气候变化对中国农业旱灾损失率的影响及其南北区域差异性

在全球变暖背景下,干旱灾害对中国农业生产的影响日益严重,然而由于旱灾损失的复杂性及其显著的区域差异,至今对中国农业旱灾损失规律及其影响机制的认识十分有限。文中利用1961年以来中国农业干旱灾害的灾情资料和常规气象资料,系统分析了近50年来中国农业干旱灾害不同受灾强度分布比率和综合损失率等指标的变化趋势及其在北方和南方的区域差异,研究了20世纪90年代的气温突变对农业旱灾损失率的影响特征,探讨了农业旱灾综合损失率对气温和降水等气候要素变化的依赖关系及其在气候空间的分布特征。结果发现,在气候变化背景下,近50年来中国农业旱灾综合损失率平均每10 a约增加0.5%,风险明显增大。而且,北方综合损失率每10 a约增加0.6%,高出南方1倍,风险增大的速度明显比南方快;北方农业旱灾几乎在很宽松的气温条件下就可以发生,而南方更多发生在气温较高的年份。并且,在气温突变后,变化趋势明显加剧,全中国综合损失率约增加了0.9%,风险明显增高;而且北方综合损失率的增值高达1.8%,是南方的4倍还多,气候突变对北方农业旱灾风险的影响明显比南方更凸出。综合损失率在北方对降水变化的响应要更敏感,而在南方对气温变化的响应更敏感。同时,关键影响期降水对综合损失率的影响比全年降水影响更显著;北方的关键影响期作用比南方更凸出。这些新的科学认识对中国农业旱灾防御具有重要意义。     

基于信息扩散方法的中国西北地区春季沙尘暴灾害风险分析

通过收集大量沙尘暴灾情资料,整理出我国西北地区春季沙尘暴造成的经济损失及农业损失数据,采用基于信息扩散理论的风险评估方法对因灾造成的经济和农业损失风险分别进行了分析.结果表明:①在春季沙尘暴发生日数总体减少的气候背景下,沙尘暴造成的经济和农业损失均呈现出上升的趋势.②经济损失风险高值区主要分布在阿拉善、锡林郭勒、塔里木、阿勒泰、塔城及吐鲁番地区.农业损失风险高值区主要分布在吐鲁番、阿克苏、和田、瓜州、阿拉善地区.     

Climatic aftermath of the 1815 Tambora eruption in China

The 1815 eruption of the Tambora volcano led to the “Year without a Summer” and caused serious crop failure and famines in 1816 across Europe and North America. However, few reports are available on Tambora’s influence in China despite the region’s susceptibility to monsoonal volcanic perturbation. This study presents a systemic analysis of the climatic and related social responses to the Tambora perturbation in China, by using two independent lines of proxy records and projecting the responses on top of the impacts averaged over all tropical eruptions of the past millennium. Both the tree ring and Chinese documentary proxies show that Tambora induced a cold excursion, which caused severe frost damage, snow and ice accumulations that are uncommonly seen in southern China. Cold temperature tends to cause drought by suppressing evaporation and monsoonal circulation—a hydroclimate response that is evident in the tree-ring-based Monsoon Asia Drought Atlas but largely missing in a multiproxy precipitation reconstruction. Historical records of drought, flood, frost, and famine also show fairly mild responses outside southern China, which may be partially due to the insensitivity of documentary records to the Tambora-induced perturbation, or the cold background climate set up by the low solar insolation of the coincident Dalton Minimum and a preceding unknown eruption in 1809. The results presented here provide new insights into the spatial extent and characteristics of the Tambora perturbation, by providing a systematic evaluation of the climatic aftermath in China in parallel to that in Europe and North America. They also argue for the integral use of multiple proxies from different regions of the world to gain a better understanding of the climatic impacts for individual volcanic eruptions.     

基于3种遥感指数的东北春玉米干旱识别对比

以东北春玉米为研究对象,探究利用植被光合特性的日光诱导叶绿素荧光(solar-induced chlorophyll fluorescence,SIF)指数、近红外-短波红外波段构建的归一化差值水分指数(normalized difference water index,NDWI)和可见光-近红外波段构建的归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)识别东北春玉米干旱的准确度和敏感度。研究发现:SIF指数、NDWI和NDVI对干旱识别准确度均超过80%,其中重度干旱准确度超过94%,且在春玉米苗期表现最佳;3种指数对比可知,SIF指数在春玉米干旱识别的准确度和敏感度方面均最佳,分别为89.27%和81.65%,NDWI敏感度次之,NDVI最差。表明基于光合特性的SIF指数在识别东北春玉米干旱方面优于基于地物光谱特性所构建的植被指数。     

2005年我国天气气候特征和主要气象灾害

2005年，我国年平均气温较常年偏高，降水量较常年偏多。年内没有出现大范围、长时间的严重干旱，旱情较常年轻；但华南南部出现严重的秋冬春连旱，云南发生近50多年来少见的严重春旱，西北东北部以及内蒙古等地发生夏秋连旱，江南西部、华南西部一度秋旱明显。汛期，暴雨洪涝灾害较常年偏重，西江、闽江、淮河流域及湖北、湖南、四川、辽宁等地发生严重暴雨洪涝灾害，渭河、汉江流域秋季出现特大洪水。年内有8个台风和热带风暴登陆我国，台风强度大、影响范围广、灾情重，台风灾害损失为1997年以来最严重。大风冰雹、龙卷风、雷击等强对流天气频繁，局地灾害损失较严重，总体灾害较常年重，但比上年轻。另外，年初南方部分地区发生严重低温冻害和雪灾，年末山东等地出现严重雪灾。全国春季平均沙尘日数为近50年来同期最少。     

利用条件植被指数评价西藏植被对气象干旱的响应

基于2000—2014年4—10月西藏气象站遥感干旱指数 (条件植被指数,VCI) 和气象干旱指数 (标准降水指数,SPI) 之间的相关性,评估植被对气象干旱的响应特征,通过分析气候环境要素对响应特征的影响并归纳相应规则,获取西藏地区植被对气象干旱有明显响应的区域分布。结果显示:VCI与12周时间尺度的SPI具有较强相关性,说明西藏地区植被生长对降水的响应大约滞后12周;植被对气象干旱响应不敏感的原因主要包括气候极度干燥或极度湿润、土地覆盖类型为森林、年平均归一化植被指数 (NDVI) 值过小、多年NDVI变化标准差过小、有降水之外的其他水源补给等;基于对区域气候环境要素特征的分析,可以得出西藏中部偏南地区植被对气象干旱有明显响应,主要包括拉萨地区、山南地区北部、日喀则地区东部、那曲地区中部和西南部、阿里地区的东南部。     

棉田干旱指标研究进展

干旱是影响作物生长发育的主要非生物胁迫因素之一,水分亏缺所造成的危害超过了一切逆境因子的总和,严重影响作物产量及农业生产。作为全国重要优质棉区之一的新疆,干旱及水资源缺乏也成为棉花产业发展的重大限制因素之一,棉花种植几乎完全依赖灌溉,而棉花或棉田是否需要灌溉,可根据土壤含水量以及植株本身受旱程度特征等指标来判断。本文从棉花干旱形态变化、生长发育进程、生理生态特征、产量结构差异、土壤水分变化、气象干旱等不同方面对绿洲棉田干旱指标研究的现状和进展进行总结,并对进一步开展滴灌模式下棉田干旱发生发展过程以及干旱敏感性指标研究提出建议。     

State of China's Climate in 2020

2020年,全国平均气温10.25℃,较常年偏高0.7℃;全国平均降水量694.8毫米,比常年偏多10.3％.总体上涝重于旱,夏季南方地区发生1998年以来最严重汛情,暴雨洪涝灾害重;干旱呈区域性阶段性特征,灾害损失偏轻;春夏季节转换早,高温出现早,极端性强,夏季南方高温持续时间长;登陆台风偏少,影响时段和地域集中;冷空气影响范围广,局地降温幅度大.与近十年平均值相比,气象灾害造成的农作物受灾面积和死亡失踪人口明显偏少,直接经济损失略偏多.     

The Potential Impact of Global Warming on Hail Losses to Winter Cereal Crops in New South Wales

This study was undertaken to determine the impact of potential global warming on the magnitude of hail losses to winter cereal crops within two areas situated on the western slopes of New South Wales, Australia. A model relating historical crop hail losses to climatic variables was developed for each area. These models included seasonal measures of vertical instability, low-level moisture and the height of the freezing level. In both areas, windshear was not found to be an important factor influencing seasonal crop hail losses. The two crop hail loss models were then used in conjunction with upper-air climatic data from three single mixed-layer global climate models (GCMs). Each GCM was run for 1 × CO₂ conditions and for 2 × CO₂ conditions. The enhanced greenhouse effect on climatic variables was taken to be the difference between their values for these two runs. Changes to climatic variables were then translated directly into changes in the percentage value of the winter cereal crop lost due to hail. In both areas, the three GCMs agreed concerning the direction of change in each of the variables used in the crop hail loss model. GCM simulations of the greenhouse effect resulted in a decline in winter cereal crop hail losses, with the exception of one GCM simulation at one location where losses increased slightly. None of the changes due to the enhanced greenhouse effect, however, were significant owing to a large observed seasonal variability of crop hail losses. Also, the simulated seasonal variability of crop hail losses did not change significantly due to the enhanced greenhouse effect. These results depended on two important assumptions. Firstly, it was assumed that the dominant relationships between climatic variables and crop hail losses in the past would remain the same in a future climate. Secondly, it was assumed that the single mixed-layer GCMs used in the study were correctly predicting climate change under enhanced greenhouse conditions.     

内蒙古地区农业干旱检索查询及旱情实时监测系统

针对内蒙古地区农业干旱的特点和旱灾发生频繁的现状，以及干旱对当地农业生产所造成的严重影响，利用地理信息系统(GIS)、Visual Basic和Access等技术方法，编制了内蒙古农业干旱检索查询及旱情实时监测系统。该系统建立了历史上农区干旱信息、农区干旱指标和作物生长季(4～9月)的基本气象资料、干旱实时监测信息等数据库，实现了历史上农区干旱信息(干旱出现年份、发生季节、出现强度、出现区域、受损情况等)的综合检索查询和实时气象资料的自动采集，具有监测信息的统计、检索、旱情分析评估等功能，能实时有效地监测干旱灾害的发生、发展，并提供逐月旱情评估、任意时段旱情分析和不同年份旱情的比较分析，可为相关部门抗旱决策提供可靠的数据资源。     

2001—2020年中国洪涝灾害损失与致灾危险性研究

利用最新的全国洪涝灾害损失资料以及气象站点降水观测资料,研究了2001—2020年中国洪涝灾害损失的演变特征及其与降水的关系。结果表明：2001—2020年,我国洪涝灾害造成的年均受灾人口超过1亿人次,直接经济损失1678.6亿元。尽管洪涝灾害造成的全国直接经济损失有增加趋势,但全国农作物受灾面积、受灾人口、死亡人口、损坏房屋以及直接经济损失占国内生产总值的比例均呈减少趋势。从空间分布来看,长江流域上中游地区及黑龙江、河北、甘肃、广西等地是洪涝灾害损失较为严重的地区。全国大部分地区死亡人口和损坏房屋呈减少趋势,直接经济损失呈增加趋势,而受灾人口和农作物受灾面积呈北增南减的变化趋势。近10年,我国北方大部分地区除了死亡人口外其余各项损失均较上个10年增加,其中黑龙江和河北增加幅度较大。同时,近10年我国北方大部分地区降水量增加,尤其是黑龙江、河北等地暴雨量和暴雨日数增加幅度较大,加剧了相对脆弱的北方地区的洪涝灾害风险。     

东北地区玉米不同生长阶段干旱冷害危险性评价

利用东北地区35个农业气象站1961—2010年气象资料、玉米产量资料和1981—2010年玉米生育期资料,选用合适的干旱指标和冷害指标,结合自然灾害风险理论建立了灾害危险性评价模型。基于灾害判别结果和历史灾情资料,从典型灾害年中提取不同灾种的影响差异,构成权重系数,对东北地区玉米不同生长阶段和整个生育期干旱、冷害危险性进行评价。结果表明,东北地区干旱、冷害危险性在玉米生长前期(出苗—拔节阶段)主要集中在东北地区东南部,此阶段主要以冷害为主;而在玉米生长后期(抽雄—成熟阶段),风险高值区转移到西部,此阶段以干旱为主。生长前期和生长后期对整个生长阶段危险性的贡献值分别为0.3473和0.6527。东北地区的主要气象灾害正逐渐从冷害向干旱转变,冷害发生的频次逐渐减少,而干旱发生的频次快速增多,影响的范围也迅速增大。     

华北地区农业干旱预测模型及其应用研究

对华北地区冬小麦进行了水分胁迫实验，确定了冬小麦光合作用速率对水分胁迫的响应曲线，提出了农业干旱指数和农业干旱预警指数两个基本概念，在此基础上建立了具有明确生物学机理的华北农业干旱预测数值模式。对北京、石家庄、郑州和济南1998年至2000年432旬的农业干旱模拟结果表明:农业干旱预警定性准确率为90.7%，定量准确率在87.5%左右；此外，模拟表明模式也可以对区域农业干旱进行准确有效的预测。利用1961~2000年气象资料对北京等地区历年农业干旱进行数值分析，结果表明:不同于大气干旱，在自然气象条件下，北京等地区作物生长期内几乎每年都存在农业干旱现象，特别是冬小麦灌浆至成熟期每年均存在一次较为严重的农业干旱胁迫过程，但农业干旱胁迫程度年际间存在一定波动，功率谱分析表明其具有3~6年的周期变化规律。对平均气候状况下华北地区农业干旱进行了时空动态分析，结果发现在自然条件下，华北大部分地区冬小麦4月下旬至5月下旬，即大约在冬小麦开花、灌浆至成熟期，农业干旱胁迫指数存在一种自然的逐渐加强的动态过程，这与华北地区的农业生产实践是基本一致的。     

The effect of climatic variations on agricultural risk

The thesis of this paper is that impacts from climatic change can be evaluated effectively as changes in the frequency of short-term, anomalous climatic events. These can then be expressed as changes in the level of risk of impact from climatic extremes. To evaluate this approach, the risk of crop failure resulting from low levels of accumulated temperature is assessed for oats farming in southern Scotland. Annual accumulated temperatures are calculated for the 323-year-long temperature record compiled by Manley for Central England. These are bridged across to southern Scotland and, by calculating mean levels of risk for different elevations, an average risk surface is constructed. One-in-10 and 1-in-50 frequencies of crop failure are assumed to delineate a high-risk zone, which is mapped for the 323-year period by constructing isopleths of these risk levels. By redrawing the risk isopleths for warm and cool 50-year periods, the geographical shift of the high-risk zone is delineated. The conclusion is that relatively recent and apparently minor climatic variations in the United Kingdom have in fact induced substantial spatial changes in levels of agricultural risk. An advantage of expressing climatic change as a change in agricultural risk is that support programs for agriculture can be retuned to accommodate acceptable frequencies of impact by adjusting support levels to match new risk levels.     

安徽省旱涝灾害及其对农作物产量影响

通过对建国以来安徽省多种农业气象资料分析，采用Z指数方法建立安徽省旱涝灾害气候判别指标，分析安徽省旱涝灾害发生规律。结果表明:1961—2000年安徽省有13年偏涝、13年偏旱；分区域看，淮北旱多于涝，沿淮、江淮、江南旱涝相当，沿江、大别山区涝多于旱。通过水稻（一季稻）、小麦典型旱涝年灾损率与发育期间气象条件、旱涝程度的对比统计分析，建立了分区水稻、小麦旱涝灾害损失评估模型和指标。春季涝渍灾害是影响安徽省冬小麦产量的主要灾害，其对冬小麦产量的危害程度远大于干旱，尤以4—5月发生的涝渍影响最严重，极重涝渍灾害的减产损失可达4成以上。同时重点研究了春季渍害对冬小麦产量的影响，提出改进的涝渍强度指标Qw，并进一步综合分析作物的敏感性和区域脆弱性对灾损率的影响。对1961—2000年冬小麦灾损率进行的敏感性和脆弱性订正表明，订正后拟合误差平均值和差异变率都明显降低，灾损评估精度得到提高。     

近百年来中国的严重气候灾害

根据１８８０～１９９７年的各种气候序列,研究了１１８年中的严重气候灾害．这里严重有两重意义,首先是影响面广,其次是强度大．因此只研究了冷冬、冷夏、多台风、全国多雨、干旱及长江与黄河多雨、干旱等９种气候灾害．以大约１０年一遇为严重灾害,以３０～４０年一遇为异常灾害．给出各种灾害出现的年份,扼要地分析了各种灾害出现的规律及可能的形成原因．     

不同方法在湖南省早稻产量动态预报中的比较

为了提高产量趋势预报的准确性和定量预报的准确率,利用1962—2002年气象、早稻产量和田间观测资料,建立基于气候适宜度、关键气象因子、作物生长模型的湖南省早稻产量动态预报方法,进行回代检验;并利用2003—2012年资料进行预报检验。分析表明:3种方法的预报准确率比较接近,平均在93.8%以上;基于气候适宜度预报方法的趋势预报准确性最高,较基于关键气象因子的预报方法高4%~6%;基于作物生长模型预报方法的误差5%以内样本百分率最高,较基于气候适宜度的预报方法高2%~20%。研究结果为湖南省早稻产量动态预报筛选出了较优的方法,即产量趋势预报选用基于气候适宜度的方法,定量预报选用基于作物生长模型的方法,同时可供我国其他早稻区的产量动态预报方法研究借鉴。     

采用青海两个树木年轮年表重建局地过去降水的初步分析

本文依据青海乌兰、班玛两个经过精确定年的树木年轮年表，通过响应函数计算，求得逐月的气候因素对轮宽生长的贡献。在贡献显著的时区内，经由相关计算确立最佳重建时段，选取预报因子，再用逐步回归方法建立方程来重建过去气候。分析表明在重建时段内的两地降水变化，均有明显的多雨期和少雨期，同时存在显著的周期现象。     

基于多尺度SPI的中国南方大旱监测

用标准化降水指数(SPI)对2003年南方大旱发生、发展、持续、缓解进行全过程监测。2002年12月—2003年5月中国西南地区东部以及华南南部两广交界一带发生冬春连旱,其中西南地区东部冬旱最为严重,华南南部一带春旱最为严重。入夏以来南方大范围地区6—12月逐月均表现亏水,尤以7、8、10月亏水面积最广,强度最大。2003年6—12月长江以南大范围地区持续夏秋冬三季连旱,旱情极为严重,局部地区出现极端干旱,而长江以北则持续偏涝。2003年3月—2004年2月全年属于典型的"南旱北涝"型分布。基于多尺度SPI进一步统计南方地区1951—2007年历史上严重的夏秋冬季连旱事件。结果表明1980s以前发生过3次,分别是1956、1967、1978年,每11 a出现一次;1980s以后仅2003年发生1次。而这4次连旱的强度却是一次高于一次。     

棉花吐絮收获期连阴雨灾害风险区划

为了进一步提高棉花生产中吐絮收获期连阴雨灾害的应对处置能力和水平,采用陕西关中棉区42个气象站1970—2010年的8月下旬至10月中旬逐日降水资料,同期的棉花灾情资料,经济资料和地理信息资料,基于GIS技术,针对影响陕西棉花吐絮成熟收获期的主要灾害——连阴雨进行风险区划研究,以期充分利用气候资源,避开不利气候条件,提高应对连阴雨灾害能力。结果表明:陕西关中棉花吐絮成熟收获期连阴雨灾害的高风险区和中等风险区在宝鸡市和西安南部沿秦岭北麓的周至、户县、长安和蓝田,不利于大面积种植棉花。关中东部渭南市、咸阳大部分区县,西安的临潼、阎良、高陵县,处于棉花种植的低风险区,能够保证棉花正常吐絮成熟收获。