辽宁省玉米低温冷害和霜冻灾害风险评估

玉米是辽宁省第一大粮食作物,研究玉米低温冷害与霜冻灾害的发生规律及风险评估,对防御与温度有关的灾害和保证玉米安全生产意义重大。本文利用1961—2010年辽宁省49个气象站的日平均气温、日最低气温及玉米观测资料,对玉米低温冷害和霜冻灾害风险评价指标进行选取与量化,从灾害的危险性、暴露性和脆弱性方面对灾害的发生风险进行综合分析,并对玉米低温冷害和霜冻灾害进行风险评估及区划。结果表明:辽宁省玉米低温冷害的高风险区主要位于西丰和昌图东部地区,中风险区主要位于辽北和辽东大部地区,其他大部地区则为低风险区或次低风险区。辽宁省玉米霜冻灾害的次高和中等风险区位于建平、西丰及抚顺的清原与新宾地区,低风险区位于环渤海一带及辽南地区。在气候变暖背景下,对辽宁地区玉米低温冷害和霜冻灾害仍需重视。     

1961—2007年我国霜冻变化特征

利用1961—2007年我国577个测站的均一化逐日最低气温资料, 根据通用的霜冻气候统计指标计算历年初、终霜冻日期及无霜冻期。结果显示:初、终霜冻日期及无霜冻期标准差和极差北方地区较南方地区偏小; 全国大部地区终霜冻日期的年际间差异比初霜冻日期大, 无霜冻期的年际变化又比终霜冻日期大; 从线性变化趋势看, 近47年, 全国平均终霜冻日期提早2.0d/10a, 初霜冻日期推迟1.3d/10a, 无霜冻期延长3.4d/10a;终霜冻日期提早幅度大于初霜冻日期推迟幅度; 从年代际变化来看, 全国平均终霜冻日期自20世纪80年代起明显提早, 初霜冻日期20世纪90年代开始明显推迟, 全国平均终霜冻日期提早时间明显比初霜冻日期推迟时间长; 同终霜冻期年代际变化一样, 全国平均无霜冻期自20世纪80年代起明显延长。     

辽宁省近50年霜的气候变化特征

主要使用辽宁省35个站点1957—2006年霜的地面观测资料以及相应时间的温度资料分析了该区霜的变化特征及其受气候变暖的影响,得到如下结论:近50年辽宁省初霜日期推迟近10 d,终霜日期提前约17 d,无霜期日数增加约26 d;初、终霜日期和无霜期日数在20世纪90年代初发生突变;从空间分布来看,初霜日期明显推后、终霜日期显著提前、无霜期增多的区域主要分布在辽宁中部、西部以及辽东半岛的部分地区;初霜日期与9月份各温度因子相关性较与其他各月高,终霜日期与4月份各温度因子相关性较强,无霜期主要受4—9月间各温度因子的影响;初霜期推迟、终霜期提前以及无霜期延长都主要是由温度的升高引起的,其中平均最低地面温度、平均最低气温是最重要的影响因素;伴随气候变暖,辽宁省初、终霜发生日期以及无霜期长度的空间分布都显示出由西南向东北方向推移的特点。     

河套地区初终霜日变化趋势分析及霜冻预防

利用巴彦淖尔市河套地区5个站40a(1971—2010年)的逐年最低气温资料,用统计学方法 ,对河套地区近40a的初、终霜出现日期和无霜期的变化特征进行分析。结果表明:河套地区初霜日日期推后,终霜日日期提前,无霜期逐步延长,霜冻灾害呈逐年减少趋势。通过具体数据分析,有助于了解河套地区霜冻气候的变化特征,为霜冻灾害的预测预防和农作物的种植结构调整提供一定的参考。     

1962—2015年乌兰察布市霜冻日期变化特征分析

文章基于乌兰察布市11个气象观测站1962—2015年地面最低温度资料,以当年日地面最低温度≤0℃初终日期作为霜冻指标计算历年初、终霜冻日期,利用线性倾向估计法、经验正交函数分解（EOF）和Mann-Kendall法等统计分析方法,分析了乌兰察布市霜冻日期空间分布特征、年际和年代际变化规律及其突变特征。结果表明：1受地形特点影响,各旗县初、终霜日期气候态差异较大;2 54a来,全市初霜冻日期呈偏晚态势,终霜冻日期呈偏早的态势,年际变率大;3初、终霜日期的EOF特征向量空间分布以前两个模态为主,方差贡献率为50%~60%;4初、终霜冻日期在20世纪90年代都发生了显著性突变,突变后初霜日期延迟了6d,终霜则提前了7d。     

近46年大连地区初、终霜冻事件和无霜冻期变化

以不高于0℃最低气温作为霜冻指标, 利用1961—2006年大连地区3个国家级气象站逐日最低气温资料, 采用现代气候诊断分析方法, 分析了该地区初、终霜冻事件和无霜期变化的特征。结果表明:近46年来, 大连和瓦房店站均表现为初霜冻日推迟、终霜冻日提早、无霜冻期延长的变化趋势, 其中瓦房店站表现得更为显著; 庄河站的初霜冻日和终霜冻日表现出相似的变化, 但各自的变化趋势不显著, 而无霜冻期延长趋势显著; 大连境内极早初霜冻日和极晚终霜冻日发生频数分别为1~3次和1~4次, 大连最多, 瓦房店最少; 大连站的初霜冻日期存在2年和11年的显著周期, 终霜冻日期存在22年的显著周期, 庄河站的初霜冻日期和无霜冻期均存在11年左右显著周期; 异常霜冻事件大连和庄河站20世纪60年代出现的频数最多, 21世纪初最少; 而瓦房店21世纪初异常霜冻事件出现的频数最多, 20世纪80年代最少。     

近42年平凉市霜冻变化特征分析

以≤0℃地面最低气温作为霜冻指标,利用平凉地区7个气象观测站1971～2012年的逐日地面最低气温资料,采用现代气候诊断方法,分析了初、终霜冻和无霜冻期的变化特征。结果表明：在近42年间,平凉市初、终霜冻日数呈减少趋势,无霜冻期延长;初霜冻发生频率减小,终霜冻发生频率增加;平均初霜冻日期呈推迟变化趋势,终霜冻日期呈提早变化趋势,无霜冻期呈延长变化趋势,其气候倾向率均大于2d/10a,并均通过α=0.05的显著性检验;平凉地区初霜冻日普遍推后1～5d,终霜冻日普遍提前1～5d,无霜冻期普遍延长1～9d。平凉各地霜冻受灾程度差异较大,灵台和庄浪在受灾人口、直接经济损失和农业经济损失方面受灾较重。     

辽宁省冬半年降雪初终日的气候变化特征

利用1961—2007年降雪初始日期、终止日期以及降雪初、终日间天数资料,详细地分析了降雪初始日期、终止日期以及降雪初、终日间天数的时空分布及变化情况、突变和周期性特征。辽宁省降雪的初始日期主要集中在10、11月,终止日期主要在3、4月。降雪初始日期在近47年有所推迟;降雪终止日期明显提前,平均每10年提前2.2天。降雪初、终日间天数明显缩短,平均每10年减少3天。降雪的初始日期、终止日期以及降雪初、终日间天数均存在突变现象。降雪的初始日期、终止日期以及降雪初、终日间天数均存在2～6年的周期。气温与降雪初始日期和终止日期存在着密切的联系。降雪的初始日期与同年10月和11月的平均最高气温相关关系最好,其次是10月和11月的平均气温。     

1971—2010年乌海市霜冻日期变化分析

选取乌海市1971—2010年逐日最低气温资料,采用数理统计法,对1971—2010年逐日最低气温资料进行筛选,统计计算乌海地区不同等级的霜冻出现日期和无霜冻期,分析乌海市春秋季霜冻变化特征及变化趋势,结果表明:乌海市1971—2000年之间,轻度初霜冻日开始日期逐年推后,终霜冻日结束日期逐年提前,无霜冻期逐年代延长的趋势;2001—2010年初霜冻日开始日期提前,终霜冻日结束日期推后,无霜冻期减少的趋势,2006—2010年近5a表现的更加明显。     

贵州省1980-2019年霜冻气候特征分析

摘要:选取1980-2019a贵州省84个地面观测站的资料，采用线性倾向率和单相关分析法，对近40a贵州省初霜期、终霜日、无霜期、霜冻日数的时空分布特征及其对气温的响应进行分析，并利用 M-K方法对霜期的突变特征进行分析。结果表明：贵州省年霜冻日数呈西多东少分布特征，大值区主要集中分布在省之西北部的赫章县和威宁县。贵州省的霜冻日数与海拔高度呈显著性正相关性，其中西部地区霜冻日数与海拔高度的相关性优于东部地区。贵州省霜冻期的月际变化呈单峰型分布，12月至次年1月为频率极大值，初霜日期和终霜日期的月际变化均呈单峰型分布，其中初霜日期的频率峰值出现在10月，终霜日期的频率峰值出现在3月。从气候线性趋势上看，初霜日期、终霜日期分别呈显著的推迟、提前趋势，而无霜期呈显著的延长趋势。从气候趋势突变特征上看，初霜日期和无霜日期分别在1989年、1997年出现了显著突变特征，其中初霜期突变后呈现推迟趋势，无霜期突变后呈现延长趋势，而终霜日在1993年和2011年出现了2次显著的突变特征，终霜日两次突变后均呈现提早的变化趋势。近40a气候变化趋势显著，其中9-10月气温的变暖趋势与初霜日期的推迟呈显著的正相关性，并且9月平均温度因子的贡献率大于其它的温度因子。根据贵州省的初霜期的M-K分析检测结果将初霜期分为提前期、推后期、停滞期3个阶段，通过对这三个阶段的环流特征进行分析，发现提前期与推后期在高度距平场上有大体相反的分析形势，停滞期在高纬度地区与提前期接近。提前期（推后期）的气压距平场从高纬到低纬呈现正负正（负正负）的分布贝加尔湖附近附近，（50°~60N°,100°~120E°）的区域为贵州初霜期影响关键区。     

贵州省霜冻天气的时空分布与气候变化特征

该文利用贵州省81个气象观测站点1961年7月—2015年6月逐日最低地面温度和霜的气象观测资料,采用线性趋势法、均值分步法、Mann-Kendall突变检验法对贵州省霜冻的时空分布及气候变化特征进行分析。结果表明:贵州省霜冻天气具有明显的地域特征,容易出现在高海拔地区及北部、东北部地区;近55 a来,贵州省霜冻日数呈减少趋势;省的西北部霜冻开始得较早,终止得较晚;南部边缘地区,开始得较晚,终止得较早;无霜冻期由西向东、向南逐渐延长;霜冻天气主要在10月—翌年4月出现;全省初霜冻日呈推迟趋势,终霜冻日呈提早的变化趋势,无霜冻期呈现延长的变化趋势;从年代际变化来看,初霜冻日期21世纪初发生突变,开始明显推迟,终霜冻日期上世纪70年代开始明显提早,无霜冻期在90年代开始明显延长。     

1961-2010年哈尔滨市霜冻的气候变化特征

通过对哈尔滨市1961-2010年初霜冻和终霜冻日期的气候特征分析,得出哈尔滨市初霜冻日期明显推迟,且推迟是一个突变现象,具体是从2002年开始;而终霜冻日期随气候变暖略有提前。初霜冻日期在不同年份分别存在准3 a和准30 a的振荡周期;终霜冻则存在准5 a和10-15 a的振荡周期。此外,初霜冻出现极早年,我国东北地区位势高度偏低,气温偏低;而初霜冻极晚年,我国华北及东北地区位势高度场较常年偏高,气温偏高。     

1971—2014年内蒙古初霜冻的气候特征及环流因子初步分析

文章对内蒙古110个气象站1971—2014年初霜冻日期长期变化趋势和突变特征详细分析,表明平均初霜冻日期总体呈现推迟趋势,其中呼伦贝尔市偏西部推迟幅度较大,并在1983和1999年分别两次从相对偏早期跃变为相对偏晚期。从年代际尺度上来看,近期内蒙古初霜日明显推迟。从多年平均初霜日空间分布来看,初霜冻从东到西出现。全区初霜日与9月欧亚500h Pa位势高度及850 h Pa水平风场相关分析的结果显示,内蒙古地区受到高压(低压)系统控制,对应于全区初霜冻日期整体偏晚(早)。与其相对应的当内蒙古地区受偏南风(偏北风)控制时,有利于(不利于)南部的暖湿气流输送到内蒙古,导致初霜冻推迟(提早)。初霜冻偏早年与偏晚年9月500 h Pa高度场的合成分析的结果表明,中纬度环流系统对内蒙古初霜冻发生早、晚起着重要的作用。     

近46年高青县霜冻气候特征分析

利用高青县1972—2017年近46a地面气象观测资料,采用气候统计方法,对高青县境内初、终霜冻变化规律进行分析研究,得出高青县霜冻的气候特征。结果表明,近46a来高青县初霜最早出现在10月9日(1981年),最晚出现在11月17日(1998年),平均出现在10月26日;终霜最早结束在2月11日(1977年),最晚5月3日(1995年),平均在4月8日;终霜的平均绝对变率大于初霜的平均绝对变率,除20世纪90年代(1990—1999年)无霜期缩短外,其它年份无霜期均为延长趋势,这表明90年代处于相对较冷期,其它年份处于相对较暖期。高青县出现偏早和特早初霜冻的频率为13%,偏晚和特晚终霜冻的频率为10.9%,虽然频率较小,但也会造成一定的危害,因此,霜冻是高青县主要的气象灾害之一。     

1957—2014年化德县霜冻变化规律分析

利用化德国家基本气象站1957—2014年逐日地面最低温度资料,以地面最低温度≤0℃为指标,建立了该地历年初霜日期、终霜日期和无霜期序列,分析了近58a的变化特征。结果表明：（1）化德站58a平均终霜日期为5月28日,初霜日期为9月11日,无霜期为105d10（2）近58a终霜日期呈明显的提前变化趋势,平均每10a提前2.5d;而初霜日期变化趋势不显著;无霜期明显延长,平均每10a延长了3.4d10（3）初、终霜日期和无霜期序列的年际波动大,极差为标准差的4~5倍,初霜最早可提前在8月18日出现,终霜最晚可推迟到6月19日结束。该地初、终霜日期和无霜期年际变率大,保证率低,是影响农作物生长的主要因素之一。因此,掌握霜冻发生的气候规律,提高霜冻的预报预测准确率,对于当地政府和相关部门积极采取防御措施,保障农业丰产丰收有着重要意义。     

辽宁省春播期第一场透雨特征及其与鄂霍次克海阻塞高压的关系

利用1961—2013年4—5月辽宁省52个气象站逐日降水资料及NCEP/NCAR再分析资料,对辽宁省春播期第一场透雨特征进行了详细分析,并探讨了鄂霍次克海阻塞高压对辽宁省春播期第一场透雨的影响机制。结果表明:1961—2013年辽宁省春播期第一场透雨出现日期为4月17日至5月3日,平均出现日期为4月22日,辽宁省春播期第一场透雨出现的平均日期自东南向西北依次推后。鄂霍次克海阻塞高压是影响辽宁省春播期第一场透雨出现日期的主要环流系统,受鄂霍次克海阻塞高压的阻挡,冷空气在贝加尔湖附近堆积,在对流层低层鄂霍次克海阻塞高压激发了辽宁省北部地区的一个气旋式环流,水汽从孟加拉湾地区经中国中东部地区输送至辽宁地区,为辽宁地区春播期第一场透雨的出现提供了有利的必要条件。     

基于机器学习方法的辽宁省初霜冻日期预测模型研究

基于前期ERA5逐月再分析数据, 应用3种机器学习算法(Lasso回归、随机森林和神经网络)对辽宁省初霜冻日期进行预测评估。Lasso回归算法提取对初霜冻日期预测有重要指示意义的气象要素特征集, 通过交叉验证和超参数调优建立初霜冻日期预测模型, 利用均方根误差(RMSE)和距平同号率方法定量定性地评估模型的预测效果。结果表明: 特征选择后的气象要素特征集建模提升了模型的泛化能力、可解释性和稳定性; Lasso回归模型在4月起报的预测效果最好(RMSE为6—8 d), 神经网络模型在5月起报性能最好(RMSE为6—9 d), 随机森林模型在3月起报性能最好(RMSE为8—9 d); 辽宁全省大部分站点距平同号率为50%—70%, 其中Lasso回归和神经网络模型为5月起报最高(约为68%), 随机森林算法为3月起报最高(约为62%)。特征选择和敏感性实验结果发现, 低植被覆盖比例是初霜冻日期预测关键预测因子, 植被覆盖率越高越有利于地表含水量保持, 降温容易产生霜冻, 初霜冻日期也就越易提前, 去掉低植被覆盖比例因子后模型预测效果显著下降, 也表明该因子是模型建模的前期关键因子。     

1981—2009年辽宁省河流封冻期特征及对气候变暖的响应

利用辽宁省1981—2009年主要河流冻结和解冻日期观测资料,分析河流冻结日期、解冻日期、封冻期的变化特征及其对气候变暖的响应。结果表明,辽宁省各流域河流平均冻结日期最早出现在11月3日,最晚在11月15日;河流平均解冻日期最早出现在3月15日,最晚在3月30日;平均封冻期为120～146 d。1981—2009年河流冻结和解冻日期分别呈显著的推迟和提前趋势,封冻期呈显著减少趋势;冻结日期的早晚受11月最低气温的影响较大,同年3月地面温度的升高对解冻日期的提前影响最大,封冻期的长短对11月至次年3月平均气温的变化最为敏感。     

山西近50a初霜冻的气候变化特征及其周期分析

初霜冻13的变化对农业生产的布局和耕作模式具有一定的影响。利用山西62个气象观测站点1961－2010年的逐年初霜冻日及逐日最低地温资料,应用统计学方法分析了山西初霜冻日的变化特征,结果表明：1）山西近50a平均初霜冻日的时间分布总体为推后趋势,且具有明显的年代际特征,20世纪70年代、90年代初霜冻日提早显著,20世纪60年代、80年代和21世纪初霜冻日明显推后。2）山西近50a平均初霜冻日的空间分布为“5级阶梯”型分布,从9月中旬到11月上旬,自北向南相继出现初霜冻。3）M—K突变检验表明,山西近50a平均初霜冻日在1989年发生了一次显著的气候突变。4）山西近50a初霜冻日变化趋势的分布具有明显的区域特征,大部分地区初霜冻日有推后的趋势,但南部和中南部的部分地区初霜冻日有提前的趋势。5）Morlet小波分析结果表明,山西的初霜冻、轻微初霜冻、中度初霜冻和重度初霜冻发生的主周期分别为5a、2a、5a、6a;目前山西正处在初霜冻和轻微初霜冻的推后期、中度初霜冻和重度初霜冻的提前期。     

甘肃省霜冻日期时空变化特征及影响因素

在全球变暖背景下,全面掌握甘肃省霜冻日期的变化规律,有利于提高霜冻灾害的预警能力,保护区域环境,促进气候资源合理开发。使用0 cm地面最低温度资料,采用线性倾向估计法得到霜冻日期的气候倾向率,利用Mann-Kendall法和滑动t检验法探测霜冻日期的突变时间,构建霜冻站次比表征霜冻的影响范围,利用标准差方法计算霜冻日期的稳定性,采用Hurst指数法预测霜冻日期的未来趋势,结合相关系数法分析霜冻日期的影响因素。研究表明:(1)初霜冻日期、终霜冻日期、无霜冻日数发生突变的年份分别为2002,1996和1999年。(2)霜冻日期年际变化幅度为无霜冻日数>初霜冻日期>终霜冻日期;河西变化幅度整体高于河东,对全省霜冻日期变化的贡献较大。(3)全省霜冻日期稳定性顺序为初霜冻日期>终霜冻日期>无霜冻日数,河西霜冻日期稳定性好于河东。(4)初霜冻日期、终霜冻日期、无霜冻日数分别遵循"北早南迟,西早东迟"、"北迟南早,西迟东早"、"北短南长,西短东长"的空间分布规律。(5)在未来,初霜冻日期推迟,终霜冻日期提前,无霜冻日数延长,但变化幅度略有差异,无霜冻日数>终霜冻日期>初霜冻日期;河西终霜冻日期提前达到全省平均水平,无霜冻日数或超过河东。可知,霜冻日期的迟早、长短、稳定性,是由初、终霜冻日期、海拔以及经、纬度综合作用的结果,主导因素显著性差异较大。无霜冻日数的延长,是由初、终霜冻日期稳定性变差所致。