河南省夏季极端干旱时空特征及对夏玉米产量的可能影响

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伴随着持续加重的全球气候变暖,极端干旱事件持续不断的发生对农业生产和社会等方面造成了诸多不利影响。河南省是我国夏玉米集中产区,该区域夏玉米产量的稳定对于国家粮食安全具有重要的意义。但近年来,夏玉米生长季极端干旱发生增多,评估极端干旱发生的风险,分析极端干旱对夏玉米产量的可能影响影对于农业生产科学应对气候变化并预防干旱发生响具有重要意义。根据世界气象组织推荐的极端干旱指标(最大连续无降水日数,CDD),利用河南省气象站1971-2018年6-9月日降水量等气象数据,采用小波分析、累计距平、气候倾向率等方法,分析了近48年河南省夏季极端干旱时空分布特征。基于不同浓度典型路径气候情景预测数据,分析了未来气候背景下河南省夏季极端干旱的演变趋势,揭示了未来气候变暖背景下河南省夏季极端干旱的发生风险。利用未来气候情景数据驱动作物生长模拟模型,,评估了未来不同气候情景下极端干旱对河南省夏玉米产量的可能影响,本文研究结果可为夏玉米生产防灾减灾及应对未来气候变化提供科学依据。主要结论如下:(1)在过去48年,河南省总体CDD呈现增加趋势,在1997年达到最高为27.6 d,最低为1984年11.5 d。从年代际变化来看,除1990s-2000s CDD有所下降外,近48年的整体趋势逐渐增加;空间分布上,全省各地区CDD均呈现出逐渐增加的趋势,豫西地区增速最大,为0.076d/10a,豫东地区增速最小为0.013d/10a;河南省夏季CDD在1996年前后发生一次突变,并存在明显的5-7a的小尺度演变周期。(2)从全省整体来看,未来40年,河南省夏季平均CDD呈缓慢上升趋势。RCP4.5情景下,平均CDD以0.2d/10a的速率增加,而在RCP8.5情景下平均CDD以0.7d/10a的速率增加。平均CDD最大值均出现在2051年前后;各年代际间,同样呈现出缓慢上升的趋势,直到2050s达到最大值;空间分布上,无论RCP4.5还是RCP8.5情景下,都呈现出东高西低、北高南低的分布特征。(3)根据模型模拟结果,未来气候情景下河南省玉米雨养产量按极端干旱年、正常年和湿润年的顺序增加;与基准气候条件下平均产量相比,各年型玉米产量均有所降低。RCP4.5及RCP8.5情景下极端干旱年平均产量分别降低23.2%和38.2%。豫北和豫西南产量降低最多,豫西和豫东降低较少;与同一气候情景下正常年型产量相比,RCP4.5情景和RCP8.5情景全省极端干旱年平均产量较正常年平均产量分别降低-5.2%和-19.1%。从不同地区间来看,豫北和豫西南降低幅度高于豫西和豫东;
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