东北地区持续低温指数的温度敏感性分析

应用东北地区73个气象台站1961-2005年日最低温度和平均温度观测资料,分析持续低温指数(Consecutive Cold Day Index,CCDI)对温度变化的响应规律,探讨其对农业生产的可能影响。结果表明,研究期内东北地区年、季平均温度均呈上升趋势(P<0.01),其中冬季增温幅度最大,夏季最小,2001-2005年夏、秋、冬季平均温度有所下降、年际变率增大;研究期内年、季CCDI值均呈减少的趋势,年际变率增大,不同季节CCDI降幅及年际变率差异明显,2001-2005年的年、季CCDI较1991-2000年有所升高;研究期内年、季CCDI的温度敏感系数皆为正值,说明年、季CCDI值随相应的年、季平均温度升高而下降;CCDI的温度敏感系数及CCDI与平均温度的相关系数均呈阶段性减小的趋势,但90年代中期以来又有所增加。虽然东北地区年平均温度升高、CCDI下降,但由于存在季节间差异,夏季热量条件并未得到很大改善,加之温度波动加剧、更晚熟作物品种的大量播种,致使低温冷害频繁发生,因此在东北地区栽种晚熟作物品种仍需谨慎。

中国近45年低温指数时空持续变化分析

选取全国621个气象台站的逐日最低气温资料,分析了中国近45 a来持续低温指数(consec-utive cold day index,CCDI)的时空变化规律,得到如下几点结论:(1)近45a来,我国大部分地区CCDI呈下降趋势,仅在西南和华中地区的个别站点存在小幅的升高趋势;(2)以每10a为一个年代,在各个年代,我国北方地区CCDI值均高于南方地区。从20世纪60年代到90年代CCDI呈下降趋势,但进入21世纪,长城一线以北,特别是我国东北地区CCDI表现出明显的增大趋势;(3)REOF分析表明:以东北、华北、新疆北部和华中的部分地区CCDI的降低为特征的模态是近45a来CCDI变化的第一主要模态,但该典型模态自80年代以来表现趋弱,上述地区CCDI的降低趋势变缓,个别地区甚至出现增加的趋势。以成渝地区为中心的CCDI增大是近45a来CCDI变化的第二主要模态,且该模态在近45a表现稳定。

基于低频振荡信号的中国南方冬半年持续性低温指数延伸期预报试验

利用1961—2009年36°N以南、108°E以东中国大陆191个站点逐日最低气温和NCEP/NCAR再分析日平均格点资料,研究与区域持续性低温事件有关的大气低频振荡信号,寻找可以在一定程度上表征不同类型区域持续性低温事件的指数,并尝试结合DERF2.0系统的预报产品进行持续性低温指数的延伸期预报试验。结果表明:(1)在研究范围内的区域持续性低温事件可以归纳为江北型、江南型和全区域型3类,其中江北型和江南型事件的环流背景差异体现在异常环流中心的纬度位置上,而全区域型事件属于增强型的江北型事件;(2)江北型和江南型区域平均最低气温时间序列的10—30 d低频分量的位相和强度变化与区域持续性低温事件的发生有显著关系,可以作为表征区域持续性低温事件指数和预报量;(3)100°—120°E范围内850 hPa温度场距平的经验正交函数分解前两个主模态具有显著的10—30 d变化周期,并且其空间结构分别与江北型和江南型事件的典型环流特征一致,前两个主模态时间系数能够作为持续性低温指数的预报因子;(4)检验结果表明,DERF2.0系统对上述预报因子有一定的预报能力。在延伸期预报时效内,利用统计学和动力学相结合的方法制作的持续性低温指数的预报效果好于模式直接预报的2 m气温,该预报方法有助于提升区域持续性低温事件的延伸预报能力。

新疆天山北坡经济带持续低温指数变化特征

利用新疆天山北坡经济带12个国家气象站逐日最低气温和平均气温资料,研究该区域1965—2019年持续低温指数C_(CDI)的变化规律及其对气温变化的响应,结果表明:研究区的年、季平均气温均呈显著升高趋势,其中冬季升温幅度最大,夏季升温幅度最小;受气候变暖的影响,研究区C_(CDI)呈显著减少趋势,其中冬季减少幅度最大、夏季最小;研究区C_(CDI)和平均气温之间呈显著的反相关,年、季都经历了气温距平由负转正、同时对应C_(CDI)距平由正转负的过程;年、季C_(CDI)对平均气温的敏感系数均为负值,说明C_(CDI)值随着气温的升高而减少,敏感系数绝对值春、夏、秋三季均呈显著减小趋势,即C_(CDI)对气候变暖的响应在减弱,而冬季则呈显著增大趋势,即C_(CDI)对气候变暖的响应在增强。

东北地区活动积温和极端持续低温的时空分布特征及其对粮食产量的影响

低温冷害是制约东北地区粮食产量的主要气象因素，了解低温冷害的演变规律及其对粮食产量的影响对于防灾减灾、合理搭配农作物品种熟期具有重要的指导意义。应用东北地区73个气象站1960-2004年温度资料以及ArcGIS地理信息系统技术和谐波分析方法，分析了≥10℃活动积温和持续低温指数的时空分布特征，评价了其对粮食和水稻产量的影响。结果表明，活动积温表现出由南向北、由西向东减少的趋势，持续低温指数表现出由南向北、由西向东增加的趋势。谐波分析表明，东北地区活动积温存在着明显的2．5-4a的周期振荡，持续低温指数主要表现为2．5-5a和10a左右的周期振荡。粮食产量的波动带有明显的活动积温和持续低温指数的信息，纬度越高，粮食产量受活动积温的影响越大，受持续低温指数的影响越小。活动积温是制约东北地区粮食和水稻产量的最主要因素，但持续低温指数的影响也不容忽视，持续低温指数每增加1d，会导致辽宁、吉林、黑龙江水稻平均单产。分别下降6．2％、5．8％和2．1％。

青藏高原东北部区域持续性低温事件的特征及影响因子分析

利用1960—2020年青藏高原东北部66个观测站日最低气温资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,根据百分位法确定了32个区域持续性低温事件,并对该事件发生的概率分布及影响其发生的主要环流系统进行了分析,同时探讨了冬季气候指数的极端性与低温事件发生的关联性。结果表明:(1)区域持续性低温事件主要集中在东部农业区。(2)不同类型低温事件环流差异主要表现在高层500 hPa高度场正异常中心和负异常中心的纬度位置以及700 hPa北风分量向南延伸的强度。(3)冬季极涡、印缅槽、高原高度场、高原加热场、AO的极端性与区域性极端低温事件的发生相对应,低温事件的发生概率均超过60%,利用它们可以提升高原区域持续性低温事件的诊断和预测能力。

2011年初春持续低温对邓恩桉生长的影响

调查了福建省大田县梅山乡3年生和1年生邓恩桉遭受2011年初春持续低温后的生长表现(以冻害指数为指标)。结果表明:不同海拔高度邓恩桉的冻害指数差异极显著,随着海拔高度的升高,邓恩桉冻害指数增大;低温对海拔400 m以下的邓恩桉生长影响不明显,对海拔400-750 m的邓恩桉冻害指数影响极大,导致海拔750 m以上的邓恩桉死亡;同一海拔水平上1年生邓恩桉受冻害的危害明显大于3年生,1年生邓恩桉下坡、中坡和上坡的平均冻害指数差异不显著,3年生邓恩桉下坡、中坡和上坡的平均冻害指数依次显著增大;冻害指数与树高、地经均呈显著负相关,说明随着邓恩桉林龄的增加,树高、胸径生长,抗冻害能力明显增强。

东北地区不同季节持续低温指数时空变化特征及其对区域温暖化的响应

采用东北地区包括黑龙江、吉林、辽宁3省73个常规气象台站1961年-2005年日最低温度和平均温度观测资料,分析近45年来不同季节CCDI变化特征及其对区域温暖化的响应,结果表明:①东北地区年CCDI呈下降趋势,并且春、夏、秋、冬季CCDI具有一致性降低的特征。不同季节CCDI降低的幅度并不一致,冬季降低幅度最大,夏季最小;②东北地区年CCDI大致表现出南、北降低缓慢,中间降低较快的分布形态。不同季节CCDI降低的空间分布规律与年CCDI降低的规律基本一致,仅数值大小上存在差异;③东北地区年平均温度呈现出显著的升高趋势(p<0.01),平均气候倾向率为0.38°C/10a,并且春、夏、秋、冬季平均温度具有一致性升高的特征。不同季节的增温幅度以冬季最大、夏季最小;④就年及不同季节总体而言,平均温度与CCDI为负相关关系(p<0.01)。季节间温度升高的差异大于CCDI降低的差异,不同季节内CCDI的降低对该季节平均温度升高的响应强度不等,单位温度上升造成CCDI降低的幅度,冬季大于夏季。

基于农业气候相似原理的沈阳地区不同熟期水稻品种搭配策略

针对水稻生产中对品种搭配决策服务的迫切需求,应用铁岭、沈阳和盘锦地区1951—2014年温度资料和1992—2011年水稻产量数据,分析持续低温指数和水稻产量的变化特征。基于农业气候相似原理进行引种,通过持续低温指数估算中熟、中晚熟偏早型、中晚熟品种的水稻期望产量,并制定沈阳地区不同熟期水稻品种搭配策略。结果表明:3个地区持续低温指数均呈现出明显降低趋势,铁岭、沈阳、盘锦地区的降低幅度分别为12.4、4.9、11.1 d/10年;1992—2011年,铁岭、沈阳、盘锦地区的持续低温指数均呈现5年的周期振荡,铁岭和盘锦地区还呈现10年的周期振荡;水稻产量的波动变化具有明显的持续低温指数的周期变化特征。在85%保证率下,确定2016—2050年每5年为1个时段不同熟期水稻品种的搭配比例,2016—2020年、2021—2025年、2026—2030年、2031—2035年、2036—2040年、2041—2045年、2046—2050年中熟、中晚熟偏早型、中晚熟品种所占比例分别约为:11.4%、28.8%、59.8%,15.4%、23.8%、60.8%,15.8%、23.2%、61.0%,12.6%、27.6%、59.8%,18.2%,19.6%,62.2%,14.2%,25.4%,60.4%,19.6%,17.0%,63.4%。