干旱气候变化对甘肃省干旱灾害的影响及防旱减灾技术的研究

西北地区干旱气候变化的主要特征,表现在20世纪90年代夏季降水量有明显减少趋势,干旱化趋势主要发生在西北地区东部,干旱连年发生,尤其是甘肃省河东地区。干旱气候的产生带来了严重的干旱灾害,甘肃省90年代的干旱发生最为频繁,干旱灾情最为严重,1995年是干旱最严重的一年,成灾率达45%,其次是2000年,成灾率为35%,伏秋旱连春末初夏旱是造成夏粮严重减产的旱灾类型。干旱气候变化引发干旱化趋势非常明显,应采取综合的技术措施减轻干旱危害,要加强干旱气候与干旱灾害的监测预测和改善生态环境、优化农业结构、提高水资源利用率以及大力开发空中水资源等防御对策。

干旱灾害对干旱气候变化的响应

通过分析中国北方50 a来的降水资料,结果表明:干旱气候变化的主要特征表现在20世纪90年代夏季降水量有明显的减少趋势,干旱化趋势主要发生在北方,主要包括河北、山西、山东和西北地区东部.西北地区西部降水有明显增多趋势,西北地区东部降水量持续偏少,干旱连年发生.干旱气候的产生带来了严重的干旱灾害,无论从全国或甘肃省的近50 a来干旱灾害可以看出,90年代的干旱发生最为频繁,干旱灾情最为严重,2000年是干旱最严重的一年.干旱气候变化引发干旱化趋势明显,其影响程度非常严重和深远,应重视和加强干旱气候与干旱灾害的监测预测和防御对策的研究.

天水市干旱气候变化特征及粮食作物结构调整

分析了天水市1960—2005年干旱气候特征,包括温度、降水等气候因子及土壤水分、干旱频次等变化特点。结果表明,20世纪90年代为近46a来降水的最低值,进入21世纪后,降水变率明显增大。气温自20世纪60年代总体呈上升趋势,特别是90年代以来上升趋势明显,土壤蒸散发加大。20世纪90年代土壤含水量最少,水分亏缺最为严重,春旱、初夏旱、伏旱出现几率最多。根据46a来干旱气候变化特点及其对主要粮食作物生长的影响,引进影响系数,对主要夏、秋粮作物种植风险程度进行评估,并运用线性风险决策模式,提出适应干旱气候特点的当地主要粮食作物种植比例调整方案。

黄土高原半干旱区气候变化对春小麦生长发育的影响——以甘肃定西为例

利用黄土高原半干旱区春小麦生长发育定位观测资料、加密观测和对应平行气象观测资料,分析气候变化对春小麦生长发育的影响,以及春小麦穗干重生长与气象条件的关系。结果表明,研究区域降水量年际变化呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率为-15.796 mm/10a。降水量存在3 a、6 a的年际周期变化。气温年际变化呈上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率为0.362℃/10a。作物生长季干燥指数呈显著上升趋势,干燥指数变化曲线线性拟合倾向率为0.12/10a,20世纪90年代初至2009年明显趋于干旱化。春小麦播种到成熟约需110—130 d,期间≥0℃积温为1500—2000℃,降水量为150—200mm,日照时数为800—1300 h。春小麦在播种后38 d开始,穗干重由缓慢生长转为迅速生长阶段;在播种后50 d,穗干重生长速度最大;播种后63 d开始,穗干重生长从迅速生长又转为缓慢生长。对春小麦生长发育全生育期而言,受气候变暖的影响,乳熟—成熟期每10 a缩短2—3 d、全生育期每10 a缩短4—5 d。气温对春小麦产量形成除出苗期和成熟期外,其余为负效应,孕穗期对气温变化十分敏感;降水量的影响函数同热量的影响函数呈反相位分布,除出苗期和成熟期降水量为负效应外,其余时段降水量对春小麦产量形成均为正效应,春小麦拔节—抽穗期对降水量变化十分敏感。

气候变化对半干旱雨养农业区春小麦生长的影响

利用甘肃省定西农业气象观测站1986—2004年的观测资料,就气候变化对黄土高原半干旱雨养农业区春小麦生长的影响进行了初步探讨。结果表明,近19年来该地区气候变化呈现暖干化趋势,春小麦对气候变化的响应表现在生长季提前、生长期缩短、产量下降。相关分析也显示,降水量对春小麦生长的影响程度要高于温度。在春小麦整个生长发育过程中,其阶段生长和产量对气候变化的响应不完全一致:气候变化使该地区春小麦出苗期、拔节期、抽穗期和成熟期的出现时间均提前,而乳熟期出现时间推迟,导致播种—出苗期的营养生长阶段缩短、出苗—拔节期的营养生长阶段延长、拔节—抽穗期的生殖生长阶段缩短,抽穗—乳熟期的生殖生长阶段延长,乳熟—成熟期的生殖生长阶段缩短,最终造成全生长期缩短。出苗—拔节期、抽穗—乳熟期降水量减少对春小麦产量下降有显著的正效应(P<0.05),拔节—抽穗期的增温对产量有极显著的负影响(P<0.01)。预计随着未来全球气候进一步的变暖和半干旱区降水量的减少,将会更加严重影响春小麦的生长发育。

近50年来西北半干旱区气候变化特征

选用西北半干旱区33个气象站1951-2004年温度、降水、相对湿度、风速、蒸发量等气象观测资料,分析主要气候要素变化规律,揭示了近50年来西北半干旱区气候变化的一些新特征。结果表明,西北半干旱区降水量近50年来年际变化趋势除个别地方外绝大多数地区呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率在-59.168～-1.143 mm/10 a之间,秋季降水量减少最多,春季次之,而夏季部分地区和冬季大部分地区降水量呈略增趋势。降水量存在3年、6～8年的周期振荡特征,3年周期振荡在1962-1966年为中心的局部时段内最强,之后逐渐减弱。6～8年振荡在1980-1985年为中心的局部时段内最强。气温距平呈上升趋势,气温距平变化曲线线性拟合倾向率在0.074～0.507℃/10 a之间,大部分地区呈先降后升型,转型时间为20世纪60年代后期至70年代前期。冬季气温增高最多,秋季、春季次之,夏季陕、甘、宁交界区及陇中地区气温增高而其余地区气温距平略呈下降趋势。相对湿度近50年来年呈波动变化。平均风速近50年来年际变化趋势除个别地方略增外,其余各地均呈下降趋势。蒸发量近50年来年际变化趋势除个别地方呈上升趋势外,其余各地蒸发量呈下降趋势。

中国西南干旱对气候变暖的响应特征

基于相对湿润度的干旱等级分析方法,应用中国西南1958-2012 年气候资料,研究了中国西南干旱时域变化、空间分布、各季节的时空演变及其对全球气候变暖的响应特征,为应对气候变化提供科学依据.采用ArcGIS 系统中反距离权重方法进行空间插值分析绘图.结果表明：中国西南年干旱发生区主要分布于云南高原北部、川西高原和川西南山地,发生干旱区域占总面积的30%左右;其中,中旱区分布于云南高原北部、川西高原部分区域,占研究区总面积的11%左右;重旱区分布于云南高原北部、川西高原局部地区,占研究区总面积的5%左右;历年干旱出现频率平均31.7%.研究区干旱以冬、春季干旱为主.历年逐季冬、春季干旱出现站次平均分别为76.1%和46.2%.1958-2012 年云贵高原大部、四川盆地中部相对湿润度指数负绝对值增大,干旱等级提高,年干旱强度呈增强的趋势;其中,云贵高原大部分区域夏、秋和冬季相对湿润度指数负绝对值呈增大趋势,干旱显著增强;川西高原和川西南山地区冬季干旱呈增强趋势;四川盆地和川北区域秋季干旱呈增强趋势;川东盆地、贵州高原春季干旱也呈增强趋势.年干旱指数时间序列存在显著的3-4 a 和7-8 a 周期振荡;2009年为干旱强度显著加强的突变点,在全球气候变暖的背景下,预计未来数年中国西南干旱仍处在面积扩大、强度增强过程中.

西北地区气候变化新动态及对干旱环境的影响——总体暖干化,局部出现暖湿迹象

近50 a来,西北地区气温呈显著的上升趋势,降水变化空间差异突出,西北地区整体暖干化趋势明显,局部出现暖湿现象。气候变暖使冰川退缩,雪线上升,冻土消融,湿地退化,湖泊萎缩,河流流量减少,水资源越来越短缺,出现生态环境恶化问题。根据IPCC预测结果分析,未来西北地区气候变暖趋势会更加明显。从保护西北地区生态环境、完善气候变化综合监测系统以及开展重点区域气候变化过程专项研究等方面提出了对策建议。

西北干旱半干旱过渡区近50年气候变化特征分析及对粮食产量的影响

根据气象资料及粮食产量资料采用线性倾向、突变分析等方法分析,结果表明,干旱半干旱过渡区近50年年降水量呈现明显下降趋势,就季节而言冬、春季略增,夏、秋季减少且秋季降水在1986年发生减小突变,从年代际变化看,近10年出现了剧烈下降;温度呈现明显上升趋势,且大大高于全国平均增幅,1994年有一次显著突变,在各季中,冬季季增温最为显著,因此,由冷湿向暖干化转变是过渡区气候变化的最主要特征;受气候暖干化影响,粮食气象产量呈现明显下降趋势,近年来呈现降幅加剧趋势;利用逐步回归方法建立粮食产量预测模型。

石羊河流域气候与主要农业气象灾害变化特征(英文)

基于石羊河流域气象站近35年气象和主要农作物种植资料,探讨流域农业气候变化和农业生产、水文变化及其对作物布局、种植的影响。结果表明,≥0℃、≥10℃积温增加线性倾向率中北部大于南部,热量资源增加明显。年降水量以4.719mm/10a线性倾向率在增加,而年径流量以0.274亿m3/10a的速率在减少。气候生产力以134.62kg/(hm2·10a)的速率增加。春末夏初旱局部增加明显,无霜期延长,沙尘暴减少显著,大风南部增加、中北部减少。农业气候变化使春小麦种植区域向海拔较高区推进,播种期提前,生育期缩短,对产量形成不利,而对喜温作物玉米、棉花和酿酒葡萄等提高产量和品质有利。

亚洲中部干旱半干旱区近100年来的气温变化研究

利用亚洲中部干旱半干旱区1961—2003年共计69个站的气温实测资料，并通过EOF展开的延长插补方法，将研究区的气温序列延长到1901年，进而分析了这一区域近100年来的气温变化。研究表明，该区域气温的一致性变化占主导地位，同时存在东部季风区、中亚、蒙古高原和塔里木干旱区等4个主要温度变化分区，均表现出显著的增暖趋势，其代表站近100年来线性拟合的增温率分别为0．19，0．16，0．23和0．15℃／10a，研究区平均增温率为0．18℃／10a，冬季达0．21℃／10a，远高于北半球、全球和我国的增温率，但与青藏高原增温率相近。除20世纪10年代和50年代外，研究区气温变化主要取决于冬季温度的变化。研究区近100年来的气温变化经历了70年代以前的相对缓慢升温和以后的显著升温过程，且增温率越来越大。亚洲中部干旱半干旱区的气温变化过程与我国东部地区显著不同，没有出现明显的20～40年代暖期，整个升温过程由6次明显的锯齿状的升温-降温变化过程（即20，40，60，80，90年代和本世纪初气温变化过程）构成，升温阶段持续时间较长，幅度较大，而降温阶段时间短，幅度小，但不论升温还是降温过程，其变化幅度均大于我国东部和全球平均。

甘肃不同强度降水日数变化对干旱灾害的影响

采用甘肃省60个地面气象站1961～2004年3～10月日降水量,统计了历年3～10月的降水量,小雨、中雨、大雨、暴雨日数和连阴雨次数;用相关分析方法研究了干旱气象灾害对不同强度降水日数变化的响应。结果表明,降雨量即小雨、中雨、大雨、暴雨日数和连阴雨次数都呈减少趋势;干旱面积和粮食减产量呈增加趋势;降水量、连阴雨次数、中雨日数与干旱面积和粮食减产量之间呈显著负相关,小雨和大雨次之;连阴雨次数和中雨日数减少,是造成干旱面积扩大、粮食大幅度减产的重要因素。

甘肃省春油菜生育及产量形成对气候变化的响应

利用甘肃省春油菜种植区甘肃民乐县1987—2006年、合作市1987—1999年油菜生育期、产量资料及光温水气象资料，分析了气候变化特征及与油菜生长发育、产量形成之间的相互关系。结果表明：气候变暖背景下，甘肃油菜产区气温呈升高趋势，气温倾向率在0．28～0．31℃·10a－1，河西民乐产区气温增幅大于甘南合作产区。降水基本稳定，两地增（民乐）、减（合作）幅较小。关键生育期———苔花期降水民乐呈减少趋势，合作呈增加趋势；气候变暖使油菜生育进程加快，民乐现蕾—开花、开花—绿熟间隔日数减少趋势明显，1997—2006年平均日数较1986—1996年分别减少13 d和4 d；单位气候要素变化导致气候产量敏感程度不一，民乐产区降水影响以正效应为主，水分不足是产量提高的主要限制因子，最大影响时段出现在苔花期。合作产区光温影响以正效应为主，光温条件不足是主要限制因子，其次是现蕾—开花期降水呈正效应。总体而言，气候变化对高寒阴湿区油菜产量增加和品质形成更为有利，不利于温带草原气候区油菜生产，温带草原气候区应积极采取抗旱保墒、播种期提前等应对措施。

黄土高原半干旱区覆膜玉米农田氮变化动态研究

为了进一步明确黄土高原半干旱区覆膜农田氮素循环变化动态及其机理,以夏玉米为研究对象,采用大田试验研究了覆膜管理对植株氮素(全氮)和土壤氮素(无机氮、全氮)变化动态的影响。试验结果表明:1)覆膜和不覆膜处理土壤NO3--N含量随玉米生育期的推进表现出近似斜"N"的变化规律。2)相对于不覆膜处理而言,覆膜处理地上部分氮素积累量表现出倒"V"型变化趋势。成熟期不覆膜处理茎叶中氮素残留较多,即将氮素更多地用于营养生长;而覆膜能使植株吸收的氮素更多地转移到籽粒中去,更多地用于生殖生长。3)对于不同土壤剖面不覆膜处理土壤全氮含量而言,覆膜处理随玉米生育期的推进表现出相似的"W"型变化规律。且随土壤深度增加,变化规律有所延迟。三叶期至拔节期由于植物根系长度限制出现下降趋势;拔节期至籽粒形成期,由于覆膜能够改善土壤水热状况进而影响土壤中氮素分布,故出现上升趋势;籽粒形成期至成熟期变化规律与植物地上部分总氮含量恰好相反,说明该阶段土壤中全氮变化与玉米的生长状况密切相关。根据本研究结果,覆膜对玉米生育前期土壤氮素变化影响较大,生育后期土壤氮素变化主要与玉米生长状况密切相关,且覆膜有助于提高玉米的产量和营养品质。

黄土高原半干旱雨养区日光温室小气候分析

利用小气候观测系统对黄土高原半干旱雨养农业区日光温室各部位温湿度进行系统全面的监测分析,结果表明:秋栽黄瓜整个生育期,室内气温和地温呈现波动式降低,而相对湿度在采收初期以前呈波动式增加,但在普遍采收期以后波动下降,这3个因子都随高度而变。不同生育期室内气象要素的日变化趋势和波动基本相似,但变幅不同,一天中峰值出现的迟早略有差异。在垂直方向,温室内不同高度的气温和相对湿度明显不同且日变化较剧烈,在低层形成低温高湿的小环境,而高层形成高温低湿的小环境,但整个温室总体上始终处于高湿环境。不同层次土壤温度明显不同,10 cm地温在一天中变化最敏感,变幅最大;30 cm地温变幅较小,且最高温出现的时间比10 cm土层滞后2 h;50 cm地温在一天中几乎没有什么变化,与上层土壤比较,始终处于低温水平。在水平方向,气温和地温都表现为南高北低,湿度相反,但这种南北差异很小,可近似认为水平方向温湿度和地温分布比较均匀。

西北温凉半湿润区气候变化对马铃薯生长发育的影响——以甘肃岷县为例

利用西北温凉半湿润区马铃薯生长发育定位观测资料、加密观测和对应平行气象观测资料,分析气候变化对马铃薯生长发育的影响,以及马铃薯块茎生长与气象条件的关系。结果表明,研究区域降水量年际变化呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率为-8.329 mm/10 a。降水量存在3 a的年际周期变化。气温年际变化呈上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率为0.144℃/10 a。作物生长季干燥指数呈显著上升趋势,干燥指数变化曲线线性拟合倾向率为0.042/10 a,20世纪90年代初至2007年明显趋于干旱化。马铃薯播种到采收约需150-168d,需≥0℃积温2000-2300℃,降水量400-500mm,日照时数900-1100h。马铃薯在播种后105d开始,块茎由缓慢生长转为迅速生长阶段;在播种后127d,块茎生长速度最大;播种后149d开始,块茎生长从迅速生长又转为缓慢生长。对马铃薯生长发育全生育期而言,受气候变暖的影响,马铃薯花序形成期每10 a提前8-9d,开花期每10 a提前4-5d。气温对马铃薯产量形成除采收期外,其余为负效应,块茎膨大期对气温变化十分敏感;而降水量的影响函数同热量的影响函数呈反相位分布,除出苗期和采收期降水量为负效应外,其余时段降水量对马铃薯产量形成均为正效应,马铃薯分枝期到开花期对降水量变化十分敏感。

甘肃黄土高原不同海拔气候变化对马铃薯生育脆弱性的影响

利用黄土高原不同海拔高度马铃薯生长发育定位观测资料和对应平行气象观测资料,分析气候变化对马铃薯生长发育敏感性的影响,以及马铃薯生育脆弱性变化特征。结果表明,研究区域降水量年际变化呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率在马铃薯生长季5—10月绝对值最大,表现为高海拔区大于低海拔区的特征。气温年际变化呈上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率表现为高海拔区小于低海拔区的特征。作物生长季干燥指数呈显著上升趋势,干燥指数变化曲线线性拟合倾向率也表现为高海拔区小于低海拔区的特征,20世纪90年代后干燥指数明显上升,气候趋于暖干化。影响马铃薯生长发育的主导气象因子是气温,气候变暖,气温增高,导致马铃薯生育前期的营养生长阶段缩短,而生殖生长阶段延长,全生育期延长。块茎膨大期气温增高导致马铃薯生育脆弱性增加,马铃薯对气温变化的敏感性和气温增高导致马铃薯生育脆弱性均随海拔增高而降低。开花期降水减少导致马铃薯生长发育及产量形成的脆弱性增加,此时段以干旱为主的气象灾害频率的增加使马铃薯生育脆弱性增加,马铃薯对降水量变化的敏感性和降水量减少导致马铃薯生育脆弱性却随海拔增高而降低。

黄河上游玛曲县气候变化对植被的影响研究

利用1982年至2003年NASAGIMMS逐月归一化植被指数（NDVI）数据集和玛曲县气温、降水资料,对玛曲县近22年来NDVI变化和气候变化特征及其相互关系进行分析,以揭示黄河上游地区植被对全球变暖的区域响应.结果表明：（1）玛曲县植被变化在不同时段表现出较大差异,NDVI年际变化略有增加.（2）夏季是NDVI增长最快的季节,春季NDVI在20世纪90年代后期到本世纪初呈下降趋势,秋、冬季NDVI呈下降趋势.（3）返青期和NDVI值在春季达到同一水平值的时间及夏季达到峰值的时间逐年提前,说明生长季提前是该地区植被对全球变暖的主要响应表现.（4）玛曲县近22年来植被的NDVI变化在中等盖度水平（0.3～0.5）呈增加趋势,高盖度水平（≥0.7）的植被呈下降趋势,而在年代间变化水平上,气温和降水对植被生长都有影响,其中气温要比降水更显著;玛曲县降水和气温在季节尺度上对NDVI的影响不明显,除夏季气温与夏季NDVI关系密切之外,其他季节的关系均不明显.（5）按植被变化特点,将NDVI变化斜率最大值0.005定义为返青期指标,发现该地区牧草返青期的变化主要受温度条件影响,随气候变暖,返青期提前,其变化规律为4～5月份平均气温每10年升高0.6℃,返青期每10年提前3 d.

近60a来中国西南春季持续性干旱异常特征分析

利用1953-2012年中国西南地区44个气象台站的逐日降水、温度以及NCAR/NCEP月平均高度场、风场、地面气压、比湿、垂直速度和NOAA月平均海表温度资料,分析了西南地区4~5月持续性干旱的大气环流特征,并对前期印度洋海表温度对西南地区4~5月持续性干旱的影响进行了初步探讨,结果表明:在西南4~5月持续性干旱年,同期4、5月乌拉尔山脊偏弱,东亚大槽南段偏弱,南支槽也偏弱,中高纬西风带偏强,这样北方冷空气和西南暖湿气流均偏弱;对应西南地区表现为异常的下沉运动,同时水汽输送通量表现为异常的辐散中心,从而使得西南地区发生干旱。另外,在西南4~5月持续性干旱年,从前期2月中印度洋异常偏暖的海表温度区逐渐向东移动,在4~5月到达东印度洋,东印度洋异常偏暖的海表温度加热该地区的大气,使得该地区表现出异常的上升运动,导致哈德莱环流增强,而我国西南地区对应异常的下沉气流,从而使得西南地4~5月发生干旱。