海南省天然橡胶气象服务现状

最近10年,海南省气象局在天然橡胶种植区,针对橡胶气象灾害监测、橡胶生长监测、橡胶割胶天气预报和产量预报等进行了深入研究,取得了明显成果,为当地政府、海胶集团、地方胶农等橡胶决策者和从业者提供了橡胶气象防灾减灾科学依据和气象预报服务,挽回了较大的经济损失。

海南岛天然橡胶产量和气候适宜度相关性研究

使用气候适宜度指数方法对海南岛橡胶树气候适宜性进行评价,并选择去趋势互相关分析(DCCA)方法对橡胶树单产和气候适宜度进行相关性分析。结果表明:海南岛橡胶单产在东部和西部较低,最低值出现在文昌,为657.30kg·hm^(-2);最高值为三亚的1376.54kg·hm^(-2)。海南岛中部单产的变化幅度较小,其余地区单产均呈明显增加趋势,线性倾向率普遍超过10 kg·hm^(-2)·a^(-1)。海南岛中部和东部综合适宜度水平较高,适宜度指数超过0.70,西部适宜度水平较低,为0.39;温度和光照适宜度指数空间差异小,整体在0.80和0.70以上;降水适宜度指数在中部和东部较高,西部南部偏低,数值在0.42—0.77之间;风速适宜度在中部和南部超过0.75,在西部和北部适宜度指数偏低,最低达到0.18。DCCA分析结果显示,气候适宜度与橡胶单产存在明显的长程相关关系,降水和产量的相关性最高,风速相关性最低;空间上,东部相关性较低,西部、北部和和南部相关性稍高。

基于卫星遥感的南海海域POC浓度时空变化特征研究

海水中颗粒有机碳(POC)是海洋碳循环的基本变量,在海洋碳循环研究中起着关键作用。根据2003—2020年南海区域遥感数据反演的POC数据集,分析了南海海域POC浓度时空变化规律。研究结果表明:在整个研究区POC的年平均浓度变化范围为76.98~83.91 mg/m^(3);POC浓度分布呈现出近岸高、远海低,主要原因为南海近岸浅水海域POC浓度主要受陆源输入和沿岸流影响,远海区域内POC浓度主要受南海环流和水团控制。在季度上,第1—4季度POC浓度平均值为89.62,72.90,79.22,84.86 mg/m^(3);总体上POC浓度呈现出夏季低、冬季高的趋势,主要原因为南海受到冬季的东北季风和夏季的西南季风影响,影响到南海海水混合层的结构变化,浮游植物在冬季比夏季更为繁盛。在月尺度上,1月POC浓度平均值达到最高值;2—4月POC浓度平均值快速下降,5月POC浓度平均值达到最低值;6—12月POC浓度平均值开始缓慢上升。以上研究结论可为南海碳循环、政府碳达峰、碳中和及应对气候变化等提供决策依据。

海南橡胶林历史台风灾害的时空分布规律研究

海南是我国主要的橡胶产区,也是台风频发区域。了解橡胶林台风灾害的历史变化规律,对建立有效的橡胶林台风灾害预警和防御措施具有重要的意义。根据海南1977—2012年橡胶林台风灾情历史数据,选取16次对海南橡胶林造成较大影响的台风灾情数据,结合橡胶园风害等级标准,分析海南橡胶林台风灾损的空间分布规律。结果表明：（1）1977—2012年橡胶林台风灾损情况在空间上存在明显差别,每次橡胶林灾损的严重程度分布均与台风的强度和路径密切相关。36年间,全岛绝大多数的农场发生橡胶林灾损次数在4~8次之间;橡胶灾害等级也有所不同;（2）在时间上,橡胶林风害灾损的分布随着台风影响次数减少而减少,但橡胶林受损害程度在增加;橡胶灾害损失与台风等级密切相关,当风速大于10级以后,橡胶灾情与风速大小正相关。

海南植被净初级生产力时空分布特征研究

海南是一个相对独立地理单元,生态环境优越,植被NPP是判定生态系统健康状况和可持续发展水平的重要指标。基于2000—2015年海南省MODIS NPP数据集,采用趋势线分析法和相关分析法对海南被净初级生产力时空分布特征研究。结果表明:(1)2000—2015年海南省植被净初级生产力(NPP)呈现整体微弱的上升趋势,植被年平均NPP变化范围为794.5—998.3 gC·m^-2,年平均值886.2 gC·m^-2。(2)从空间分布看,海南2000—2015年平均NPP分布呈现中高四周低的趋势,其中年平均NPP>1000 gC·m^-2主要分布在海南的中部山区,年平均NPP<600 gC·m^-2区域主要分布在海南的西部和北部的海岸带附近。(3)其中气候变化和人类活动是NPP变化的主要驱动因素,但在不同区域影响的因子的影响程度存在差异。以上研究可为海南生态环境保护和评估提供参考。

CRA再分析资料在海南岛的适用性

利用海南岛国家站10年的地面和高空观测资料对CRA再分析资料在海南岛的适用性进行了研究,结果表明:CRA在海南岛总体上的适用性较好.对于地面要素,CRA的2 m气温在海南岛的适用性明最好,2 m相对湿度次之,10 m风速则较为一般;2 m气温和相对湿度有明显的季节变化,而10 m风速的站点差异更为明显.CRA高空资料在不同高度和站点具有明显的差异性,对流层中层适用性好于低层和高层,在三亚站和永兴站适用性较好,海口站则相对一般.总体上CRA在海南岛的适用性不逊于欧洲中心的ERA5再分析资料.

海南岛空气质量概况及预报效果检验

GRACEs模式是海南岛空气质量预报业务主要参考模式产品之一,为全面了解该模式对海南岛的预报效果,提高业务人员对模式产品的订正能力,使用海南岛18个市县的空气质量实况观测数据对GRACEs模式的预报产品进行预报效果检验。结果显示:(1) 2019~2021年,海南岛空气质量以优良为主,优良天气占比98.74%,良等级及以上天气中,首要污染物以O3为主(88.72%),其次为PM2.5 (5.88%)和PM10 (5.33%);(2) GRACEs模式预报的PM2.5和PM10 (平均误差)和RMSE (均方根误差)最低,AQI和O3误差水平较高,归一化偏差(NMB)显示O3和AQI数值上均接近0,PM10和PM2.5预报值普遍高于实测值;(3) 空气质量为优等级时,空气质量等级TS评分最高,模式欠缺对良二级以上等级的预报能力;无首要污染物时,首要污染物预报TS评分最高,首要污染物为O3、PM2.5、PM10时,TS评分较低。

海南岛农业气候资源的时空变化特征

基于海南岛18个气象站1961-2010年的气温、降水量、日照时数等观测资料,分Ⅰ(1961-1980)、Ⅱ(1981-2010)两个时段计算与农业生产密切相关的年平均气温、1月平均气温、不同界限温度的积温、全年及≥15℃和≥20℃界限温度生长期间的日照时数、湿润度等光热水指标的年平均值和各指标1961-2010年的气候倾向率,同时结合海南岛主要种植作物类型,分析各指标的时空变化特征。结果表明:1961-2010年,海南岛各站年平均气温、1月均温和≥10℃、≥15℃、≥20℃的积温均呈增加趋势,平均增速分别为0.26、0.36℃·10a-1和94.4、130.1、147.4℃·d·10a-1,且大部站点增加显著(P<0.05)。与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ适宜热带作物种植的区域面积扩大、不适宜面积缩小。18个站全年、≥15℃和≥20℃界限温度生长期间日照时数的气候倾向率均值分别为-52、-37和-19h·10a-1,大部站点呈减少趋势,其中,全年和≥15℃界限温度生长期间日照时数下降显著的站点所占比例分别为72%和56%,主要分布在北部、东部和南部沿海地区,≥20℃界限温度生长期间对应的比例为33%,主要位于北部。与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ日照时数低值区明显扩大,高值区缩小。18个站点全年、≥15℃和≥20℃界限温度生长期间降水量的气候倾向率均值分别为40、41和47mm·10a-1,绝大多数站点变化趋势不显著,仅文昌市和三亚市增加显著,与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ高值区明显扩大,低值区略缩小。湿润指数分布状况及变化趋势与降水量相似。

海南岛橡胶树栽培适宜性评价初探

[目的]天然橡胶是国民经济建设不可缺少的重要战略物资,为提高橡胶单位产量,防止盲目扩种造成不必要的损失,开展橡胶树栽培适宜性评价具有重要意义。[方法]根据橡胶产量与气候、地形、土壤等相关因素的分析,提出了利用橡胶气候适宜性因子、地形、土壤因子作为主要的评价因子,并采用层次分析法确定各评价因子的权重值,开展海南橡胶树栽培适宜性评价。[结果]海南岛橡胶树栽培高适宜区分布在文昌的西北部、儋州、昌江、琼海、万宁、陵水等地;中适宜区主要分布在临高、澄迈、定安、文昌、屯昌等地;低适宜区主要分布在东方、乐东、五指山等地。[结论]橡胶树栽培与气候、土壤、地形等要素密切相关,基于气候—地形—土壤的橡胶树栽培适宜性评价结果能整体反映海南岛橡胶种植区域适宜程度的空间差异,对海南岛橡胶生产具有重要的参考意义,有利于提高橡胶种植的经济效益。

海南岛橡胶风害的重现期预测

研究大风极值分布的重现期是客观预估橡胶风害强度的有效方法。根据海南岛橡胶种植区1981—2010年逐日最大风速数据,采用极值Ⅰ型算法,模拟了海南岛5、10、20、30、50年一遇最大风速值分布,通过风力与橡胶风害等级表,推断了不同重现期内海南橡胶风害损失分布。结果表明,在5、10、20、30、50年一遇的重现期风速条件下,海南岛橡胶风害损失分别在5%~16%、10%~24%、16%~33%、16%~33%、24%~45%之间,而且分布范围在空间上存在明显差异。

海南岛冬种瓜菜暴雨洪涝灾害风险评估与区划

基于农业气象灾害系统构成体系和灾害风险理论,依据海南岛18个气象台站1961-2012年9-11月逐日降水数据、地理信息数据、耕地面积和冬种瓜菜种植面积资料,借助GIS技术,采用加权法和自然断点法对海南岛冬种瓜菜暴雨洪涝灾害致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性进行指标构建和风险分析,在此基础上构建冬种瓜菜暴雨洪涝灾害综合风险指数,并将该指数应用于海南岛冬种瓜菜暴雨洪涝灾害的风险区划。结果表明,海南岛东部和东北部地区为冬种瓜菜暴雨洪涝灾害高和次高危险区,其中万宁市大部、琼海市和屯昌县南部、陵水县中部风险最高;西部为次低和低风险区;其余地区为中等风险区。灾情验证结果表明,实际灾情的空间分布与风险区划结果基本吻合。研究结果可为海南冬种瓜菜生产布局、避减灾害风险提供依据。

基于遥感的海南岛橡胶林零平面位移和粗糙度估算

在橡胶风害评估中,橡胶林零平面位移和粗糙度是建立定量评估模型的重要动力学参数。以MODIS遥感数据为信息源,计算橡胶林的叶面积指数,并利用形态学Raupach方法,估算橡胶林归一化零平面位移和粗糙度。该方法充分发挥了遥感大面积获取数据的优势,同时解决了传统气象学方法获取橡胶林零平面位移和粗糙度需要大量长期的野外观测资料的限制。结果表明:橡胶林叶面积指数与归一化零平面位移和粗糙度分别存在正相关和负相关;估算结果精度能满足橡胶风害评估模型参数的需求。研究结果可为开展大范围内橡胶林风害评估提供技术支撑。

气象条件对中国橡胶树种植的影响

为了有效规避气象灾害的影响,充分利用气候资源优势,挖掘橡胶树(Hevea brasiliensis)的产胶潜力,笔者从气象条件对全球橡胶树种植分布及中国橡胶树种植区北界的影响、气象灾害(台风、寒害)对中国橡胶种植区的影响、中国橡胶树种植气候适宜区分布、中国橡胶树主产区产胶能力差异及原因等方面入手,归纳总结了气象条件对中国橡胶树种植的影响,并就如何保障中国天然橡胶稳产高产提出如下建议:首先要合理选择橡胶树栽培种植的气候高适宜区开展种植;其次要加强橡胶树抗风、抗寒、抗旱等高产栽培技术的研究;同时,在整个橡胶产业布局优化中,需要保证在高气候适宜区内有一定面积的橡胶战略性种植,大力发展橡胶树的林下经济;强化橡胶生产气象服务保障工作,减少极端天气气候事件对橡胶生产的影响。

基于GALES的海南橡胶林台风风灾评估模型初探

橡胶风害是海南橡胶的主要气象灾害之一。针对国内关于橡胶树风灾的机理性研究相对较少的情况,在参考树木风害机理模型GALES的基础上,根据橡胶树受力情况,从空气动力学和结构力学角度出发,建立了海南橡胶林风灾评估模型,该模型主要包括橡胶树断、倒模型,能定量确定橡胶树断、倒的临界风速条件。通过检验,该模型具有一定的可行性,模型结果可为开展海南岛橡胶风害防御提供决策依据。由于建立的模型参数多采用经验值,模型仍需不断改进和完善。

大气环流指数和地面气象要素对海南省橡胶树白粉病的影响

为探讨大气环流指数和地面气象要素对海南省橡胶树白粉病病情指数的影响,利用1962—2009年逐月大气环流指数和逐日地面气象要素资料,根据橡胶树白粉病病情指数等级,结合因子膨化、相关分析和多元回归等方法,筛选影响橡胶树白粉病病情指数的大气环流指数和地面气象要素,构建等级指标,建立预测模型,并对模型进行检验。结果显示:影响橡胶树白粉病病情指数的大气环流指数依次为北半球副高面积指数、北半球副高强度指数、西太平洋副高西伸脊点、北美区极涡面积指数、亚洲区极涡强度指数和印缅槽,显著影响时段为上年7月至当年4月;地面气象要素有平均最高气温、相对湿度、平均气温≥20℃的日数、小雨日数和平均风速,显著影响时段为上年10月至当年1月;基于大气环流指数、地面气象要素、大气环流与地面气象综合因子的橡胶树白粉病病情指数预测模型准确率分别为74.3%~78.8%、74.7%、94.6%~98.3%,表明基于大气环流和地面气象综合因子的模型准确率较高,可作为海南省橡胶树白粉病的中长期预测模型。

1977—2017年海南极端气候事件变化时空差异分析

为研究海南地区极端气候事件的时空变化特征,使用海南省农业气象业务服务系统1977—2017年海南21站逐日气温、降水数据,基于16个极端气候指数(ECI),计算各测站ECI变化线性趋势,对ECI序列进行趋势、均值突变检验;定义极端气候变异指数■,并对台站进行聚类分析。结果显示,海南暖事件频率和强度均上升,冷事件强度减弱,发生频率整体降低;极端降水事件频率和强度普遍上升;干旱事件区域差异较大,以增强为主;研究时段各测站ECI无显著的趋势逆转变化;海南暖事件发生均值突变最多,冷事件次之,降水相关的ECI均值突变发生最少;琼海、琼山、三亚均值突变最多,昌江、西沙、定安均值突变发生最少。对■聚类结果显示,可将21站依据■分为2类及4个离散点。

海南岛农业洪涝灾害监测指标修订与灾害时空分布特征

利用海南岛1966—2015年逐日降水数据、农业洪涝灾情等资料,运用灰色关联度分析、相关分析等方法,修订海南岛农业洪涝灾害监测指标,基于修订后的指标分析近50 a海南岛农业洪涝灾害时空分布特征。结果表明:(1)修订的海南岛农业洪涝灾害监测指标在原始指标临界值基础上增加22 mm,修订指标计算出的农业洪涝指数与受灾率、成灾率和绝收率均呈显著相关,相关系数分别为0.36(P<0.05)、0.53(P<0.01)、0.40(P<0.05);(2)海南岛发生大涝次数除1980年代明显减少外,其余时段相对增多;(3)农业洪涝多发区集中在中东部,呈中东部向北部和西部地区逐步扩大的趋势。

中国橡胶树主产区产胶能力分布特征研究

为准确掌握中国橡胶种植区橡胶产胶能力的差异,基于2000-2015年MODIS NPP数据,通过橡胶产胶能力模型得到了橡胶主产区全年橡胶产胶能力,并结合影响橡胶产量的气象灾害(风害、寒害)、气候适宜性等因子,分析了其产生差异的原因。结果表明,中国橡胶主产区云南、海南、广东的橡胶产胶能力在空间上存在明显差异,其中云南橡胶的年平均产胶能力最高,海南次之,广东最低;橡胶产胶能力多年平均值为云南124.59×10~4 g·hm^(-2),海南93.28×10~4 g·hm^(-2),广东63.07×10~4 g·hm^(-2)。从时间看,整个橡胶主产区橡胶产胶能力在波动中呈增加趋势,增加趋势不显著;分区域看,海南和广东年产胶能力线性增长率分别为0.24×10~4、0.3×10~4 g·hm^(-2),而云南年产胶能力有微弱下降趋势,年线性减少率为0.07×10~4 g·hm^(-2)。气候差异以及风害、寒害等的影响是导致橡胶产胶能力分布产生差异的主因,其中海南橡胶种植区的产胶能力变化受风害影响为主;广东橡胶种植区的产胶能力受风害和寒害共同影响,同时气候适宜性也限制其种植范围的北扩;云南橡胶种植区的产胶能力受寒害影响,气候适宜性限制橡胶种植区域的范围。该研究结果对橡胶生产决策服务具有一定的指导意义。

卫星遥感反演降水研究进展简述

高质量的降水数据是开展天气、气候、水文、生态等研究的重要基础。由于传统地面雨量计站观测和地基雷达观测受站点数量和地形条件的限制,很难实现大范围降水的均匀观测,而卫星反演降水能有效弥补传统观测站网的缺点。根据卫星反演降水的原理,简要概述了可见光、红外、微波、多种传感器组合的卫星降水反演算法、总结了5种不同卫星数据反演产品的优点和适用性。改进降水反演算法和加强多种传感器反演降水产品的融合,才能获得更高精度和更大覆盖范围的降水产品,这也是未来一段时间内卫星遥感反演降水的趋势。

不同气候适宜区的橡胶产胶潜力研究

基于2000—2015年MODIS NPP遥感数据,利用橡胶产胶潜力模型得到了中国橡胶主产区年橡胶产胶潜力;利用橡胶树种植气候适宜性区划的研究成果,得到了中国橡胶主产区橡胶气候适宜区分布;在此基础上分析了不同气候适宜区橡胶产胶潜力的差异及不同高程上橡胶产胶能力的差异。结果表明:(1)中国橡胶主产区中,云南橡胶产胶潜力最高,海南次之,广东最低;近十多年除云南橡胶产胶潜力呈微弱减少外,海南、广东两省均呈增加趋势;(2)高气候适宜区产胶潜力平均值为103.25g·m^(-2);中气候适宜区橡胶潜力平均值为99.92g·m^(-2);(3)在高、中气候适宜区,海拔在500~800m区域的橡胶年产胶潜力整体高于500m以下区域。