基于Copula函数的中国南方干旱风险特征研究

为了准确认识和分析与旱灾致灾因子危险性相关的干旱特征变量,利用中国南方96个气象站1961—2012年逐月降水资料,基于Clayton、Frank、Galambos、Gumbel以及Plackett Copula函数,建立了服从威布尔分布的干旱历时、服从对数正态分布的干旱严重程度两个相关特征变量的联合分布模型,择优使用Frank Copula函数计算了中国南方干旱条件概率与条件重现期,比较分析了该区域干旱事件第1、第2联合重现期的空间分布特征。研究表明,干旱严重程度(干旱历时)的条件概率分布随着干旱历时(干旱严重程度)阈值的增大而减小;干旱严重程度(干旱历时)的条件重现期与干旱历时(干旱严重程度)阈值成正比。当干旱历时阈值为6个月、干旱严重程度阈值为6时,中国南方整体存在较大的干旱风险,研究区整体第1"且"(干旱历时和干旱严重程度均超过给定阈值)联合重现期平均为4.8 a,第1"或"(干旱历时和干旱严重程度有一个超过给定阈值)联合重现期平均为2.6 a,第2"或"联合重现期平均为3.5 a。当干旱历时阈值为9个月、干旱严重程度阈值为13.5时,研究区整体第1"且"联合重现期平均为12.6 a,第1"或"联合重现期平均为4.7 a,第2"或"联合重现期平均为7.7 a。中国南方的干旱高风险的区域主要位于四川盆地、贵州东北部、广西北部、广东西部以及云南大部分地区;低风险的区域主要位于四川西北部,四川、云南、贵州三省交汇区以及广东中部地区。

甘肃陇东地区春耕春播关键期降水气候变化特征及生产对策研究分析

为了研究春耕春播关键期降水气候变化特征及生产对策,利用西峰气象站1952—2015年3月下旬—4月中旬降水量记录和西峰农业气象试验站1990—2015年玉米生育期观测资料,采用气候趋势系数、相关分析等方法,分析旱作区春耕春播土壤水分利用的适宜关键期3月下旬—4月中旬降水量逐年变化特征。结果表明:春耕春播适宜关键期3月下旬—4月中旬降水总量偏少的概率高达54.7%;4月上旬降水量偏少的概率大于3月下旬和4月中旬。为最大限度科学开发利用春季土壤解冻返浆水和3月下旬之前降水气候资源,旱作区在玉米等大秋作物适宜播种期的4月18—25日不适宜推广使用一次性完成施底肥覆膜与下种的复合型春播机械,应在3月下旬完成施底肥覆膜,避免播种前期的土壤水分蒸发损失。

气候变化对甘肃玛曲草原生态的影响

采用甘肃省玛曲县1967年至2005年的年降水、气温、大风、沙尘等气候资料和1997～2005年卫星数据资料（NOAA14-AVHRR和EOS—MODISD），分析了玛曲草原38年来的气候演变特征和近10年来的草地植被月及年与相同时相降水之间的关系。结果表明：玛曲在降水量减少、气温升高的气候条件下，大风沙尘天气却显著减少；秋季降水出现明显转型信号，从90年代中期转入连续增加；近10年中，草原植被1997～2001年逐年显著减少（除个别年份随年降水波动外），2000年最差，草原沙漠化占总面积的5％，退化面积高达45％；2001～2005年间牧草植被缓慢恢复，呈现不显著的增加趋势，增加的变幅总体小于减少的变幅。

天水桃气候适宜性变化研究

桃是天水市特色水果之一,为探索气候变化对天水桃生产的影响,为当地特色水果可持续发展提供支持。运用甘肃省天水农业气象试验站2003—2010年桃物候观测资料及1971—2010年气象资料,建立桃生长发育的气候适宜性评价模式,分析该地区气候变化特征及气候变化对桃生长发育的影响。结果表明,1971—2010年天水市气温线性增加明显,降水量呈周期变化。桃综合气候适宜度较高(0.59),温度适宜度为0.73,水分适宜度为0.47。近年来,萌芽开花阶段温度适宜度呈线性增加趋势,水分适宜度呈降低趋势。温度、水分适宜度反相关显著。果实膨大阶段及果实成熟期,温度、水分适宜度均呈下降趋势。温度、水分适宜度变化比较一致。桃的后期生长环境条件变差趋势明显。水分适宜度明显低于温度适宜度,在建立桃园时应考虑关键生育时段的水分补充设施的建设。

黄土高原中部冬小麦生长对气候变暖和春季晚霜冻变化的响应

利用位于黄土高原中部的甘肃西峰试验田资料和当地平行气象观测资料,分析了春季气温、终霜冻和冬小麦生长发育对气候变暖的响应特征。结果表明:1981年以来,春季平均气温和平均最低气温分别以1.2℃/10a和1.1℃/10a的速率升高,5月的极端最低气温以1.2℃/10a的速率升高;1997年以来4月极端最低气温波动幅度增大,在气候变暖大背景下2001年和2006年出现了最小值,属于反常年份,冻害严重;终霜日期提前的气候趋势比较明显,速率为3.2d/10a,终霜日地面最低温度表现为波动变化,个别年份出现反常的重霜冻灾害;终霜冻过程的持续日数表现出阶段性增加规律,地面最低温度负积温在反常年份2005-2006年有增强变化;1981年以来冬小麦拔节期以4.5d/10a的速率极显著提前(P<0.01),1997年以来提前趋势更加明显,1997-2008年平均拔节期比1981-1996年提前9d。气候持续变暖,冬小麦拔节期提前的速率大于终霜日提前的速率,表明冬小麦春季拔节-孕穗期遭受终霜冻危害的气候风险在增大。

黄土高原庆阳地区春玉米生育期对气候变化的响应

旨在研究黄土高原庆阳地区春玉米的生育期气候变化特征及物候变化规律,给粮食生产安全及情报服务提供理论依据。通过以黄土高原庆阳地区有代表性的物候观测站的春玉米生育期内的气温、降水、≥10℃的活动积温作为研究对象,来分析气候变化背景下春玉米生育期的气候资源及物候变化特征。结果表明:春玉米全生育期内平均气温呈上升趋势,上升速率为0.6℃/10a;平均降水量呈减少趋势,减少速率为8.7 mm/10a,但绝大多年份雨水能满足玉米生长发育需要;积温呈增加态势,变化速率为58.0℃/10a,热量资源充足;稳定通过10℃的日期为偏早出现趋势,变化速率为6.3 d/10a。春玉米全生育期日数呈现为缩短的响应特征,减少量为1.7 d/10a。因此,气候变化对春玉米种植较为有利,尤其热量资源增加,有利于拓展种植界限及提高产量。要充分利用气候资源,因地制宜,选择适合的品种及播期进行生产,同时要加强田间管理,充分挖掘气候增产潜力,提高玉米种植的经济效益,为精准脱贫提供决策依据。

天水地区干旱过程风险评估方法研究

为研究天水地区干旱变化特征并对其进行定量评估,本文采用天水地区7个气象站1965—2012年48年的气象观测资料,依据风险评估和正态分布等相关理论,首先确定了干旱过程综合评估指数;其次分析了天水地区干旱过程的变化特征;再次利用干旱过程综合评估指数序列对天水地区干旱过程强度风险评估等级进行划分,确定了明显干旱过程重现期评估指标;最后利用等级划分指标及重现期评估指标对2013年天水明显干旱过程进行了试评估。结果表明,该方法能科学、及时、有效的对天水干旱过程风险进行量化评估,对提高防灾减灾和决策气象服务的实效性具有一定的参考价值和意义。

气候变暖对甘肃黄土高原苹果物候期及生长的影响

利用甘肃省西峰、天水两地1971—2005年气温资料及西峰农业气象试验站、天水农业气象试验站1984—2005年苹果物候观测资料，分析研究表明，在全球气候变暖的背景下，甘肃黄土高原自1971年以来，年平均气温增加了0．9～1．8℃。受此影响，苹果叶芽开放、展叶、开花等成熟前的发育期提前了14d左右，叶变色、落叶等成熟后发育期后延了2～5d；≥30℃和≥35℃的高温日数20世纪90年代比80年代分别偏多5．8～7．7d／a和2．8d／a，致使苹果的坐果率及品质等有所下降。因此，在苹果生产中，应适当提高栽培地的海拔高度、培育新品种以适应气候的持续变暖。

甘肃陇东苹果春季生长对终霜冻变化的响应特征

使用位于黄土高原中部的甘肃西峰农业气象试验站苹果观测资料和当地平行气象资料,分析了春季终霜冻和苹果生长发育对气候变暖的响应特征。结果表明:1984年以来,春季终霜日期提前的气候趋势比较明显,速率为3.2 d·10a-1,终霜日地面最低温度表现为波动变化,个别年份出现反常的重霜冻灾害;终霜冻过程的持续日数表现出阶段性增加规律,地面最低温度负积温在反常年份2005—2006年有增强变化;1984年以来苹果开花盛期以5.9 d·10a-1的速率极显著提前,1998年以来提前趋势更加明显,1998—2012年平均开花盛期比1984—1997年提前10 d。气候持续变暖,苹果开花盛期提前的速率明显大于终霜日提前的速率,表明苹果花蕾出现至开花盛期遭受春季终霜冻危害的气候风险在增大。

陇东地区越夏小麦条锈菌等级的气象预报

通过对陇东地区越夏小麦条锈菌等级与夏季气象要素相关分析得出,越夏小麦条锈菌等级与气温、降水、日照和空气相对湿度的关系密切。7月下旬和8月下旬的旬平均气温、7月中下旬和8月中旬降水之和、7月下旬和8月下旬日照、7月下旬和8月下旬相对湿度是影响越夏小麦条锈菌的关键因子,据此建立了越夏锈菌等级预报方程(p<0.01);利用此方程对陇东地区2006年和2007年越夏小麦条锈菌等级进行预报,结果与市植保站当年实际观测调查结果吻合,说明模型可用于预报服务。

生态气候因子对黄土高原中部冬小麦粒重的影响规律分析

为了掌握黄土高原中部地区旱作冬小麦粒重受生态气候因素的影响规律,科学开发利用气候资源,提高冬小麦生产效益,使用1995—2009年位于黄土高原中部旱作农业区的甘肃西峰试验田资料和当地平行气象观测资料,应用统计学原理和分析方法,较系统地分析了冬小麦千粒重与灌浆速率及灌浆时间之间的增长规律,探讨了生态气候综合因子对千粒重的影响特征。结果表明:灌浆速率对千粒重的贡献比率为69%,是灌浆时间贡献比率的2.23倍;千粒重和灌浆速率逐年变化为线性增加趋势,反映出生态气候因子对冬小麦生长表征为适宜有利限度内,单位面积产量仍有增加潜能;千粒重与生态气候因子的逐步回归分析表明,灌浆期降水量每增加10mm千粒重增加2.15g,≥20℃的活动积温每增加100℃千粒重减少2.7g,空气相对湿度每增大1%千粒重减少1.0g。

庆阳市53年的降水量变化特征分析

为了分析庆阳市降水的变化特征,以便有针对性地开展为农气象服务,利用环县、庆城、西峰1960—2012年的降水资料,应用变异系数、变化趋势、累计距平及滑动t检验等方法进行分析。结果表明:庆阳市各地降水量的变率均较大,年降水量的总体变化随时间呈减少趋势,减少速率:庆城>环县>西峰;通过季降水趋势分析,年降水量的减少主要是由于春季、秋季的降水量减少造成;环县和庆城的降水量前期增加,中后期减少;西峰前中期增加,后期减少,且均具有突变的特征,环县和庆城的降水突变点在1968年,西峰的降水突变点在2001年。因降水呈减少趋势,对农、林、牧业生产造成了不利影响。同时,由于降水变率大,大多数年份防旱和抗洪的压力较大。

庆阳冬半年最低气温的变化特征分析

为了研究庆阳市冬半年最低气温变化特征,分析气候变化对农业生产的影响,根据庆阳有代表性的3个站的冬半年平均最低气温资料,使用统计检验方法,分析了1960年以来庆阳冬半年最低气温的时空变化规律及最低气温突变事实。结果表明:庆阳在55年以来,冬半年最低气温在波动中呈上升趋势,以南部塬区最为显著。在资料分析期内,最低气温均发生显著突变,进入异常增暖时期。因此,庆阳各地的冬半年最低气温的波动升高,农耕期延长,热量资源增加,为当地的特色农业及农业产业结构调整带来新的发展空间,但由此带来的病虫害流行蔓延风险增大,应引起重视。

陇东地区日照变化特征及其影响分析

为充分利用陇东地区日照资源发展当地生态农业、开发利用太阳能源及建设宜居城镇提供理论依据,利用有代表性的西峰区、崆峒区及环县的气象资料分析该地区日照时数的年际变化特征,并利用Mann-Kendall法对日照时数的突变进行了检验。结果表明,陇东地区日照时数变化呈减少趋势,减少速率为崆峒区>西峰区>环县,崆峒区的日照时数减少最为明显,但各地的日照时数减少速率均小于全国平均值。各地日照时数的年季变化各具特点,近10年年日照时数均偏少,夏季、秋季、冬季亦偏少。各地的日照时数突变期不尽相同,崆峒区发生了2次明显的突变,突变时间最早,西峰区突变时间最迟。总体来看,陇东地区日照资源较为丰富,有利于太阳能的开发利用、提高农作物光合作用效能、发展特色农业及生态环境建设。在农业产业发展规划中要因地制宜,结合作物生长的光特性,适当引种,合理布局,充分提高光能利用效率,大力发展设施农业及特色农业,提高作物品质及产量。

甘肃中部强沙尘暴成因分析

利用1970—2006年甘肃中部13个县(市)的21例沙尘暴天气过程的各时次高空和地面资料,通过分析沙尘暴过程的影响系统,来研究甘肃中部近年来强沙尘暴天气频繁入侵的成因及特点。结果表明:甘肃武威东南部发生沙尘暴天气时,500hPa高空出现一支风速≥20m.s-1西北向的急流轴;河西走廊地形的"狭管效应"作用,使沙尘暴移速增快,强度增强,沙尘在翻越乌鞘岭后,相继侵袭白银、兰州、临夏等广大地区;进入21世纪以来,甘肃中部沙尘暴和强沙尘暴次数逐年增多,强度增强、影响范围扩大。

不同播种期对玉米生长发育和产量的影响研究

为了应对气候变化,避免春旱对玉米生长发育的影响,通过采用分期播种试验方法,研究玉米生长发育和产量的变化,结果表明:早播能使玉米生育期延长,生长发育好,叶绿素含量高,干物质积累多,产量高;而晚播玉米易受春旱影响,生长发育差,产量偏低,因此,在西峰塬区将传统的玉米播种期4月下旬提前到4月上、中旬,可以避免春旱的危害,有利于玉米生长发育,达到增产增收的目地。但春播日期的提前要根据年景变化,因地制宜,在春旱严重年份或较轻年份,春播日期提前对玉米生长发育和增产效果明显,而在雨水充沛、无春旱年份按照常规时间开展春播,对玉米生长有利。

天水地区强降水过程风险评估方法研究

利用天水地区1965—2009年45年间的逐日降水资料,确定分析明显大雨、暴雨过程;建立反映天水明显大雨、暴雨过程的3项单项指标及综合评估指数,并对其风险评估等级进行划分;检验大雨、暴雨综合评估指数序列的正态性,结果大雨符合正态分布、暴雨经过变换也符合正态分布,从而确定了明显大雨、暴雨过程风险重现期评估指标。最后利用等级划分及重现期评估指标对2010—2011年的明显大雨、暴雨过程进行评估。结果表明,该方法能及时、有效、科学的对天水地区大雨、暴雨过程进行量化评估,为防灾减灾提供气象支撑,对提高决策气象服务的及时性、有效性,最大限度的满足气象为农服务意义重大。

陇东雷电天气特征及预警思路研究

为了研究陇东雷电天气气候特征及预警思路,利用甘肃省庆阳市3个国家气象观测站1974至2013年40a雷电观测资料,采用Excel电子表格中函数及数据分析统计功能进行统计分析和制图,分析总结陇东雷电时空分布特点和环流特征。结果表明:陇东的雷电出现次数在全国属中等略偏多地域,分布明显存在南北多东西中少的特点,而且呈4峰2谷型年际趋势变化。雷电主要发生在5月到9月,其中7月最多;天气预报形势分析显示,陇东雷电发生时500hPa有4种环流形势,当850hPa上θse的暖湿舌、高能轴、θse锋区和气旋性流场都有利于雷电的形成,为陇东的雷电灾害预测、预报、预警提供了科学技术依据。

田间增温对半干旱区春小麦生长发育和产量的影响

在中国气象局兰州干旱气象研究所定西气象和生态环境试验站,利用开放式红外增温系统设置增加0℃（对照）、1℃、2℃3个温度梯度,模拟田间增温对春小麦生长发育、产量及产量构成因素的影响.结果表明：冠层温度增加1-2℃,春小麦的全生育期比对照缩短7-11 d.生育前期增温使株高增高,叶面积指数增大;从拔节期开始增温使株高和叶面积指数降低,且增温2℃处理的效应大于增温1℃处理.温度升高导致叶绿素含量降低,尤其是灌浆后期到乳熟期.增温1-2℃,产量较对照降低25.4%-45.5%,主要是由于穗粒数和穗粒质量显著减少.增温处理明显降低了春小麦田间土壤贮水量,0-100 cm土壤贮水消耗量随温度的增加呈逐渐增加趋势,而在100 cm以下深层土壤变化趋势不明显.

天水市雹灾对粮食作物生产影响的风险评价

为了有效防御冰雹对粮食作物的危害,根据天水市7县(区)气象站1971—2010年冰雹观测资料及2010年各县(区)粮食作物播种面积、农业人口、人均GDP值及防雹高炮数量,建立了天水市雹灾对粮食作物生产影响风险评价模式,并对冰雹及雹灾风险度的时空分布进行分析。结果表明:天水市冰雹主要发生在4—10月,集中发生在5—6月。空间分布为北多南少。风险度的空间分布与冰雹的发生次数分布基本一致。在冰雹主要发生月份,以5、7、9月风险度较高,6、8月风险度较低。各县(区)不同时段雹灾发生的风险度差异较大,应根据风险度的高低的时空分布,制定防雹措施,科学安排防雹工作。