中国植物物候变化预测

中国植物物候变化预测
赖欣;范广洲;刘雅星
【摘 要】电解抛光液根据中国20个观测站点的木本、草本植物物候资料,结合气温、降水资料,预测了1989~2099年植物始展叶期、始花期物候,结果表明:未来我国气温、降水、季节开始时间变化,对我国植物物候期有明显的影响,其中气温对物候期的作用最为显著。春季气温升高,春季物候期提前,未来全国5区植物始展叶期、始花期均以显著的提前趋势为主,植物春季物候期提前主要是1989~2099年春季增温、春季开始时间提前所造成。%Based on plants phenological observation data of 20 stations in China and combined with daily temprature and precipitation data throughout China,the phenological phases during the beginning period of expanded leaves and first flowering period from 1989 to 2099 are predicted.The results show that the variation of temperature,precipitation and starting dates of each season would obviously affect the plants phenological phases,and the influence of temperature change on phenological phases would be most significant.When spring temperature increases,the spring phenological phases would advance.In five areas of Chin
a,the beginning period of expanded leaves and first flowering period would significantly advance in future because of temperature increase and spring starting date advance during 1989-2099.
【期刊名称】《干旱气象》
【年(卷),期】2011(029)003
【总页数】7页(P269-275)
【关键词】物候;气温;降水;季节;预测
【作 者】赖欣;范广洲;刘雅星
【作者单位】成都信息工程学院高原大气与环境四川省重点实验室,四川成都610225;成都信息工程学院大气科学学院,四川成都610225;成都信息工程学院高原大气与环境四川省重点实验室,四川成都610225;成都信息工程学院大气科学学院,四川成都610225;河南省气候中心,河南郑州450003
缘114
智慧杀虫灯【正文语种】中 文
【中图分类】汽车电子调节器P464
物候变化可能会对生态过程、农业、人类健康和全球经济产生大范围的影响。越来越多的研究现在开始从广大的地区、湿冷到干热的生态系统报道动植物生理周期的变化,这些物候变化是对气候变化响应的生物圈敏感且易于观测的指标[1],自然物候常被作为一种重要、可靠的指示气候与自然环境变化的指标。
在欧洲,许多物候现象发生了明显变化。春季物候提前,秋季物候推迟,植物的生长季节得到了延长[2-3]。总的来说,春季物候期从1960年代起就开始逐渐提前,植物活动对春季的天气反应最为灵敏[4],中国1980年代以来,东北、华北及长江下游地区春季物候期提前,西南东部、长江中游、华南春季物候期推迟[5],动物的春季物候期也提前了[6-12]。
国内外研究指出,气温、降水是影响植物物候的主要因子[13-14]。张福春[15]论证了气温是影响中国木本植物物候的主要因子。葛全胜、郑景云等[5,16]研究发现了中
国木本植物春季物候变化与春季温度变化具有良好的对应关系,并在干旱和半干旱生态系统,季节性干旱的热带气候下,植被物候首先为可用水所控制[17-19],甚至,在水供应充足的地区降水也会影响植物物候[20];遥感数据在更大的范围上证实了植被物候季节变化对气候变化的响应,发现植被季节变化与气温、降水的季节变化有显著的相关关系[21-22]。
在全球气候变暖的背景下,物候已经受到了明显的影响。关于这一问题,国内外已经开展了不少研究工作,但是,较少有利用较长时间、全国性的、全面的物候资料,综合考虑气温、降水等多个要素,探讨植物物候变化与气候变化之间的内在联系,预测我国未来植物物候变化趋势,不仅具有重要的气候学理论意义,而且对于改善人类生存环境,预防气候异常给农业生产、国民经济和社会发展带来不利影响有着重要的现实意义。
本文利用全国20个物候站点共计128种木本、草本植物的物候资料,结合气温、降水资料及季节开始时间,预测了1989~2099年植物物候变化趋势。
所用气温、降水资料是中国气象局提供的1951~2007年中国730站逐日气温资料、756站逐日降水资料。由于这些站点的建站时间不同,资料长短不一,且有很多缺测,因而统一
取1963~2007年的资料,对这些台站中的少量缺测资料进行了简单插补,即用该日多年平均值代替缺测记录。
物候资料选自中国科学院国家计划委员会地理研究所编制的中国植物物候观测年报,该年报的观测时间为1963 ~1988 年,参考 fitter[23],先依据站点有观测数据的年份占总年份的一半以上的原则,选取了木本植物34个站点,草本植物13个站点,再选取各站每种植物物候记录数据≥13 a的站点,综合考虑连续性较好、无连续多年缺测的原则,选取其中20个站点(图1,表1)的资料进行研究,其中物候站点分区的方法则参考王遵娅[24],将我国也相应的分为5区,分别是东北区、华北区、长江中下游、西南区及华南区。中国植物物候观测年报所记录的植物物候期共16个,木本植物物候包括萌动期(芽开始膨大期、芽开放期)、展叶期(开始展叶期、展叶盛期)、开花期(花序或花蕾出现期、开花始期、开花盛期、开花末期、第2次开花期)、果熟期(果实成熟期、果实脱落开始期、果实脱落末期)、叶秋季变期(叶开始变期、叶全部变期)、落叶期(开始落叶期、落叶末期);草本植物物候期也为16个。所选用的物候期包括:始展叶期、始花期、始落叶期(木本植物)、始黄枯期(草本植物),这些物候期基本上代表了我国春季和秋季的自然物候,分布范围较广,分布在我国的东北、华北、长江中下游、华南及西南5区,物候现象较为明显,易于观测。
2007年出版的IPCC第4次评估报告,共引用23个模式。参考许崇海[25],根据模式模拟温度值与观测值时间相关系数表,选取通过了90%信度检验的NCAR-CCSM模式,该模式的分辨率也较高,为1.4062×1.4008;SRES是指《IPCC 排放情景特别报告》(SRES,2000)中所描述的情景。SRES情景分为4个情景族(A1,A2,B1和B2),A1情景假定这样一个世界:经济增长非常快,全球人口数量峰值出现在本世纪中叶,新的和更高效的技术被迅速引进。A1情景分为3组,其中A1B表示各种能源之间的平衡,IPCC报告指出,A1B情景下的2000年至2100年温室气体处于中等排放量。参考许崇海[25],结合IPCC报告,本文选择中等增温的 A1B情景下的预测资料。
魏风英[26]指出,回归分析是气候预测中应用最为广泛的统计方法,它是处理随机变量之间相关关系的一种有效手段。本文采用多元线性回归的方法,利用我国20个物候站1963~1988年的物候资料,IPCC的NCAR-CCSM3模式下的A1B情景的预测气温降水资料,结合季节开始时间,预测1989~2099年春季植物始展叶期、始花期物候,其中,春季开始时间的计算则参考张宝堃[27-28]的四季划分标准:以候(5 d)平均气温为指标,将5 d平均气温出现10~22℃之间的首日期定为春季开始日期,用这种标准划分的春季比较符合我国东部地区的物候景象,实际上这10℃和22℃的指标就是根据平均气温和物候间的关系而
确定的。
异形玻璃我们在之前的研究中,已经分析了1963~1988年植物物候变化特征,研究发现春季物候期东北、华北以提前趋势为主;其他区及全国以推迟趋势为主。始落叶(黄枯)期华北以提前趋势为主;其他区及全国以推迟趋势为主。植物物候对气温、降水有一定程度的响应,26 a来,植物春季物候期与春季气温在全国总体呈负相关,气温越高,物候期越提前;春季物候期与降水量以正相关为主,冬春季降水量增多,春季物候期推迟[29-30]。
利用春季平均气温、冬春季累积降水和春季开始日期,建立植物春季物候期与这3个因子的多元线性回归方程,从而对未来春季物候期进行预测,考虑到春季平均气温和春季开始日期这2个因子间可能会有相关性,故对这2个因子作相关分析。结果发现,我国各区19个站点(除勐腊站无法计算春季开始日期外),春季平均气温和春季开始日期均具有高相关性,相关系数通过了99%的信度检验。为了检验回归方程的预报能力,在建立回归方程前,先预留出1979~1988年的实测样本值(不参加方程建立),用于试预报。以北京站刺槐始花期为例,如图2所示,1979~1988年预测值相对于实测值的相对误差均在4%以内,其他站点样本的检验结果也显示出相对误差较小,说明多元线性回归方程的预测具有较高的准确度,
可以用于进行物候期的预测。以华北区为例,并选取了部分回归方程通过显著性检验的典型植物,列表如下(表2)。同时对回归预测的结果进行了检验,即用回归方程计算1963~1988年的实测物候期,通过95%信度检验的作为合格值,如表2所示。
综合全国5区(其他4区图略)各站点春季始展叶、始花期物候与春季平均气温、冬春季累积降水和春季开始日期所建立的回归方程表,发现植物春季物候对气温、降水和春季开始日期有一定程度的响应,其中气温、春季开始日期项的偏相关系数较大,气温项的偏相关系数大多达到了0.95以上,说明气温对春季物候期的作用最为显著;气温项的回归系数多为负值,说明春季气温升高,春季物候期提前。这也与国内外的研究结果相似,春季开始日期项的回归系数多为正值,说明春季开始日期提前,春季物候期提前,预测的合格率均在90%以上,说明用多元线性回归方法预测具有较高准确度,可以用于预测春季物候期的变化。
从表3看出,到2099年,全国20站春季气温呈显著增加的趋势,其中长江中下游区气温增加趋势值最大;春季开始时间则呈显著提前的趋势,其中长江中下游区提前趋势绝对值最大;东北、华北区冬春季降水增加,其中东北区增加最为显著,趋势系数达0.6以上,其他地区降水减少。

本文发布于:2024-09-22 19:44:42,感谢您对本站的认可!

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