2024年1月16日发(作者:林占春)
斜羹:————型塑竺生———竺塑生气候变化情景下华北地区干热风的时空分布特征刘玲1,刘建栋1.邬定荣1.许吟隆2。姜朝阳11.中国气象科学研究院.北京1000812.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所;农业部农业环境与气候变化重点开放实验室,北京100081摘要干热风是影响华北地区冬小麦生长发育及产量形成的重大农业气象灾害之一。本文利用区域气候模式PRECIS生成的A2.和B2情景下华北地区的逐El气象数据。分析了2011—2050年共40a的千热风日数及分异规律。结果表明,在PRECIS的预测中。高排放A2情景下的干热风日数为6.5cI,呈中西部偏高南北两侧及沿海偏低的趋势。除最南端的个别地方外,大多数区域的干热风日数呈增加趋势.增加最大速度为0.145d/a;中低排放B2情景下干热风El数为6.od,区域分布趋势与A2情景的类似,也呈中西部偏高南北两侧殛沿海偏低的趋势。B2情景下.平原西南一带的千热风呈轻微下降趋势。东北部则呈小幅增加的趋势.但幅度小于A2情景。本研究对未来气候变化情景下干热风农业气象灾害的变化趋势进行了分析。以期为区域未来的防灾减灾工作及相关政策的制定提供参考。关■塌干热风;华北地区:未来气候变化;区域分异;PRECIS中圈分奏号P49文t标识哥Adoi10.3981/j.issn.1000-7857.2012.19.002TemporalandSpatialVariationsofDry-hotWindyDaysinNorthChinaUndertheConditionofClimaticChangeintheFutureLIULin91,LIUJiandon91,WUDingrong‘,XUYinlon92,JIANGChaoyan911.ChineseAca&myofMeteorologicalSciences,BeOir,g100081,China2.InstituteofEnvironmentandSustainableDeve却榭minAgriculture,ChineseAcademyofAgriculturalSciences;KeyLa60№toryofAgro—Environment&ClimateChange,MinistryofAgrictdture,Beijing100081,China朋坶嘶lDryHotWindyDay(DHWD)isoneofthemainagrometeomlogicaldisastershappendinnorthChina㈣whichcouldcausetheseriousyieldlossofwinterwheat.UsingdailyweatherdatacreatedbyRPECIS,whichistheoneofmostwidelyusedregionalclimatemodelsdevelopedbyHadleyCenter,DHWDinthefutureSRESA2andB2climatechangescenariosisanalyzed.ResultsshowthatPRECISpredictsDHWDforA2scenariois6.5days/,re虬andislowerincoastal,north,andsouthKrea¥,huthigherinthemiddlewestarB山DHWDisincreaseinmostar℃硼exceptthefarsoutherflarea,themaximumincreaserateis0,145day/year;forB2scenario.DHWDis6.0day/year,withsimilarregionaldistributiontrendofA2,i.e.,higherinthemiddleareaandlowerintheotherⅢ%.DHWDisslighdydecreaseinsouthwestamandalittleincreaseinno.eastarea;howeverincreaserateismuchIowerthanthatfurA2.ThetrendsandvailationsofDHWDinthefutureforbothSRESA2andB2soenariOS眦analr=d.Results玳ableto驰m鹧theargometeorologiealdisasterpreventionandreduction.and础ethecontributiontotherelativepolicymaking.妇哪怕-由DHWD;northChinaar嘲futureclimaticchange;regionalvariation;眦CIs收稿日期:2012--05—28;修回日期:2012--06-05基空嘎日:。十二五’国察科技支撑计划项且(2011BAD32802):中国气晕科学研克院基奉科研业务量重点项目(20092002)作者简介:州玲,南衄工程蜂.研究方白为表业气幔童潭及农业气象灾害,电子信箱:lIiq@吣.a瑚毋Dv.on;刘建株(通信作者),研宽蔓,研究方向为生态模型,电子信箱:liujd2001@263.Ⅱd一24万方数据
0iI—n1.业革命以来.c02浓度从280ppm增加到372ppm.其研究中采用Origin软件肘各站点十热风时间变化特征进行了较为垒面的趋势分析.并采州AreGIS埘l。热风的区域分布进行了空间系统分析。他主要温室气体如cH4和N20等也有大幅JI高的趋势…。韫窜气体增加使得垒球升温,这已成为一个学术界不争的事寅气候变化在引发全球变化的同时导致了一些极端天气事件频发.受此髟响.j丘年来农业气象灾害时空变化特征也发生了明显改变…。中国是一个农业大国.虽然近年米国家投资进行r大量设施农业建设.但是对于小麦等主要粮食作物而言仍然未能摆脱大田种植方式,靠天吃饭的格局依然存在。气候变化背景下,农业气象灾害频发对于中国农业生产将产生何种影响,成为我国农业应对气候变化一个亟待解决的重大研究课题。2精幂与分析21干热风年均日数的空间分布计算出各栅格点的年均干热风日觳后.按栅格点的经纬度,利用地理信息系统,以反距离权重法插值,得到华北地区的年均干热风日散。图I是A2情景下华北地区干热风总13散的区域分布。由圈I可见.华北地区各站点的年均干热风日散变化在O—124d之间.平均值是65d。年均干热风日数有明显的区域干热风是中国重大农业气象灾害之一,常发生于华北地区冬小麦开花及灌浆期。建国以来.中国农业气象工作者对十热风进行丁大量研究。根据其发生、发展规律,干热风可分为高温低湿型和雨后青枯型.20世纪70年代末至80年韧,中国气象部门曾对于热风指标进行过较为系统的协作研究.井在灾害指标基础上完成了干热风气候区划【i。此后.农业气象工作者对干热风的指标、预报方法.发生规律及致灾机制等进行了更加探^的研究,在干热风减灾措施方面也取得了相当大的进展‘叫。上述研究成果对干热风灾害认识、了解和规律性.呈中部高尤其是中部偏西特别高而南北两侧低的趋势。德州、朝城以西的K域,年均干热风总日数都在1ld以上。沧州、德州、朝城一带也是}:热风的高发区域。平原南部最少.赣榆、阜阳一带以南的区域.年平均日数都在ld以下.最南端个别区域甚至没有。此外,山东沿海一带也是干热风的少发区域。防御均起到了较大的推动作用.但是,这些研究均为利用历史气象数据进行的分析研究.目前有关丰来气候变化背景下}‘热风发生发展规律研究则尚未见诸报道。因此.本文拟利用吒域气候模式PRECIS预测的A2和B2情景下2011—2050年遥日资料,对未来气候变化背景下华北地区干热风的总体分布情况进行较为系统的研究.以期揭示出未来气候变化背景下华北地区干热风区域变化特征和时间变化的趋势.为中国区域农业应对气候变化、实现区域可持续发展提供重要的科学指导。秽-1L.、J1资料与方法已有对气候基准时段模拟结果分析表明,PRECIS具有较强的模拟中国区域气候特征的能力忡”。因此,本文以华北地区为研究吒域.利用由中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所许吟隆研究组提供的区域气候模式PRECIS输出的未来SRESA2和B2气候情景的资料.研究未来气候变化囤1A2情景下华北地区2011—2050年间平均干热风日数F味1AveragedtheDHWDInn“hChinaareadunng背景下华北地区干热风的时空分布特征。未来气候情景教据分A2和B2两种情景.每种情景为201l一2050年,都是莲13数据.其空间分辨率为50kmxS0km。干热风主要分为高温低湿型和雨后青枯型两种,研究中千热风灾害指标严格执行中国气象局枷l发的小麦千热风灾害等级标准…岫B下。(I)高温低温型:最高温度≥30'E.14时相对湿度≤30%.14时2m风速≥3.0m/s。(2)雨后青枯型:在一次小于5ram的降水过程之后,3d内(禽)14时温度≥30℃,且风速≥3.Ord.。pedodof2011—2050forA2scenado图2是B2情景下华北地区r热风总日数的K域分布。由圈2可见.干热风总日数变化扫:0一127d之问.平均为6Od。区域分布趋势与A2情景下的类似,都是半原中部高南北两侧低,最大值同样tlj现在河北省西部.约为Ild以上.最低值出现在江苏和安徽.仅为O--Id。但与A2情景相比,B2千热风日般高值区域大大缩小,低值Ⅸ大大增加.表明B2情景下的干热风日数比A2情景下的低。匿■—二万方数据
圈2B2的斜睾2.2A2和[32情量下干热风年均日数随时间的变化将一年内所有站点的干热风日数累计并求其平均值.按圈5是B2情景下华北地区干热风总日数线性回归的斜率。由圈5可见,分西南和东北两大区域.平原西南区域的干热风呈下降趋势.而东北一带则呈增加的趋势。厦域的值变化在一0065到0,08之间,平均埴为n0024,呈负值的崖域略小于呈正值的区域。这表明在B2变化情景下,华北地区西南一带的干热风将呈下降趋势.而东北一带将呈上升趋势.其中上升的幅度略大于下降的幅度,因此从整体来说平原的干热凤日数还将呈略微上升的趋势.但增幅远小于A2情景.时间序列绘图.如图3所示,A2情景下华北地区的于热风日数总体上呈明显的上升趋势,直线斜率为0.0594,且波动加剧,标准差为5,2cl。在COz高排放的假设下.气温将进一步上升-且拄动加剧,导致干热风日效进一步增加,渡动也随之增加。在B2情景下,于热风B鼓呈略徽增加.直线斜率仅为.0.0024,标准差略小于A2情景.为4.8d.圈3A2和B2情鼍下华北地区平均千热风日齄ComparisonbetweentwokindsofDHWDinnorthChinaFig3scenariosfor、一≯、誉0、√mt”◇气7品\寨譬。?;取各栅格2011--2050年的连年干热风日数.逐栅格求其钱性回归系敷井绘制成图.用以表征区域千热风的增减趋势。图4是A2情景下华北地区干热风总日数线性回归的斜率。由困4可见,区域的值变化在一0004列0145之问.平均值为(10594。绝大多数措梧所在赴的干热风日数都在增加・在总共162个栅捂中,仅有位于江苏南部2个舒格的干热风日数呈散弱下降趋势。增幅最大的是华北地区中部偏东,即河北沧州、山东德州和挤南一带.其直线回归斜率为[二■蠹万方数据
科技导报2012.30【19)专题论文fSpecialIssues针熊…Research降,二者差异较大。因此,未来华北地区干热风的变化趋势.将在很大程度上取决于温室气体的排放情况.如果是B2情景的中低排放,总体上千热风日数则有望降低,如果是A2情景的高排放,干热风太幅增加的可能性将大为提高。3结论与讨论本文根据中国气象局干热风的气象行业标准。利用区域气候模式PRECIS生成的A2和B2情景下华北地区的逐日气象数据,分析了2011—2050年干热风13数及区域分布.主要结论和讨论如下:Pr黯s.2010【3】北方十三省(市)小麦干热风科研协作组.小麦干热风伤害机理的研究【J1.作物学报,1984,10(2):105—112.TheCooperatedGrouponmv—hot—wind16m"yinin9,1beatinThirteenProvincesandMunicipalitiesNorthChina.ActaAgronomicaS讥ira,1984,10(21:105—112.【4】王春乙.藩亚茹,季贵树.石家庄地区干热风年型指标分析及统计预测模型(Jf.气象学报,1991,49(Ij:104-107.WangChunyi,PanYam,JiGuishu.ActaMeteorologicaSinica,1991。49(1):104-107.【5】曹玲,窭永样,河西走廊中部干热风气候特征分析及其预报方法L玎,干旱地区农业研究,1997,lj(3】:96—102,C∞Ling,DouYongxiang.AgrieuituralResem'chmthe.4r/d.4rem.(1)在2011—2050年间,A2情景下年均干热风13数变化在卜12.4d之间,平均值是6.5d,呈中部高尤其是中部偏西特别高两南北两侧低的趋势:82干热风日散变化在0----12.7d之间,平均为6.Od,分布趋势与A2类似但高值区大大缩小而低值区大为增加。因此高排放的情景比低排放情景具有更高的干热风日数。(2)A2情景下华北地区的干热风13数总体上呈明显的上升趋势,增加速率为0.0594.标准差为5.2d,高于B2情景1997,15(3):96-102.f61刘静,马力文,张晓煜,等.春小麦干热风灾害监测指标与损失评估模型方法探讨——以宁夏引黄灌区为例[J1.应用气象学报,2004,15(2):217—225.LiuJing,MaLiwen,ZhangXiaoyu.“a1.岫flylournal矿Appl&dMeteorology,2004。15(2l:217—225.【7】尤风春,郝立生。史印山,等.河北省冬麦区干热风戚因分析叨.气象.2007,33(3):95-100.You下的O.0024和4.8d。表明高排放的情景比低排放情景具有高的干热风13数增加速率及更大年际的波动。(3)A2情景下华北地区绝大多数区域的干热风呈增加Fengchun。HaoLisheng,ShiYinshan.Pl吐Met*oroligealMonthly,2007,33(3):95—100.【8】邓振镛,张强.倾继祖,荨.气候暖干化对中国北方千热风的影响【J】.冰川冻土.2009.31(4):664-671.Deng趋势,增加最高是河北沧州、山东德州和济南附近的区域。B2情景下西南一带的干热风将呈下降趋势.而东北一带将呈上升趋势,其中呈上升趋势的面积略大于呈下降趋势的面积。(4)研究表明.未来气候变化情景下的干热风日数具有很大的不确定性。依排放情景的高低.干热风呈不同的增减趋势,且区域分异规律也不同,一般是高排放导致干热风日敬增加。年际波动加剧.低排放可导致很多区域干热风13数Zhenyong,ZhangQiang,Qing2i2a.吼d../our,u/《r_dado/ogyand&ocryo/ogy,2009。3I(4l:664-671.【9】陈怀亮.邹春辉,付祥建,等.河南省小麦干热风发生规律分析们.自然资源学报,2001.16(1):59—64.ChenHuailiang.ZouChunhui.guXiangian.cta1.Journalo/№I‘“Resources,2001,t6(1):59-64.【I01许吟睦.张勇,林一骅.等.利用PRECIS分析SRESB2情景下中国区域的气候变化响应【J).科学通报.2006,5l(17):206B一2074.XuYinlong.ZhangYong,Lin减少,波动降低。降低或将温室气体含量维持在现有水平.将可能有助于减轻干热风对冬小麦生长的影响。(5)在对未来气候变化的预测上.不同区域气候模式的预测结果不尽相同。PRECIS模型是新型动力降尺度的区域气候模式,对中国区域的模拟较好。已在国内得到广泛应用。虽然模式的预测结果还存在一些的问题,但该模式仍在持续改进中,未来和j用改进后的模式再进行分折研究,将在一定Yihualetaf.ChineseS℃ieneeBulletin.2006,51(17):2068-2074.【1l】熊伟.许吟隆,林而达.等两种温室气体棒艘方案下我国水稻产量变化模拟们.应用生态学报2005。l6(i):65—68.XiongWei,XuYinlon8,LinErda,“aLChinese知埘仉8fofAppliedEcology。2005,16(1):65-68.1121赵俊芳。郭建平.马玉平。辱.气候变化背景下我国农业热量资豫的变化趋势及适应对策【J1.应用生态学报,2011,21(11):2922—2930.ZhaoJunfang.GunJianping,MaYuping,etaL程度上降低结果的不确定性。参考文献fRoferenees}【I】气候变化嗣家评估报告编写委员会.气候变化国家评估报告【M】.北京:科学m版针.2007:422.CommitteeofChina'sScienceChins'sNallonalAssessmentonChinese如晰“矿AppliedEcology,2011.2101):2922-2930.113】赡超,港学标,张立拙。等气候变化对石羊河淹域棉花生产和耗水的影响IJ】.农业T程学报,2011.27(1):57-65.ChenChao.PanXuebiao,ZhsngLizhen,elSocietyaLTransactionsoftheReportonClimateChange.ChineseofAgriculturalEngineering,2011.27(1):57-65.national啪嘞lrnentPress.2007:422.reportclimatechange【M】.Beijing:C141中困气象简政策法规司.气象行业标准祀编(U1.托京:气象m舨社.2007:547-555.Department【2】王春乙,刺建栋.郭建平.等.中国重大农业气象灾害研兜fM】.北京:气象出版}t.2010.WangChunyi.LiuJiandong.GuoJianping.eIa/.Researchmainagrometeorological011ofPolicyandofRegulations.Chinesemeteoro]osicatMeteorologicalAdaminstration.Assemblyindustff—standardIM】.China'sBeijing:ChinaMeteorologicalPr∞8.2007:547-555.disasters【MJ.Beijing:ChinaMeteorological(t任囊鼻鲁巨)27—万方数据
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