新疆杏的气候生态适应性及花期霜冻气候风险区划

新疆杏产区的光、热、水、土等条件都能很好地满足杏生长、发育的需求,从萌芽到果实成熟期只需≥10℃积温2500℃·d,杏树就能正常开花结果。杏树开花、幼果形成期间的低温霜冻对杏的产量和经济效益有很大影响。天山以北冬季寒冷,杏树越冬保证率低,限制了其发展。用自然灾害风险分析原理,以霜冻灾损率为区划指标,把新疆杏产区划分为4个花期霜冻灾害气候风险区,分析了各区的霜冻发生频率和冻害程度以及发展杏产业的利弊条件。     

中国北方主产地苹果始花期模拟及晚霜冻风险评估

建立中国北方苹果主产地苹果始花期模型，分析苹果花期晚霜冻气候风险，为有效防御晚霜冻灾害对当地苹果生产的影响提供科学指导。该研究选取中国新疆的伊宁、阿克苏、黄土高原的万荣、白水、礼泉、陕州区和渤海湾的福山、熊岳分别代表中国3大苹果产区，利用各区代表站的苹果始花期资料和同期气象数据，建立并检验了不同站点苹果始花期模型，并利用该模型重建了1962－2019年苹果始花期，分析其时空变化特征。结合晚霜冻气象指标，对苹果花期晚霜冻气候风险进行评估。结果表明：1）苹果始花期模型能够在数据独立的情况下较准确地模拟各区代表站的始花期变化，新疆、黄土高原和渤海湾苹果产区内部检验的均方根误差分别为2.5～4.8、2.4～5.0、2.3～3.0 d，交叉检验的均方根误差分别为5.0～6.6、3.4～6.0和3.6～4.1 d。2）模拟得到的苹果始花期均呈显著提前趋势，趋势系数分别为-1.84～-1.04、-3.09～-2.62和-2.37～-1.88 d/10 a。3）不同区域苹果晚霜冻气候风险有着明显的差异。新疆和黄土高原果区苹果晚霜冻气候风险指数相对较大，其中伊宁最大达2.38，其次是万荣达1.81，而渤海湾果区的福山苹果晚霜冻气候风险指数为0。新疆和黄土高原果区苹果遭受晚霜冻的影响较大，渤海湾果区受晚霜冻影响最小。     

陕北仁用杏的花期霜冻气候风险分析及区划

根据仁用杏花期受冻温度指标，对陕北各县仁用杏花期不同等级霜冻发生频率及由此造成的损失进行分析；以霜冻灾损率为指标对该地区仁用杏花期霜冻灾害气候进行风险区划。这对陕北各县种植仁用杏时综合考虑其灾害风险程度具有参考价值。     

河北省苹果大风灾害风险评估

基于长时间序列的河北省142个国家级气象台站大风观测数据、历史苹果大风灾情统计资料、苹果生育期等数据,选择最优机器学习模型延长极大风速时间序列,利用对应站点的极大风速和灾情统计数据确定苹果两个主要生育期内不同等级大风灾害气象指标阈值,分析了苹果大风灾害时空分布特征,对苹果大风灾害的危险性、脆弱性、暴露度和防灾减灾能力等指标进行综合风险评估。结果表明：随机森林模型模拟精度较高,可以较好地延长极大风速时间序列;苹果花期−幼果期的大风灾害阈值为极大风速≥9.1m·s⁻¹,果实膨大-成熟期为极大风速≥7.9m·s⁻¹,并进一步划分了不同等级大风灾害等级,验证结果与历史记录有较高的一致性;苹果大风灾害每年发生次数呈先降后升的趋势,河北省西北部和沧州市东部大风灾害发生频次较高;苹果大风灾害较高和高风险区域较为分散,约占全省面积的20%,主要分布在张家口市东部、承德市东南部、衡水市中部和石家庄市东部等地。     

基于危害积温的枸杞花期霜冻指标试验

为得到枸杞花期受霜冻危害的温度范围,探究低温及其持续时间对枸杞花期的影响,利用人工霜冻实验箱于2016—2019年开展了枸杞花期霜冻模拟试验,统计了不同温度及其不同持续时间下枸杞花期3个阶段(花蕾期、初花期、盛花期)的受冻率,引入危害积温的概念进行了分析,结合霜冻灾害的实际情况对危害积温的公式进行了修订,建立了基于危害积温的枸杞花期霜冻指标,并利用野外实地调查结果对该指标进行了验证。结果表明,当气温降至-1℃时枸杞花朵未出现受冻迹象,降至-2℃时枸杞花朵开始出现受冻迹象,-8℃时受冻率达到100%,说明枸杞花期受霜冻危害的温度范围为-8～-1℃,在此温度范围内,温度越低、低温持续时间越长,花朵受冻率越高。枸杞花蕾的抗冻能力最强,初花次之,盛花最弱。修订后的危害积温公式对受冻情况的解释更加客观全面,计算结果与野外调查结果基本一致,建立的指标能够应用于枸杞花期霜冻灾害预报、预警以及评估。     

基于多因素模型重构陕西苹果主要物候数据序列

苹果生长发育受气象因素影响较大,陕西高低温灾害发生频率的增加对苹果的产量和品质有很大影响。物候期的确定是指导果业生产、进行灾害风险管理的重要依据。目前,物候期观测数据十分匮乏,通过构建物候模型可对历史物候期进行重构。在陕西的四个果区,分别选取物候资料记录相对全面的两个代表站点,礼泉和凤翔（关中果区）、旬邑和长武（渭北西部果区）、铜川和白水（渭北东部果区）、延长和洛川（延安果区）。在各果区的两个代表站点中,选取历史物候期记录时间序列更长的站点,利用SPSS软件对该站点物候期日序与所选气象指标进行逐步回归分析,建立多个单项或多项物候期预测模型,再通过回代检验和预测检验两种方法选取最优模型。采用平均绝对误差（MAE）、物候期模拟值与实际值相差0～3d的相对准确率（RA）评估检验结果,并选择最优模型。结果表明：（1）萌芽期模型MAE为0.8～2.4d,RA为84.6%～100%;花期模型MAE为2.5～3.4d,RA为55.6%～75%;果实发育期模型MAE为0.9～2.8d,RA为63.2%～100%;成熟期模型MAE为2.2～3.2d,RA为69.2%～72.2%;模型模拟效果由好到差依次为萌芽期、果实发育期、成熟期和花期。（2）重构1981−2019年延安果区、渭北东部果区、渭北西部果区和关中果区苹果萌芽期年日序分别为72−98、70−88、73−98和71−85,花期年日序分别为102−116、86−107、100−125和84−115;1981−2019年延安果区、渭北东部果区和关中果区苹果果实发育期年日序分别为114−122、89−118和87−117,成熟期年日序为260−301、276−297和224−348。（3）重构物候期的空间分布,1981−2019年延安果区和渭北东部果区萌芽期由东南向西北逐渐推迟,关中果区和渭北西部果区自西向东推迟;花期整体自南向北越来越晚;果实发育期从南向北逐步推迟;延安果区和渭北东部果区成熟期从东向西逐步推迟,关中果区和渭北西部果区自西向东逐步推迟。本研究构建的物候模型的模拟效果总体较好,所重构的苹果物候期数据序列可为苹果生产管理和灾害风险防范提供基础性支撑,对果树物候期模型的研发具有借鉴意义。     

天水蜜桃开花坐果期霜冻灾害气象风险评估

将天水蜜桃相对气象产量与开花坐果期＜0℃日最低气温、地表＜0℃日最低地温及其相应持续时间等相关气象因子进行逐步回归统计,得出该期霜冻灾害的主要气象风险因子为＜0℃极端最低气温和地表＜0℃最低地温与其持续日数之积,两因子影响权重分别达12％和88％.将其作为蜜桃开花坐果期霜冻灾害的主要致灾风险因子创建模型,计算灾情指数（Pki）,并以此作为灾害评估指标,对1991-2010年天水蜜桃开花坐果期霜冻灾害进行综合评估,分别与产量实况等级和霜冻灾害灾情调查等级进行对比分析,除2001、2005年外,其它年份实况与评估均完全一致,评估准确率较高.研究结果对有效应对天水蜜桃开花坐果期霜冻风险,提高蜜桃产量和品质具有指导意义.     

基于Copula函数的陕西苹果晚霜冻特征分析

为探讨利用Copula函数在站点尺度上对苹果晚霜冻进行特征分析的适用性，该研究首先基于陕西省苹果主产区7个气象站点1971－2018年的逐日最低气温（Tmin）数据集，提取出晚霜冻事件的历时和强度两个特征变量。然后，基于6种不同的Copula函数构建晚霜冻特征变量的联合分布，并进行拟合优度评价。最后，利用优选的Copula函数分析晚霜冻发生的概率及重现期。结果表明：陕西苹果产区各站点1971－2018年受晚霜冻的影响在空间分布上由东南向西北方向加重，各站点晚霜冻的历时和强度之间均具有显著的正相关关系。当晚霜冻强度和历时增大时，其联合累积概率也相应增大，且增大趋势变缓。各站点联合重现期代表的"或"事件比同现重现期所代表的"且"事件更容易发生。当单变量重现期取值较小时，可将联合重现期和同现重现期视为单变量重现期的两种极端情况，对其实际范围进行估计。总体而言，陕西苹果产区各站点发生长历时且高强度晚霜冻事件的概率较小，但是位于延安果区的站点相较于其它果区站点更容易发生高强度或长历时的晚霜冻事件，以及高强度长历时同时发生的晚霜冻事件，需要重点加以关注。该研究可为陕西苹果产区在站点尺度上应对晚霜冻灾害提供理论依据。     

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...     

陕西果区苹果花期冻害农业保险风险指数的设计

围绕苹果政策性农业保险对气象服务的需求,统计分析了陕西果区苹果花期物候和最低气温资料,确定了主要果区苹果花期冻害风险时段:延安和渭北西部果区为4月10-30日,关中和渭北东部果区为4月1-20日。结合有关文献和调查资料,依据低温强度,提出陕西苹果花期低温冻害农业保险的三个等级即低风险等级(TD≤0℃),中风险等级(TD≤-2℃),高风险等级(TD≤-4℃)和不同等级的风险指数空间分布特点:各级风险指数均以延安果区为最高,渭北西部果区次之,渭北东部和关中果区风险指数明显偏低。结合种植环境的复杂性和灾害等级的不确定性,提出了农业保险参保指数指标为:10%参保风险指数80%。结合参保风险指数指标及首先关注高风险等级原则,对主要果区参保等级进行了分区评估:延安果区参保等级为高风险等级和中等风险等级,渭北西部果区参保等级以中等风险等级为主,渭北东部和关中果区参保等级以低风险等级为主。     

华北地区冬小麦主要气象灾害风险评价

为了对华北地区冬小麦生育期内遇到的主要气象灾害(干旱和干热风)的综合风险进行评价,根据气象灾害发生机理及区域环境特征建立危险性、暴露性和脆弱性评价模型,并构建综合风险模型,具体分析各地区综合风险的大小及主导风险因子,该文利用华北地区48个农气站冬小麦发育期资料(1981-2010年)和气象资料(1961-2010年)以及近50 a产量资料,将冬小麦全生育期划分为前期(播种期-起身期)、中期(拔节期-开花期)、后期(灌浆期-成熟期)3个阶段,并充分考虑了底墒形成期(播种当年7-9月)内的降水,分别基于水分亏缺指数和加权干热风日数构建了干旱、干热风等级指数,对华北地区冬小麦干旱、干热风灾害以及综合气象灾害风险进行分析。结果表明:危险性、脆弱性和暴露性的权重分别为0.3272、0.3116和0.3612。华北地区冬小麦农业气象灾害风险值有2个高值中心,一个位于冀鲁豫交汇处,一个位于河北省泊头、黄骅等地,风险值由中心向四周逐渐降低。根据该文构建的综合风险评估模型,将华北冬小麦种植区划分为5个不同风险等级区。评价结果具有较强的针对性,可以为华北各地区农业气象灾害风险管理提供参考。     

基于作物生育期灾害敏感指数的旱灾粮食减产量研究

我国是自然灾害频繁发生的国家,自然灾害造成不同程度的粮食减产,是粮食安全的潜在风险源。该文以旱灾为主,将全国各地区作物生育期、不同旱灾强度、发生时间及发生次数进行耦合分析,研究其耦合规律及主要粮食作物在各生育期对灾害的敏感性,并据此计算我国不同地区旱灾减产量并进行风险评价分析。研究表明,冬小麦的返青、乳熟和成熟期,春小麦的分蘖、乳熟和成熟期,玉米的三叶、七叶和成熟期以及水稻的返青、孕穗、乳熟和成熟期均是防灾减灾的关键期,应该加强农田管理,减少灾害损失。旱灾对我国粮食主产区影响较大,粮食减产风险防范关键区主要分布在黄淮海区、长江中下游区。     

北方苹果干旱触发判识方法

基于小样本历史灾害数据和长序列气象、林果生长数据的林果灾害判识,对目前历史灾害数据匮乏的林果等经济作物气象灾害研究具有重要意义。该研究以中国陕西省富士系苹果干旱灾害为例,利用气象资料、苹果干旱灾情史料和富士系苹果发育期资料,充分考虑苹果不同发育阶段的水分需求和降水供给情况,以及前期水分盈亏状况对当前发育阶段苹果生长的影响,在水分盈亏指数计算的基础上,构建苹果干旱指数。通过概率分析、K-Means聚类、欧式距离等方法,厘定陕西省富士系苹果的干旱触发阈值。采用致灾因子序列对比分析、预留样本验证相结合的方法,验证苹果干旱触发阈值有效性。结果表明：1）苹果干旱触发阈值分别为：苹果果树萌动-萌芽期0.87,萌芽-盛花期0.84,盛花-成熟期0.73;2）基于阈值提取的苹果干旱年份的干旱指数序列与历史灾害样本干旱指数序列具有同一性;预留独立样本指标判识准确率为85.58%;典型站点长时间序列检验判识结果准确率为80.95%。研究结果可为林果灾害指标研究提供技术支撑。     

陕西红富士苹果气候品质指标及认证技术

利用2016年和2017年陕西红富士主栽县11个定点采样果园物候及品质调查数据,采用多元逐步回归法和加权求和法,建立苹果单项气候品质指标模型、果品气候品质分级指标及果品气候品质评价指数,以期为开展陕西红富士苹果气候品质认证提供科学依据。结果表明：陕西红富士苹果单果重、硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量与膨大期降水量、幼果期日较差、着色成熟期平均最低气温及着色成熟期降水量呈显著正相关关系（P＜0.05）,果径与全生长季平均气温呈显著负相关关系（P＜0.05）;特优级红富士苹果的气候品质指标为幼果期日较差＞7.9℃,膨大期降水量≥134.9mm,着色成熟期平均最低气温≥6.1℃,着色成熟期降水量≤79mm,全生长季平均气温≤17.5℃;陕西红富士苹果气候品质评价指数CQEI的预测准确率为86.7%,可用于实际认证业务。     

基于云模型的黄河故道砀山酥梨气候适宜性分析

选取黄河故道砀山酥梨代表性产地砀山县为样点,利用梨树物候期长期定位观测资料和气象监测数据,基于云模型理论建立了光、温、水气候适宜度。采用加权综合法和几何平均法,确定不同物候期和年际气候适宜度。结果表明,日照适宜度可由左半云,气温与降水适宜度可由梯形云来刻画。综合气候适宜度与梨果实际单产、气候产量和单株产量的相关系数分别为0.4452(P0.05)、0.3734和0.5620(P0.01)。1961-2015年,砀山酥梨气候适宜度变化趋势不明显,但1961-1989年和1990-2010年分别为气候适宜度偏高与偏低时段,1987年为气候适宜度累计距平最大年份。研究期间,气温适宜度呈极显著增加趋势,每10a约增加0.0274。日照与降水适宜度无明显变化趋势,降水适宜度平均值比日照和气温适宜度低,且变异系数是日照和气温适宜度变异系数的4倍。各物候期气候适宜度未呈现趋势性变化,但萌芽期和花期的气候适宜度偏低,在0.50~0.53,且变异系数较大,在45.0~57.0。其它物候期气候适宜度和变异系数相对偏小。在气候变化背景下,气温升高对梨果生长有利,砀山酥梨生产中应加强萌芽-花期的管理,以增强梨树的气候适宜性。