使用淮河流域1981年至2020年的149个气象站点的气温和相对湿度数据,分析了流域暖季极端高温干旱复合事件(Compound Drought and Heat Events,CDHEs)的时空演变特征,并通过趋势分析和相关分析法探讨了 CDHEs与气候和植被的关系.结果表明:①CDHEs的发生日数在年代际尺度上呈现明显的增加趋势,并且范围扩大,频发区逐渐向淮河流域中西部移动;②在年际尺度上,CDHEs随时间序列呈显著的波动上升趋势,空间分布上以西北部为中心向四周递减.连续CDHEs事件呈年际变化,最大2至4天的连续事件存在波动,2019年达到高峰,并且在流域内零散或成片出现;③在月际尺度上,CDHEs的发生日数在6月最多,其次是5月、7月、9月和8月.淮河流域入汛前的旱情和入汛后的旱涝急转都容易导致CDHEs发生,而且随着月际变化向南移动;④CDHEs对水热条件和大气环流具有特别的敏感性.在850hPa反气旋和500hPa显著高压异常的控制下,高温、低湿、高蒸发和降水少的气候背景有利于淮河地区CDHEs的形成,尤其是在淮河中西部地区.因此,CDHEs的发生与气候变化密切相关;⑤CDHEs与植被生长也存在显著关系.CDHEs与GPP呈显著的负相关,而与NDVI呈显著的正相关,显著地区的土地类型以耕地和城乡、工矿、居民用地为主.GPP和NDVI的不同步可能是因为多种因素的非线性相互作用,而不仅仅是单一因素的影响.此外,对于GPP和NDVI来说,土壤含水量至关重要.总之,本文对淮河流域CDHEs的时空分布特征进行了深入研究,并探讨了其与气候和植被的关系.研究结果可以为该地区的气象灾害防御和生态环境保护提供科学依据和参考.

为掌握广西植被生态质量的时空变化特征及其驱动机制,该文以植被生态质量指数(ecological quality index,EQI)为评价指标,基于气象、地形、土壤和遥感等多源数据,利用线性趋势分析、相关性分析、地理探测器等方法,分析了 2000-2020年广西植被生态质量的时空变化特征及其驱动力.结果表明:(1)2000年以来广西植被生态质量指数呈显著增加趋势,区域植被生态明显改善.植被生态质量发展经历了缓慢增长、迅速增长、显著提升等演变阶段.在空间上,广西植被生态质量指数呈现四周高,中间低的特征,高值区逐渐由东部向西部和北部扩展.(2)广西植被生态质量时空演变影响因素差异显著.随海拔高度上升植被生态质量总体变化呈"增加—下降—稳定—上下波动"的趋势.壤土的植被生态质量高,砂土的植被生态质量低.森林和灌草的生态质量较高,农田植被的生态质量较低.植被生态质量与气候驱动因素呈显著正相关关系,受气温和降水共同影响,其中以气温为主要驱动(T)的区域面积最广,降水为主要驱动(P)的区域面积次之,气温降水强驱动([T+P]+)和弱驱动([T+P]-)的区域面积较小.(3)广西植被生态质量变化驱动力受地形、土壤、植被、气候、自然灾害和人类活动的共同影响.自然影响因子解释力排序为植被＞地形＞土壤＞气候,其中植被净初级生产力和植被覆盖度是影响植被生态质量时空分异的最主要因素.自然因子对广西植被生态质量变化的影响存在交互作用,均呈非线性增强及双因子增强关系,其中地形与植被、土壤与植被、气候与植被因子交互作用最明显.自然灾害和人类活动加剧了植被生态质量变化的影响,其中干旱和低温冷害等气象灾害抑制了植被生态质量的改善,而林业生态工程等人为活动促进了植被生态质量的提升.该研究结果为合理制定广西植被生态保护与修复措施提供了科学理论依据和技术支撑.

气象灾害严重威胁茶产业高质量发展,开展气象灾害风险精细评价可为茶叶生产灾害精准防控提供科学依据.本文基于自然灾害风险理论、安吉县及周边7个国家气象站1971-2020年和安吉县23个区域自动气象站2012-2020年的逐日气象资料、15个乡镇农业社会经济统计资料,以及源于GF-2卫星遥感数据解译出的茶树种植现状分布图和DEM高程等多源信息,采用加权综合指数法、模糊层次分析法和GIS技术,对安吉白茶进行了精细化气象灾害风险分析与区划.结果表明:安吉白茶致灾因子危险性、孕灾环境暴露性的高值主要位于南部山区,承灾体脆弱性的高值集中于中部平原地区,防灾减灾能力的高值多位于中东部平原地区;综合考虑各因子的综合风险度,安吉白茶气象灾害风险可分为低风险、中风险和高风险3个等级;低风险区主要分布于安吉中北部平原区域,占安吉县地域面积的66.55％;中风险区主要分布于安吉西部、南部的中高海拔区域,占安吉县地域面积的30.54％;高风险区主要位于南部高海拔山区,占安吉县地域面积的3.01％;集成格点化的茶树种植现状,安吉县内61.21％的茶园分布在低风险区,38.17％的茶园分布在中风险区,0.62％的茶园分布在高风险区.基于茶树种植现状的气象灾害精细化风险区划可为安吉白茶的优化布局提供更加精准的科学依据.

全球气候变化带来的冬前极端气候灾害已严重影响小麦的壮苗形成.培育壮苗是实现小麦高产高效优质的前提.小麦壮苗培育主要与种子质量、秸秆还田质量、整地质量、播种质量、水肥运筹以及气象因子等密切相关.实际生产中影响小麦壮苗培育的首要因素是种子质量和耕作措施,其优劣决定了小麦出苗的质量;其次是气象因子,决定了小麦幼苗的生长速度和光合生产.前人就小麦壮苗培育与苗情评价已进行了大量的研究.本文重点从冬小麦壮苗评价方法与指标、评价标准的历史变迁以及培育壮苗的主要技术措施4个方面进行对比与总结分析,并对未来小麦壮苗培育与评价方法进行展望,旨在推动冬小麦壮苗评价方法的进一步完善,促进冬小麦幼苗的分类管理、精准指导与精细服务,实现科技壮苗.

基于中国鲜食杏地理分布数据和1981-2020年全国2303个气象站点的逐日气象观测数据,利用最大熵模型(MaxEnt)和GIS技术,在综合考虑热量条件、水分条件、光照条件、耐受极端天气/灾害程度、地形条件等自然要素的基础上,确定了影响中国鲜食杏地理分布的主导环境因子,根据自然断点分级法将中国鲜食杏气候适宜性划分为高适宜区、较适宜区、次适宜区和不适宜区4个等级,厘定不同区划等级的主导环境因子闽值.结果表明:影响我国鲜食杏地理分布的主导环境因子为年降水量、海拔、春霜冻概率和最冷月平均气温;鲜食杏种植的适生区主要集中在华北、黄土高原、西北和西南地区,与我国鲜食杏地理标志产品的产地吻合较好,其中鲜食杏的高适宜区集中分布在我国的黄土高原、黄河故道和环渤海湾地区.本研究可为合理规划我国鲜食杏生产布局提供科学依据.

冰湖是高山寒区气候变化的灵敏指示器和诱发山地溃决洪水或泥石流的灾害源.基于1960s-2010s多源遥感影像数据(Corona、Landsat MSS/TM/ETM+OLI)、地形图、冰川编目和气象数据,利用RS和GIS技术综合分析科西河流域近50年冰湖(≥0.05 km2)时空变化特征及其对冰川变化影响.研究结果表明:(1)近50年来科西河流域冰湖整体经历了“先平稳后扩张”的过程,其中1960s至1980s初期,科西河流域有37个冰湖消失,但总面积趋于平稳状态;1980s中期至2010s初期,流域内冰湖规模迅速扩张,且2000s之后冰湖扩张速率明显加快,至2010s初期增加为321个冰湖(88.43 km2).(2)科西河流域冰湖集中分布于海拔5000-5500 m,面积小于0.25 km2的小规模冰湖占总数量的74.45％,而面积大于1 km2和介于0.05-0.25 km2的冰湖占总面积的64.18％.(3)除利库科拉(Likhu Khola)流域外,科西河流域其他5个子流域冰湖均呈扩张趋势,其中尤以阿润(Arun)流域冰湖扩张最为显著.(4)气候变暖及其引发的冰川退缩是科西河流域冰湖扩张的根本原因,当冰川末端伸入冰湖时,冰水物质与能量交换在一定程度上加速了冰川消融与退缩.

运用趋势分析法研究了气候变暖前(1961-1996年)后(1997-2015年)广东冬种生产季气候资源和气象灾害的一般变化特征;引入百分位法确定了冬种主产区发生极端寒害和干旱的阈值,重点分析了气候变暖以来的极端灾害特征.结果表明:与1961-1996年相比,1997-2015年区域内冬种生产季热量显著增加,冬种主产区湛江、茂名、惠州、韶关、梅州和广州等处在平均气温≥15℃、积温≥2200℃·d的高值区;降水略增加,湛江、茂名、惠州、广州和梅州大部地区处在降水量250～350mm的区域.区域内冬种生产季寒害呈减轻趋势,湛江、茂名、广州和惠州大部均处于积寒＜2℃·d的区域,韶关和梅州大部处在积寒8～16℃ ·d的区域;干旱日数呈减少趋势,湛江、茂名、惠州、广州和梅州大部处在干旱日数≥50 d的区域,韶关处在干旱日数＜50 d的区域.从灾害典型个例分析可知,冬种主产区极端寒害和干旱的风险不容忽视,湛江、茂名、惠州和梅州发生极端寒害的风险较高,韶关和广州次之;湛江、茂名发生极端干旱的风险较高,惠州和广州次之,韶关和梅州较小.1997-2015年间,冬种生产季热量显著增加,寒害、干旱呈减轻趋势,但冬种主产区极端灾害频发、风险较高,建议在实际生产中紧密结合冬种生产季气候资源和气象灾害的发生规律发展冬种.

我国日降水过程呈现明显的随机性与时空差异性,如何准确认识其时空变化规律对洪涝灾害防治等实际工作的影响具有重要意义.本文基于1961-2013年全国520个气象站点的日降水数据,选用信息熵指标研究我国日降水量的随机性.结果表明:研究期间,我国东南地区日降水量的随机性大于西北地区,且不同等级日降水量随机性的空间分布存在差异,小雨(降雨量0.1～10 mm,P0)等级日降水量随机性较大,差异不明显,中雨(10～25 mm,P10)、大雨(25～50 mm,P25)等级日降水量随机性最大,差异明显,暴雨及以上(≥50 mm,P50)等级日降水量随机性最小,差异最明显.整体上,日降水的信息熵值呈上升趋势,表明全球气候变化下我国大部分地区日降水量的随机性增大,尤其表现为极端暴雨发生的频次明显增大.日降水信息熵的空间分布及其变化趋势可以很好地综合反映我国日降水量随机性的空间分布格局,可为洪涝灾害防治、农业规划布局、生态环境规划等提供科学依据.

玉米是世界三大粮食作物之一,玉米生产在中国粮食安全与畜牧业发展中具有举足轻重的作用.干旱是夏玉米生产最主要气象灾害,及时准确地获取干旱信息对夏玉米安全生产至关重要.以夏玉米郑单958品种为材料,设置充分供水和拔节期开始土壤水分持续减少两种水分处理,研究夏玉米对土壤水分持续减少的响应及其转折点阈值,为夏玉米干旱识别与监测提供依据.结果表明,土壤水分持续减少10d后生理指标开始陆续受到胁迫,20d后生物量积累受到抑制,30d左右形态特征开始受到胁迫.夏玉米生理指标中最先受到胁迫的是顶端第1片完全展开叶的含水量和水势,生物量积累指标中为茎生物量,形态指标中为叶数.夏玉米顶端第1片完全展开叶的含水量或水势、茎生物量和叶数开始受到土壤干旱过程胁迫的时间阈值分别为11、21、27d,水分亏缺阈值分别为34、66、86mm,土壤相对湿度阈值分别为64％、56％和52％.表明夏玉米对土壤干旱过程的响应首先表现为生理特征变化、其次为生物量积累变化、最后为形态特征变化.研究结果可为客观辨识夏玉米干旱的发生发展及监测预警提供参考.

秦岭作为中国南北地理分界线的重要组成部分,一直是全球气候变化研究的热点地区之一.依据秦岭主峰太白山北坡太白红杉(Larix chinensis)树轮宽度指数以及周边宝鸡和眉县多年的气象站数据,通过多元回归模型重建了该地区160年来上年1 1月至当年6月的累计降水量序列,揭示了1852-2012年秦岭主峰太白山降水变化特征.结果表明:重建方程方差解释量为39.6％(R2adj=0.370,F=15.11,P＜0.001),重建序列的可靠性得到了气象灾害历史记录以及周边重建结果的支持与验证;重建降水序列表现出明显的干湿变化和周期性波动特征,在过去160年中较湿润的时段主要有1875-1885、1908-1923和1983-2002年;持续干旱的时段包括1857-1867、1886-1907、1923-1935年以及1954-1965年;周期分析结果显示,研究区160年来降水变化存在47～54、17 ～22、准13和3～7a的4种震荡周期,并且表现出小周期弱化、大周期增强的趋势.研究区气候变化还受到更大尺度水文气候变化的影响.