1960-2015年淮河流域初终霜日时空变化分析

基于淮河流域1960-2015年61个气象站点地面0cm日最低气温资料,采用线性倾向估计、反距离加权、Mann-Kendall突变检验、滑动T检验方法,分析近56a淮河流域初霜日、终霜日和无霜期的时空变化特征及突变年份。结果显示:(1)研究期内,淮河流域平均初霜日期、终霜日期和无霜期分别以2.15、2.49、4.38d·10a^(-1)的速率呈推迟、提前、延长的趋势(P<0.01),其中,在20世纪90年代的变化最为显著(P<0.01),速率分别为16.38、5.34、20.6d·10a^(-1)。(2)平均初霜日期在空间上呈北早、南迟,山区早、平原迟的分布;86.9%的站点初霜日期呈显著推迟趋势(P<0.05)。终霜日期呈西南早、东北迟,平原早、山区迟的分布;83.6%的站点通过0.05水平的显著性检验,以3.44~5.92d·10a^(-1)的速率呈提早趋势。无霜期随纬度和海拔升高而缩短;93.4%的站点通过0.05水平的显著性检验,变化率为3.56~7.59d·10a^(-1),无霜期整体延长。(3)11月8日线、4月1日线、220d等值线位置较其它各气候基准期和各年代分别偏北约1个和2个纬距,在32°N和34°N附近的偏北趋势最为明显,佐证了该区初霜日期整体推迟、终霜日期整体提前、无霜期整体延长的趋势。(4)初霜日期、终霜日期和无霜期分别在2002年、1995年和1998年发生突变。

淮河流域冬小麦晚霜冻时空演变分析

为掌握气候持续变暖背景下淮河流域晚霜冻害的变化规律,基于1960-2016年61个气象站点的逐日地面0cm最低气温数据,计算霜冻频次、强度和变异系数,构建霜冻害危险指数,分析了淮河流域冬小麦生长季晚霜冻时空变化。结果表明:(1)57年中晚霜冻出现在3月11日至4月15日,整体呈提前趋势,速率达到-2.49d·年-1(P<0.05),晚霜冻的提前结束使冬小麦灌浆停滞和籽粒发芽力丧失的风险降低。(2)在冬小麦生长季延长的背景下,57年中轻度、中度、重度晚霜冻的频次都呈现减少趋势,变化倾向率分别为-9.14次·年-1(P<0.01)、-1.17次·年-1(P>0.05)、-5.81次·年-1(P<0.01)。年代变化上,重霜冻在灌浆至成熟阶段的频次在1980s上升趋势最显著,倾向率为6.73次·年-1(P<0.05)。1961-1990年中霜冻在拔节期的频次增加趋势最显著,倾向率为1.80次·年-1(P<0.05);1981-2010年重霜冻在拔节期的频次减少趋势最显著,倾向率为-3.46次·年-1(P<0.01)。(3)冬小麦晚霜冻在不同的生长阶段空间分异较大,呈不同分布模式。以开始拔节的日期为起点,高风险区和较高风险区在拔节后(1～5d)所占面积百分比最大,分别达到0.63%、80.68%。中风险区在抽穗至开花阶段(12～15d)面积百分比最大(81.68%),较低风险区在灌浆至成熟阶段(16～57d)占比最大(57.49%)。不同程度的晚霜冻频次在不同的时间段减少速率不同,在不同的生长阶段空间分布差异较大。

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。

1982—2015年中国北方归一化植被指数(NDVI)变化特征及对气候变化的响应

基于中国北方1982—2015年GIMMS NDVI数据及408个气象站点逐日气象资料,采用极点对称模态分解(ESMD)方法、M K趋势检验、相关分析、趋势分析和极端气候指数,分析了1982—2015年中国北方15个省(自治区、直辖市)植被覆盖时空演变特征及其对气候变化和极端气候的响应。结果表明:1982—2015年中国北方植被NDVI以0.002(10 a)-1速度呈增加趋势(P<0.05),ESMD方法显示生长季NDVI呈波动上升;NDVI显著增加区域包括新疆北部天山及塔里木盆地北缘、甘肃祁连山区及陇南山地、黄土高原和河套平原、辽西低山丘陵一带、吕梁山及太行山区,NDVI显著减少区域主要集中在东北地区大、小兴安岭及长白山一带;从植被类型上来看,植被覆盖增加最多的是栽培植被、草地和荒漠植被;生长季NDVI与温度和降水整体呈正相关且对气温的响应更强烈,NDVI空间分布格局存在异质性;1982—2015年极端气温指数均呈极显著增加或减少趋势,极端降水指数中仅1日最大降水量、异常降水总量呈显著增加趋势;气温极值对NDVI的影响强于降水极值,最低气温和暖夜日数与NDVI关系最密切。

近30 a甘肃省河东地区极端气温指数时空变化特征及趋势预测

基于甘肃省河东地区61个气象站点1988-2017年逐日气温数据,利用Mann-Kendall检验,Sen’s斜率估计方法分析甘肃省河东地区极端气温指数的时空变化趋势,并探讨极端气温指数与其影响因素之间的关系,最后利用NAR神经网络结合Hurst指数对甘肃省河东地区极端气温指数变化进行预测分析。结果表明:(1)从时间上看,冷极值相对指数呈下降趋势,冷极值绝对指数、暖极值以及气温日较差、作物生长期呈上升趋势。(2)从空间上看,对冷极值变化反应最为敏感的是高寒湿润区,对暖极值变化反应最为敏感的是温带半湿润区和北亚热带湿润区,除北亚热带湿润区外各区域作物生长期的变化都达到了显著水平,而气温日较差仅在温带半湿润区达到了显著水平。(3)多数极端气温指数与经纬度、海拔之间有显著相关性,但受区域自然特点影响,经度与海拔对其影响实为一类。(4)亚洲区极涡强度、北半球极涡强度以及青藏高原指数B与极端气温指数变化有密切关系,而太阳黑子等只与个别指数之间存在显著的相关性。(5)预测出的极端气温指数冷极值相对指数仍呈现下降趋势,冷极值的绝对指数、暖极值以及气温日较差、作物生长期仍然呈现增加趋势,但大多数指数与1988-2017年相比变化幅度有所降低。(6)与其他区域相比甘肃省河东地区大多数气温指数变化幅度处于中间水平,表现出其为多种不同气候区、自然区交界地带的特色。

基于日值SPEI的青藏高原干旱演变特征

利用1980-2014年青藏高原74个台站的气象资料,通过Penman-Monteith公式计算了蒸散发及标准化降水蒸散指数(SPEI),并采用M-K趋势分析和小波分析等方法研究了高原干旱变化的时空分布特征及变化趋势。结果表明,基于Penman-Monteith公式计算潜在蒸散发的逐日SPEI指数能够很好地反映青藏高原干旱特征。1980年以来青藏高原SPEI值总体呈上升趋势,即偏于湿润,干旱强度有所降低。高原近35年的干旱演变具有明显的年代际差异,20世纪90年代之前干旱较为严重。小波分析结果表明高原干旱的发生存在2～4 a的振荡周期,在2～4 a的时间尺度上总体表现出干-湿周期变化。在整体小波变化周期中,1983-1997年虽然出现了干旱严重区间,但在1997年以后高原总体上呈现湿润趋势,3. 7 a的主周期并没有影响整体变湿的趋势,且三种指标的3. 7 a振荡主周期均通过了95%的红噪声检验。

甘肃河东地区气象干旱时空变化及干旱危险性分析

基于标准化降水蒸散指数(SPEI),利用甘肃河东地区1988-2017年60个气象站月值气候数据,通过线性倾向估计、Mann-Kendall突变检测、小波功率谱、Hurst指数等方法对河东地区干旱事件发生次数、干旱烈度和持续时间3种干旱指标的时空变化、突变、变化周期和趋势延续性进行分析,并对气象干旱危险性进行评估。结果表明:年际变化上,1988-2017年河东地区干旱事件发生次数、干旱烈度和持续时间均呈显著增加趋势(P<0.05),变化倾向率分别为0.31次·10a^(-1)、0.61级·10a^(-1)和0.48个月·10a^(-1),陇中高原为增加趋势最显著的分区。空间上,干旱事件发生次数、干旱烈度和持续时间呈显著增加的站点占站点总数的比例分别为18.0%、31.1%和26.2%,区域内仅存在少数变化率为负值的站点,但这些站点变化趋势均不显著(P>0.05)。Hovmoller图显示,干旱事件发生次数、干旱烈度和持续时间在时空上具有集聚性,反映河东地区相邻近站点具有类似的干旱时空特征。Hurst指数显示,在未来河东地区的干旱事件发生次数、干旱烈度和持续时间仍会主要呈现增加趋势,但强持续性(Hurst值接近1)的区域范围较小。研究区干旱指标突变年份为1994年,突变后干旱事件发生次数、干旱烈度和持续时间分别增加0.76次、2.29级、1.70个月,体现出近年来干旱化的态势。小波功率谱显示河东地区干旱指标震荡周期均在6a内,反映干旱具有短期波动特征。30a内研究区总体干旱危险性较大的区域为陇中高原,但研究区每10a的干旱危险性分布存在显著差异,1988-1997年河东地区面临的干旱危险性最大,2008-2017年干旱危险性较小。

甘肃河东地区近30年季节极端气温指数变化与环流影响

基于1988-2017年61个气象站点逐日气温数据,分析了甘肃河东地区近30年各季节极端气温指数的时空变化特征,并分析了ENSO和AO对河东地区极端气温指数的影响。结果表明:近30年河东地区处于变暖态势中,各季节气温日较差(DTR)、暖夜日数(TN90p)、暖昼日数(TX90p)均呈增加趋势,冷夜日数(TN10p)、冷昼日数(TX10p)均呈减少趋势。甘南高原极端气温指数在各区中变化最显著,春季是各极端指数变化最显著的季节,也是河东地区DTR变化趋势不同于全国的影响因素。DTR于1992年突变后增加,平均气温于1996-1997年发生突变,其余极端气温指数于1997年突变,极端气温指数在其自身以及平均气温突变年份前后的变化反映了区域变暖的态势。El Ni?o影响河东地区冬季DTR的增加,La Ni?a影响冬季TX10p日数增加,AO正相位时河东地区夏季高温事件更易发生。

基于日尺度SPEI的黄淮海平原冬小麦生育阶段干旱特征分析

黄淮海平原地处燕山以南、淮河以北,包含黄河、淮河和海河冲积平原及部分丘陵山区,属于半干旱、半湿润地区,年降水量500~900 mm,是我国主要的冬小麦种植区。利用黄淮海平原49个农气站点1961—2017年日值气象数据,采用Penman-Monteith模型计算的日尺度SPEI指数,从气象干旱的角度分析了黄淮海平原近56 a冬小麦主要生育阶段干旱持续时间和干旱强度的变化,并采用R/S方法对干旱未来变化趋势进行预测。结果表明:(1)从空间分布上来看,冬小麦的营养生长期和并进期,北部干旱持续时间较短,干旱强度较小,南部干旱持续时间较长,干旱强度较大,而冬小麦生殖生长期与前两个生育期干旱分布相反。(2)从各站点变化趋势来看,在冬小麦整个生育期内干旱持续时间与干旱强度呈相反趋势。(3)从时间变化趋势上来看,1961—2017年干旱有明显减缓趋势,除个别站点外,在冬小麦的营养生长期和并进期,干旱持续时间和干旱强度自2003年起干旱有逐渐减缓趋势,在生殖生长期则从2007年起干旱有逐渐减缓趋势。(4)从未来变化趋势来看,营养生长期干旱持续时间将缩短,干旱强度将减小,并进期的干旱持续时间和干旱强度的变化将和过去56 a基本保持一致,生殖生长期干旱持续时间将有所增长,干旱强度将有所加重。本研究分析了黄淮海平原冬小麦生育阶段干旱特征,旨在认识分析和掌握冬小麦生育期干旱演变特征以及干旱发生规律,对保障粮食安全和防旱减灾提供了科学依据。

甘肃省河东地区春玉米干旱演变特征及灾损风险区划

甘肃河东地区为全省春玉米主要种植区,同时也是易发生干旱的地区,基于FAO推荐的Penman-Montith模型以及其提供的作物系数计算了甘肃省河东地区春玉米作物水分亏缺距平指数(CWDI a),采用甘肃省河东地区54个气象站1961—2017年逐日气象数据以及河东各县(区)春玉米多年产量资料,从干旱的年际变化趋势、干旱空间分布特征以及春玉米干旱灾损风险区划三方面对近57年来河东地区春玉米各生育期干旱演变特征及其灾损风险区划进行了分析。结果表明:受降水的影响,河东地区春玉米生长期各旬需水量、CWDI a值均呈先增大后减少的趋势,全区CWDI a值>15,表明该区虽为雨养农业区但仍需通过灌溉补给保证作物生长期所需水分。生长季内春玉米水分亏缺的变化幅度:抽雄~开花期>拔节期>乳熟~成熟期>出苗~七叶期。出苗~七叶期水分亏缺程度由南向北呈递减趋势,其他三期水分亏缺程度由南向北呈递增趋势。河东地区春玉米干旱风险具有明显的区域性和差异性,低风险区主要在陇东南部地区,陇南中部、北部、南部地区,甘南高原东北部地区;中风险区主要在陇东中部地区,陇南东南部地区,陇西黄土高原中部地区;较高风险区主要在环县,渭北地区;高风险区主要在黄河以南地区至靖远-榆中区。总体来看,河东春玉米干旱灾损风险区由南向北呈纬向分布,且受积温影响,海拔高于2500 m的高山区不适于种植春玉米。

1635—2019年通辽地区聚落变迁研究

以通辽地区为研究区,统计3 943个聚落并作矢量点数据,利用GIS空间分析及数理统计分析法对研究区聚落1635年以来的空间分布模式及空间分布格局的演变进行了分析。结果发现:(1)通辽地区聚落从1795年开始增长速度不断加快,莫兰指数的计算结果表明,分布模式在整体上从1723年开始从随机分布越来越趋于显著的集聚分布。从不同年份的Ripley’s K函数看出,局部上1635—1723年一直处于集聚与离散不均衡的情况,所有距离段内从1795年呈现出显著集聚分布模式。(2) 1635—1840年,聚落点的几何中心呈现出西南-东北-西北的演变轨迹。核密度分析表明,聚落点在1635年是南部离散分布,1723—1840年南部密度最高。1840—1912年中部出现大量聚落,分布格局变为中部密度最高,1947年至今,西南部和中部都有大量的增长,北部也有一定增长,分布格局变为中部与西南部河流流域最密集。(3)聚落空间格局的演变是人地关系规律、宏观与微观的人文社会因素共同作用的结果,自然条件中地形、水文、气候等因素都直接或间接影响人类生产和居住,进而影响聚落的分布格局。聚落的增长速度及空间演变与不同历史时期的土地政策、人口迁入规模关系密切,土地政策及行政区划调整、人口迁徙等因素是主要的人为因素。

基于作物水分亏缺指数分析北方旱作地区春玉米干旱时空变化

采用1961-2018年北方旱作区156个气象站日值气候数据和1991-2013年春玉米生育期资料,依据干燥度指数将北方旱作地区划分为4个亚区。基于作物水分亏缺指数(CWDI),通过分析各亚区水分供需状况、CWDI年际变化、干旱站次比和频率,揭示了中国北方旱作区春玉米干旱时空变化特征。结果表明:(1)Ⅰ区(湿润地区)和Ⅱ区(半湿润地区)水分供需平衡,Ⅲ区(半干旱地区)和Ⅳ区(干旱地区)水分供需不平衡。Ⅰ区降水量均方差达到70mm,CWDI年际间变化幅度最大,20世纪70年代CWDI在播种-出苗期和出苗-拔节期均为剧烈波动期;Ⅱ区CWDI在20世纪80年代春玉米乳熟-成熟期波动幅度较大;Ⅲ区在抽雄-乳熟期CWDI以1.06个百分点·10a^(-1)(P<0.05)速率增加,年际间干旱有扩大趋势;Ⅳ区年际间CWDI变化不大。(2)1961-2018年抽雄-乳熟期干旱站次比以2.58个百分点·10a^(-1)(P<0.05)的速率显著递增,其中发生特旱的平均站次比为14.95%,其余4个生育阶段无显著变化。抽雄-乳熟期发生旱级最重且干旱范围有显著扩大趋势。(3)在空间分布上,干旱等级和频率均呈现明显的东西向分布。黑龙江东部和西南部、吉林辽宁西部(Ⅰ区和Ⅱ区)发生轻旱频率达到3a两遇以上;张承地区(Ⅲ区)在播种-出苗期中旱频率5a一遇以上;毛乌素沙地(Ⅳ区)在拔节-抽雄期特旱频率达到3a两遇,以特旱威胁拔节-抽雄期为主。

气候变暖背景下黄淮海平原北部冬小麦生育期霜冻灾害发生规律

为探明气候变暖背景下黄淮海平原北部冬小麦生育期霜冻灾害发生规律,采用线性倾向估计、Mann-Kendall法和R/S分析法,分析1960—2017年的黄淮海平原北部12个气象站点0cm地面最低温度数据。结果表明:1)年均气温表现出一致的上升趋势,北部升温速率高于南部。2)研究区初霜冻推迟,终霜冻提前,无霜期延长,初霜冻延后趋势的空间表现为北部区域比南部区域更明显,终霜冻提前趋势的空间表现为南部区域比北部区域更明显,无霜期延长趋势南部比北部区域更明显。3)初霜冻日期突变年份为2006年,终霜冻日期发生突变的年份为1992年,2007—2017年初霜冻推迟,1993—2017年终霜冻提前。冬小麦(Triticum aestivum)生育期在2004年发生突变,2005—2013年生育期缩短。4)冬小麦生育期间霜冻发生频次平均增加42%,霜冻发生频次显著增加。

1960-2015年淮河流域异常初、终霜日时空变化及其影响因子

农作物生长关键期发生的异常初、终霜日,对农业生产造成极大损失。准确了解并掌握异常初、终霜日在淮河流域的变化规律及成因,有利于做好霜冻预报服务工作,减轻霜冻灾害的影响,对保障国家粮食稳产、高产、安全具有重大的意义。基于淮河流域1960-2015年61个气象站点逐日地面0 cm最低气温资料,采用标准差计算了初、终霜日的稳定性,使用概率密度函数定义了异常初、终霜日,利用IDW插值方法反映气候态转变前后异常初、终霜日稳定性和频率,同时利用线性倾向估计、M-K、滑动t检验和累计距平法得到气温的变化趋势及突变年份,相关系数法用来分析环流指数、气温、初霜日、终霜日之间的关系。通过研究得出以下结论:(1)淮河流域近56年来平均气温以0.18℃·10 a-1(P<0.01)的速率呈现显著的上升趋势并且在1993年发生突变,气候态的转型促进了初霜日的推迟和终霜日的提前。(2)气候态的转变导致初、终霜日的稳定性降低,初、终霜日稳定性随经、纬度的增加而变好,初霜日稳定性随海拔升高而变好,终霜日稳定性随海拔升高而变化不显著,终霜日稳定性好于初霜日稳定性。(3)偏早初霜日频率>偏晚终霜日频率>特早初霜日频率>特晚终霜日频率,且在气候态转型后,异常初、终霜日的频率趋于降低,稳定在0～20%之间,异常初霜日发生频率整体高于异常终霜日,气候变暖对初霜日的影响大于终霜日。(4)异常初、终霜日频率时空分布差异显著,高频年代分别为1970s和1960s,低频年代为2000s。随着气候的转变,虽然异常初、终霜日频率逐步趋于稳定且处于低频趋势,但是气候转变促进了淮河流域东南部和南部的特早初霜日频率增加,南部偏早初霜日发生频率范围增加。东北部的偏晚初霜日发生频率增加,同时东南部的特晚终霜日发生频率也明显增加。(5)北半球9月极涡面积越小,淮河流域初霜日越迟(R=-0.41,P<0.01)。10月副高面积增加,初霜日推迟(R=0.39,P<0.01);2月极涡面积减小,终霜日提前(R=0.29,P<0.05)。4月副高面积增大,终霜日提前(R=-0.15,P>0.05),并且在1990年后提前趋势加快。

基于EEMD的华北平原1901-2015年旱涝灾害分析

采用一种适用于非线性、非平稳序列的信号提取方法 -EEMD,基于1901-2015华北平原的266个格点的标准化降水蒸散指数,确定了旱涝灾害等级序列,分析了旱涝灾害演变的周期规律及旱涝等级频率的空间分布。结果表明:1)SPEI-12表征的旱涝灾害等级序列在1940年出现了突变,干旱灾害集中在1940年之前,洪涝灾害集中在1940年之后,年际尺度上存在平均周期为4年和8年的波动周期,年代际尺度上存在着13年、29年、46年的平均波动周期。2)极端干旱和极端洪涝分别发生556次和655次,分别占旱涝发生总次数的1. 76%和2. 08%,但总体干旱频率(19. 46%)明显高于洪涝频率(16. 43%),气候整体偏干。3) SPEI-3表征的旱涝灾害等级序列经EEMD分解后,春季1994年以后洪涝灾害等级逐渐增高。夏季旱涝灾害等级处在4以下且在1982年后干旱灾害开始加重。秋季1993年以后由干旱灾害转为洪涝灾害。冬季干旱灾害有逐年加强趋势。4)不同旱涝灾害等级的频率季节差异显著,旱涝灾害主要发生在夏季。空间上,干旱灾害主要分布在河南西部和北部、山东西部和南部、河北北部。洪涝灾害主要集中在河南北部和中部,山东西部和南部、河北西北部以及北京、天津市。本研究能为该区农业健康发展提供参考。

标准化降水蒸散指数在华北平原的适用性分析

[目的]明确被广泛应用于农业气象研究的标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)在华北平原的适用性,能够为区域减灾和可持续发展提供科学依据。[方法]利用1961—2015年华北平原气象观测资料,使用Penman-monteith模型,计算了标准化降水蒸散量指数(SPEI),从数理统计、土壤湿度、农作物受灾面积等方面综合分析了SPEI在华北平原地区的适用性和对干旱的评价能力。[结果](1)华北平原地区SPEI与10~20cm土壤相对湿度呈现显著正相关关系,SPEI值越大,气候越湿润,土壤湿度越大。(2)同一时间尺度下,不同地区SPEI与农作物受灾面积呈显著的正相关,相关系数由弱到强分别是河南省<山东省<河北省,而各地区的水稻种植面积由少到多依次为河北省<山东省<河南省,灌溉对潜在蒸散量计算结果干扰较大,SPEI对水稻种植区域的历史干旱识别不灵敏;(3)文章计算的SPEI能够与历史同时期发生的、厄尔尼诺引发的干旱事件很好地对应起来,华北平原地区整体呈不显著的干旱化趋势,各年代差异较大。[结论]综合考虑了气温、风速和日照时数计算的SPEI,年尺度和季节尺度能够与典型站点典型年份的干旱事件很好地对应起来,与土壤水分监测数据和农作物灾情数据有显著的相关性,能够较好反映干旱严重程度,经过数理统计检验的SPEI适用于华北平原地区干湿变化的研究,但同时也要注意灌溉农业区的特殊水热状况,做出合理的分析调整。

三江平原NDVI时空变化及其对气候变化的响应

基于2000-2014年生长季MODIS NDVI数据和同期降水、平均气温的格点数据,采用趋势分析法、SPEI指数、相关分析法,对三江平原NDVI时空变化特征和对气候变化的响应进行了分析。结果表明:近15年三江平原区生长季的NDVI以0.017/10a的速率呈缓慢上升趋势。其中NDVI显著增加和极显著增加的面积占比分别为13.43%和12.55%,NDVI变化趋势轻度改善的面积较大,占比为25.52%;三江平原地区生长季的多年平均气温总体呈下降趋势,降水量呈上升趋势,总体上生长季标准化降水蒸散指数(SPEI)数值呈上升趋势,干旱化逐年减弱,中等干旱状况得到缓解,渐渐过渡到轻微湿润状态,对植被覆盖面积的增加有促进作用,也为该区域的生态环境恢复提供了有利条件;三江平原地区生长季NDVI与生长季气温、降水量及SPEI主要呈正相关,与降水呈正相关面积占72.64%,与SPEI呈正相关的面积占70.51%,与气温呈正相关的面积占56.73%。NDVI与降水的相关性最高,说明降水是三江平原植被生长的主导气候因子。

近30a河东地区极端气温时空变化

利用61个气象站1988-2017年逐日最高气温、最低气温和平均气温资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendal检验、滑动t以及相关分析方法,对河东地区极端气温事件的时空变化特征进行研究,结果表明:①河东地区近30 a日最高气温的极大(小)值、日最低气温的极大(小)值、年平均最高(低)气温、夏日日数、热夜日数、暖昼(夜)日数、气温日较差、暖日持续日数、生物生长季呈现增大(加)趋势,霜冻日数、冰冻日数、冷昼(夜)日数、冷日持续日数呈现减小(少)趋势;②暖指数的变暖幅度大于冷指数,昼指数的变暖幅度大于夜指数,陇东高原地区变暖幅度最大,甘南高原地区变暖幅度最小;③多数指数的突变点在20世纪90年代中后期和21世纪初期;④多数极端气温指数与经度和海拔高度显著相关,河东地区极端气温指数的变化与区域性增暖有密切联系。

1982—2015年中国北方生长季NDVI变化及其对气温极值的响应

基于GIMMS NDVI 3g v1. 0数据集和日值气象数据,结合极端气温指数,辅以极点对称模态分解、趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、相关分析等方法,探讨中国北方生长季植被覆盖及极端气温的变化特征,研究植被覆盖对气温极值的响应状况。结果表明:①1982-2015年中国北方生长季NDVI以0. 002·(10a)^-1的速率上升(P <0. 05),ESMD(极点对称模态分解方法)显示生长季NDVI波动上升;针叶林、灌丛、荒漠植被、草地以及栽培植被呈增长趋势,栽培植被增速最快,针阔混交林、落叶阔叶林和高山植被呈不显著减少趋势。②空间上,NDVI显著增加区域超过全区的33%,主要分布在天山、塔里木盆地北部、祁连山、陇南山区、黄土高原、河套平原、吕梁山和太行山、大别山以及辽西丘陵地区;显著下降区域仅占12%,主要分布在大兴安岭、小兴安岭和长白山区。③极端气温指数中,除TNmean(日最低气温平均值)和TNn(日最低气温极低值)呈上升趋势外,其余冷极值指数均呈下降趋势;所有暖极值指数均呈上升趋势;其他指数中,DTR(气温日较差)呈减小趋势,GSL(生长季日数)呈增加趋势。④中国北方NDVI与极端气温指数的相关性表明,冷极值指数中NDVI与FD0(霜冻日数)、TN10p(冷夜日数)、TX10p(冷昼日数)呈显著负相关(P <0.05),与TNmean呈显著正相关(P <0.01);NDVI与所有暖极值指数呈正相关,与TR20(热夜日数)、TXmean(日最高气温平均值)、TX90p(暖昼日数)以及TN90p(暖夜日数)存在显著相关性(P <0. 05);NDVI与GSL呈显著正相关(P <0.05)。⑤天山、塔里木盆地北缘、祁连山区、河套平原、黄土高原、太行山和吕梁山区等NDVI显著增加区域对极端气温指数的响应强烈。NDVI显著增加区主要对FD0、TNmean、TN90p、GSL等指数响应较强。NDVI显著减少区域对指数的响应各异,主要与SU25(夏季日数)呈显著负相关(P <0.05)。

近50多年河西地区干热风事件时空变化特征

为探究全球变化背景下河西地区干热风事件的变化趋势和影响范围,根据河西地区春小麦国家气象行业标准,基于河西地区13个气象站1960—2017年6、7月的逐日最高气温和14:00相对湿度,分析干热风事件时空变化特征。结果表明:①除海拔较高地区没有干热风事件发生外,其余地区均呈现增加趋势,且增长幅度有明显差异。在2000年之后重度干热风增加更为显著,干热风发生强度迅速增强。各年代干热风发生高值区未发生明显变动,发生天数却有明显变化。②河西地区干热风空间分布为西多东少,北多南少。较低海拔地区达到干热风年型标准的年份较多。③一次干热风过程所波及的站点和持续时间增多和延长,干热风发生范围进一步扩大到更高纬度和更高海拔地区。