前期东北大西洋-地中海西部海温异常影响河南省干热风的可能途径

河南省是中国冬小麦的主产区,也是较易受干热风影响的地区。目前对干热风的研究和预报多在天气尺度,从气候的角度研究干热风是否具有可预报性,具有非常重要的意义。本文基于河南省干热风资料、NCEP/NCAR再分析资料和哈得莱环流中心海温资料,分析了1980-2022年前期海温异常与河南省干热风日数的关系,及其可能影响途径。结果表明:(1)豫北、豫西北和豫中多年平均干热风日数较多,其他地区则相对较少。日干热风出现的概率由南向北、由5月下旬至6月上旬逐渐增加。全省平均干热风日数有显著增加趋势。(2)河南省干热风日数与当年3-4月东北大西洋-地中海西部(关键区)海温在年代际和年际尺度上均存在着密切相关,两者与干热风发生时段500 hPa高度场在去趋势前和去趋势后的显著正相关区在东亚中纬度地区位于新疆北部至贝加尔湖尔湖北部,显著负相关区位于我国东北至日本群岛附近,与850 hPa风场在去趋势前和去趋势后的相关在上述正、负显著相关区分别呈反气旋和气旋分布,气旋后部呈偏北风的显著相关,即3-4月关键区高海温年,出现的蒙古高压脊和东亚大槽造成了河南省的干热风天气。海温与环流场的相关在去趋势前和去趋势后在中纬度地区呈现出一个更明显的由东北大西洋经欧亚大陆至东北亚的纬向遥相关波列。(3)西太平洋副热带高压(以下简称副高)偏南(北)时,干热风日数易偏多(少),而3-4月关键区高(低)海温则可以导致副高偏南(北)。(4)干热风偏多年和偏少年、3-4月关键区高海温年和低海温的干热风发生时段30°N-55°N经向平均的涡度差值,及高、低海温年的干热风发生时段500 hPa准地转流函数距平和波作用通量均显示在中纬度地区存在自东北大西洋至东北亚的纬向波列。也即表明,3-4月关键区海温可以激发出一个后期干热风发生时段的类似波列,经欧亚大陆传至东北亚,而高海温年在东亚中纬度地区的环流分布造成了河南省的干热风天气。

新疆巴州地区小麦干热风时空变化特征及风险区划

掌握巴州地区小麦干热风灾害的发生发展规律,有针对性地采取防御措施,对于保障当地粮食安全具有重要意义。选取若羌县、轮台县和焉耆县作为代表地,根据不同地区干热风对小麦的影响,参照小麦干热风气象行业标准,利用1981—2023年5—6月巴州地区9个国家级气象站及农区114区域自动站逐日气象观测数据、农业气象观测站小麦发育期数据及地理基础信息等资料,结合ArcGIS10.8作图,分析巴州地区小麦干热风日数和过程的时空变化特征,并进行风险区划与评估。结果表明,近43 a来巴州地区干热风整体呈波动上升趋势,趋势倾向率分别为2.2 d/10a、1.2次/10a。20世纪80年代减少较为明显,20世纪90年代、21世纪10年代呈增多趋势,2011年后明显增多,具有时间阶段性特征,其中2017、2022年为干热风高发年份。从3种不同等级的干热风占比来看,轻型>中型>重型。研究发现,巴州地区小麦干热风高风险区主要分布在塔里木盆地南缘且末、若羌沿车尔臣河以南小麦种植区域,塔里木盆地东南部的若羌、铁干里克一带以及尉犁县沿塔里木河北部的部分地区,低风险区主要分布在焉耆盆地平原农区大部,库尔勒东部、轮台县西部等地,其余区域为较重及中度风险区。根据不同风险区,可因地制宜采取不同的灾害防御措施。

湿热风缓地区传统聚落空间对风环境的影响效应

目的综合解析湿热风缓地区传统聚落空间对风环境的影响效应。方法基于田野调查,利用CFD软件对聚落整体和聚落建筑的风环境进行模拟分析;选取凤台村3栋典型三合院,分析不同长高比和宽高比对聚落空间风环境的影响。结果在聚落整体街巷结构与建筑密度的综合影响下,凤台村冬季的聚落空间风速总体呈东北高、西南低的分布特征,夏季的聚落空间风速呈由村口向东北方向的递增规律,聚落整体风环境良好;模拟分析得出聚落建筑吊脚干栏的最佳空间形制:宽高比为6,长高比为7.2。结论聚落空间风环境受到街巷结构与季节主导风、建筑形态与密度的综合影响,传统聚落空间形制体现了对区域风环境的高效适应,以及对局部微气候的有效利用,建议在进行聚落保护规划与地域建筑设计时应遵循此空间形制特征。

河南省小麦干热风发生规律分析

通过对河南省30个站1967～1996年近30年的气象资料统计 ,得到全省干热风发生日数 ,并对其进行了EOF分析。结果发现全省干热风日数场主要呈“南少北多”空间分布型 ,另外还有其它几种空间分布型 ;随时间推移 ,全省干热风发生日数呈减少趋势 ;对时间系数进行功率谱分析 ,发现具有准6年和准3年周期 ;通过相关分析 ,发现第一、第二模态时间系数与全省小麦单产存在显著相关关系。

气候暖干化对中国北方干热风的影响

综述并阐明了干热风气象灾害在指标类型、时空分布、形成原因、发生环境、危害特征、防御技术等6个方面的内容,干热风危害特点具有明显温度猛增、湿度骤降的突变性和昼夜维持干热天气分不开.气候暖干化是北方现代气候变化的基本特征,气候变暖尤其使极端气温显著升高,气候变干使降水量持续偏少,出现了明显干旱化趋势.干热风发生次数与气候变暖呈显著正相关,与气候变干呈显著反相关.干热风对气候暖干化的响应十分敏感,气候暖干化使干热风发生区域扩大、次数增多、强度增强、危害加重.因此,防御干热风和干旱化危害刻不容缓.

过去50年黄淮海地区冬小麦干热风发生的时空演变规律

【目的】研究近50年来中国黄淮海麦区小麦干热风时空变化特征,针对其变化趋势,提出有效防御干热风的科学对策。【方法】基于黄淮海地区68个气象台站1961—2010年的逐日气象资料,采用中国气象局发布的气象行业标准"小麦干热风灾害等级"指标,系统分析近50年来黄淮海冬小麦高温低湿型干热风年平均发生日数与过程次数的时空分布特征,针对其变化趋势,提出有效防御干热风的主要途径和技术措施。【结果】(1)1961—2010年,黄淮海地区冬小麦轻度、重度高温低湿型干热风出现的平均日数和过程次数随时间的变化总体呈减少趋势,其中1960—1980年和2001—2010年均为缓慢减少时期,1981—2000年变化则不太明显。1968年各地干热风危害均最为严重,1987年危害均最轻;(2)近50年来,该区轻度、重度干热风灾害的年际变化很大,这和该时期气象要素匹配程度有关。各地20世纪60年代干热风发生最严重。其次,为20世纪70年代和最近10年。20世纪80、90年代危害较轻;(3)就空间平均分布状况而言,该区轻度和重度干热风年平均发生日数和干热风过程次数分布具有一致性,总体呈中间高、两头低的趋势,且地区间差异都很显著,同纬度地区的内陆高于沿海。河北省的北部和西北部、河南省的东南部一带等地干热风危害最轻,河北省南部、河南省西北部等地危害最重,该地作物产量受到冲击很大,生产相对更脆弱。【结论】1961—2010年,中国黄淮海地区冬小麦干热风灾害总体表现为减少趋势,但由于不同时期和不同区域气象要素温度、水分、风速等匹配组合的差异,干热风灾害年际变化很大,地区间差异显著,在不同时期、不同区域仍有可能发生。实际生产中,必须重视小麦干热风灾害的防御,可从生物措施、农业技术措施和化学措施着手来减少干热风对小麦生产的影响和危害。

基于干热风危害指数的黄淮海地区冬小麦干热风灾损评估

全球气候变化背景下,农业气象灾害呈上升态势。干热风灾害发生区域、次数和强度都发生了明显的变化。研究干热风灾害对农作物的影响对于我国农业可持续发展、保障粮食安全等均具有重要的现实意义。利用黄淮海地区68个气象台站1961—2010年的逐日气象资料,和54个农业气象试验站1981—2006年小麦的发育期、产量、干热风灾害等数据,采用公认的中国气象局2007年发布的气象行业标准《小麦干热风灾害等级》中冬小麦干热风灾害指标,计算干热风危害指数,进一步细化发育期,确定冬小麦抽穗前气象条件对气象产量影响的关键气象因子,分离干热风年冬小麦气象产量,构建重度干热风影响下干热风危害指数与冬小麦抽穗—成熟阶段气象条件对气象产量影响的统计模型,进行1981—2006年黄淮海地区冬小麦干热风灾损的评估。结果表明:(1)重度干热风危害下,1981—2006年期间黄淮海各地区冬小麦不同发育时段的干热风危害指数平均在抽穗—开花时段最大,乳熟—成熟时段居中,开花—乳熟时段最小,分别为0.17、0.15和0.14,平均0.15;(2)冬小麦抽穗前气象条件对气象产量影响的关键气象因子为:播种—出苗期间的最低气温、拔节—孕穗期间的平均气温和孕穗—抽穗期间的平均气温,各个单因子相关系数分别为0.64、0.86和0.99,均达到极显著水平。其中播种—出苗的最低气温可决定小麦出苗的迟早和苗情;拔节—孕穗期间,在小花原基形成期—四分体形成期气温偏低可延长小穗、小花分化时间,防止退化,提高结实率;孕穗—抽穗的平均气温偏高有利于提早抽穗,延长后期灌浆时间,且晴天有利于开花授粉;(3)分离干热风年冬小麦气象产量后,构建了重度干热风影响下干热风危害指数与冬小麦抽穗—成熟3个阶段气象条件对气象产量影响的统计模型,验证结果表明该模型客观上能够综合地反映干热风在不同发育阶段对小麦产量的影响。进一步灾损评估表明:重度干热风危害下,黄淮海地区冬小麦减产率在21.52%—39.80%之间,平均为27.83%。

枸杞产量与气象条件的关系研究

计算研究了枸杞全生育期及不同生长阶段气温、光照、降水、相对湿度、大风等因子对产量的影响,确定了各自的指标。结果表明,枸杞全生育期需要≥10℃积温为3450℃·d,日照1640h;不同生长阶段存在不同的相关气象因子,尤其夏果幼果期最敏感。枸杞在夏果幼果期不耐高温,受干热风影响严重,这是枸杞研究中迄今为止的一个新发现。

近50年华北平原干热风时空分布特征

干热风是影响华北平原冬小麦生长发育及产量形成的重大农业气象灾害之一,利用华北平原48个站点1961-2008年的逐日气象资料,分析了近50年来各站点的干热风(高温低湿型/雨后青枯型)日数及区域分异规律,结果表明:就地理空间而言,华北平原干热风日数总体上呈现中部高南北低的分布趋势;在发生时间上,除南部个别地区有增加的趋势外,大部分区域干热风日数呈明显的递减趋势。进一步的分类研究则表明:高温低湿型的与干热风总体时空分布趋势相近,而雨后青枯型虽然也呈下降趋势,但下降幅度远小于干热风总体情况,并且在南部、西北部日数反而呈现增加趋势。了解干热风的时空分布特征,可为进一步建立干热风监测预警模式奠定一定的理论和应用基础,并可为当地农业生产决策提供参考。

华北地区冬小麦主要气象灾害风险评价

为了对华北地区冬小麦生育期内遇到的主要气象灾害(干旱和干热风)的综合风险进行评价,根据气象灾害发生机理及区域环境特征建立危险性、暴露性和脆弱性评价模型,并构建综合风险模型,具体分析各地区综合风险的大小及主导风险因子,该文利用华北地区48个农气站冬小麦发育期资料(1981-2010年)和气象资料(1961-2010年)以及近50 a产量资料,将冬小麦全生育期划分为前期(播种期-起身期)、中期(拔节期-开花期)、后期(灌浆期-成熟期)3个阶段,并充分考虑了底墒形成期(播种当年7-9月)内的降水,分别基于水分亏缺指数和加权干热风日数构建了干旱、干热风等级指数,对华北地区冬小麦干旱、干热风灾害以及综合气象灾害风险进行分析。结果表明:危险性、脆弱性和暴露性的权重分别为0.3272、0.3116和0.3612。华北地区冬小麦农业气象灾害风险值有2个高值中心,一个位于冀鲁豫交汇处,一个位于河北省泊头、黄骅等地,风险值由中心向四周逐渐降低。根据该文构建的综合风险评估模型,将华北冬小麦种植区划分为5个不同风险等级区。评价结果具有较强的针对性,可以为华北各地区农业气象灾害风险管理提供参考。

干热风对冬小麦灌浆速率和千粒重的影响

为定量分析冬小麦灌浆不同时期出现的干热风对小麦产量形成带来的危害,利用郑州农业气象试验站连续两个年度的干热风人工控制试验数据,结合前期作物观测资料,研究了干热风对冬小麦籽粒灌浆速率及千粒重的影响。结果表明,干热风导致冬小麦灌浆速率不同程度下降,不同时期干热风的降幅表现为灌浆中期>灌浆后期>灌浆前期,重度干热风>轻度干热风。随着干热风后冬小麦的自身修复和后续灌浆进程,最终千粒重不同程度降低,降低幅度最大的是灌浆后期重度干热风,千粒重降低5.4g,降幅达14.5%;其次为灌浆中期重度和轻度干热风,千粒重分别降低9.7%和4.8%;再次为灌浆后期轻度干热风;而灌浆前期干热风对千粒重影响不显著。

宁夏春小麦干热风危害的光谱特征分析

为利用遥感监测春小麦干热风受害程度,在春小麦发生干热风前后,利用Unispec-SC单通道光谱仪测定了春小麦群体不同干热风受害程度的高光谱。对光谱进行重采样,获得了不同干热风危害程度的光谱响应曲线。结合春小麦炸芒率、千粒质量等田间调查,对干热风危害程度进行了分级,研究了不同危害程度的高光谱特征。按照EOSMODIS可见光通道的波谱范围,构建了RVI、NDVI等多种指数。通过显著性分析,建立了判定春小麦干热风等级的高光谱植被指数指标和判别方程。结果表明,春小麦不同干热风受害程度的反射光谱差异明显。随着春小麦干热风的加重,近红外平台降低,红谷抬高,红边斜率下降,红边位置向短波方向移动。RVI、NDVI、PVI、红边植被指数NDVIRededge和红边位置λrep均与春小麦干热风受害等级关系极显著。模拟EOSMODIS相应通道值合成的RVI、NDVI指数能反映出不同干热风危害程度,NDVI指数比RVI指数反映更明显。研究表明利用EOS MODIS遥感资料可以分辨出大面积春小麦干热风受害程度,这为开展春小麦干热风危害的遥感监测评估提供了依据。

甘肃省干热风的气候特征及其对气候变化的响应

对全省80个站1961—2006年资料统计6—7月干热风次数,采用小波分析其演变周期,用相关方法研究干热风对气候变化的响应.结果表明:甘肃干热风可划分为最重区、较重区、最轻区和无干热风区;近46 a来全省和河西的干热风次数随时间的变化呈增加趋势,小波分析显示出存在准6 a周期演变;干热风气象灾害对气候变化的响应十分敏感,在气候暖干时期干热风强度强,次数多,危害重,而在气候凉湿期强度弱,次数少,危害轻.

春小麦干热风灾害监测指标与损失评估模型方法探讨——以宁夏引黄灌区为例

利用小麦干热风观测资料和产量统计年鉴 ,结合民政部门灾害历史资料 ,运用产量逐级分离模拟和给定初始聚类中心的逐步筛选聚类分析方法 ,分别确定了宁夏引黄灌区春小麦两类干热风灾害等级判别指标 ,并建立了各自的等级判别方程 ;通过小麦抽穗扬花前的气候模拟 ,分离出灌浆期间两类干热风影响的产量 ;根据不同时期小麦受不同程度的灾害对产量的综合影响建立了综合灾害等级查询表和灾损评估模型 ,代入灾害综合等级 。

近47年来河南省冬小麦干热风灾害的变化分析

根据冬小麦干热风的国家气象行业标准,利用河南省118个观测站1961-2007年历年冬小麦生长后期的逐日气象资料,统计分析了当地冬小麦高温低湿型干热风灾害的成灾范围、发生频率等的变化。结果表明:近47a来,与河南省冬小麦干热风密切相关的14:00风速显著减小,并在1983年前后发生了气候突变,其它气象因子变化不明显;在干热风灾害整体减弱的背景下,20世纪90年代以后各等级干热风发生范围与天数均趋于增加,尤其是轻干热风涉及的台站占总台站的比例每年递增达2.01个百分点,发生天数每年递增达0.07d;按照30a滑动平均统计,各等级干热风灾害的频率总体上是降低的,但最近30a又有反弹趋势。

黄淮海地区干热风灾害致灾因子时空特征分析

黄淮海地区是我国冬小麦主产区,也是干热风灾害危害最重、影响最广的地区,本研究利用黄淮海冬麦主产区81个站点1961-2017年的逐日气象数据和冬小麦生育期资料,分析了该地区小麦成熟期和干热风致灾因子的时空变化特征。在81个测站中,有23个成熟期提前趋势显著或极显著,但大部地区成熟期变化趋势不显著,有63%的站点未通过显著性检验。对干热风致灾因子达标日数和相似系数的分析表明,达到干热风灾害阈值的概率依次为14:00风速>14:00相对湿度>日最高气温,最高气温是形成干热风的主要限制因素,轻干热风的发生最高气温和相对湿度起主要作用,重干热风则是高温胁迫起决定作用,低湿条件使胁迫加重,风速只起辅助作用。揭示了该地区干热风危害总体减轻的气象条件基础,即干热风3要素表现为最高气温略降、14:00相对湿度略增、14:00风速明显减小的特征,3要素均向有利于减轻干热风发生的方向变化,对于冬小麦籽粒灌浆和产量形成是有利的。但灌浆成熟期内最低气温的显著升高,意味着气温日较差减小、小麦夜间呼吸消耗增大,对其干物质积累和产量形成带来潜在不利影响。

青海高原干热风的分布特征及其对气候变化的响应

基于青海省56个气象站1961—2010年50年气象资料对干热风的发生日数、空间分布及其变化特征分析表明:青海高原干热风主要分布在柴达木盆地且以小灶火为高发地,其次为东部农业区且以循化为高发地;近50年来干热风日数、强度均呈逐年上升趋势,2001—2010年年平均达到29站次,分别较20世纪60和70年代偏多17和ll站次;近年来平均最高气温的明显升高与相对湿度逐年减小是干热风日数增多的主要原因。

干热风对灌浆期冬小麦旗叶光合蒸腾的影响

采用人工模拟干热风方法,对灌浆期冬小麦进行重度干热风(重)、轻度干热风(轻)和无干热风(CK)平行对比试验。结果发现:重度干热风对旗叶光合速率(A n)、蒸腾速率(T r)和气孔导度(G s)的胁迫指数(SI)为0.88,0.68,0.83,轻度干热风对A n、T r和G s的SI为0.32,0.19,0.39;在重-轻-CK 3个梯度上,G s-A n和G s-T r均有极显著正相关关系;轻干热风对胞间CO2浓度(C i)无显著影响,重干热风下C i显著升高。综合分析认为:轻、重干热风对灌浆期旗叶光合蒸腾均有显著抑制作用,重干热风抑制作用要显著强于轻干热风;干热风引起气孔部分闭合G s减小是光合蒸腾受抑制的主要原因,重干热风下光合还明显受到非气孔限制;非气孔因素是导致同等干热风条件下光合受抑制程度大于蒸腾的原因。

喷施木醋液与有机水溶肥协同对小麦抗干热风的影响

为了检验木醋液与有机水溶肥协同作用能否提高小麦抗干热风的能力。采用盆栽试验,通过模拟干热风胁迫,研究了叶面肥、木醋液、木醋液+含海藻酸水溶肥(木+海肥)、木醋液+含腐植酸水溶肥(木+腐肥)对小麦产量、叶绿素、养分、抗氧化酶等指标的影响。结果表明:与清水处理相比,叶面肥、木醋液、木+海肥、木+腐肥处理的产量、穗粒数、千粒重分别增加1.15%~26.57%、5.36%~23.00%、0.88%~7.99%;木醋液、木+腐肥处理的秸秆重分别增加7.43%和14.76%;木醋液、木+腐肥处理的根重分别增加27.26%和13.89%;木+腐肥处理的叶绿素含量最高,增幅为0.88%~3.94%;木醋液处理的秸秆氮、磷含量分别增加9.20%和11.11%;叶面肥、木醋液、木+海肥、木+腐肥处理的籽粒氮、磷、钾含量增幅分别为2.19%~6.57%、13.04%~23.91%、9.68%~12.90%;5月11日的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性增幅分别为9.09%~18.15%、1.08%~15.30%,丙二醛(MDA)含量降低0.94%~11.69%。说明木醋液与有机水溶肥协同能够提高小麦抗干热风的能力,主要表现在提高小麦产量、生物量及氮磷钾向籽粒的转移,提高SOD、POD活性,降低MDA含量。在产量、生物量、叶绿素、SOD、POD、MDA方面,木醋液+含腐植酸水溶肥效果最好;在促进养分向籽粒转移方面木醋液+含海藻酸水溶肥效果最好。

我国小麦干热风灾害研究进展

干热风是小麦生长后期危害籽粒灌浆最严重的灾害。我国小麦干热风灾害研究可分为灾害防御田间试验期、大发展期和成果巩固与综合发展期。自建国以来,小麦干热风灾害研究取得了诸多成果,逐步构建了灾害等级指标,初步取得了灾害对小麦影响机理研究成果,开展了区域特征较强的干热风灾害形势分析及预报技术方法研究,总结出一套较为实用的干热风灾害防御办法,但目前还存在灾害预报分析方法不成体系、机理研究不足等问题。今后,对小麦干热风的研究应朝着机理深入分析、灾害立体监测、动态评估等方向发展。