气候变化背景下西藏高原地区界限温度时空变化特征

受全球气候变化影响,农牧业生产面临较大风险,研究界限温度时空变化对调整农业种植结构,实现农业可持续发展具有重要意义。利用近40a(1981-2020年)西藏38个气象站点逐日平均气温观测数据,采用线性倾向估计、Person系数、Mann-Kendall、优势分析等方法,分析了气候变暖背景下近40a西藏≥0℃、≥5℃和≥10℃界限温度(初日、终日、持续日数和活动积温)的时空变化特征。结果表明:(1)西藏≥0℃、≥5℃和≥10℃界限温度分布总体上表现为自东南向西北初日推迟、终日提早、持续日数缩短和积温减少的特征,并具有明显的海拔垂直地带性特征。1991-2020年与1981-2010年平均值比较,西藏各站三种积温均增加,以≥10℃积温增幅较大;绝大部分站点初日偏早、终日偏晚、持续日数偏多。(2)近40a西藏≥0℃、≥5℃和≥10℃初日、终日和持续日数的变幅以≥0℃最大,平均每10a初日提早3.2d、终日推迟3.5d、持续日数延长5.4d;积温增幅以≥10℃最大,为86.1℃·d·10a^(-1)。≥0℃、≥5℃持续日数增加是由于初日明显提早造成的,而≥10℃持续日数的增加因终日显著推迟导致。(3)≥0℃界限温度的线性倾向率(LTR),低海拔地区明显大于高海拔地区;≥5℃初日、积温LTR的最大值在低海拔地区,终日、持续日数LTR的最大值在中高海拔地区(3500-4000m);≥10℃初日LTR在中高海拔地区最大,终日、持续日数和积温LTR最大值出现在海拔4000-4500m地区。(4)20世纪80年代≥0℃、≥5℃和≥10℃初日偏晚、终日偏早、持续日数偏短、积温偏低;90年代初日、终日和持续日数正常,积温仍偏低;进入21世纪后,初日偏早、终日偏晚、持续日数增加、积温明显偏高,以21世纪10年代最明显。(5)≥5℃终日突变最早,发生在20世纪90年代初;≥10℃终日突变最晚,在21世纪10年代中期;初日、积温的突变分别出现在20世纪90年代中后期和21世纪初,持续日数突变点发生在20世纪90年代后期至21世纪中前期。

西藏林芝暖冬指数对冬小麦生长发育的影响

基于1991—2022年西藏林芝站冬季平均气温(T_(m))、冬小麦生育期以及大气环流指数等数据,采用线性倾向估计、相关系数分析、Mann-Kendall等方法,分析近32 a林芝暖冬指数(IWs)变化特征及其对冬小麦生育期的影响以及成因。结果表明:(1)林芝冬季Tm以0.40℃/10 a的速度呈显著的升高趋势,且在21世纪初发生突变。其中,1月Tm突变时间最早(1999年),但升温率最小(0.30℃/10 a);12月Tm突变时间最晚(2009年),升温率最大(0.47℃/10 a)。(2)IWs呈显著的增加趋势,期间暖冬事件共出现10次,其中强暖冬3次,并以2000s最多。(3)林芝IWs显著增加,导致冬小麦返青期和起身期提早,且越冬期显著缩短(-2.63 d/10 a)。(4)冬季西藏高原高度场A、B指数偏大,太阳黑子指数偏低,以及西太平洋暖池面积指数和强度指数偏强,季风指数偏弱,林芝易出现暖冬现象。

1981—2022年西藏“一江两河”主要农区农业界限温度变化特征

日平均气温≥10℃是喜温作物适宜生长的下限温度。西藏“一江两河”主要农区≥10℃积温变化是判断该地区热量资源的关键指标。基于1981—2022年该区域9个气象站点的日平均气温数据,使用线性倾向估计、Pearson相关系数、Mann-Kendall检验和R/S分析法,分析≥10℃界限温度的气候变化特征。结果表明:(1)随着海拔高度的升高,≥10℃界限温度出现明显垂直地带性特征,包括≥10℃初日推迟、终日提前、持续日数与积温减少。(2)近42 a来,该地区≥10℃初日普遍提前,气候倾向率为-2.53 d·(10 a)-1;终日延后,倾向率为3.33 d·(10 a)-1;持续日数和积温均明显增加,倾向率分别为5.87 d·(10 a)-1、106.19℃·d·(10 a)-1。与青藏高原其他地区相比,这种变化更为明显。(3)20世纪80年代是过去40 a≥10℃初日最迟、终日最早、持续日数最短、积温最少的10 a,与之相对的是21世纪10年代的情况截然相反。(4)≥10℃界限温度的H指数均大于0.65,表明未来≥10℃界限温度初日提前、终日推迟、持续日数延长和积温增加的变化趋势将持续存在。

1981—2020年西藏初霜日、终霜日及无霜期的时空变化特征

选取1981—2020年西藏38个气象站点逐日最低气温资料,以日最低气温≤0℃为霜冻指标,采用线性倾向估计、Pearson系数、Mann-Kendall和优势分析等方法,分析近40 a西藏高原初霜日、终霜日和无霜期的时空变化特征。结果表明:(1)西藏总体上表现为自东南向西北初霜日提早、终霜日推迟和无霜期减少的分布特征,并具有明显的海拔垂直地域性差异。1991—2020年与1981—2010年平均值比较,绝大部分站点初霜日推迟,终霜日提早,无霜期增加。(2)近40 a西藏38个站中,36个站初霜日推迟、终霜日提前,35个站无霜期延长。西藏平均初霜日显著推迟5.1 d/10 a,终霜日显著提早3.3 d/10 a,无霜期显著增加8.4 d/10 a。(3)初霜日在海拔3000~3500 m地区趋于提早,海拔3500 m以上地区随海拔升高推迟率增大。终霜日在不同海拔高度上提早特征趋同存异,低海拔地区(2000~3000 m)最明显。无霜期在各海拔高度上都呈增加趋势,海拔4500 m以上地区增幅最大。(4)20世纪80年代初霜日偏早,终霜日偏晚,无霜期偏短;90年代初霜日和终霜日均略早,无霜期变化不大;进入21世纪后,初霜日偏迟,终霜日偏早,无霜期明显增加,以21世纪10年代最为突出。(5)西藏平均初霜日、终霜日和无霜期分别在2005年、1994年和2003年发生了突变。

1991~2022年雅鲁藏布江中游冬小麦生育期及其气候因子的变化特征

为评价气候变暖背景下高原冬小麦主要生育期变化,基于1991~2022年雅鲁藏布江中游(简称雅江中游)的泽当冬小麦生育期及气温、降水量、日照时数等资料,采用一元回归、Person相关系数和逐步回归方法,分析了雅江中游冬小麦生育期变化特征以及影响的主导气候因子。结果表明:1991~2022年,雅江中游冬小麦营养生长期(VGP)、生殖生长期(RGP)和全生育期(WGP)的平均气温均趋于升高,平均最高气温升温率明显比平均最低气温要大,气温日较差呈增大趋势。VGP、WGP的≥0℃积温、降水量和日照时数为增加趋势,平均相对湿度趋于减少,而RGP这些要素的变化趋势相反。冬小麦各生育期日期都呈推迟趋势,平均每10 a推迟0.61~14.16 d,以分蘖期推迟的最为显著。冬小麦VGP延长,RGP、WGP缩短。4月、6月平均最低气温降低,11月平均最高气温升高、日照时数增加,是冬小麦生育期普遍推迟的主要原因。

2001—2022年西藏地区旱柳物候期变化及其影响因素

为了揭示西藏高原温带植物旱柳的物候对气候变化响应的时空格局,利用2001—2022年泽当、日喀则和林芝3个观测站旱柳物候期数据(叶芽膨大期(LED)、展叶始期(LUD)、开花始期(FFD)、叶变色末期(LCD)和落叶末期(LFD)),以及逐日平均气温(T_(m))、最高气温(T_(max))、最低气温(T_(min))、气温日较差(TDR)、相对湿度(RH)、降水量(P_(r))、日照时数(S)和≥0℃积温(∑T_(0))等资料,采用线性回归、Pearson相关系数和逐步回归等方法进行了分析。结果表明:(1)空间上,西藏地区旱柳春季物候期(LED、LUD、FFD)林芝最早、日喀则最迟,秋季物候期(LCD、LFD)相反;生长季长度(LOS)为238~268 d,以林芝最大、日喀则最小。(2)时间尺度上,2001—2022年泽当、日喀则旱柳各物候期均呈推迟趋势,林芝旱柳秋季物候期趋于推迟;林芝和日喀则旱柳LOS显著延长,分别为11.90和6.12 d·10 a^(-1),泽当旱柳LOS缩短(-4.50 d·10 a^(-1))。(3)旱柳生长季内T_(m)呈上升趋势,T_(max)、T_(min)趋势各不相同;泽当和日喀则TDR变大、P_(r)减少、S增加,林芝正好相反;林芝和日喀则∑T0显著增加,泽当∑T0明显减少。(4)对春季物候期影响最大的气象因子以气温为主,降水仅对泽当、林芝旱柳LCD以及泽当LFD的影响最大;季风指数(MI)只与泽当站旱柳LED、FFD呈显著相关,其他2站物候期相关性不显著;7月MI与T_(m)、P_(r)、S均存在显著的相关性,8月MI与S也有显著的负相关关系,这些气象因子虽不是影响物候期的主要因子,也会起到间接作用。