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Evaluation and Projection of Population Exposure to Temperature Extremes over the Beijing−Tianjin−Hebei Region Using a High-Resolution Regional Climate Model RegCM4 Ensemble

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Advances in Atmospheric Sciences 2024年第6期41卷 1132-1146页

作者： Peihua QIN Zhenghui XIE Rui HAN buchun liu State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics(LASG) Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture Chinese Academy of Agricultural Sciences(CAAS)Beijing 100081China

Temperature extremes over rapidly urbanizing regions with high population densities have been scrutinized due to their severe impacts on human safety and *** of all,the performance of the regional climate model RegCM4 with a hydrostatic or non-hydrostatic dynamic core in simulating seasonal temperature and temperature extremes was evaluated over the historical period of 1991–99 at a 12-km spatial resolution over China and a 3-km resolution over the Beijing−Tianjin−Hebei(JJJ)region,a typical urban agglomeration of *** of spatial distributions of temperature extremes over the JJJ region using RegCM4 with hydrostatic and non-hydrostatic cores showed high spatial correlations of more than 0.8 with the *** a warming climate,temperature extremes of annual maximum daily temperature(TXx)and summer days(SU)in China and the JJJ region showed obvious increases by the end of the 21st century while there was a general reduction in frost days(FD).The ensemble of RegCM4 with different land surface components was used to examine population exposure to temperature extremes over the JJJ *** exposure to temperature extremes was found to decrease in 2091−99 relative to 1991−99 over the majority of the JJJ region due to the joint impacts of increases in temperature extremes over the JJJ and population decreases over the JJJ region,except for downtown ***,changes in population exposure to temperature extremes were mainly dominated by future population ***,we quantified changes in exposure to temperature extremes with temperature increase over the JJJ *** study helps to provide relevant policies to respond future climate risks over the JJJ region.

关键词： CMIP6 convection-permitting population exposure RegCM4 temperature extremes

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中国两大苹果主产区积冷量时空变化特征

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中国农学通报 2024年第9期40卷 106-116页

作者：邱美娟刘布春刘园王一舟天津农学院农学与资源环境学院天津300384 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 中国地震局地质研究所北京100029

落叶果树需要一定的低温累积才能打破休眠,正常开花结果。研究苹果主产区积冷量变化情况,为苹果安全生产提供参考依据。利用中国黄土高原和环渤海湾地区两大苹果主产区34个气象站1961-2017年逐日气温数据,基于国际上常用的0~7.2℃、犹... 详细信息

落叶果树需要一定的低温累积才能打破休眠,正常开花结果。研究苹果主产区积冷量变化情况,为苹果安全生产提供参考依据。利用中国黄土高原和环渤海湾地区两大苹果主产区34个气象站1961-2017年逐日气温数据,基于国际上常用的0~7.2℃、犹他、正犹他、改进的犹他和动力学等5种模型,计算两大苹果主产区积冷量,分析对比其时空变化特征及影响因素,以及未来果树生产的安全性。5种模型得到的积冷量空间上具有相同的分布特征,均呈南高北低。最高值位于山东省青岛,分别为1717CH、1690CU、1730CU、1576CU和76CP,最低值位于河北省围场,分别为533CH、423CU、426CU、390CU和29CP;时间上,大多数站点近56年均呈显著增加趋势(P<0.05);与冬季气温普遍呈显著的正相关关系(P<0.05);与纬度均呈极显著的负相关关系(P<0.01),并且在纬度、经度和海拔高度3个影响因子中,纬度对积冷量的贡献最大,其次是海拔高度。在气候变化背景下,当前区域仍然有利于苹果树的安全稳定生产。

关键词：落叶果树苹果积冷量犹他模型动力学模型气候变化

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我国大豆种植时空分布与风险费率研究

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中国农业资源与区划 2021年第1期42卷 106-115页

作者：杨晓娟刘布春刘园白薇中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室北京100081 农业农村部农业环境重点实验室北京100081

[目的]在我国大豆种植锐减、进口攀升和自然灾害加重的背景下,摸清我国大豆种植时空分布特征、风险费率对制定大豆种植和保险政策,保障大豆粮食安全有重要意义。[方法]文章依据1978—2016年全国省级大豆播种面积、产量、单产及进口等数... 详细信息

[目的]在我国大豆种植锐减、进口攀升和自然灾害加重的背景下,摸清我国大豆种植时空分布特征、风险费率对制定大豆种植和保险政策,保障大豆粮食安全有重要意义。[方法]文章依据1978—2016年全国省级大豆播种面积、产量、单产及进口等数据,基于风险损失和产量分布模型,运用数理统计、直线滑动平均模拟法和单产分布模型模拟推导法,分析全国大豆种植的时空分布变化,评估相应的生产风险并厘定各地大豆农业保险费率。[结果] 1978—2016年我国大部分省份都有大豆种植,1998年后,仅青海未种植大豆,东北和黄淮海地区一直是我国大豆主产区。2005年全国大豆达到最大播种面积959万hm2,随后锐减,2015年仅为2005年的67.8%;产量变化趋势和面积变化趋势一致;平均单产为1 153 kg/hm2,呈现出上升趋势。大豆进口逐年增加,2016年大豆进口总量8 391万t,创历史新高。全国大豆发生灾害风险的平均频率为27.24%,西藏、宁夏、陕西发生灾害风险的频率较高,各地呈现出轻灾(18.24%)>中灾(5.74%)>重灾(1.95%)>巨灾(1.30%)的特征。全国大豆种植的平均费率为4.40%,陕西、河南、安徽、辽宁、吉林和内蒙古大豆种植大省的费率较高,而黑龙江大豆种植的费率则较低,为3.72%。[结论]我国大豆种植结构需要调整,在大豆种植大省,如陕西、河南、安徽等,降低种植面积;在保持黑龙江大豆种植优势的同时,发展河北、山东等低风险地区的大豆种植;在开展大豆农业保险时,实行地区差异化费率。

关键词：大豆时空分布单产分布模型风险评估费率

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基于自然灾害系统理论的辽宁省玉米干旱风险分析

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农业工程学报 2012年第8期28卷 186-194页

作者：单琨刘布春刘园杨晓娟乐章燕王健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试验室/农业部旱作节水农业重点开放实验室北京100081 廊坊市气象局廊坊065000

为了减轻旱灾对辽宁地区玉米生产的影响,该文通过对辽宁省23个气象站点46 a气象数据和气象站点所在县玉米产量、种植面积的分析,用实际干旱发生频率、农业气象干旱发生频率、玉米生产相对暴露率和单产水平等4个因素构建了辽宁地区玉米... 详细信息

为了减轻旱灾对辽宁地区玉米生产的影响,该文通过对辽宁省23个气象站点46 a气象数据和气象站点所在县玉米产量、种植面积的分析,用实际干旱发生频率、农业气象干旱发生频率、玉米生产相对暴露率和单产水平等4个因素构建了辽宁地区玉米干旱风险指数,用社会科学统计程序(statistical program for social sciences)和地理信息系统(geographic information system)对辽宁地区玉米干旱进行了风险分析和风险区划。结果表明,辽宁省有30%的站点处于玉米干旱较高或高风险区,主要分布于辽西山地丘陵和辽南沿海地区;玉米干旱中等风险区主要分布在辽西走廊和辽中平原及渤海湾附近地区;玉米干旱低风险区主要分布在辽东山地丘陵地带。经检验50%以上站点的干旱风险指数与玉米相对气象产量显著相关。所构建的辽宁地区玉米干旱风险指数能客观地反应干旱对玉米生产的影响。该研究为玉米避灾和减灾管理提供科学依据。

关键词：干旱风险分析地理信息系统风险指数风险区划玉米

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基于远程监控的农业气象自动采集系统设计

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农业机械学报 2010年第10期41卷 174-179页

作者：武永峰宫志宏刘布春李茂松陆明中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 中国农业大学资源与环境学院北京100193 农业部农业环境与气候变化重点开放实验室北京100081 南京信息工程大学应用气象学院南京210044

针对传统农业气象观测和当前传感器技术系统、方法存在的不足,设计了一套基于远程监控的农业气象自动采集系统,其硬件设备由农田小气候信息采集前端、视频图像信息采集前端、数据采集装置、数据传输装置和供电设备组成。该系统实现了农... 详细信息

针对传统农业气象观测和当前传感器技术系统、方法存在的不足,设计了一套基于远程监控的农业气象自动采集系统,其硬件设备由农田小气候信息采集前端、视频图像信息采集前端、数据采集装置、数据传输装置和供电设备组成。该系统实现了农田小气候和视频图像信息参数采集与传输的高度集成,自动采集降水量、气温、空气湿度、风速、风向、光合有效辐射、土壤温度、土壤湿度和农作物视频图像信息,并通过远程客户端软件实现各要素信息的实时动态显示和远程监控。通过在郑州市、鹤壁市、温江市和荆州市开展的采集试验和系统试运行表明,系统显示出较好的稳定性,农田小气候和视频图像要素数据的采集、传输、动态实时显示与远程监控等各项功能均可满足各级用户需求。

关键词：农业气象采集系统远程监控

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中国北方主产地苹果始花期模拟及晚霜冻风险评估

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农业工程学报 2020年第21期36卷 154-163页

作者：邱美娟刘布春刘园王珂依庞静漪张晓男贺金娜中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室/农业部农业环境重点实验室北京100081 营口市气象局营口115001 沈阳农业大学农学院沈阳110161

建立中国北方苹果主产地苹果始花期模型,分析苹果花期晚霜冻气候风险,为有效防御晚霜冻灾害对当地苹果生产的影响提供科学指导。该研究选取中国新疆的伊宁、阿克苏、黄土高原的万荣、白水、礼泉、陕州区和渤海湾的福山、熊岳分别代表中... 详细信息

建立中国北方苹果主产地苹果始花期模型,分析苹果花期晚霜冻气候风险,为有效防御晚霜冻灾害对当地苹果生产的影响提供科学指导。该研究选取中国新疆的伊宁、阿克苏、黄土高原的万荣、白水、礼泉、陕州区和渤海湾的福山、熊岳分别代表中国3大苹果产区,利用各区代表站的苹果始花期资料和同期气象数据,建立并检验了不同站点苹果始花期模型,并利用该模型模拟了1962-2019年苹果始花期,分析其时空变化特征。结合晚霜冻气象指标,对苹果花期晚霜冻气候风险进行评估。结果表明:1)苹果始花期模型能够在数据独立的情况下较准确地模拟各区代表站的始花期变化,新疆、黄土高原和渤海湾苹果产区内部检验的均方根误差分别为2.5~4.8、2.4~5.0、2.3~3.0 d,交叉检验的均方根误差分别为5.0~6.6、3.4~6.0和3.6~4.1 d。2)模拟得到的苹果始花期均呈显著提前趋势,趋势系数分别为-1.84^-1.04、-3.09^-2.62和-2.37^-1.88d/10a。3)不同区域苹果晚霜冻气候风险有着明显的差异。新疆和黄土高原果区苹果晚霜冻气候风险指数相对较大,其中伊宁最大达2.38,其次是万荣达1.81,而渤海湾果区的福山苹果晚霜冻气候风险指数为0。结果表明新疆和黄土高原果区苹果遭受晚霜冻的影响较大,渤海湾果区受晚霜冻影响最小。

关键词：模型风险评估晚霜冻气象指标致灾因子苹果始花期

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ENSO事件对山东苹果生产的影响Ⅰ:不同年型下苹果气候资源及产量的变化研究

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中国生态农业学报（中英文） 2022年第10期30卷 1659-1674页

作者：崔成刘园刘布春孙彦坤杨凡张晓男邱美娟东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150036 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室/农业部农业环境重点实验室北京100081 新疆农业大学食品科学与药学学院乌鲁木齐830000 天津农学院农学与资源环境学院天津300392

厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)作为目前全球最强的海-气耦合系统之一,ENSO事件对我国气候资源,甚至我国农业产生重要的影响。山东是我国苹果的优势主产区之一,苹果产量的变化受限制于当地气候条件。分析在ENSO事件的影响下,气候资源变化对当... 详细信息

厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)作为目前全球最强的海-气耦合系统之一,ENSO事件对我国气候资源,甚至我国农业产生重要的影响。山东是我国苹果的优势主产区之一,苹果产量的变化受限制于当地气候条件。分析在ENSO事件的影响下,气候资源变化对当地苹果产量的影响具有重要意义。因此本文基于山东1991—2019年逐日气象观测数据、地市级苹果种植统计数据及ENSO数据,分析在不同ENSO年型下山东苹果可生长期气候资源的时空变化特征,并在此基础上探究苹果可生长期气候资源对当地苹果产量的影响。结果表明:1)山东全省苹果种植面积呈先上升后下降的趋势,总产和单产呈显著增加趋势;苹果种植面积和总产量的重心由潍坊地区向胶东半岛移动,单产重心在潍坊由中部向西南方向移动。2)不同ENSO年型下苹果可生长期气候资源与ENSO事件的相关性并不显著。在不同ENSO年型下苹果可生长期气候资源空间分布不均匀,光照资源呈北多南少空间分布、热量资源呈西多东少分布;而降水资源则呈南多北少分布。厄尔尼诺年光照资源、热量资源较为优越,拉尼娜年、中性年降水资源较为优越。3)不同ENSO年型下苹果可生长期气候资源与苹果气象单产中,热量资源与气象单产多呈负向关系,对气象单产有一定制约影响;而厄尔尼诺年、拉尼娜年降水资源与苹果气象单产呈正向关系,中性年降水资源与苹果气象单产呈负相关。优越的气候资源对苹果生产的增收增益有促进作用。过量的气候资源会对苹果产量造成一定程度的抑制作用。未来需要关注在厄尔尼诺年下的高温、干旱等相关灾害,拉尼娜年、中性年下的低温、洪涝灾害,规避气象灾害所带来的影响,保证当地苹果产业健康发展。

关键词：苹果 ENSO事件苹果气候资源厄尔尼诺拉尼娜苹果产量

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基于全球文献计量对苹果响应气候变化研究的热点分析

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果树学报 2021年第10期38卷 1748-1759页

作者：刘园刘布春程存刚邱美娟王珂依毛留喜何延波中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所·作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室·农业部农业环境重点实验室北京100081 中国农业科学院果树研究所·农业部园艺作物种质资源利用重点实验室辽宁兴城125100 国家气象中心北京100081

【目的】随着气候变化的影响,苹果生产的响应和适应机制也成为全球关注的热点和焦点问题之一,为了更加深入地了解其热点动态变化,在未来研究中更加科学地从未解决问题、热点趋势、交叉学科中选题立项。【方法】基于Web of Science和中... 详细信息

【目的】随着气候变化的影响,苹果生产的响应和适应机制也成为全球关注的热点和焦点问题之一,为了更加深入地了解其热点动态变化,在未来研究中更加科学地从未解决问题、热点趋势、交叉学科中选题立项。【方法】基于Web of Science和中国知网两大核心数据库以"气候"和"苹果"为主题,对1995/1998—2020年已公开发表的相关主题文献进行可视化分析。【结果】研究时段内,从公开发表论文的数量上看,"气候"与"苹果"为主题的发文量最多,达到5693篇,与"洪涝"相关的论文研究相对较少,仅有206篇;气候与苹果相关主题的中英文发文量均呈上升趋势,但中英文发文量的比例过低,仅为0.23;从发文内容来看,英文发文多集中于采用富士品种,侧重于应对气候变化的相关栽培技术、病虫害影响(苹果蠧蛾)及干旱等方面;除此之外更多地关注不同区域的基因表达、措施等方面。中文发文的内容更倾向于苹果气候资源高效利用、气候敏感因子、灾害防控等方面,如气候资源区划、苹果小气候等。【结论】基于气候变化的苹果相关研究越来越丰富,英文研究热点仍集中在富士品种开展集成栽培技术、病虫害防治等方面;中文研究热点则更倾向于苹果气候资源高效利用、气候敏感因子、农业灾害防控等方面,且由于数据有限尚未细化至苹果品种。

关键词：苹果气候变化文献计量 Citespace软件

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我国农业气象业务引入作物生长模型的前景

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气象 2006年第12期32卷 10-15页

作者：刘布春刘文萍梅旭荣李玉中中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所内蒙古河套大学

国外作物生长模型已广泛应用于农业生产及其相关领域。我国作物生长模型的应用研究也日益成熟。目前,正从研究阶段向业务应用推广阶段转变。为了阐述作物生长模型在农业气象业务中的应用前景,以WOFOST模型为例,简要介绍了国外作物生长... 详细信息

国外作物生长模型已广泛应用于农业生产及其相关领域。我国作物生长模型的应用研究也日益成熟。目前,正从研究阶段向业务应用推广阶段转变。为了阐述作物生长模型在农业气象业务中的应用前景,以WOFOST模型为例,简要介绍了国外作物生长模型的核心模块、主要功能和应用现状。在此基础上,分析了我国现行气象业务可为开展作物生长模型应用提供的数据支持,存在的问题以及解决方案。指出作物生长模型在拓展当前我国农业气象业务领域和提升农业气象服务水平等方面前景广阔。

关键词：农业气象作物生长模型 WOFOST模型

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基于Meta分析的调控灌溉对中国北方葡萄产量及灌溉水分利用效率的影响研究

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灌溉排水学报 2023年第6期42卷 53-58页

作者：杨凡刘园刘布春杨兴元朱永昶刘珊珊刘观止崔成中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 新疆农业大学食品科学与药学学院乌鲁木齐710048

【目的】分析调控灌溉对中国北方葡萄产量及水分利用效率的影响,评价葡萄最佳灌溉定额的合理性。【方法】以充分灌溉为对照,基于59篇公开发表的学术论文中的316组葡萄产量与灌溉水分利用效率观测数据,采用Meta分析对调控灌溉条件下的田... 详细信息

【目的】分析调控灌溉对中国北方葡萄产量及水分利用效率的影响,评价葡萄最佳灌溉定额的合理性。【方法】以充分灌溉为对照,基于59篇公开发表的学术论文中的316组葡萄产量与灌溉水分利用效率观测数据,采用Meta分析对调控灌溉条件下的田间试验结果进行分析,通过回归分析与亚组分析探讨了调控灌溉对葡萄产量和灌溉水分利用效率的影响;基于反距离权重法对最佳灌溉定额进行插值得到区域最佳灌溉定额。【结果】与充分灌溉相比,调控灌溉导致中国北方葡萄减产710.37 kg/hm^(2),灌溉水分利用效率提高1.19 kg/m^(3)。不同葡萄品种的灌溉水分利用效率对调控灌溉的响应不同,“阳光玫瑰”正效应最强,为30.13kg/m^(3);鲜食葡萄比酿酒葡萄的灌溉水分利用效率高61%。在壤土和砂质土壤园区,全生育期或着色成熟期的轻度调控灌溉更有利于稳产。【结论】调控灌溉下的中国北方葡萄产量降低但品质有所提高,葡萄最佳灌溉定额与生育期水分缺额基本匹配。

关键词：调控灌溉葡萄中国北方灌溉水分利用效率 Meta分析

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