型,其估测值与实测值拟合结果的决定系数达到0.967,均方根误差为0.915。说明基于气象台站常规观测数据构建冠层内最低气温估测模型具备一定可行性,可为冬小麦晚霜冻害的监测预报提供数据支持。     

近57年锡林浩特市平均最高、最低气温变化特征分析

该文运用滑动平均法、累积距平法、Morlet小波分析法和Yamamoto方法,分析了锡林浩特市1953—2009年平均最高气温和平均最低气温的变化特征。结果表明:平均最高、最低气温线性倾向率分别是3.47℃/10 a,6.26℃/10 a,存在明显的非对称变化;年较差呈弱减小趋势,其中平均最低气温的贡献最大;90年代变暖程度明显;在57 a尺度上,平均最高气温主要存在50 a和30 a左右的震荡周期,平均最低气温主要存在50 a,30 a和18 a左右的震荡周期;平均最高气温的阶段性和突变性均不明显,平均最低气温存在3个较为明显的变化阶段,且1987年出现突变。     

福建枇杷低温害临界温度和综合气候指标

根据山区实际观测气温资料和枇杷相应低温受害减产情况调查结果,确定福建枇杷低温受害减产的临界温度为-1.0℃(百叶箱内),并通过对比枇杷主产区所在乡镇自动气象站与市(县)气象观测站的温度资料,进一步确定枇杷低温害的实际临界温度为3.0℃。在此基础上,根据福建省1992-2009年冬季逐日气象资料和枇杷相对气象产量,确定枇杷低温害致灾因子为极端最低气温、≤3.0℃低温害温度累积值、≤3.0℃低温日数之和以及≤3.0℃低温害最大持续日数。利用主成分分析对4个致灾因子进行综合简化,得到枇杷低温害评价的综合气候指标,结合相对气象产量确定指标分级。通过对莆田市资料进行试算,低温害综合气候指标与枇杷相对气象产量间呈显著负相关关系(P<0.05),研究结果对评价福建省枇杷低温受害程度具有实际参考价值。     

福建省东部近海地区冬季坡地逆温分析

山坡地果树在冬季强低温下会表现出不同的冻害特征,研究坡地逆温特征、选择适宜的坡位种植果树对避免或减轻低温给果树造成的损失具有重要意义。为研究山坡地逆温特征,2007／2008年度在永泰县境内山坡的不同坡位上布点进行最低温度考察,结果显示,在相对高差近300m的山坡上,相对坡位约7／10附近晴天的最低温度常出现最高,与坡底的最大逆温差达1．9℃。结合福建省东部4个市县10个山坡地的考察资料,分析得出坡地逆温具有以下特征：最大逆温出现的坡位与山坡的总高度差成反相关,随着总高度差的增加,最大逆温差出现的坡位呈下降趋势;随着排汇比（可排泄的方位角与360°之比）的减小,最大逆温差出现的坡位呈升高的趋势。最大逆温差值与山坡的排汇比、坡度和总高度差有关,最大逆温差值随着排汇比的减小呈增大的趋势、随坡度的增大呈增大的趋势;当排汇比和坡度相同时,最大逆温差值随山坡的总高度差的增大而减小。     

基于MODIS数据的福建省农作物低温监测分析与风险评估

利用MODIS数据分别对福建省地表温度和农作物用地信息进行反演,建立基于分裂窗法的福建省地表温度反演模型,构建福建省土地利用信息的专家决策树分类体系,并在Surfer和ArcGIS辅助下提出基于遥感的福建省农作物地表低温风险评估法.结果表明,基于分裂窗法的地表温度监测精度较高,达到83.56％.通过与气象站实测温度对比分析,其高低温分布趋势基本一致,并能精细反映地形条件下的温度差异,弥补了气象站数量不足的缺陷.利用专家决策树分析法灵活构造NDVI、NDWI等不同判读因子,能较准确地提取福建省农作物土地利用信息.经过归一化处理建立的福建省主要农作物用地低温风险等级分为:轻度(0.45～1.00)、中度(0.24 ～0.45)和重度(0～0.24),能够细致反映出福建省地表低温分布和农作物所处的风险格局,为农作物合理区划和低温灾害风险评估等提供参考依据.     

福建省茶树高温热害致灾危险性区域划分

利用福建省70个气象观测站1971-2020年逐日气温资料及茶树灾情信息,构建基于日最高温气温与持续天数的福建省茶树高温热害等级指标,统计分析热害发生时空分布特征,开展福建省茶树高温热害危险性区域划分。结果表明：近50a福建省茶树发生轻度、中度热害较多,年际变化幅度大,发生数量总体呈上升趋势,21世纪以来热害发生频次比20世纪高;茶区由南往北热害发生频次逐渐增加;热害较高和高危险性区域主要分布在鹫峰山脉以北的武夷山脉、杉岭山脉和戴云山脉低海拔地区。在规划茶树种植时可结合具体地理气候条件和热害危险性区划结果,种植耐热、耐旱的品种或减少夏秋茶采摘等种植管理模式,改善茶园小气候,减少夏季高温热害带来的损失。     

基于最小累积阻力模型的福建省南平市延平区生态安全格局构建

[目的]对城市综合生态安全格局进行构建,为城市总体规划和城市生态规划等专题研究提供科学参考。[方法]以福建省南平市延平区为研究对象,在划定生态保护红线的基础上选择生态源地,以地形坡度、土地覆盖和植被覆盖为阻力因子,应用最小累积阻力模型,以生态阻力面直方图分布的突变点2 983和9 268为界,分别构筑延平区底线型、缓冲型和理想型生态安全格局。[结果]延平区生态源地,即底线型生态格局用地面积为534.51 km~2,占延平区面积的20.10%;缓冲型和理想型生态安全格局用地面积分别为771.17和1 592.79 km~2,占到延平区的29.00%和59.89%。结合这3种不同安全水平的生态安全格局,进一步明确了生态源地间的13条生态廊道和5个关键生态节点,共同组合形成了延平区综合生态安全格局。[结论]在生态保护红线的基础上,结合延平区山水型城市的特点,确定了不同安全水平的生态用地分布格局、生态廊道和关键生态节点,形成了延平区综合生态安全格局。     

四川省土壤温度状况空间分布特征

土壤温度状况(STR)在现代土壤系统分类中是确定土壤分类单元的重要诊断特性。利用四川省160个气象站点的多年年均和月均地面气候资料与数字高程模型数据,分析不同气象因子与地形因素对土壤温度(土温)的影响,然后以显著影响的因子为辅助变量,采用回归克里格法预测四川省STR的空间分布,依据中国土壤系统分类高级与基层分类划分标准中有关STR的定量诊断指标,对四川省STR及其空间分布特征进行分析。结果表明,气温、经度、纬度与海拔对土温有显著影响,在高级分类划分标准下,四川省STR以热性、温性、寒性为主,部分区域为永冻、冷性、高热;在基层分类划分标准下,四川省STR以热性、温性、冷性为主,部分地区为高寒性、近寒性、亚寒性、高热性。四川省STR分析为四川土壤系统分类与土壤资源的合理利用提供了科学依据。     

1960-2009年青海省极端气温事件的变化特征

利用1960-2009年青海省26站的最高和最低气温资料,采用线性倾向估计法、反距离加权法、M-K突变检测和Morlet小波分析等方法,研究青海省50a来极端气温事件的时空变化特征。结果表明,青海省冷夜和冷日数分别以-0.80和-0.32d.a-1的趋势显著减少(P<0.01),暖夜和暖日数分别以0.66和0.47d.a-1的速度显著增加(P<0.01),但空间差异明显。研究还表明,青海省近50a来冷夜(日)和暖夜(日)数发生了明显的突变(P<0.01);冷夜(日)和暖夜(日)数在一定的时间序列中存在不同周期变化,且周期反映比较明显。随着气候变暖,青海省"暖冬"事件将继续增多,作物生长季也将随之延长,农业生产要采取相应的措施应对。     

陕西省土壤温度和水分状况估算

土壤温度和水分状况是中国土壤系统分类的两个重要诊断特性。土壤的水热状况受近地表温度和降水的直接影响,可以通过气候因素来估算土壤水分和温度状况。以陕西省85个气象台站连续30年的地面气象数据为基础,采用地统计与纽荷模型(JNSM)相结合的方法研究了陕西省土壤温度和水分状况及其空间分布。结果表明,土壤温度状况表现为:秦岭山区及其以北为温性,汉江河谷地区及其以南为热性;土壤水分状况表现为:长城以北为干旱,陕北黄土高原地区和关中盆地为半干润,秦岭以南为湿润,常湿润仅在最南端镇巴县和镇坪县的小部分南部地区存在。