气候变化背景下中国农业干旱时空变化特征分析

基于1951−2018年各省（自治区）农作物播种面积、干旱受灾面积、干旱成灾面积等数据,构建了干旱影响强度和干旱成灾强度特征指标,并分析近70a各省（自治区）空间尺度的农业干旱灾害的分布、发生次数、变化趋势和气候变暖背景下的阶段性变化特点。研究表明：（1）内蒙古自治区、山西省和河北省等省（自治区）的干旱受灾面积、干旱成灾面积、干旱影响强度和干旱成灾强度的多年平均值均位于前列;（2）中度及以上干旱等级发生次数最多的前10位均为北方省份（自治区）,总次数均≥25次,其中内蒙古自治区、山西省和陕西省位居农业干旱发生次数最多前三位;（3）16省（自治区）的干旱受灾面积和干旱影响强度存在减小趋势,但大部分地区即23个省（自治区）的干旱成灾面积和27个省（自治区）的干旱成灾强度存在增加趋势;（4）受气候变化影响,各省（自治区）在气候较冷的I阶段（1951−1984年）农业干旱较轻,在气候增暖明显的II阶段（1985−1997年）农业干旱大幅加重,在气候增暖趋缓的III阶段（1998−2018年）农业干旱受灾面积、成灾面积和干旱影响强度普遍减小,但其成灾强度在加重。总之,农业干旱具有明显的南轻北重特征,且北方农业干旱更加频繁,因此北方地区仍需加强防御,减轻重大干旱对农业的影响。     

陕西省可利用降水资源的气候变化特征及敏感性分析

利用陕西省74站1960-2007年月降水和月气温资料,采用高桥浩一郎公式对陕西近50年可利用降水资源的气候变化特征进行分析,并讨论了水资源对气候变化的敏感性.结果表明,陕西可利用降水资源南多北少,且季节分布不均,主要集中在夏秋季;近50年来可利用降水资源趋于减少,有明显的年代际变化特征,20世纪60年代和80年代明显偏多,90年代显著偏少,进入21世纪有所增加.敏感性分析表明,可利用降水资源对气候变化的敏感性冬季最强,夏季最弱;陕北最强,陕南最弱;对降水的敏感性大于气温;降水不变,对气温的敏感性随气温增加而减小;气温不变,对降水的敏感性随降水增加而更显著;降水增加,对气温的响应更敏感;气温增加,对降水的响应减弱.     

三江源区近50年降水量变化特征分析

利用三江源同德地区1961—2010年的逐月降水资料,采用线性回归、滑动平均、距平分析等方法,分析了该地区降水的变化特征。结果表明:三江源同德地区年降水量总体呈不显著减少趋势,具体表现为20世纪60—80年代和21世纪10年代降水量偏多,80年代明显偏高,2000年以后显著增多;从季节变化来看,秋、冬季降水量呈不显著增多趋势,春、夏季降水量呈不显著减少趋势。降水量年内分配十分不均,主要集中在5—9月。年降水量在1985年发生了由多到少的一个跃变;春季在1970年附近,夏季在1990年附近,秋季在1983年附近发生了由多到少转折;冬季降水量在1962年发生了由少到多的突变。     

气候变化情景下海河流域水文循环变化模拟

Climate change scenarios, predicted using the regional climate modeling system of PRECIS (providing regional climates for impacts studies), were used to derive three-layer variable infiltration capacity (VIC-3L) land surface model for the simulation of hydrologic processes at a spatial resolution of 0.25° × 0.25° in the Haihe River Basin. Three climate scenarios were considered in this study: recent climate (1961-1990), future climate A2 (1991-2100) and future climate B2 (1991-2100) with A2 and B2 being two storylines of future emissions developed with the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) special report on emissions scenarios. Overall, under future climate scenarios A2 and B2, the Haihe River Basin would experience warmer climate with increased precipitation, evaporation and runoff production as compared with recent climate, but would be still likely prone to water shortages in the period of 2031-2070. In addition, under future climate A2 and B2, an increase in runoff during the wet season was noticed, indicating a future rise in the flood occurrence possibility in the Haihe River Basin.     

黄土高原降水资源环境容量下侧柏合理密度的研究

利用降水资源环境容量理论和水量平衡理论对黄土高原10年生侧柏的水量平衡和合理造林密度进行了分析。研究结果表明:目前黄土高原10年生侧柏的造林密度不合理,大多存在着水分盈余或水分亏缺,应进行适当调整。在该地区降水资源环境容量条件下,10年生侧柏的最大造林密度为2004株/hm2,最合理的密度应为1856株/hm2,相应集水面积为3.89m2。     

唐山地区水资源的气候特征分析

地面蒸发量、气温和降水是估算水资源各分量的重要物理量。利用唐山地区7个站点1959-2006年的月平均气温及月降水资料,分析了唐山地区气温、降水的变化特征,用高桥浩一郎的陆面蒸发经验公式估算了蒸发量,并分析计算了相应的降蒸差及其演变特征。结果显示：（1）自1995年发生由冷到暖的突变以来,当地气温呈显著上升趋势,线性倾向值为0.3℃/10a。（2）降水量、蒸发量和降蒸差季节分布和逐月分布一致,1月最小,7月最大。夏季降水最为丰富,秋季次之,春季和冬季最少。（3）降水量和降蒸差的年际间变幅很大（降水距平值范围为-260.3-384.9mm）,且呈减少趋势,蒸发量变幅没有降水量变幅大（蒸发距平值范围为-127.4~147.1mm）,且年际间相对稳定。（4）未来本地区旱涝问题依然存在,水资源短缺的形势依然严峻。     

西安市54年来气候变化特征分析

利用西安市54a的降水量、气温及日照时数资料对其气候变化特征进行分析, 得出：西安市气温在波动中呈现上升的趋势,1990年比1951年气温升高了0.72 ℃,气温升高主要发生在1985年以后.降水量在波动中呈下降趋势,与西北地区其它4大城市比较,1985年以来西安市气温升高、降水减少、日照时数下降,有向暖干化方向发展的趋势,而兰州、乌鲁木齐、西宁、银川有向暖湿方向发展的趋势.     

张家口近47年气候变化及其对水资源的影响

利用统计分析方法,对张家口1960-2006年的气温、降水量、径流深和地下水埋深等变化趋势进行分析。结果表明：1960年以来,张家口年平均气温呈整体上升趋势,并且以0.4℃/10 a的速率上升;气温升高主要在冬季,以0.68℃/10 a的速率上升。降水量的直线变化趋势不明显,但夏季和年降水量距平表现出明显的阶段性特点,1966-1979年和1990-1996年为降水相对较多期,1980-1989年和1997-2006年降水相对较少;降水的阶段性变化特点使清水河也表现出基本相同的丰枯特点,只是时间上略有滞后;当地气候变化特点以及过度开采也造成了地下水的持续下降。因此,应对气候变化要合理调整农业结构,科学利用水资源,保护生态环境。     

共和盆地近50年水资源的气候变化特征

利用青海省共和盆地2个站点1961-2007年的平均气温及降水量资料,分析了共和盆地水资源的气候变化特征。结果表明:年平均气温整体呈上升趋势,平均以0.38℃/10 a速率上升,气温偏高主要是在冬季,夏季变化幅度不大,1987年气温发生了由低到高的突变。近47 a来共和盆地的年降水量呈微弱的增加趋势,变化倾向率为1.9 mm/10 a。对共和盆地而言,尽管降水和气温都呈增加趋势,但由于降水增长引起的地表水资源的增加不足以抵消气温升高带来的影响,因而将导致可利用降水资源的总体降低趋势。     

半干旱区气候变化背景下近20年内蒙古武川县耕地质量变化

耕地质量是国家经济和社会可持续发展的关键因素,气候变化引起的耕地质量变化已成为全球变化研究的热点问题之一。该文以我国北方典型半干旱气候敏感区武川县为例,利用1989-2009年历史气候数据和土地利用资料,研究了气候变化对生产潜力、标准耕作制度和产量的影响,在此基础上进一步研究了武川县耕地自然质量等指数和土地利用等指数的变化情况。结果表明：武川县气候呈显著干暖化趋势,在其影响下,武川县耕地自然质量等指数呈下降趋势,水分是制约自然质量等指数的关键因素;旱地土地利用等指数呈下降趋势,水浇地土地利用等指数则呈上升趋势。该研究能够为气候变化背景下制定土地利用制度,保护和提高耕地质量提供科学依据。     

气候变暖对西北干旱区农业热量资源变化的影响

气候变暖将改变农业气候资源尤其是热量资源的时空分布。本文通过分析西北干旱区67个气象站点的气象数据,研究了西北干旱区近50年气温、积温、霜冻的变化特征与规律。结果表明,西北干旱区气温呈上升趋势,上升幅度为0.33℃.10a 1,高于全国平均水平,其中北疆增温幅度大于其他地区。年内变化上,冬季增温幅度最大。近50年,西北干旱区≥0℃、≥10℃积温变化率分别为67.8℃.10a 1和68.8℃.10a 1,≥0℃和≥10℃积温持续的时间也呈增加趋势,其中≥0℃积温持续天数的增加主要是由于结束日期的推迟引起的,而≥10℃积温天数的增加主要是因为初始日期的提前。研究区无霜期呈增加趋势,主要表现为初霜日的延迟和终霜日的提前,其趋势分别可达2 d.10a 1和1.4 d.10a 1,前者贡献略大。西北干旱区初霜出现日期的年际波动小于终霜日,终霜出现日期晚于≥10℃积温开始日期约10 d,且气温变暖的趋势并没有引起这一状况的改变,而多数站点≥10℃积温结束日期早于初霜开始日期。     

气候和土地利用变化对潮白河流域径流变化的定量影响

为量化气候和土地利用变化对流域径流的影响,该文以华北土石山区潮白河流域为研究对象,利用AWY(annual water yield)模型及分离评判法定量分析了1956-2010年气候和土地利用变化对流域年径流的影响。结果表明:研究时段内,潮白河流域年降水量和年径流量呈显著下降趋势;流域年径流量在1979年发生减少突变;气候变化是潮河、白河流域年径流减少的主要原因,贡献率分别为59.3%和93.5%;土地利用变化贡献率相对较小,分别为40.7%和6.5%;不同土地利用类型对流域年径流变化的影响差异较大:林地对径流变化贡献率平均达到67%,耕地和草地分别为18%和15%,水域、未利用地因所占面积比例小,与流域年径流变化相关性并不显著。研究结果可为流域内水土资源规划及管理提供参考。     

1961－2014年中国干湿气候时空变化特征及成因分析

利用全国701个气象站点1961-2014年逐日地面观测资料,基于降水量和参考作物蒸散量(ET0)计算的湿润指数研究了近54a中国干湿气候时空变化特征,并利用敏感性和贡献率法分析了气候变化背景下主要气象因子对ET0的影响,对干湿气候变化的成因进行了探讨.结果表明:全国气候在3个时间段(时段1:1961-1980;时段2:1981-2000;时段3:2001-2014)中经历了变湿到变干的过程;不同地区干湿状况变化差异很大,干旱趋势主要发生在中国的半干旱半湿润气候区;1961-2014年降水量变化趋势不显著,ET0呈显著下降的趋势,61.6%的站点出现"蒸发悖论"现象.南方大部分地区和新疆的西北部由于降水量增加和ET0减少,气候变湿;西北和西南大部分地区由于年降水量减少和ET0增加,气候呈显著变干的趋势.ET0对相对湿度的变化最敏感,风速的负贡献率是引起ET0变化的主导因子.研究时段内风速和日照时数的减少对ET0的负效应超过温度上升对ET0的增大作用,导致全国ET0总体呈下降趋势.     

近54年濮阳市降水变化特征及突变分析

采用线性趋势分析和t检验、滑动t检验方法对濮阳1954年12月-2008年11月的月、季、年降水资料进行综合分析。结果表明:濮阳年降水量总体呈减少趋势(-8.66mm/10a,|t|=1.5694t0.05/2=2.0084);按季节分析,春季降水量有增多趋势,冬、夏、秋季降水量均呈减少趋势(春季,3.66mm/10a,|t|=0.3773;秋季,-8.85mm/10a,|t|=0.7076;夏季,-3.33mm/10a,|t|=0.1;冬季-0.14mm/10a,|t|=-0.06);按月分析,2-3月和5-7月降水量总体呈增多趋势,其余月份降水量均为减少趋势。突变分析结果显示,当地的降水存在明显突变现象,70年代中后期-80年代初突变明显,年和5月份的突变极显著,3月、5月和11月突变前后的距平百分率差值达59~64个百分点,春、秋季突变前后的距平百分率差值也在30~40个百分点;90年代末-21世纪初也存在突变现象,7月份突变极显著,3月和7月突变前后的距平百分率差值在52~77个百分点,春、夏季突变前后的距平百分率差值也在29~31个百分点。降水日数随年代变化也有减少的趋势,平均减少1.8d/10a(|t|=1.9037t0.1/2=1.6684)。暴雨天气发生时间在逐渐提前。强降水日数的多、少与该年代降水量偏多、偏少的趋势相一致。     

北方旱农地区自然降水生产潜力的适度开发对策

在北方旱农地区的半干旱偏区、半干旱区和半湿润偏旱区，通过５年的田间定位试验 观调研，明确了北方旱农地区自然降水生产潜力可开发程度较高。针对旱农地区资源环境条件差和经济技术水平低，潜力开发难度较大，总结提出了阶段分层次的适度开发对策 。     

淮北平原地下水埋深变化对气候变化的响应及预测

分析气候变化下的地下水埋深变化对区域未来的水资源利用和长期规划有着重要的意义。该研究利用五道沟水文实验站实测资料,分析淮北平原地下水埋深历史变化,在评估考虑了潜水蒸发的地下水埋深迭代算法在淮北平原的适用性的基础上,以CMIP5中三种气候模式的未来降水为主要影响因子,通过多模式集成方法,预估未来气候变化下淮北平原地下水埋深变化。结果表明：淮北平原地下水埋深年际变化波动较大,多年平均地下水埋深在季节上表现为春季（2.52 m）>冬季（2.49 m）>秋季（2.21 m）>夏季（2.17 m）,空间上整体呈由北向南逐渐变浅的变化趋势;考虑了潜水蒸发的地下水埋深迭代算法对淮北平原地下水埋深变化趋势的模拟结果与实际变化趋势基本一致;在RCP4.5情景下,未来降水量将持续增加的影响,地下水埋深年内月变化先降低后增加,7月最浅为0.73 m,1月最深为4.22 m;季节变化夏季最浅0.94 m,冬季最深为3.98 m,但年变化整体呈下降趋势,起伏相对较小。研究结果对合理调控区域水资源及水环境保护具有重要的借鉴和指导意义。     

基于GIS和RS的中国西北NDVI变化特征及其与气候变化的耦合性

整合遥感和地理信息技术,对中国西北地区近25 a来NDVI时空变化特征及其与气候变化的耦合关系进行了研究,结果表明：高寒草甸和落叶针叶林的NDVI增加趋势较明显,线性倾向率p=0.2%/10 a。枯黄期推后导致NDVI明显增加,线性倾向率达0.27%/10 a;青藏高原、天山南脉的春季气温和北疆、汉中地区的秋季气温上升较明显,半湿润和半干旱过渡地区降水变幅较大;江河源地区NDVI和气温的相关系数达到0.6,河西-阿拉善、南疆等干旱地区NDVI和降水的相关性较高,相关系数为0.65。夏、秋季汉中、祁连和天山     

新疆近54年气温和降水变化特征

利用新疆50个气象站1960—2013年的月、年的平均气温和降水量资料,采用线性倾向率法、累积距平法、Mann-Kendall法等方法,对新疆近54a来的气候变化和突变现象进行了研究,利用反距离插值法分析新疆气温和降水的空间分布。结果表明:近54a来,新疆年平均气温变化在6.2~9.0℃,年平均气温在波动中逐渐上升,气候倾向率0.32℃/10a,其突变发生在1965年和1977年。新疆各站点多年平均气温为0.95~14℃,整体上表现为由南向北降低的趋势,南疆的气温最高,依次为天山山区,北疆的气温最低。新疆年降水量变化在93.20~205.80mm,整体上呈现上升趋势,气候倾向率为8.23mm/10a,新疆年降水量突变发生在1963年、1975年、1978年和1980年。新疆各站点多年降水量为34.20~261.00mm,整体上表现为由南向北增多的趋势,北疆的降水量最多,其次为天山山区,南疆的降水量最少。