近50年贵州省气候生产潜力时空变化特征

利用1961-2010年贵州省81个气象站的逐日气温和降水资料、DEM数据,采用Thornthwaite Memorial模型估算了全省气候生产潜力,分析了气候生产潜力的时空变化特征以及地形因子和气候因素对其的影响。结果表明:近50年来,贵州省气候生产潜力在1363.9~1620.3g·m-2·a-1之间,就其变化趋势而言,气候生产潜力呈微弱上升趋势,上升速率为0.140g·m-2·a-1。气候生产潜力异常偏少年份多发生在20世纪60年代和80年代,而异常偏多年份在近50年中仅出现过1次(1972年)。区域分布差异性明显,基本上呈"三级阶梯式"分布,表现为由东南向西北逐渐减少,而且随着海拔升高,气候生产潜力逐渐降低,两者呈显著负相关。气候生产潜力受到气温和降水的双重影响,增温和增湿均有利于气候生产潜力的增加,但降水是限制气候生产力的主要因素。     

4种播期下西吉马铃薯气候生产潜力稳定性分析

马铃薯为宁夏西吉县发展经济的支柱产业,为了进一步提高其生产潜力、挖掘农业资源潜力,利用西吉县1988～2009年20 a气象资料,应用潜力递减法,分别估算了西吉县马铃薯4月8日、4月28日、5月18日、6月9日四种播期的气候生产潜力(终止日期分别为各种播期下马铃薯的收获期),并以4月28日播种情况为例分析其与实际产量的...     

天水冬小麦气候条件与生产潜力开发程度变化动态

对天水的渭北、河谷和关山区农业自然条件光温水进行了分析,并通过冬小麦实际和试验产量资料,对天水三个气候区冬小麦生产潜力开发程度、适宜开发程度和可开发程度进行了计算,分析了它们的年际变化规律.结果表明,天水地区和各气候分区年平均气温在20世纪的90年代初开始出现剧烈的增暖,增暖后时段(1991～2006年)的平均值比增暖前(1969～1990年)均高0.8℃～0.9℃;降水量的减少主要发生在20世纪90年代,其中,渭北区减少幅度较大;冬小麦在渭北区、河谷区和关山区生产潜力适宜开发程度和可开发程度都较高,排序为渭北区>河谷区>关山区,长远看还有很大的潜力可以挖掘,以渭北、河谷区域表现突出;天水及各气候区潜力开发程度、潜力适宜开发程度和潜力可开发程度的年际变化具有明显的区域差异,其大多数距平年际变化幅度,分别在-10%～10%、-15%～15%、-3%～3%之间波动;气候条件的变化对冬小麦生产潜力开发程度、适宜开发程度和可开发程度的年际变化影响十分明显,降水量的不足仍是限制冬小麦潜力适度开发的主要因子;提出了区域生产潜力适度开发对策措施.     

呼伦贝尔典型草原区牧草气候生产潜力评估

利用迈阿密模型和Tharnthwaite Memorial模型研究了呼伦贝尔典型草原区6个旗县牧草气候生产潜力,结果表明,牧草气候生产潜力在4925.500~5551.542 kg/(hm2.a),潜力较大,地区差异不很明显;最大潜力地区在降水量较多的陈旗以南一带,北部新右旗至满洲里一带的降水较少,气候潜力普遍偏低;牧草气候资源潜力的利用率陈旗以南地区为34.2%~37.9%,新右旗至满洲里一带为27.6%~30.9%,表明现实的生产力远未达到气候生产潜力,尚有很大潜力可以开发;与气温相比,降水量是限制该地区牧草气候生产潜力的主导因素,决定牧草气候生产潜力高低的关键因子是水热组合情况;在温度不变的情况下,降水每增加1 mm,牧草的生产潜力增加8.7111~14.0877 kg/(hm2.a);用气温、降水量与牧草气候生产潜力建立的6个县级单元气候评估模式均通过了0.01信度检验,模拟的平均相对误差均<5%,可以用于未来气候变化条件下呼伦贝尔草地生产力的评估研究。     

气候变化对新疆意大利蝗潜在分布的影响

意大利蝗Calliptamus italicus(L.)是新疆草原主要优势蝗虫之一,每年给新疆畜牧业经济带来严重损失,气候变化对其潜在分布影响的预测对其科学防治有重要意义。本研究采用意大利蝗的分布数据和生物气候数据,结合MaxEnt模型和ArcGIS软件,预测了BCC_CSM1.1气候模式下政府间气候变化专门委员会第五次工作报告(IPCC AR5)采用的RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种气候情景在2021-2040年(2030s)、2041-2060年(2050s)和2061-2080年(2070s)的意大利蝗新疆潜在适生区分布范围。结果表明:在BCC_CSM1.1的各情景下,意大利蝗适生区在北疆及天山一带分布格局基本保持不变,但高度适生区面积都有所增加,其中在天山和阿尔泰山地区,意大利蝗中、高度适生区范围将向更高海拔区域蔓延,在北疆阿勒泰地区高度适生区明显增加。极端水分条件和水热条件对意大利蝗在新疆潜在分布发挥主要作用,其中4月、10月、3月和11月降水量对意大利蝗在新疆潜在分布影响最大,因其直接影响土壤相对含水量和土壤温度,从而决定意大利蝗卵的存活量。     

全球气候变化背景下渭北旱塬气候变化及气候生产力研究

运用数理统计方法对渭北旱塬5市19个代表性气象站点1970—2010年的气温及降水量气象要素进行了统计分析,研究了全球气候变化背景下渭北旱塬气候变化及气候生产力对其响应。结果表明:渭北旱塬年、季平均气温均呈明显上升趋势,春季和冬季的升温幅度较大;年、季降水总量呈下降趋势,其中春季及秋季的降水量呈下降趋势,而夏季及冬季的降水量呈上升趋势;气候生产力呈增加趋势,未来暖湿型气候对作物生产最为有利,气候生产力平均增加12.1%,"冷干型"气候对作物生产最为不利,气候生产力平均减少18.3%。     

不同气候情景下中国东北与华北作物产量变化趋势模拟

采用意大利ICTP中心的区域气候模式RegCM3输出的多情景加权平均值简称REA情景和英国Hadley中心的区域气候模式PRECIS输出的A2和B2情景,结合WOFOST作物生长模拟模型,模拟研究了未来40 a(2011—2050年)气候变化对我国华北东北农作物产量的影响。模拟结果表明:从40 a平均结果来看,对于东北玉米区,三种气候情景资料下可能减产区域主要是东北三省的偏西南地区,其中减产高值区主要集中在吉林省的西部地区白城、通榆等地。对于华北冬麦区,REA情景下可能减产区主要是河北省的东部和山东省的东部,其中减产高值区主要集中在京津及其以东地区;A2和B2情景下可能减产区主要是河北省的中部和东部、山东省的东部以及河南省的南部偏南地区,其中减产高值区主要集中在天津及其以东地区和山东省的东部沿海地区。     

气候变暖背景下青海省春季干旱时空变化

基于1961-2018年35个气象台站观测资料,分析了青海省农牧区无雨日数、干旱次数时空演变特征,结果表明:①1961-2018年青海省春季平均气温呈升高趋势、降水呈增多趋势,无雨日数空间差异明显,其中,东部农业区、牧业区无雨日数总体无明显变化趋势。②近57 a,东部农业区轻旱、中旱、特旱发生次数均无明显趋势性变化,仅重旱略有增加,进入21世纪以来,东部农业区轻旱、重旱发生次数呈增加趋势,农业区各等级干旱次数呈南多北少的空间分布。③近57 a,青海省主要牧业区出现干旱总次数及不同等级干旱次数均呈减少趋势。其中,轻旱减少最为明显,而牧业区各等级干旱次数呈北多南少的分布。④青海省春季出现灾损的旱灾次数呈减少趋势,减少率为2.4次·(10a)^-1。其中,东部农业区出现灾损的旱灾次数最多。⑤近57 a青海省牧业区干旱发生次数在1981年前后存在明显的突变现象,而东部农业区无明显的突变现象。     

气候变化情景下基于MaxEnt的麦瘟病在全球及中国的适生性分析

麦瘟病是小麦生产上的一种毁灭性真菌病害, 过去仅在南美洲流行?2016年该病害在亚洲的孟加拉国首次出现, 给世界尤其我国小麦生产带来重大潜在威胁?本研究基于麦瘟病当前在全球(包括孟加拉国)的分布数据和生物气候数据, 采用MaxEnt生态位模型和ArcGIS软件, 预测了当前气候条件下麦瘟病在全球特别是在我国的潜在适生区, 以及RCP2.6?RCP4.5?RCP6.0和RCP8.5 4种气候变化情景下2030s?2050s和2070s麦瘟病在中国潜在适生区分布范围, 进而以刀切法分析了影响其分布的主要气候因子, 并采用ROC对预测结果进行检验?结果表明, 在当前和未来不同气候情景下, 麦瘟病在中国的中风险和高风险区面积将呈增加趋势, 未来情景下与当前气候情景下相比, 中风险和高风险区的面积比例增加范围为0.08%~1.63%, 其中温度和湿度条件对麦瘟病的潜在分布区影响最大?此研究结果对于我国麦瘟病的检疫和防控提供了技术支撑?     

气候变化背景下埃及吹绵蚧在中国的适生区预测

基于埃及吹绵蚧分布点的经纬度数据,利用最大熵模型MaxEnt软件对埃及吹绵蚧在中国当前和未来(2050年和2070年)的适生区进行了预测,为林业和海关检疫部门对埃及吹绵蚧当前与未来的防控与检疫工作提供重要参考依据。在本研究中,梳理并筛选了埃及吹绵蚧在国内外的分布点,通过优化MaxEnt生态位模型,预测了在当前气候和未来气候下埃及吹绵蚧在中国的潜在分布,通过统计软件计算了各种气候条件下的适生区面积,并对影响埃及吹绵蚧分布的环境因子进行了筛选和统计。预测结果显示,基于当前气候,埃及吹绵蚧在我国的潜在分布区包括华南全部地区、华中和西南部分地区,主要集中在我国经度98°E～123°E、纬度20°N～30°N的地区。未来气候条件下的适生区范围呈现增大的趋势;刀切法(Jackknife)显示,对埃及吹绵蚧分布影响较大的环境要素主要为降水量,同时模型计算了埃及吹绵蚧定殖所需的四项环境要素的适宜范围。结合实际踏查数据和文献资料,MaxEnt模型预测结果可信度高,精确预测了影响埃及吹绵蚧分布的环境因子及其适生区范围,对埃及吹绵蚧的研究具有重要意义。     

黄土高原气候与气候生产力对全球气候变化的响应

应用黄土高原7省51个代表性气象站1961～2000年主要气象要素观测资料,采用EOF和其他数理统计方法研究了黄土高原气候与气候生产力对全球气候变化的响应,结果表明：中国黄土高原年和各季节的平均气温均呈明显的上升趋势,增温速度大于全国同期增温速度;年降水量和作物生长季节降水量均呈下降的趋势;气候生产力呈递减趋势;未来“暖湿型”气候对作物生产最有利,平均增产幅度为5．9％,而“冷湿型”气候对作物生产最不利,平均减产幅度为6．3％。     

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.     

气候变化情景下桑螟在中国的潜在适生区分布预测

桑螟Diaphania pyloalis Walker 是桑树的最主要害虫之一, 具有暴食性、繁殖能力强等特点, 造成桑叶严重减产, 同时也有传播蚕病风险, 对蚕桑产业危害大。本研究采用最大熵(MaxEnt)模型, 选择政府间气候变化专业委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)第五次评估报告发布的代表性浓度路径4.5(RCP4.5)情景, 预测了桑螟在当前、2050年、2070年气候条件下适生分布区, 分析了影响D.pyloalis分布的环境因子及质心迁移轨迹, 为蚕桑产业发展规划提供理论依据。刀切法分析结果显示, 年平均气温(bio1)、昼夜温差与年温差比值(bio3)、最暖季度平均温度(bio10)、年平均降水量(bio12)、温度季节性变化标准差 (bio4)、最暖季度降水量(bio18)等6个环境因子是影响桑螟适生分布的主要环境因子。AUC(Area under receiver operating characteristic curve)值评估结果显示, 桑螟的AUC值为0.97, 模拟预测结果为极好, 满足精度要求。RCP 4.5情景下, 桑螟高适生区主要集中在江苏、浙江、四川、重庆、福建、广东、湖南、湖北等地, 未来气候因子将非常利于桑螟生存, 自然条件下桑螟种群将呈增长趋势。桑螟质心变化不大, 总体上北移, 处于湖南长沙、常德和岳阳三地。     

Agricultural irrigation requirements under future climate scenarios in China

 Projecting future water demand, especially in terms of agricultural irrigation demand, as well as identifying high-risk areas and establishing appropriate water demand management has become increasingly important in China. Climate scenarios provide opportunities to predict future irrigation requirements (IRs). We examined changes in IRs and agricultural drought in response to rising greenhouse gas concentrations in China using eight global climate models from the Intergovernmental Panel on Climate Change Fourth Assessment Report. In this research, Northeast China, the North China Plain and the Yarlung Tsangpo River Valley area in southeastern Tibet were estimated to receive more precipitation in the future, whereas Southeast and Northwest China, especially the Junggar and Tarim basins in Xinjiang Uygur autonomous region, will receive less precipitation. IRs will undergo a significant increase in summer (June–August), especially in July, whereas the smallest increase was predicted to occur in autumn (September–November). Middle rice was identified as the greatest contributor to the increase in total IRs. The areas predicted to experience significant increases in IRs include Northwest China (the Tarim and Junggar basins in Xinjiang Uygur autonomous region, the Hexi Corridor in Gansu province and the Guanzhong Plain in Shaanxi province), Southeast China (especially Fujian province), and Southwest China (Yarlung Tsangpo River Valley area in Tibet and the Sichuan Basin).     

未来气候变化对东北地区玉米单产影响的模拟研究

东北地区是我国具有战略意义的商品粮基地,研究气候变化对东北地区玉米产量的影响具有重要意义。采用区域气候模式与作物生长WOFOST模型相结合的方法,模拟了基准气候(BS,1961-1990年)和B2情景下2011-2050年东北地区的玉米单产,初步预测了未来气候情景下玉米单产的变化状况。结果表明:WOFOST作物模型能较好的模拟东北地区的玉米产量,模型检验结果表明,该模型对玉米产量的模拟在70%～80%年份里的模拟精确度在80%以上。模拟结果显示:未来10-20年内,东北地区北部大部地区玉米具有增产潜力,但就北地区整体而言,总体增产幅度较小。2030s和2040s东北地区大部受气候因素影响表现为减产。未来40年,受气候变化影响东北地区玉米单产总体表现为减产,减产幅度为9.5%。由于目前的研究结果存在未考虑农业生产的适应措施等局限性,可能会高估气候变化的负面影响。     

气候变化对黄河源区水资源的影响及未来趋势预估

利用黄河源区有关水文、气象台站观测资料,分析了黄河源区年平均流量变化与气候条件的响应关系,发现气温、降水及蒸发的波动变化对流量有很大影响,依此关系建立了流量预估模型;并根据气候模式输出数据经降尺度处理生成的未来气候情景,对未来源区流量进行了预估。结果表明:近49a间,源区气温呈波动上升态势;蒸发量显著增大,年均降水量没有出现明显的趋势性变化,但具有明显的年际和年代际振荡。源区流量的变化与降水量、气温及蒸发的变化之间存在显著的线性关系,近49a年来,由于气温的持续上升导致径流蒸散发损耗超过降水量的补给作用,源区流量总体呈减少趋势,但近几年随着降水量的增加而有所回升。未来两个时期(2020s、2050s)源区年平均流量为593.61m3/s和525.11m3/s,较气候标准期(1961年-1990年)分别减少14.9%和24.7%,据此,未来气候变化对黄河源区水资源的影响可能弊大于利,但仍具有较大不确定性。