1960—2022年河西走廊主要气候要素特征及气候生产潜力
收稿日期: 2023-11-16
修回日期: 2024-01-31
网络出版日期: 2024-12-06
基金资助
甘肃省科技计划项目(21JR1RA319);甘肃省绿洲资源环境与可持续发展重点实验室开放课题(GORS202102);国家级大学生创新创业训练计划项目(202310792012)
Variation of main climatic elements and climate production potential in Hexi Corridor during 1960-2022
Received date: 2023-11-16
Revised date: 2024-01-31
Online published: 2024-12-06
河西走廊是甘肃省经济作物的集中种植区,也是中国重要的粮食生产基地。为探究全球气候变化背景下该地区主要气候要素及气候生产潜力的时空分布特征,明确气候生产潜力变化规律,利用1960—2022年河西走廊20个县(区)的年均气温和年降水量数据,采用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型以及Liebig最小因素定律估算了气候生产潜力,分析了气候及其生产潜力的时空变化特征,并利用CMIP6模式数据对SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5情景下河西走廊地区未来气候及气候生产潜力变化特征进行了预估。结果表明:近63 a河西走廊年均气温总体表现为上升趋势,年降水量整体表现为降低趋势。在降水量、地形地貌和海拔等因素的协同影响下,气温、蒸散生产潜力呈增加的趋势,气温生产潜力呈现出由北向南依次递减的空间特征分布,降水和标准气候生产潜力表现为降低趋势,低值区均集中于北部近荒漠地带。在4种预估情景下,南部高海拔的绿洲地带和北部近沙漠地带气候类型分别向“暖湿化”和“暖干化”的趋势发展。
李军 , 周发元 , 焦亮 , 李开明 , 李超灿 . 1960—2022年河西走廊主要气候要素特征及气候生产潜力[J]. 中国沙漠, 2024 , 44(6) : 14 -25 . DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00022
The Hexi Corridor is a key region for economic crop production in Gansu Province, and also an important grain production base in China. In order to explore the spatio-temporal distribution characteristics of the main climatic elements and climate production potential in this region under the background of global climate change, and to clarify the patterns of change in climate production potential, this study utilized annual average temperature and precipitation data from 1960 to 2022, collected from 20 counties and districts in the Hexi Corridor. The climate production potential of the Hexi Corridor was estimated using the Miami model, Thornthwaite Memorial model, and Liebig's law of the minimum factor. The spatial-temporal variation characteristics of climate elements and climate production potential were also analyzed. Furthermore, future climate changes and related production potential in the Hexi Corridor were projected using CMIP6 model data, under Shared Socioeconomic Pathways (SSPs) including SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, and SSP5-8.5 scenarios. The results indicate that the average temperature in the Hexi Corridor has shown an overall increasing trend, while the average precipitation has shown an overall decreasing trend over the past 63 years. Under the combined influence of precipitation, topography, and altitude differences, the temperature and potential evapotranspiration have shown an increasing trend, with the temperature potential exhibiting a spatial distribution pattern of gradually decreasing from north to south. However, the precipitation, and standard climate production potential have shown a decreasing trend, with low values concentrated in the northern desert area. Under the four projected scenarios, the climatic types in the southern high-altitude oasis zones and the northern near-desert regions respectively show trends towards "warm-wetting" and "warm-drying" developments.
1 | 中国气象局气候变化中心.中国气候变化蓝皮书(2023)[M].北京:科学出版社,2023. |
2 | Ham Y G, Kim J H, Min S K,et al.Anthropogenic fingerprints in daily precipitation revealed by deep learning[J].Nature,2023,622:301-307. |
3 | 朱欢欢,姜胜,江志红.基于可靠性集合平均方法的全球1.5/2.0 ℃变暖下中国极端气候的未来预估[J].地球科学进展,2022,37(6):612-626. |
4 | Lian X, Piao S L, Chen A P,et al.Multifaceted characteristics of dryland aridity changes in a warming world[J].Nature Reviews Earth Environment,2021,2(4):232-250. |
5 | 李传华,周敏,王玉涛,等.西北干旱区植被净初级生产力年际变化及其时空和气候因子的贡献:以河西走廊为例[J].生态学杂志,2020,39(10):3265-3275. |
6 | 丁一汇,柳艳菊,徐影,等.全球气候变化的区域响应:中国西北地区气候“暖湿化”趋势、成因及预估研究进展与展望[J].地球科学进展,2023,38(6):551-562. |
7 | 赵慧颖,田宝星,宫丽娟,等.近308年来大兴安岭北部森林植被气候生产潜力及其对气候变化的响应[J].生态学报,2017,37(6):1900-1911. |
8 | 李焱,靳甜甜,高秉丽,等.1901—2017年藏西南高原气候及其生产潜力时空变化[J].自然资源学报,2022,37(7):1918-1934. |
9 | 毛平平,沈贝贝,丁蕾,等.半干旱牧区天然打草场生产力时空变化及对气候响应分析[J].中国农业科学,2020,53(13):2743-2756. |
10 | 穆青云,李俊,何亮,等.青藏高原冬小麦生产潜力及其对气候变化的响应[J].干旱区资源与环境,2021,35(7):92-99. |
11 | 吕佳佳,刘松,李宇光,等.黑土区马铃薯气候生产潜力对气候变化的响应及优势产区增产空间研究[J].中国农学通报,2023,39(11):88-97. |
12 | Yang L T, Zhao J F, Jiang X P,et al.Effects of climate change on the climatic production potential of potatoes in Inner Mongolia,China[J].Sustainability,2022,14(13):7836. |
13 | 王萍,朱海霞,王晾晾,等.黑龙江省典型日光温室气候生产潜力估算及分析[J].中国农学通报,2021,37(28):81-87. |
14 | 李振杰,段长春,金莉莉,等.云南省气候生产潜力的时空变化[J].应用生态学报,2019,30(7):2181-2190. |
15 | Lu Z W, Chen P W, Yang Y R,et al.Exploring quantification and analyzing driving force for spatial and temporal differentiation characteristics of vegetation net primary productivity in Shandong Province,China[J].Ecological Indicators,2023,153:110471. |
16 | 徐雨晴,於琍,周波涛,等.气候变化背景下未来中国气候生产潜力时空动态格局[J].干旱区资源与环境,2019,33(9):72-80. |
17 | 罗海平,邹楠,王圣云,等.1981—2015年我国粮食主产区气候生产潜力的时空分异与演化[J].长江流域资源与环境,2021,30(7):1724-1733. |
18 | 杨华,丁文魁,王鹤龄,等.河西走廊地区气候变化对灌溉春小麦生长的影响[J].干旱地区农业研究,2021,39(1):207-214. |
19 | 郭小芹,刘明春.河西走廊近40 a气候生产潜力特征研究[J].中国沙漠,2011,31(5):1323-1329. |
20 | 杨华,蒋菊芳,丁文魁,等.河西地区高温对春玉米生长的影响[J].中国农学通报,2023,39(3):1-10. |
21 | 张亚宁,张明军,王圣杰,等.气候变化对河西走廊主要农作物的影响[J].生态环境学报,2017,26(8):1325-1335. |
22 | 李传华,朱同斌,周敏,等.河西走廊植被净初级生产力时空变化及其影响因子研究[J].生态学报,2021,41(5):1931-1943. |
23 | 王凌阁,朱睿,陈泽霞,等.甘肃河西地区2000-2019年水土资源耦合协调特征[J].中国沙漠,2022,42(2):44-53. |
24 | 贾文雄,何元庆,李宗省,等.祁连山及河西走廊气候变化的时空分布特征[J].中国沙漠,2008,28(6):1151-1155. |
25 | 马甜,王俊波,张治华,等.宁夏中部干旱带天然草地气候生产潜力研究[J].草地学报,2013,21(2):236-242. |
26 | 蔡玉琴,李海凤,王烈福,等.长江源地区气候变化对草地生产潜力的影响[J].青海农林科技,2021,123(3):34-37. |
27 | 张娟,李剑萍,王誉陶,等.西北干旱地区气候变化及其对草地生产潜力的影响[J].生态科学,2020,39(3):182-192. |
28 | 潘虹,邱新法,廖留峰,等.近50年贵州省气候生产潜力时空变化特征[J].干旱区资源与环境,2014,28(11):158-163. |
29 | 宫丽娟,刘丹,赵慧颖,等.西辽河地区植被气候生产潜力及其对气候变化的响应[J].生态环境学报,2020,29(5):866-875. |
30 | 安彬,肖薇薇,张淑兰,等.1955-2017年陕西省极端气温事件时空变化特征[J].水土保持研究,2020,27(6):317-323. |
31 | 王宏,杨东,蓝小玉,等.基于SSPs路径下植被气候生产潜力的预测:以陕甘宁为例[J].高原气象,2023,42(1):233-243. |
32 | 柴晨好,周宏飞,朱薇.气候变化背景下哈萨克斯坦气候生产潜力时空特征分析[J].中国农业资源与区划,2020,41(1):217-226. |
33 | 孙兰东,岳立,刘新伟,等.甘肃省极端最高气温的气候特征分析[J].应用气象学报,2006():110-117. |
34 | 候启,张勃,何航,等.气候变化对甘肃河西地区干热风特征的影响[J].高原气象,2020,39(1):162-171. |
35 | 钟凌飞,张丽华.河西走廊平原区2000-2020年气温与降水变化[J].中国沙漠,2023,43(2):264-270. |
36 | 王鹤龄,张强,王润元,等.气候变化对甘肃省农业气候资源和主要作物栽培格局的影响[J].生态学报,2017,37(18):6099-6110. |
37 | 姚玉璧,刘吉宁,张民,等.气候变化对河西绿洲农业的影响及对策[J].生态环境学报,2020,29(8):1499-1506. |
38 | 逯亚杰.黄土高原地区气候生产潜力估算及其对气候变化的响应[D].咸阳:西北农林科技大学,2016. |
39 | 王姝,张艳芳,位贺杰,等.生态恢复背景下陕甘宁地区NPP变化及其固碳释氧价值[J].中国沙漠,2015,35(5):1421-1428. |
40 | 李丽丽,王大为,韩涛.2000-2015年石羊河流域植被覆盖度及其对气候变化的响应[J].中国沙漠,2018,38(5):1108-1118. |
41 | 马丁丑,周小燕.气候灾变对河西走廊农作物产量的影响研究[J].资源开发与市场,2020,36(11):1207-1211. |
42 | 张志高,尹纪媛,郭超凡,等.近61年河南省气候生产潜力估算及时空变化特征[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2022,50(6):53-62. |
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