气象农业
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  • 摘要:

    波茨坦气候影响研究所研究人员发现,世界市场上的小麦价格峰值主要是由于诸如干旱引起的产量震荡。美国农业部对全球数据的分析表明,这些震荡由于储存水平低下以及保护性贸易政策而加剧。与以往普遍的假设相反,股票或商品市场上的炒作以及为了生物燃料生产的土地利用都不会对过去四十年的年度小麦价格变化产生决定性影响。

    研究人员开发并应用了一个相当简单的小麦市场计算机模拟。通过将结果与过去几年的观察数据进行比较,科学家验证了计算机模拟符合现实。重要的是,存储的供应和需求因素也是基于现有的市场数据而被集成在这些计算中。模拟模型可以应用于气候和土地利用变化下未来小麦价格波动的评估。研究有助于了解如果想限制未来的食品价格高峰,除了提高生产力以外,还可以设法仔细调整贸易政策和储存能力;二是如果要限制全球天气极端的风险,通过减少温室气体排放量来稳定气候是关键。

    论文信息:The role of storage dynamics in annual wheat prices. Environmental Research Letters, 2017; 12 (5): 054005

    DOI: 10.1088/1748-9326/aa678e

    来源机构: 美国《每日科学》 | 点击量:507
  • 摘要:

    华北平原是最重要的粮棉主产区之一,然而由于地处东亚大陆性季风带,该地区成为中国气候敏感区之一,水资源短缺制约了农业发展,也影响农业生态环境。明确该地区干湿分布和变化趋势对科学估算作物需水量,指导节水灌溉具有十分重要的现实意义。

    中国农业大学资源与环境学院与农业部武川农业环境科学观测实验站研究团队利用华北平原62个气象站点1961-2014年逐日地面观测资料以及同期降水量资料,基于Penman-Monteith方法计算的参考作物蒸散量(ET0)研究近54a研究区干湿气候时空变化特征,并利用敏感性和贡献率法分析气候变化背景下主要气象因子对ET0的影响,对干湿气候变化的成因进行探讨。

    该研究认为:华北平原在3个时间段(时段1:1961-1980;时段2:1981-2000;时段3:2001-2014)半干旱区和半湿润区的分界线呈东扩和南移,半干旱区面积不断扩大,湿润区面积变化不明显;研究区1961-2014年ET0呈显著下降趋势,空间差异大,河南和山东部分地区由于ET0下降趋势大于降水量减少趋势,气候变湿润;鲁东、天津、河北东部地区降水量减少且ET0增加,干旱化趋势明显。就月尺度而言,降水量在7月和8月减少幅度最大,夏季ET0减少幅度较大,5月和6月气候呈变湿趋势。ET0对相对湿度的变化最敏感,各月导致ET0变化的主要贡献因子不一,11月-翌年1月风速起主导作用,2月温度为主导因子,6-9月日照时数为主导因子,其它月份为相对湿度、风速等综合作用的结果。

    该研究亦表明华北平原气温的升高并没有导致ET0升高,而研究区风速和日照时数显著下降对ET0 的负贡献率是引起区域ET0变化的主要原因。

    来源机构: 《中国农业气象》 | 点击量:570
  • 摘要:

    4月24日,兰州大学大气科学学院黄建平教授等人在Nature Climate Change刊登了一篇题为“Drylands face potentialthreat under 2°C global warming target”的文章。该研究指出贫穷落后的干旱半干旱区虽然人为排放的温室气体微不足道,但其承受的气候灾害却比高温室气体排放的湿润区发达国家严重得多。该研究认为在切实履行《巴黎协定》提出的全球2°C升温目标基础上,为进一步遏制全球变暖对干旱半干旱区的灾难性影响,有必要使全球升温控制在1.5°C以内。相反,若《巴黎协定》未能切实履行,干旱半干旱区未来将面临更加严峻的威胁。

    黄建平及其合作者研究发现,《巴黎协定》确定的全球2°C升温目标适用于全球湿润区,而干旱半干旱区仍将承受巨大的增暖风险。其研究指出过去一个世纪以来,全球干旱半干旱区升温比湿润区高20%-40%,但其人为CO?排放量却只有湿润区的约30%。该研究不仅从观测和气候模式资料中发现了上述现象,还从理论上提出了造成上述现象的能量平衡机制。进一步通过预估表明当未来全球平均升温达2°C时,湿润区升温仅为2.4-2.6°C,而干旱半干旱区或达3.2-4°C,比湿润区多约44%,气温增暖所导致的玉米减产、地表径流减少、干旱加剧和疟疾传播等气候灾害在干旱半干旱区也最为严重,这将进一步扩大全球社会经济发展的区域差异。将全球升温控制在1.5°C之内将大大减缓干旱半干旱区可能面临的灾害程度。

    来源机构: 《自然气候变化》 | 点击量:656
  • 摘要:

    农业灌溉主要通过人为改变地表水分过程,进而影响区域气候。针对土壤湿度变化引起的区域气候效应在国内已有很多的研究工作。以往的研究在模式中对于灌溉的描述还不够准确,因此发展农业灌溉参数化方案并利用高分辨率的区域气候模式是认识农业灌溉的区域气候水分效应的有效途径。

    基于一定的陆面模式设计,中国科学院大气物理研究所陈亮博士发展了一个农业灌溉参数化方案,并将其耦合到一个天气预报区域气候模式之中,利用此耦合模式对黄河流域进行了长期的(2001-2010年)区域气候模拟。这项研究已在《大气和海洋科学快报》上发表(http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/16742834.2017.1313681),结果表明当引入农业灌溉参数化方案后,黄河流域农业灌溉区的地面气温降低约0.1~0.4摄氏度,同时感热通量相应减小以及潜热通量相应增加,在灌溉面积比例最大的区域,感热(潜热)通量减少(增加)可以达到10Wm-2以上。农业灌溉所引起的冷却效应与蒸发和能量通量的变化是一致的。另外抬升凝结高度和边界层高度的变化导致云量的增加,从而引起辐射发生变化,进而影响地表通量和土壤湿度的变化,最终影响地面气温和降水的空间分布。

    来源机构: 中国科学院大气物理研究所 | 点击量:896
  • 摘要:

    2017年3月6日在自然地球科学(Nature Geoscience)上刊出了史丹福大学(Stanford University)和哥伦比亚大学(Columbia University)科学家的研究成果。经过33年观察分析气候和植被的卫星数据,科学家们发现美国草地生产力变化对大气干燥的敏感程度超过对降雨反应程度的三倍。研究团队研究了不同草地植物叶面气孔开闭过程以适应外界空气饱和水汽压差(vapor pressure deficit (VPD))的变化。植物能够根据大气VPD的情况,调整气孔打开以吸收同化二氧化碳,同时会引起植物体内水分散失;还是关闭气孔以保全水分和生命,同时停止吸收同化二氧化碳。这些反应保证了植物适应大气水汽压变化而生存,同时影响这些草地植物的生长和草地生产力。

    来源机构: Nature Geoscience | 点击量:423
  • 6   2017-02-22 美国首次公开GPS卫星测量的空间天气数据 (编译服务:气象农业)     
    摘要:

    2017年1月15日,美国《空间天气》杂志上发表了一篇《Energetic Particle Data From the Global Positioning System Constellation》(译为:《来自GPS网络的高能粒子数据》)的专题文章。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室首次向公众开放了由军方通过GPS卫星传感器收集的超过16年的太空天气数据。这些数据保存在美国海洋与大气管理局(NOAA)网站(http://www.swpc.noaa.gov/),方便公众进行访问,有助于科研人员了解空间天气变化机制。

    空间天气指地球周围的太空环境,包括电磁场、各种辐射以及粒子流的情况。美国GPS卫星系统的30余颗卫星中有23颗携带由洛斯阿拉莫斯实验室开发的测量空间天气的传感器,已经连续测量空间天气超过16年,主要测量地球磁场中带电空间粒子的能量和强度。这些数据对于科研人员和开发空间天气预报模型具有重要意义。

    来源机构: 《空间天气》期刊 | 点击量:153
  • 7   2017-02-22 河北平原城市近郊农田大气氮沉降特征 (编译服务:气象农业)     
    摘要:

    河北农业大学资源与环境科学学院与中国农业大学资源与环境学院以及中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室的研究团队在河北省保定市河北农业大学实验教学基地进行了为期6年(2006—2011年)的湿/混合沉降监测试验以及1年(2011年)的干沉降监测试验。湿/混合沉降通过雨量器自动采集降水;干沉降中气态NH3、HNO3和颗粒态铵离子和硝酸根(pNH4+和pNO3- )样品通过主动采样DELTA(DEnuder for Long-Term Atmospheric Sampling)系统采集,气态NO2样品通过被动扩散管采集。

    研究结果:河北保定地区多雨季节为6—9月,占全年(2006-2011年)降雨量的88.6%、81.5%、89.3%、88.9%、74.5%和83.1%;大气氮湿/混合沉降浓度冬、春季较高,夏季最低,冬春两季NH4+-N、NO3--N、TIN和TDN浓度分别占全年的74.5%、72.6%、74.1%和71.3%;氮湿/混合沉降量亦存在明显的季节性变化,夏季最大,冬季最小;各形态氮湿/混合沉降浓度高低表现为:TDN>TIN>NH4+-N>NO3--N,且与降雨量呈极显著负相关;监测区6年间平均湿/混合沉降总量为32.8 kg N·hm-2,其中2008年大气氮湿/混合沉降量最大,达40.4 kg N·hm-2,2010年大气氮湿/混合沉降量最小,为28.9 kg N·hm-2;大气氮湿/混合沉降中TIN占TDN沉降量75%以上,其中NH4+-N是TIN的主要组成部分,占其总量的56.6%—69.7%,平均为64.4%;各形态氮(NH4+-N、NO3--N、TIN和TDN)湿/混合沉降量与月降雨量、月降雨频次呈极显著正相关;大气氮干沉降中各无机氮(NH3、NO2 、HNO3、pNH4+、pNO3-)浓度有明显的季节性变化特征,且各形态氮的月沉降量变化趋势与氮浓度一致;总体来看,气态氮NH3、HNO3、NO2及颗粒态氮pNH4+、pNO3-的年沉降量分别达到10.1、7.60、4.39、6.47及3.81 kg N·hm-2。【结论】监测区大气氮沉降量受周边地区工业与当地农田施氮量共同影响,且由干湿沉降共同决定。该地区大气氮沉降量较高,2006—2011年大气湿/混合沉降总量在28.9 kg N·hm-2(2010年)—40.4 kg N·hm-2(2008年)之间,平均为32.8 kg N·hm-2;干沉降无机氮总量(2011年)为32.3 kg N·hm-2;干湿沉降无机氮总量(2011年)为58.6 kg N·hm-2。

    随着人类活动引起大气活性氮排放的增加,大气氮沉降亦迅速增加,进而影响各区域生态系统。明确河北平原城市近郊农田大气氮沉降的动态变化,可以为农田氮素资源综合管理提供科学依据,也为中国氮素沉降网络提供关键基础数据。

    来源机构: 中国农业科学 | 点击量:145
  • 8   2017-01-19 气候变化改变全球温和天气格局 (编译服务:气象农业)     
    摘要:

    当科学家努力预测气候变化如何影响飓风、干旱、洪水、暴风雪和其他恶劣天气时,忽略了一个领域:温和天气。科学家将“温和”的天气定义为温度在64至86华氏度之间,少于半英寸的雨和低于68华氏度的露点,表现出低湿度。美国国家海洋大气管理局和普林斯顿大学的科学家们已经进行了气候变化如何影响温和天气频率和区域的第一次全球分析。温和天气分析模型对农业、旅游和工业等行业都会带来广泛的经济价值。

    发表在《气候变化》杂志上的最新研究表明,由于气候变暖,到本世纪末,由于人为的温室气体积聚造成气候变暖,全球的温和日数将减少10%-13%。目前全球平均每年74天的温和天数,到2035年将减少四天,2081年至2100年将减少10天。但是全球平均下降掩盖了一些地区的急剧下降和其它区域温和天气日期的增加。

    科学家们使用高分辨率气候模型来研究全球温和天气变化模式,通过检查大气中温室气体排放增加导致的气候变暖的影响。科学家预测,由于天气炎热和湿度升高,温和天气减少幅度最严重的地区是热带地区。受灾最严重的地区预计将在非洲、亚洲和拉丁美洲的美国。到了本世纪末,一些地区每年只可以有15天至50天或者更少的温和天气。这些地区正是NOAA和研究团队发现由于气候变化导致经济损失的地区。温和天气的减少,尤其是夏季,持续的热浪将严重影响公众健康和作物生长。

    了解更多论文内容请参见:http://dx.doi.org/10.1007/s10584-016-1885-9

    来源机构: 国家海洋和大气管理局(美国) | 点击量:120
  • 摘要:

    11月30日发表在《nature》期刊的文章《Quantifying global soil carbon losses in response to warming》提供了强有力的实证即不断上升的气温将刺激土壤碳的净损失释放到大气中。

    大多数地球的陆地碳储存在土壤中。如果人为的气候变暖促进释放“碳损失”到大气中,这可能进一步推动地球变暖。尽管有证据表明气候变暖提高了进出土壤的碳通量,但这些进出反应后的全球净余额量仍不确定。在这里,研究团队提出了一个气候变暖引起土壤碳储量变化的全面分析,数据集来自北美洲、欧洲和亚洲的49个现场实验。研究人员发现,气候变暖的影响取决于初始土壤碳储量的大小,高纬度地区发生了相当大的损失。根据此关系外推到全球范围,研究人员提供了土壤碳对变暖的敏感性估计,这可能有助于约束地球系统模型预测。

    研究的实证关系表明,每变暖1度全球土壤上部土层的碳储量将下降30 ± 30×109--203 ± 161×109吨碳,这取决于气候变暖影响的实现速率。保守假设土壤有机碳对气候变暖的响应发生在一年内,到2050年,按正常的气候情景会驱动上部土层损失55 ± 50 ×109吨碳。这个值是同期人为排放量预期的大约12-17%。尽管在研究人员的估计中有相当大的不确定性,但所有的情况下全球土壤碳响应的方向是一致。这提供了强有力的实证支持,即不断上升的气温将刺激土壤碳的净损失释放到大气中,推动积极的土地碳--气候间可能加快气候变化的响应。

    来源机构: Nature | 点击量:70
  • 摘要:

    最新的全球分析表明,不断上升的温度可能触发地球土壤中数以万亿千克的碳释放到大气中,大气中增加的二氧化碳浓度将加速气候变化进程。

    几十年来,科学家们推测不断上升的全球气温可能降低土壤碳存储能力,可能释放大量碳到大气中,引起气候变化。《自然》期刊发表了一篇最新的相关研究,基于全球49个气候变化试验,30多个不同区域的合作作者,包括明尼苏达州6个试验点,表明科学家探索方向可能有偏差。

    这项研究的首席科学家是食品、农业和自然资源大学的Crowther T.W.副教授,研究表明,中世纪之前,变暖将导致土壤损失55兆千克的碳,还有人类活动导致额外的百分之17排放。这将大致相当于增加了类似美国的工业化国家的碳排放,这个影响将加速气候变化。

    至关重要的是,科研人员发现世界上高纬度较冷地区的碳损失将是最大地区,先前的研究有所缺失。在这些区域,大量的碳存储了几千年,缓慢的微生物活动,使它们保持相对稳定。以往大多数研究主要在世界的温带地区开展,那里碳储量小,只专注于这些地区的研究,将错过潜在释放土壤碳较多的大比例区域。

    来源机构: 美国明尼苏达大学 | 点击量:60