1-例冬小麦和玉米生产对气候变化课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,冬小麦和玉米生产对气候变化的响应,争论背景和目标,冬小麦和玉米产量与关键气候因子时空分布特征,冬小麦和玉米产量对区域气候变化的响应分析,主要结论,1.1 争论背景,分析探讨我国气候变化对粮食作物产量的可能影响,可为解决我国粮食安全问题供给科学依据，对实现粮食生产的持续进展具有特殊重大的现实意义；,农业产量气象预报,按预报时效：年景预报、趋势预报和定量预报三种。,a、年景预报。依据对将来天气气候的长期猜测结果，结合作物的生长发育过程及其对气象条件的需求，评述气象条件对作物生长和产量形成的利弊影响而编制的农业气象预报。一般在作物播种前后公布，它对指导种植预备有特殊重要的意义。,b、趋势预报。依据作物播种前后至收获前两个月的气象条件及其对作物生长发育的利弊影响和对将来天气气候的猜测及影响评价而对作物产量丰歉趋势进展猜测的一种农业气象预报。一般在收获前两个月公布，对指导农业生产和田间治理有确定的现实意义。,c、定量预报。依据作物播种前后至收获前一个月的气象条件及其对作物生长发育的利弊影响和对将来天气气候的猜测及影响评价而对作物产量进展猜测、预报的一种农业气象预报。一般在收获前一个月公布，对指导粮食储运、流通和消费有确定的参考价值。,按预报对象：粮食作物产量预报、经济作物产量预报和名特优小宗农产品产量预报三种。,a、粮食作物产量预报。粮食作物产量预报在我国气象部门开展得比较广泛，从国家到省、地、县根本都已投入业务运行。其内容主要包括粮食总产量预报、小麦产量预报、玉米产量预报、双季早稻产量预报、中一季稻产量预报、双季晚稻产量预报、大豆产量预报等。,b、经济作物产量预报。经济作物产量预报主要包括棉花产量预报、油菜产量预报和花生产量预报等。目前我国多数省、区气象部门都开展此项业务，,c、名特优小宗农产品产量预报。主要包括绿豆、红小豆、板栗、金丝小枣等农产品产量预报。此项预报是国内个别省、区、县气象部门依据用户的特殊要求而开展的特殊规业务预报。,1.2 争论目标,分析争论区域19821998年冬小麦、玉米产量和气候因子的时空分布特征，以此为根底，分别建立代表区域冬小麦和玉米的产量与其对应生长期内积温存降水因子的拟和关系式；,建立较大范围的作物产量和气象因子关系，结合模拟的将来气候变化情景，对将来粮食作物产量进展猜测，并据此分析将来区域气候变化对我国粮食安全的影响。,1.3 争论思路 1.4数据来源与分析，争论区域选择,表2-4 本文争论区域的选择,作物数据：19821998年争论区域作物产量总产、单产；全国小麦、玉米1949 2023的总产、单产和播种面积。来源：中国种植业信息网农作物数据库、FAO、省市年鉴、网络,气象数据：19821998年与争论区域对应站点的日均温存日降水。来源：WMO),由于本文争论的是我国冬小麦和玉米产量对气候变化的响应，结合这两种作物的栽培和所把握的数据状况，选取争论区域如下表：,2,冬小麦、玉米产量与气候因子的时空分布,各争论区域冬小麦单产在1997年前总体大幅度增长，1997年以后总体减产。,单产区域性差异较大，平均单产以黄淮海产区的青岛、北京和济南为较高产区，徐州次之，西安产区最低，成都产区次低。北京减产幅度最大，青岛、济南以及西安单产较为稳定。,图,4,6 争论区域冬小麦单产年际变化,2.1,冬小麦产量的时空分布特征,图414 东北争论区域春玉米单产量年际变化,图415 西南争论区玉米单产年际变化,2.2,玉米产量的时空分布特征,争论区玉米单产在19961998年之间总体到达历史单产新高，1998以后总体有下降趋势。,图,4,|,16 黄淮海平原争论区夏玉米单产年际变化,单产区域性差异较大，平均单产以东北产区最高长春、沈阳和哈尔滨；以黄淮海产区青岛、北京和济南为较高，徐州次之；西南成都产区最低；西安产区次低。而且东北产区单产整体比较稳定，北京减产幅度最大，青岛、徐州、济南以及西安产量较为稳定，成都玉米单产增长最为稳定。,2.2,玉米产量的时空分布特征,1982 1998年冬小麦和玉米生长期内对应站点气温存降水的变化同样存在时间上和空间上的差异。,在小麦和玉米生长期内，积温年际变化总体有微弱增加趋势，变暖的季节主要消逝在冬季，这与北半球及中国气温变化的特点是全都的。,各站点冬小麦生长期内降雨量呈递减趋势，玉米生育期的降雨量在地理位置上随着纬度的降低，有明显增加趋势。,2.3,气候因子的时空分布特征,3,冬小麦和玉米生产对气候变化的响应,产量分别方法,争论区冬小麦和玉米气候单产提取以及和气候因子的拟合关系,全国冬小麦和玉米产量和气候因子的关系,我国冬小麦和玉米生产对气候变化的响应猜测,趋势单产定义,3.1 产量分别方法,气候单产，表征气候波动对实际单产的奉献，随气候波动而增加或削减。,实际单产；,趋势单产，表征社会经济条件和生产力技术水平对实际单产的奉献，随科技进步和社会经济条件改善呈现上升趋势，渐渐靠近一个极限值；,趋势单产分别公式：5a滑动平均和5a线性调和滑动平均,3.1 产量分别方法,第,j,年趋势单产滑动平均值，即第,j,年趋势单产,；,滑动平均系数；,滑动步常年间第j-k+1年的实际单产；,P,滑动平均时间步长。,j,j-,p+1,p,j-k+1,3.1 产量分别方法,5a,调和,滑动平均系数,满足下式,滑动平均步长,p,区间内，离历史年份,j,越近年份的单产信息对,j,年理论趋势单产越大。,3.1 产量分别方法,全国小麦,全国玉米,对分别出的气候单产 与对应站点冬小麦生育期内积温T与降雨总量P之间的关系进展二次多项式回归拟合分析。,式中：C为常数项，a、b、c、d、e为气候因子系数。,3.2 争论区冬小麦和玉米气候单产与气候因子的拟合,徐州冬小麦气侯单产两种方法的提取效果均比较显著，二次多项式拟合效果良好；济南冬小麦气侯单产经过5a线性调和滑动平均处理提取后的回归拟合效果显著；全部区域的气候单产拟合效果总体不好。,注：,*,为,5,a,滑动平均处理；,*,为,5,a,线性调和滑动平均处理；样本数,n=13,，,即,19861998,年时间序列。,表53 19861998年冬小麦争论区气候单产二次多项式拟合分析表,3.2 争论区冬小麦和玉米气候单产与气候因子的拟合,缘由分析,在气象单产拟合年限内，中国冬小麦产量已经根本处于历史的高产水平，生产力技术水平的大幅度提高使得趋势单产成为实际单产的主要奉献因子，几乎奉献了95%以上，所以各站点的气候单产奉献整体微弱，直接表现为趋势单产和气候因子的相关系数很小。,气候变化的单产响应区域差异很大，雨热季节分布不一，浇灌条件状况各异等，造成站点气候单产对实际单产奉献不一。,样本空间小n=16，而且经过滑动处理，发生样本萎缩n=13，不能很好地表达气候时间趋势性，因而波动性气候单产提取效果欠佳，在某些站点尤其明显。,由于以上各因素，各区域冬小麦气候单产的提取方法不具有普适性。理论上，可以通过改善样本空间状况(实际增加样本数，或者通过信息膨胀处理增加样本数，如非线性信息集中方法等)、样本品质提高样本数据的统计准确性以及拟合方法等实现比较抱负的趋势单产提取和模拟。,3.2 争论区冬小麦和玉米气候单产与气候因子的拟合,济南和青岛玉米气侯单产两种方法的提取效果均比较显著，二次多项式拟合效果良好；西安玉米气侯单产经过5a滑动平均处理提取后的回归拟合效果显著；其它区域的气候单产拟合效果总体不好。具体缘由与小麦气候单产拟合效果欠佳的缘由比较相像。,表59 19861998年争论区玉米气象单产二次多项式拟合分析表,注：,*,为,5,a,滑动平均处理；,*,为,5,a,线性调和滑动平均处理；样本数,n=13,，,即,19861998,年序列。,3.3 争论区冬小麦和玉米实际单产与气候因子的拟合,表55 19831998年冬小麦争论区实际单产二次多项式拟合分析表,所选冬小麦区实际单产数据系列和对应生长期内积温存降雨总量记录系列具有良好的二次多项式拟合关系。徐州拟合效果稍差。可以利用这些拟合二次多项关系式进展将来以上站点局域气候变化情景下的冬小麦单产猜测。,注：样本数,n=16,，即,19831998,年时间序列。,3.3 争论区冬小麦和玉米实际单产与气候因子的拟合,表511 19831998年争论区玉米实际单产二次多项式拟合分析表,注：样本数,n=17,，即,19821998,年序列,。,所选区域玉米实际单产数据系列和对应站点生长期内积温存降雨总量记录系列具有良好的二次多项式拟合关系。西安拟合效果稍差。可以利用这些拟合二次多项关系式进展将来以上站点局域气候变化情景下的玉米单产猜测。,3.4,较,大区域冬小麦和玉米单产与气候因子的拟合,表57 19831998年争论区冬小麦平均单产二次多项式拟合分析表,总体上，所选冬小麦争论区平均实际单产和气候单产与气象数据具有良好的二次多项式拟合关系，可以用于所选冬小麦产区的区域气候波动情景下的单产猜测。,3.4,较,大区域冬小麦和玉米单产与气候因子的拟合,表513 19821998年争论区玉米平均单产二次多项式拟合分析表,东北春玉米产区和黄淮海夏玉米产区气候单产与历史记录具有良好的二次多项式拟合关系，可以用于所选玉米产区的区域气候波动情景下的单产猜测。,3.5 冬小麦和玉米生产对气候变化的响应猜测,GCM模型模拟的2023到2050年气候变化情景,将来到2050年中国地区由于温室效应气温可能上升1.4，降水总的趋势也是增加的，但增加幅度不大，到2050年可能只增加4.2%；降水增加幅度小于气温上升幅度。,3.5 冬小麦和玉米生产对气候变化的响应猜测,3.5 冬小麦和玉米生产对气候变化的响应猜测,注：*东北春玉米生长期从,5,月,1,日至,9,月,10,日，生长期按,133d,计算；黄淮海夏玉米生长期从,6,月,10,日至,9,月,30,日，生长期按,112d,计算；西南秋玉米生长期从,8,月,1,日至,11,月,10,日，生长期按,101d,计算。,3.5 冬小麦和玉米生产对气候变化的响应猜测,表516 基于GCM模拟2023到2050年气候变化情景的中国冬小麦产量响应,中国冬小麦单产对将来区域气候波动，即气温上升，雨量增加的响应行为总体为增产趋势，但是这种增长是具体的，具有明显的时空分布特征，并且也是简洁的，受非气候因子波动的综合影响。,中国玉米单产对将来区域气候波动，即气温上升，雨量增加的响应行为总体为减产效应，明显减弱了生产技术水平提高对实际单产的奉献，总体表现为微弱的增长趋势。,3.5 冬小麦和玉米生产对气候变化的响应猜测,表517 GCM模拟2023到2050年气候变化情景的中国玉米产量响应,3.6,冬小麦和玉米生产安全分析,区域气候波动下的中国冬小麦产量分析,如以所选区域平均处理的拟合二项式为例，2023年、2023年、2030年、2040年、2050年气候单产式5-7猜测值分别为250kg/ha、121 kg/ha、-16 kg/ha、-145 kg/ha、-433 kg/ha，对应时间全国的气候单产yw式5-8猜测值分别为169kg/ha、188 kg/ha、206 kg/ha、223 kg/ha、256kg/ha。而对应时间的争论区平均处理的实际单产式5-9猜测值分别为4909kg/ha、5117 kg/ha、5284kg/ha、5416kg/ha、5666kg/ha，表现为稳定的增长趋势。,3.6,冬小麦和玉米生产安全分析,冬小麦生产安全分析,假设依据式5-9的猜测实际单产，将来50年内假设中国小麦种植面积保持1995年 2023年的平均水平2.66005107 ha，即使考虑将来人口增长，则2023年、2023年、2030年、2040年、2050年人均小麦粮食占有量由2023年的70.2kg增长到94.6 kg、98.6 kg、101.9 kg、104.4 kg、109.2 kg。,假设将来50年总产保持1995年2023年的