雄安新区植被指数变化及其与气候条件的关系

建设雄安新区是国家大事、千年大计。系统分析雄安新区植被指数变化及其与气候条件的关系,可以为雄安新区未来规划、生态修复和重建等提供科学依据。利用雄安新区及其所辖三县2001—2020年月、季、年不同时间尺度植被指数与气温、降水数据,通过算术平均法、最小二乘法和Pearson相关分析法,分析了雄安新区植被指数的变化规律及其与气温、降水等气候条件的相关关系。结果表明:2001—2020年,雄安新区植被指数总体呈上升趋势,且年代际变化特征明显,前10年平均植被指数相对较小但年际波动大,后10年平均植被指数较大但年际波动相对较小。雄安新区植被指数除夏季有下降趋势外,其余三个季节均有上升趋势,其中春季上升趋势相对最为明显。雄安新区植被指数与年平均气温呈正相关,但区域性差异明显,其中雄县相关性较差,安新相关性较好。春季和秋、冬季,植被指数与气温均呈正相关,其中春季相关系数相对最大;夏季平均气温与植被指数呈负相关,但与秋季植被指数呈正相关。雄安新区植被指数与年降水量有明显的正相关关系,其中夏季降水与夏季、秋季和冬季植被指数均呈较明显的正相关,影响的滞后效应可达半年以上,但春季和秋、冬季降水量与植被指数的相关系数相对较小。

气候-土地综合影响的我国油茶农业气候区划

从作物气候适宜性评价出发,考虑坡度、土壤厚度等土地因素影响,利用全国油茶种植点地理信息、土地数据以及1986—2023年2426个国家气象观测站观测数据,采用最大熵模型和ArcGIS技术,重点开展油茶种植精细化农业气候区划和省级区域扩种潜力评估。结果表明:我国油茶种植分布的主导气候因子是1月平均气温、大于等于10℃活动积温、日最低气温小于等于-10℃连续日数和年降水量;考虑气候-土地共同作用较未考虑土地影响的气候适宜区划缩减了2/3,其适宜种植地区为长江及以南地带,尤其是四川盆地—秦岭—淮河以南及云贵高原以东至沿海地区,面积达7.319×10^(7)hm^(2),远高于当前种植面积(4.723×10^(6)hm^(2)),具有较大的扩种潜力。基于此,在规划油茶种植布局时,除考虑湖南、江西、广西、湖北等主要种植区外,应考虑云南、四川、广东、重庆等扩种潜力较大的省份,适当提高其种植面积。

基于加密观测的重庆暴雨预警等级标准确定

基于重庆市2011—2021年2066个加密观测自动气象站小时雨量和暴雨灾情数据,利用暴雨过程滑动抽样和百分位法确定区县暴雨预警信号发布标准及全市暴雨灾害风险预警等级标准,为重庆地方部门启动暴雨应急响应提供参考。结果表明:重庆设气象主管机构的34个区县累计发生5363次暴雨过程,平均每个区县每年出现14.3次,选取1、3、12 h作为暴雨过程预警信号发布参考历时;各历时雨量升序排列后按照30%~50%、70%~80%、90%~95%、99%~99.9%百分位区间取整,得到暴雨蓝、黄、橙、红预警等级阈值分别是:1 h-30-50-70-100 mm,3 h-50-70-100-150 mm,12 h-70-100-150-250 mm;区县不同预警信号的致灾概率随信号增强、历时增加而增大,综合各历时最高预警等级和最大致灾概率,各区县平均每年发布暴雨蓝、黄、橙、红预警5.4、4.0、1.3、0.18次,致灾概率分别是30%、60%、85%、95%;全市累计出现114次区域暴雨过程,根据暴雨过程可能受灾区县个数发布暴雨灾害风险预警等级,平均每年发布Ⅳ级5.3次、Ⅲ级3.1次、Ⅱ级1.6次、Ⅰ级0.1次,与区县预警信号发布频次基本一致,符合预警发布规律。

中国天气发生器的降水模拟

天气发生器是气候影响评价研究的重要工具,在气候变化、地球生态系统及极端气候事件发生的风险分析等方面有着广泛的应用.为了建立一个适用于中国广大地区的天气发生器,需要对各种模拟模型及其参数的估计进行深入的研究.其中降水的模拟及其参数的估计是关键,因为气温、辐射等其他气候要素的模拟依赖于降水的发生.本文重点介绍了常用的随机降水模拟模型:两状态一阶马尔科夫链和两参数GAMMA分布.根据中国672个气象站点1961～2000年的逐日降水资料,计算了降水转移概率P(WD)、P(WW)及GAMMA分布参数ALPHA和BETA,并分析了4个参数在中国各地的空间分布特征与不同地区各参数的季节分布特征.最后根据各地不同月份计算的四个降水模拟参数对中国各地的逐日降水进行模拟,并利用1971～2000年的实测数据对30年模拟结果在统计意义上进行了检验,模拟结果较好.

2015年中国气候主要特征及主要天气气候事件

2015年,全国平均气温较常年偏高0.9℃,为1961年以来最高值,华南年平均气温为历史最高,东北、华北和西北为次高值;四季气温均偏高。全国平均降水量648.8 mm,较常年偏多3%;长江中下游大部及广西、新疆等地降水量偏多,西南西部及海南、辽宁等地降水偏少;冬、夏季降水偏少,春季接近常年同期,秋季偏多明显。2015年,南方暴雨过程多,夏季出现南涝北旱,上海、南京等多个城市内涝重;华北、西北东部及辽宁夏秋连旱影响较重;11月江南、华南出现强降雨,秋汛明显;盛夏,新疆出现持续高温天气,但长江中下游地区连续两年出现凉夏;登陆台风偏少,但登陆台风强度强,"彩虹"致灾重。2015年,我国共出现11次大范围、持续性霾过程,11-12月我国中东部雾-霾持续时间长、范围广、污染程度重,11月27日至12月1日华北、黄淮等地的雾-霾天气过程为2015年最严重的一次。

中国天气发生器降水模拟参数的气候变化特征

利用中国672个站点1951-2007年的逐日降水资料,分1951-1978和1979-2007两个时段分析了中国天气发生器BCC/RCG-WG降水模拟参数的气候变化特征。结果表明,在气候变化背景条件下,我国各地干日到湿日的降水转移概率P(WD)和湿日到湿日的降水转移概率P(WW)除了西部部分地区有增大的趋势外,其余大部地区均有减小的趋势。相对于P(WW),全国各地P(WD)的减小幅度更大。日降水量GAMMA分布形态参数ALPHA除西北地区西部部分地区有减小趋势外,其余大部地区略有增大趋势,尺度参数BETA在全国各地基本都保持增大的趋势,其中西北地区西部等地增大趋势尤为明显。相对于BETA的变化幅度,ALPHA的减小幅度较小,基本在6%以内。

中国天气发生器模拟非降水变量的效果评估

文中介绍了天气发生器BCC/RCG-WG基于谐波分析和多变量平稳过程对最高气温、最低气温、日照时数、相对湿度和平均风速等5个非降水变量的模拟模型,并根据中同669个站点1971—2000年的逐日气候资料(降水、最高气温、最低气温、日照时数、相对湿度和平均风速)计算了各站点的非降水变量的模拟参数。根据计算的模拟参数对中国各地逐日最高、最低气温和日照时数等非降水变量进行了模拟,并利用100年的逐日模拟结果和1971—2000年的实测资料对5个非降水变量在年、月平均值及极端值方面进行了比较。结果表明,BCC/RCG-WG能较好地模拟中国各地的最高气温、最低气温、日照时数等5个非降水变量,特别是模拟年平均值的效果很好。模拟与实测的年平均最高气温和最低气温的均方根误差只有0.2℃,年日照时数的均方根误差为70.9h,年平均相对湿度的均方根误差为0.6%,年平均风速的均方根误差为0.2m/s。在月平均值方面,最高气温、最低气温和日照时数的模拟值与实测值也非常接近,但相对湿度和平均风速的模拟效果不是很理想。模拟和实测的各月平均最高气温、最低气温均方根误差在0.4—0.7℃,各月平均日照时数均方根误差在10—20h,各月平均相对湿度均方根误差在4%14%,各月平均风速均方根误差在0.6—0.9m/s。对于诸如高温日数、极端最高、最低气温等极端气候事件,BCC/RCG-WG的模拟效果相对较差。

1951—2006年三峡库区夏季气候特征

以重庆市的沙坪坝、涪陵、万州、奉节和湖北省的宜昌5个站为代表,从降水、气温、日照、风速和蒸发等5个要素系统地分析了三峡库区1951—2006年夏季的气候变化特征。结果表明:三峡库区夏季降水量总体呈增加趋势,特别是在20世纪70年代末发生了一次明显跃变;最高气温、平均气温、日照时数以及蒸发量等总体呈下降趋势,在20世纪80年代初发生了一次明显跃变;平均最低气温和平均风速的变化趋势不明显,但所有气候要素均表现出明显的年代际变化特征。

逐日降水量的模拟及其在作物气候风险分析中的应用

利用天气发生器（NCC／RCG-WG）模拟了安阳200年的逐日降水序列，并通过对模拟结果与1961—2000年实测资料的对比分析表明，模拟结果的均值及概率分布与实际值接近，可用于进一步对降水资源与风险进行分析。对棉花与降水关系的分析表明，华北地区棉花生长季降水满足程度较高，平均能满足棉花生长需要。生育初期的6月干旱出现的机率大，7月和8月水分满足程度高但也有少数年份会出现干旱或者涝渍，9月和10月以干旱为主。对于小麦生产，华北地区降水规律与小麦需求不匹配，除10月和11月基本能够满足外，其余各月均不能满足需要，且缺水严重，生长季降水只能满足小麦需水量的1／3，生长关键期的4月和5月的降水量只能满足需水量的20％～25％。华北地区的小麦生产生长季缺水，按目前的播种面积，华北地区小麦生长季年均麦田缺水300亿m^3以上。

基于MCI的中国干旱时空分布及灾情变化特征

利用中国825个气象站点1961—2015年逐日降水量、平均气温、最高气温、最低气温和平均风速等资料,根据2017年修订的国家标准《气象干旱等级》,计算得到各站点1961-2015年逐日气象干旱综合指数(meteorological drought composite index,MCI)。基于MCI指数系统分析了中国及东北、华北、西北东部、西南、长江中下游、华南6大区域中旱及以上干旱日数的时空分布及气候变化特征,并结合1951-2015年全国各省(区、市)农业干旱受灾面积和成灾面积,分析了我国不同地区干旱受灾情况以及灾情变化特征。结果表明:华北、黄淮、西北东部、东北西部、华南西部、西南大部以及内蒙古等地是我国干旱多发区,其中华北大部、黄淮东北部及陕西北部、甘肃河东大部、宁夏等地年干旱日数在60天以上,河北南部、宁夏大部、新疆北部和西部、云南中南部、海南南部等地最长连续干旱日数达210天以上;长江中下游、华南东部、西北中部、东北东部等地干旱日数相对较少。东北、华北干旱主要出现在春末和夏、秋季,西北地区东部主要发生在春末夏初,长江中下游地区主要出现在盛夏和秋季,华南地区的干旱主要出现在秋、冬季节,西南地区多出现在冬、春季节。1961—2015年,中国平均年干旱日数总体呈增加趋势,其中甘肃东南部、宁夏、陕西、山西南部、河南西部、湖北西北部、贵州中西部、云南中西部等地增加趋势明显,但西北中西部、东北中东部、江南大部、华南大部及青藏高原中西部、内蒙中西部等地年干旱日数呈减少趋势。1951—2015年,中国农作物因旱受灾和成灾面积总体呈增加趋势,但近年来有减少趋势。

气候变化对我国烟草生产及其适生地选择的影响研究

简析了气候变化对我国烟草生长发育、产量和品质、烟草适生地选择以及烟草病虫害的发生等影响 。

中国地气温差时空分布及变化趋势

利用中国825 个气象站点1961-2016 年的逐日地表温度和气温观测资料,系统分析了中国地区地气温差(地表温度减气温)的时空分布以及变化趋势。结果表明,中国多年平均的年地气温差西部大部地区及华南部分地区在2.5℃以上,而中东部大部地区在2.5℃以下。其中春、夏季全国各地地气温差均为正值,且总体呈经向型分布,西高东低;秋、冬季中国各地地气温差总体呈纬向型分布,南高北低,尤其是冬季北方部分地区为负值。年内,中国区域平均各月地气温差均为正值,其中1 月份和12 月份相对较小,6-8 月份(夏季)相对较大。不同地区地气温差的年内分布特征有所不同,西藏地区地气温差年平均值为全国最大,最大值出现在雨季来临前的5 月份;东北、华北、黄淮、西北及内蒙古地区最大值均出现在雨季来临前的6 月份;江淮、江汉、江南、华南地区地气温差最大值均出现在雨季过后的7月份或8 月份;西南地区年内各月地气温差变化相对较小,在雨季之前的5 月和雨季之后的8 月出现2 次峰值,呈双峰型分布。1961-2016 年,中国区域平均地气温差4 月和4-10 月上升趋势较明显,而7 月和10 月变化趋势不明显或略有上升趋势。空间分布上,东北、西北及内蒙古、西藏西部等地平均地气温差有增加趋势,而中东部地区有减小趋势。

中国天气发生器非降水变量模拟参数分布特征

对基于马尔可夫链的理查森型中国天气发生器降水模拟已经有过比较系统的研究,但对非降水变量的模拟及其参数的分布特征等的研究还有待进一步深入。文中根据中国669个站点1971—2000年的逐日降水、最高气温、最低气温和日照时数资料,分干、湿两种状态计算了中国天气发生器各非降水变量的模拟参数——干、湿日条件下平均值和标准差的傅立叶系数以及各变量残差序列之间当天和后延一天的自相关、互相关系数,并分析了这些模拟参数在中国的空间分布规律,为中国天气发生器的进一步推广应用以及模拟参数的空间插值提供了技术支撑。

江南双季稻生长模型在气候评价中的应用——以湖南省常德地区为例

以江南双季稻生长评估模型为工具,模拟了常德地区1961-2000年早稻的生长状况。利用 40年早稻各生育期干物重和成熟期穗重的模拟值,对该地早稻历年各生育期长势和产量进行差、较差、正常、较好和好五级评价。通过与1982-2000年常德地区早稻实测产量相比较,检验了模拟和评价结果的准确性。

雄安新区气候特征及变化趋势分析

为了更好地为雄安新区的规划和建设提供气候服务,本文以雄安新区3个国家气象站建站至2018年的逐日气象观测资料,系统分析了雄安新区的基本气候特征及其变化趋势;并采用2009—2018年精细化陆面同化数据和气候变化预估数据,分析了雄安新区最近10年以及未来10年降水量和气温的空间分布特征。结果表明:雄安新区平均年降水量480.8 mm,降水集中在6—9月;1961—2018年,雄安新区平均年降水量总体呈减少趋势,其中夏季减少趋势明显,而秋季增多趋势较为明显;预计未来10年,雄安新区大部分地区降水量增加。雄安新区年平均气温、平均最高气温和平均最低气温分别为12.6、18.7、7.3℃,年内(1981—2010年平均),雄安新区7月份气温最高,1月份最低;1961—2018年,雄安新区平均气温、平均最高气温和平均最低气温总体均呈升高趋势,其中春季和冬季升温明显,其次为夏季,而秋季气温变化趋势不明显;预计未来10年,雄安新区气温将明显上升。雄安新区年平均日照时数2335.2 h,年内,春、夏季日照时数相对较多,秋、冬季日照时数相对较少;1968—2018年,雄安新区年日照时数总体呈减少趋势,其中秋季减少速率最快,春季相对最慢。雄安新区年平均风速1.7 m/s,年内,4月平均风速最大,1、8、12月相对最小;1961—2018年,雄安新区年平均风速总体呈减小趋势,其中冬季减小速率相对最大,夏季最小。

凤县花椒生产气候条件和灾害分析

为实现对花椒生产的气候生态适应性定量评估,从花椒生长气候影响条件和主要气象灾害2个方面构建花椒生产的气候影响评价指标体系,在此基础上,根据凤县1961—2018年长序列的逐日气温、降水和日照等气候资料,对凤县花椒生产的气候条件和主要气象灾害进行系统分析。结果表明,1961—2018年凤县所有年份的年平均气温、降水量和日照时数均处于花椒种植的适宜范围,其中年平均气温、日照时数和降水量分别有89.7%、87.9%和77.6%的年份处于最适范围。凤县花椒生长季≥0℃积温、开花至果实着色期≥0℃积温、果实膨大生长期平均气温和果实着色期气温日较差所有年份均处于适宜范围,其中开花至果实着色期≥0℃积温和果实着色期气温日较差所有年份均处于最适范围;果实着色期平均气温和开花至果实膨大生长期降水量也有75%以上的年份处于适宜范围,其中65%以上年份处于最适范围;果实膨大至着色期相对湿度条件相对较差,处于适宜和最适范围的年份分别为65.5%和24.1%。总体来说,凤县花椒生长季气候条件适宜,有利于花椒产量和品质的提高。凤县花椒生产过程中主要的气象灾害有干旱、低温冷冻害和连阴雨等,但是1961—2018年这些灾害均有减轻的变化趋势。

湖南邵阳县油茶生产气候适宜性分析

为实现对油茶生产的气候适宜性定量评估,本研究从油茶种植的气候适宜性、生产气候条件和气象灾害3个方面,构建油茶生产的气候适宜性评价指标体系,并在此基础上,根据邵阳县1961—2018年逐日气温、降水和日照等资料,对邵阳县油茶生产的气候条件和灾害风险进行了分析。结果表明:1961—2018年,邵阳县年平均气温、≥10℃活动积温、最冷月平均气温、最热月平均气温和年相对湿度95%以上的年份处于最适范围。油茶花芽分化期和开花期平均气温,邵阳县所有年份均处于适宜范围;果实膨大高峰期和油脂转化期,降水量处于适宜范围的年数分别达93.1%和84.5%。邵阳县油茶生产过程中主要的气象灾害有高温、干旱、低温冻害和连阴雨等,灾害风险相对较低,而且在气候变化背景下,这些灾害均有减轻的趋势。

1956～2000年中国潜在蒸散量变化趋势

利用1956～2000年全国580个气象站的逐月气候资料,采用FAO推荐的彭曼-孟蒂斯公式计算潜在蒸散量,对中国及十大流域这45年的潜在蒸散量时空分布特征和变化趋势进行了分析,并采用偏相关分析方法,对造成潜在蒸散量变化的主要气候影响因子进行了探讨.结果表明：45年中除松花江流域外,全国绝大多数流域的年和四季的潜在蒸散量均呈现减少趋势,南方各流域（西南诸河流域除外）年和夏季潜在蒸散量减少趋势尤其明显.1980～2000年和1956～1979年两时段多年平均年潜在蒸散量差值表明,我国大部地区1980～2000年时段较前一时段减少,山东半岛、黄河和长江源区、西南诸河的中西部以及宁夏等地则增多.分析还表明,全国及大多数流域的年和四季潜在蒸散量与日照时数、风速、相对湿度等要素关系密切,但这45年日照时数和/或风速的明显减少可能是导致大多数地区潜在蒸散量减少的主要原因.

我国东部三市夏季高温气候特征及原因分析

利用1961-2000年夏季(6～8月)月高温资料,探讨了石家庄、南京、福州的高温气候特征,给出了高温天气过程原因分析及东亚副热带高压(下称东亚副高)的活动特点.结果表明,石家庄测站强高温过程期间干热和闷热天气持续时间不长,极端气温高,日平均风速小,日平均相对湿度小;南京和福州测站强高温过程期间闷热天气持续时间长,极端气温不高,日平均风速小,日平均相对湿度大.我国东部地区近40年来夏季月平均日照时数在减少.东亚副高和大陆变性高压是造成我国东部地区城市夏季危害性高温的主要影响系统,强盛并持续副高和大陆变性高压控制是我国东部地区高温日数和强高温过程偏多的主要原因.