气候变化背景下榆林市参考作物需水量多时间尺度特征分析

【目的】研究气候变化背景下榆林市参考作物需水量的多时间尺度变化特征及其与各气象因子的相关性,便于衡量气候变化背景下榆林市水热资源的演变特征。【方法】根据榆林气象站1959—2014年逐日气象资料(平均地表温度、平均气温、蒸发量、平均气压、平均相对湿度、日照时间和平均风速等),采用彭曼公式、Mann-Kendall突变检验、小波分析及相关分析法研究了榆林市参考作物需水量多时间尺度变化特征。【结果】1959—2014年榆林站全年及四季参考作物需水量均呈增加趋势,线性倾向率分别为30.7、11.4、6.7、5.7、6.9 mm/10 a。全年参考作物需水量突变年份为1995年,春、夏、秋三季参考作物需水量均在1998年发生突变,冬季在1989年发生突变;全年及四季参考作物需水量的第一主周期分别为26、28、27、28、26 a,第二主周期分别为8、7、9、8、4 a,第三主周期分别为4、2、4、4、12 a;参考作物需水量与平均相对湿度、日照时间、平均气温、平均风速以及年平均地表温度的相关系数分别为-0.128、0.223、0.935、0.271、0.940。【结论】榆林站1959—2014年不同时间尺度的参考作物需水量均呈增加趋势,平均气温、日平均地表温度是影响榆林气象站ET_0的主要因素。     

五道沟地区“蒸发悖论”及成因探析

【目的】探讨五道沟地区"蒸发悖论"及成因探析。【方法】以位于五道沟地区的五道沟实验站气象场1970―2017年实测数据为背景资料。对蒸发量的年际变化趋势进行分析与预测,对其影响因素(风速、温度、日照时间、水汽压力差、降雨量、相对湿度)应用线性趋势法进行定性分析,应用熵值法进行综合评价,并深入探讨蒸发皿蒸发量趋势变化的成因。【结果】1970―2017年蒸发量呈明显下降趋势,下降速率为8.7 mm/a,运用灰色系统中的GM(1,1)模型与Verhulst模型对蒸发量的年际趋势进行预测,结果表明GM(1,1)模型预测效果更好。蒸发量与各气象要素的相关关系:风速、日照时间与蒸发量呈正相关关系,气温、相对湿度、降雨量与蒸发量呈负相关关系。1970―2017年间气温每10年平均升高0.25℃,水面蒸发每10年平均下降86.9 mm,该区存在"蒸发悖论"现象。线性趋势法与熵值法对各影响因素分析结果一致:风速>气温>相对湿度>日照时间>降雨量>水汽压力差,表明在全球气候变暖的大背景下,风速下降、相对湿度增加和日照时间减少是该区"蒸发悖论"现象的主要因素。日照时间的下降可能是气溶胶含量增多造成的;风速的下降可能与城镇化发展有关,风速减弱可能会引起气溶胶增多;相对湿度的增加,会导致日照时间的减少。【结论】五道沟地区"蒸发悖论"的成因可能是气溶胶量的增加,太阳辐射减少,蒸发量下降。     

京津冀地区参考作物蒸散量变化特征与成因分析

【目的】分析京津冀地区参考作物蒸散量(ET0)的变化特征及其影响因子。【方法】基于京津冀地区24个气象站1961―2016年的逐日气象资料,采用Penman-Monteith公式计算了各站及区域ET0,采用气候倾向率、Mann-Kendall突变检测、Morlet小波分析、敏感性系数等方法对京津冀地区ET0的时空变化及其影响因素进行了分析。【结果】1961―2016年,京津冀地区全年和四季ET0均呈下降趋势,在空间上表现出随海拔增加而减小的基本特征;全年和秋季ET0分别在1975年和2009年发生了由减少到显著减少的突变;全年、春季、夏季、秋季、冬季ET0的典型周期分别为7、11、16、19、19 a;ET0在年、春季、秋季、冬季均对相对湿度最敏感,在夏季则对最高气温最敏感。【结论】在全年、春季、秋季、冬季,风速的显著下降是ET0减少的主要原因,而在夏季,ET0减少的主要原因是日照时间的显著减少;ET0的在时间上变化不显著,是气候因子综合贡献率与ET0相对变化率差别较大的重要原因。     

清镇市1985—2015年气候变化特征分析与粮食产量相关性

【目的】明确清镇市1985—2015年气候变化特征与粮食产量的相关性。【方法】利用清镇市1985—2015年逐年平均气象数据(风速、海平面气压、降水、平均气温、日照时间、相对湿度、蒸发量),通过M-K检验、小波分析、HP滤波、RDA等方法,分析了气候变化特征及其与产量间的相关性。【结果】气温升高极显著,1994年、1997年出现突变,其他因子呈降低或减少趋势,日照时间突变最频繁;各因子振荡周期不一,变化周期以28 a最突出,目前除气温处于偏高期外,其他因子均处在偏低期;气候变化对粮食产值的影响有正有负,正影响最大值出现在2009年,在1990年和2011年负作用力达到最大。【结论】Monte Carlo Test表明,气候因子均与产量之间显著相关(P<0.05),粮食产量的43.3%能被选取的气候因子解释,气候产量与降水量、气温以及相对湿度正相关,与风速、海平面气压、蒸发量、日照时间负相关。     

昆明市气温日较差变化特征及其对作物生长的影响北大核心CSCD

【目的】探究气候变化对作物生长的影响。【方法】利用1961—2013年昆明市及其周边24个气象站点逐日最高和最低气温资料,计算了昆明地区的气温日较差(DTR),分析了DTR的时空变化特征及其与作物生长期(GSL)和作物产量的关系。【结果】1961—2013年昆明市年平均DTR呈显著减少趋势,减少幅度为0.134℃/10 a,通过M-K检验得到年平均DTR突变年份约为1986年,且1991年以后DTR呈极显著减小趋势,春季、秋季和冬季DTR呈减少趋势,其中春季DTR减少幅度最大,秋季DTR减少幅度最小,夏季DTR则呈上升趋势;不同时间段上DTR整体上呈现出由东南向西北递增的分布特征,且年平均、春季、秋季和冬季DTR减少幅度基本上呈东高西低的趋势,夏季DTR上升幅度较大的地区主要集中在中南部,减少幅度较大的地区主要集中在东南部和东北部;DTR与GSL基本呈负相关,且春季DTR变化对GSL影响较为显著;昆明市玉米气候产量整体呈增长趋势,且由中部向西北部和东南部气候产量增加趋势越来越显著,相对气候产量与不同时间段内的DTR呈显著或极显著相关。【结论】春季、秋季和生育期DTR减小,夏季DTR增大,均能够促进作物增产。     

昆明市气温日较差变化特征及其对作物生长的影响

【目的】探究气候变化对作物生长的影响。【方法】利用1961—2013年昆明市及其周边24个气象站点逐日最高和最低气温资料,计算了昆明地区的气温日较差(DTR),分析了DTR的时空变化特征及其与作物生长期(GSL)和作物产量的关系。【结果】1961—2013年昆明市年平均DTR呈显著减少趋势,减少幅度为0.134℃/10 a,通过M-K检验得到年平均DTR突变年份约为1986年,且1991年以后DTR呈极显著减小趋势,春季、秋季和冬季DTR呈减少趋势,其中春季DTR减少幅度最大,秋季DTR减少幅度最小,夏季DTR则呈上升趋势;不同时间段上DTR整体上呈现出由东南向西北递增的分布特征,且年平均、春季、秋季和冬季DTR减少幅度基本上呈东高西低的趋势,夏季DTR上升幅度较大的地区主要集中在中南部,减少幅度较大的地区主要集中在东南部和东北部;DTR与GSL基本呈负相关,且春季DTR变化对GSL影响较为显著;昆明市玉米气候产量整体呈增长趋势,且由中部向西北部和东南部气候产量增加趋势越来越显著,相对气候产量与不同时间段内的DTR呈显著或极显著相关。【结论】春季、秋季和生育期DTR减小,夏季DTR增大,均能够促进作物增产。     

青海湟水流域气温与降水时空变化特征

为了分析青海湟水流域气温与降水的时空变化特征,选取流域13个气象站点1959―2006年逐日降水与气温资料,用Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法研究了气温与降水时空变化特征。结果表明,流域多年平均年降水量在年内分配极不均匀,降水量在春季和冬季有增加趋势,夏季和秋季有减少趋势;降水量以2.13 mm/10 a的速率减少。流域多年平均气温和月平均气温均呈升高趋势,年平均气温以0.348℃/10 a的速率升高。降水和气温空间分布极不均匀,流域西北和东南地区降水量较少,中部地区降水量较多;流域多年平均气温自西北地区到东南地区逐渐升高。年降水系列的突变点在2001年,第一主周期为3 a,第二、第三主周期分别为8 a和15 a;年平均气温系列无突变点,第一主周期为25 a,第二、第三、第四主周期分别为8 a、15 a和3 a。     

新疆艾比湖流域潜在蒸散变化特征与成因分析

【目的】寻找新疆艾比湖蒸散主要影响因子。【方法】根据新疆艾比湖流域内6个代表气象站1960―2015年逐日气象数据,采用辐射校正的Penman-Monteith模型计算了潜在蒸散量(ET0),采用气候倾向率、Mann-Kendall法、Morlet小波分析等方法分析了ET0周期变化规律,同时基于通径分析原理的指标敏感性方法分析了ET0的变化成因。【结果】1960―2015年艾比湖流域年ET0多年平均值为956.1 mm,气候倾向率为-29.89 mm/10 a,呈显著下降趋势(p0.001);四季ET0表现为夏季春季秋季冬季,各季随年份序列均呈下降趋势,其中夏季ET0下降趋势最为显著,夏、春二季ET0对全年潜在蒸散的相对贡献最大;年ET0在1986年发生下降突变,降幅为10.52%。ET0在28 a的周期振荡最强烈,为时序变化的第一主周期,第二、三主周期分别为15 a和8 a;风速对ET0的通径系数为0.736,对回归方程估测可靠程度E的总贡献为0.577。【结论】风速下降是艾比湖流域ET0下降的主要因子,其次为相对湿度、净辐射、降水和最高气温。     

1968―2018年民勤地区参考作物需水量的年际变化特征及相关气象影响因子研究

【目的】研究民勤地区作物需水量的主要影响因子。【方法】基于民勤地区1968―2018年气象数据,利用Penman-Monteith公式计算了不同时间尺度的平均参考作物需水量ET0,分析ET0变化趋势,并与气象因子变化趋势进行相关性拟合。【结果】1968―2018年民勤地区年平均参考作物需水量呈波动上升趋势,最低值为1968年的3.15mm/d,最高值为2013年的3.72 mm/d,且参考作物需水量的上升趋势是从2003年开始最为明显;参考作物需水量与年平均最高气温、年平均最低气温、年平均气温、年平均相对湿度、年平均日照时间以及年平均风速的相关性比较显著,与降雨量和净辐射相关关系不显著。【结论】民勤地区的干旱状况目前处于平稳期,年平均最高气温和年平均相对湿度是导致民勤地区参考作物需水量年际变化的最主要的气象因子。     

不同土质条件下小麦生长期潜水蒸发量影响因素研究

【目的】揭示砂姜黑土与黄潮土条件下的气象因子和潜水埋深对小麦生长期潜水蒸发量的影响。【方法】基于五道沟实验站2010—2022年的逐日观测数据,采用相关分析和回归拟合方法,分析了砂姜黑土与黄潮土2种土质条件下的小麦生长期潜水蒸发量与7个气象因子之间的相关性,提出了潜水蒸发系数与0.2～5.0 m潜水埋深之间的非线性拟合函数。【结果】砂姜黑土潜水蒸发量与气象因子之间的相关程度从大到小依次为：地表温度、平均气温、水面蒸发量、日照时间、降水量、风速;黄潮土潜水蒸发量与气象因子之间的相关程度从大到小依次为：地表温度、日照时间、平均气温、水面蒸发量、降水量、风速。潜水蒸发系数与潜水埋深的非线性拟合结果表明,砂姜黑土小麦返青前呈逆函数关系(R²>0.95),返青后呈对数函数关系(R²>0.85);黄潮土小麦呈对数函数关系(R²>0.75)。【结论】砂姜黑土潜水蒸发量临界埋深(Z_m)介于2.0～3.5 m,黄潮土潜水蒸发量的Z_m介于4.0～5.1 m。本研究构建的模型满足精...     

中国粮食主产区主要气象因子时空演变特征及其对参考作物蒸散量影响

准确评估粮食主产区气象因子变化特征及对参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET0)的影响,对农田水文循环、区域农业水资源优化配置与高效利用等具有重要意义。利用中国粮食主产区258个气象站点1961―2013年的逐日气象资料,采用Penman-Monteith公式计算ET0,通过M-K趋势检验法、偏相关分析、多元线性回归计算贡献率等方法,分析了1961—2013年中国粮食主产区主要气象因子时空演变及其对ET0变化的贡献特征。结果表明,1961—2013年中国粮食主产区相对湿度、温度、降水在空间上由南至北呈降低趋势,而日照时间和风速则由南至北呈增高趋势;1961—2013年中国粮食主产区全区、温带湿润半湿润地区(I区)、温带干旱半干旱地区(II区)、亚热带湿润地区(III区)及暖温带半湿润地区(IV区)多年平均气温均呈增大趋势,平均风速、相对湿度、降水与日照时间均呈减小趋势;1961—2013年中国粮食主产区年内ET0均呈锯齿状下降,且ET0在四季呈现出夏季春季秋季冬季的特征;多年平均风速、气温、日照时间与ET0在全区及各分区总体均显著正相关(P0.05),而相对湿度与ET0在全区及各分区均极显著负相关(P0.01);1961—2013年中国粮食主产区全区及I~IV区气温、风速、相对湿度对ET0变化均具有较大贡献,其中相对湿度为I区、III区及IV区的主要气象驱动因子,其次为平均气温和风速;而II区ET0变化的主要驱动因子为风速,其平均贡献率WII(风速)为0.37;综上所述,中国粮食主产区主要气象因子变化特征与ET0的响应,均呈现出区域性、季节性差异。     

新疆地区近30年气候变化特征分析及预测

本文选用新疆部分地区一共7个站点1987—2016年的气温、日照时数观测数据资料,主要采用线性趋势分析法针对新疆地区近30年的气候变化特征进行分析,并对其未来发展区域进行预测,结果表明:1987—2016年新疆地区年平均气温以0.315℃/10a的速率呈现出一定的升温趋势。春季、夏季与秋季平均气温呈现出不同程度的升温趋势,而冬季平均气温则有所下降。其中春季增温最为显著,夏季次之,秋季增温最为平缓。     

江苏省参考作物蒸散量的时空变化及影响因素分析

【目的】参考作物蒸散量是水分循环和能量循环的重要组成部分,研究其变化特征及影响因素可以为该地区合理利用水资源,高效水分管理及农业生产布局提供参考。【方法】利用1961-2018年江苏省60个站点的风速、温度、相对湿度和日照时数等逐日数据计算了逐日蒸散量(ET0),并采用气候倾向率、敏感性分析、通径分析、贡献率分析等方法对江苏省ET0的时空变化及影响因素进行分析。【结果】①江苏省1961-2018年平均ET0为976.8 mm,区域整体ET0的变化幅度为-0.44 mm/10 a,共有28个站点ET0呈增加趋势(47%),主要分布在无锡以及苏州等苏南区域,共有11个站点ET0增加趋势显著(p<0.05),其中无锡、太仓、靖江地区ET0气候倾向率较大,分别为18.6、19.0、30.0 mm/10 a。共有32个站点ET0呈减小趋势(53%),主要分布在连云港、徐州、宿迁等苏北地区,共有16个站点ET0减小趋势显著(p<0.05),其中新沂、泗洪、灌南地区ET0减小趋势较大,分别为-19.2、-23.1、-23.2 mm/10a;②丰县(1 007.4 mm)、徐州(1 041.1 mm)以及西连岛(1 130.3 mm)区域为ET0的高值中心;③ET0对平均温度、日照时间、风速为正敏感,对相对湿度为负敏感,且ET0对相对湿度最敏感。平均温度、日照时间、风速、相对湿度与ET0决策系数分别为0.09、0.33、-0.02、0.29。敏感系数空间分布上,ST与SWS纬向分布特征都较明显;④贡献率分析表明,主要影响因素为风速的有22个站点,均分布在苏北地区,其中沛县、泗阳、新沂站风速对ET0变化贡献较大,分别为-13.44%、-12.52%、-12.49%,主要影响因素为相对湿度的有38个站点,主要分布在苏南地区,其中丹阳、靖江、昆山站相对湿度对ET0变化贡献较大,分别为18.47%、18.57%、20.87%,全区平均温度和日照时间不对ET0变化产生主要影响。【结论】苏北地区ET0变化的主要影响因素是风速,且风速贡献率为负,苏南地区ET0变化的主要影响因素是相对湿度,相对湿度贡献率为正。     

江西省锦江流域降水变化特征研究

为研究江西省锦江流域的多年降水特征,以流域的9个雨量站1957-2013年逐日降水资料为基础,对锦江流域不同地区的降水序列分别采用线性趋势、5 a滑动平均、Mann-Kendall趋势检验法,Pettitt突变检验法,累积距平,Morlet小波分析等分析方法进行研究。结果表明:①流域面上多年平均年降水量为1617.5 mm,空间分布为从上游到下游递减的特征,且每10 a以9.59 mm的趋势上升,其上升趋势主要受到中、下游的影响;20世纪90年代是锦江流域降水较多的年代,年降水量在统计年限内呈现出“偏少-偏多-偏少”的变化趋势。②季节降水量的空间分布与年降水量相同,各区域的降水量主要集中在春季,其次是夏季、冬季,秋季降水量最小;夏、秋、冬3个季节的降水量呈现上升趋势,春季降水呈现下降趋势,其中上游流域的春季、中游流域的春、夏两季的降水量的趋势变化均具有显著性,逐月降水量主要集中在4-6月,占年降水量的45.72%左右,6月降水量最大,而9-12月的降水量所占比例较小,各地区各月份所占降水百分比与流域面上相差不大。③在Pettitt检验中,各区域的春季、夏季、秋季的突变较为一致,分别为春季(1984年)、夏季(1991年)、秋季(1980年),其中中游流域的夏季突变还通过0.1显著性水平。年降水量及冬季降水量在不同区域的突变值较为分散;而从累积距平分析,年降水量其各区域较为明显的同一突变点为1991年,冬季降水为1986年。④锦江流域不同地区的年降水量主周期较为明显,均为31 a;次周期在13 a左右,但不明显。     

元谋干热河谷区近60年干湿状况和气温变化特征分析

为了探寻近60 a来干热河谷区干(平均湿度、相对湿度指数)热(气温)状况的变化特征,选取干热河谷区有代表性的元谋气象站采集的温度、湿度等微气象数据计算该地区参考作物腾发量和相对湿润指数,利用线性倾向估计法、Mann-Kendall法和滑动t检验法进行趋势和突变分析.结果表明:在年和四季尺度上,平均湿度呈上升趋势,四季平均湿度从大到小依次为夏季、秋季、冬季、春季,气候倾向率从大到小依次为冬季(1.99%/10 a)、春季(1.43%/10 a)、秋季(1.21%/10 a)、夏季(0.93%/10 a);四季平均气温和最低气温均呈现下降趋势,气温关系从高到低均为夏季、春季、秋季、冬季,气候倾向率关系从大到小均为春季、冬季、夏季、秋季;最高气温在春季最大且呈现微弱下降的趋势,年尺度和其他季度尺度上呈现上升趋势,冬季上升幅度最大.元谋干热河谷区朝着湿润降温的方向发展,干旱状况虽有所缓解,但依然严峻,冬季和春季是元谋抗旱的关键阶段.     

区域月降水量周期特征及影响因子分析

以三江平原粮食主产区—佳木斯地区1959-2014年月降水量和月平均气温、日照时数、平均相对湿度、平均风速和平均气压等数据为基础,采用小波变换、多元线性回归等方法分析了佳木斯地区1959年以来月降水量的周期特征以及与其影响因子之间的关系。结果表明:佳木斯地区月降水量具有明显的3个主周期,分别为12、288和480个月;影响月降水量的主要影响因子为平均相对湿度和平均气温,其次为平均气压和日照时数,最后为平均风速。研究成果可为三江平原粮食主产区雨水资源高效利用提供理论依据。     

松山区气象变化特征分析及对农业的影响

本文利用1991～2022年松山区平均气温、降水和日照时数观测资料,分析松山区气象变化特征,并探究了气候变化对农业的影响。结果表明：近32年来松山区平均气温以及春季、夏季、秋季平均气温均呈增加的变化规律,冬季平均温度呈减少变化趋势。松山区四季中年际间温差最大的季节为冬季,而松山区平均气温整体呈增温变化趋势主要是由春、夏、秋三个季节的气温变化共同造成的。1991～2022年松山区降水量变化大致表现为减少变化规律。松山区年内降水量存在显著的干、湿季之分,降水量最多的季节为夏季,占年平均降水量的67.08%;春季次之,占年降水量的15.50%;冬季降水量最少,仅占1.29%。近32年来松山区的年日照时数为增加的变化规律,四季日照时数分布比较均匀。松山区气温、降水以及日照的波动起伏会影响到农作物的生长发育、产量,尤其是气温的上升会加剧农业病虫害以及气象灾害的发生,给农业造成严重的损失。     

四川盆地降水量变化特征分析

基于四川盆地内8个雨量站1954—2010年的月降水资料,运用降水集度、线性回归分析、滑动平均法、距平百分率、Kendall秩次相关法、小波分析、Mann-Kendall检验法以及滑动t检验法,对四川盆地降水量年内分配情况、年和四季降水量变化趋势、周期及突变性进行了分析。结果表明,四川盆地降水量年内分配呈季节性变化;年及四季降水量均呈减少趋势,其中,年和秋季降水量减少趋势在95%置信区间内显著;年、秋季和冬季降水量变化周期较短,均小于10 a;春季和冬季降水量不存在明显的突变点,年和秋季降水量突变开始的时间分别为1985年和1997年,夏季存在2次突变,突变点分别为1979年和1997年。     

黄河上游可利用降水量及其变化特点分析

利用1951~2007年黄河上游水文气象站的月降水量和月平均气温资料,采用高桥蒸发量计算公式计算了各站历年逐月蒸发量,以水量平衡关系得到可利用降水量,据此分析了可利用降水量的空间分布和变化特点。结果表明近57年降水量呈减少趋势,气温呈逐步升高趋势;蒸发前期相对偏大,中期偏小,近期持续增强;可利用降水量分布趋势与降水等值线基本一致,但地区差异显著;全年总量不足同期降水量的一半;时间分配不均,以夏季最多,秋季其次,春季较少,冬季最少,其中95%集中在汛期5~10月;年际变化总体呈减少趋势,且有1951~1968年偏多、1969~1985年正常和1986年以来偏少之阶段性特点。     

气候变化下河北省宁晋县参考作物蒸散量变化趋势及敏感性分析

【目的】深入分析宁晋县气候变化及其蒸散发的变化,为该区域的作物种植管理和灌溉计划制定提供参考。【方法】根据1981—2018年河北省宁晋县气象站的逐日气象资料,计算了极端气候指数,并利用FAO56Penman-Monteith公式计算了参考作物蒸散量(ET0)。分析了各气象要素、极端气候指数和ET0的变化趋势,并利用敏感性分析找出影响ET0变化的主要气象因子。【结果】1981—2018年河北省宁晋县降水量无明显变化趋势,平均温度呈显著上升趋势,日照时间、相对湿度和风速呈显著下降趋势;极端高温指标呈上升趋势,极端低温指标呈下降趋势,极端降水指标无显著变化。【结论】相对湿度是ET0年均值主要影响因子;夏季对ET0月均值影响最大的气象因素为净辐射,其他季节,相对湿度对其影响最大;风速和辐射的降低不仅抵消了温度升高和相对湿度降低对ET0的正影响,还使得ET0呈下降趋势,但下降趋势不显著。