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引言 全球农业气象状况
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变量间的关系

表A.1(分地区统计的cropwatch农业气象指标)统计分析表明以下事实,各气候变量与它们的空间变化是相互关联的。在描述降水-温度(热带区域降水较多,r=0.425, N=65)和温度-光合有效辐射(高日照区域温度较高)等通常预期的气候学关系同时,本次监测还描述了其它的一些关系,能够在一定程度上增加图1.1-图1.4特征的一致性。这些关系包含降雨距平和温度距平的正向弱相关。更确切地说,多于常年的降水与高于常年的温度相关(r=0.339),在半干旱热带地区的重复观测表明,这种情况与气候变化预测是一致的。在监测期间,对于温带地区的主要温度距平特征,我们发现温度和温度距平的负相关关系(-0.680)。基于2016年1-4月数据开展了相同的观测。最后,基于降水和温度的潜在生物量产品,潜在生物量距平与降水和温度距平存在明显的相关,降水变化占到潜在生物量变化的正好90%以下,甚至在降水较少区域也是这种状况。需要强调的是,农业气象指标的参考时期为近15年,而潜在生物量是近5年。

降水和潜在生物量距平

因为降水和潜在生物量存在非常直接的相关性,潜在生物量距平在根据降水距平安排的小节中提及。图1.1-图1.2展示了监测期间降水和潜在生物量距平的全球分布图。

图1.1 全球制图报告单元(MRU)2017年1月至2017年4月与过去15年同期降水距平(%)

图1.2 全球制图报告单元(MRU)2017年1月至2017年4月与过去5年同期生物量距平(%)

去年5月通报发现一些典型的与厄尔尼诺相关的特征,其中一些特征在今年仍然存在,可能与正常的气候持续性(惯性)相关或者2017年可能为另一个厄尔尼诺年(参见5.4节厄尔尼诺)。根据主要的天气状况,实际降水量被记录下来,因为降水对农业影响也随着当地粮食生产体系状态而不同,这些异常状况并不总是被描述为干旱或者洪水。通常,如果在春天作物生长期开始的时候有充足的降雨的情况下,冬季作物“冬眠期”的干旱并不会立即对作物产量造成威胁。不同地区的“降水历史”也会起作用,其中2个典型的例子为:(i)在监测期前如果有充足的降水,将保证在干旱期前土壤中贮藏有充足的水分;(ii)在降水匮缺期之后,即使有少量降水减少也会导致灾难性状况。这些情况将在下面提到。

负降水距平

最大的负降水距平(低于常年平均20%)均会对一些区域造成影响,可以被归为7类。根据接近范围内常年水平的温度值,从-0.7°C(非洲之角,MRU-04;高加索地区,MRU-29)到0.9°C(巴西东北部,MRU-22)或者1.0°C(东亚,MRU-43)。(1)东亚:较常年降水偏高最多的情况发生在东亚,显著的区域包括:东亚(MRU-43),监测期内仅降水103mm,对应较常年平均减少43%,潜在生物量减少18%;日本南部(MRU-46),降水283mm,减少27%;潜在生物量减少11%;中国长江中下游(MRU-37),降水349mm,低于常年平均21%,潜在生物量减少61%。这些区域为冬季作物地区,需要密切监测情况,因为目前夏季作物正在播种或者将要播种,可能在一开始会遭受土壤水分胁迫。

(2)地中海流域:地中海流域包括2个地区。首先是欧洲沿地中海地区及土耳其(MRU-59),监测期内降水170mm,较常年平均减少34%,潜在生物量减少26%;另一个是北非地中海(MRU-07),降水仅126mm,低于常年平均20%,潜在生物量减少17%。特别是地中海南部近期刚经历干旱,在2016年8月通报的5.2节进行过报道。在当前季节,该区域最干旱的国家是突尼斯。

(3)东非:该区域覆盖非洲之角地区(MRU-04),监测期降水253mm,较常年平均减少30%。东非高原降水165mm,较常年平均减少27%。这2个区域潜在生物量较常年平均减少也多,分别减少22%和18%。受2016年厄尔尼诺造成的干旱影响,由于之前的干旱影响仍未消失,一些区域特别是牧区低地,遭受了又一次降水匮缺季节。该区域在灾害小节(5.2节)受到详细的关注。

剩下区域为一些单个地区,通常在其它雨水匮缺区域的边上,由于这些地区面积大,短期来看也许影响并不明显。

(1)旁遮普至古吉拉特地区(MRU-48,降水减少19%或43mm;潜在生物量减少12%)。在这些地区尺度上,尽管降水似乎是“平均值”,但潜在生物量由于时间间隔更短,为近5年参考时期的数据,似乎是低于平均水平地区,相比只用降水来描述而言可能更接近实际情况(同样见5.2节)。

(2)高加索地区(MRU-29),监测期内降水200mm,较常年平均减少28%,潜在生物量较常年平均减少14%。

(3)南非西开普地区(MRU-10)降水78mm,较常年平均减少30%,潜在生物量较常年平均减少22%。

(4)巴塔哥尼亚西部(MRU-27)降水84mm,较常年平均减少39%。该地区大

(5)巴西东北部(MRU-22)降水较常年平均有30%大幅度减少,尽管降水相应为328mm;尽管潜在生物量较常年平均下降21%,但未见有严重的农业影响。

正降水距平

即使是降水较常年平均偏多最大的情况,基本上仍为适中的情况:95%的百分比相当于较常年平均偏多69%。以下所列4个区域为降水距平超过30%的区域,在降水少的区域并不十分显著,通常在降水少的区域即使少量降水也能较常年平均成倍增长。较常年偏高最大的情况发生在亚洲。

(1)中国华北、蒙古和相邻地区。降水较常年偏高最多的情况发生在MRU-47(蒙古南部),偏高309%。总的降水量仅为109mm,相应的常年平均降水量仅为25mm。该类别中其它2个地区为中国内蒙古(MRU-35;降水,+60%),中国甘新区(MRU-32;降水,+78%)。所有地区尽管仍然寒冷,但平均温度均高于常年平均,如蒙古南部温度高于常年平均2.1°C。由于蒙古南部水分是主要限制因子,一旦低温升高到0度以上,存储的土壤水分就会使得潜在生物量大幅增长,增长幅度在48%到2倍(209%)之间。

(2)东南亚至澳大利亚:横跨东南亚沿海(降水增长适中)的东南亚大陆(MRU-50;降水228mm,偏高49%)和中国海南(MRU-33;降水206mm,偏高52%)至澳大利亚沙漠的大部分区域历经了降水偏高的情况。温度总体较常年偏低,但潜在生物量均较常年增长,从18%(MRU-55)到55%(MRU-33)。

(3)北美洲:在北美洲大陆,降水较常年平均偏高的区域从东到西包括:美国北部大平原(MRU-12,降水偏高37%),不列颠哥伦比亚至科罗拉多(MRU-11,降水偏高38%),墨西哥西南部及北部高原(MRU-18,偏高71%)以及美国西海岸(MRU-16,降水偏高43%)。这4个地区的潜在生物量分别偏高20%、8%、32%和22%,与降水相比,因为温度较常年偏低,潜在生物量相对偏低,尤其是MRU-16。

(4)南美洲:该区域包括MRU-25(阿根廷中北部,降水679mm,+44%),MRU-26(潘帕斯草原,降水768mm,+34%)。潜在生物量增长适中,在在15%-20%之间。

温度和日照距平

图1.3和图1.4展示了监测期温度和光合有效辐射距平。

 图1.3 全球制图报告单元(MRU)2017年1月至2017年4月与过去15年同期气温距平(ºC)

图1.4 全球制图报告单元(MRU)2017年1月至2017年4月与过去15年同期光合有效辐射距平(%)

在重要的农业主产区发生非常大的温度异常情况很少。最大的温度偏低情况发生在南非地区(MRU-09,偏低1.2°C),该地区目前处于玉米生长期,且玉米是该地区大部分区域的主要作物,尤其是南非、津巴布韦和赞比亚。低温降低了作物的水分需求。同样的机理发生在受干旱影响的非洲之角地区(MRU-04),作物的水分需求在一定程度上有所降低,温度刚好低于常年平均0.7°C,光合有效辐射增长4%。南非日照有所减少,光合有效辐射较常年平均降低3%。

在亚洲和北美大陆,温度较常年一致偏高的情况发生在东部边缘并向内陆延伸。在美国,反常的是日照反而低于常年,有时这种情况很显著,温度增长由云量造成,通常温度上升很少并减少了霜冻损失。在美国北部大平原(MRU-12),温度较常年平均上升1.7°C,光合有效辐射减少8%。美国农业主产区及墨西哥湾平原(MRU-14)温度上升2.2°C,光合有效辐射减少3%。美国玉米主产区(MRU-13)温度上升2.3°C,光合有效辐射较常年平均减少最多,达9%。与上述地区毗邻的相邻地区也普遍比常年天气要温暖。与北美洲相反的是,在亚洲高温与光合有效辐射的特征并不相关。中国内蒙古及长城沿线区(MRU-35)温度较常年平均上升1.5°C但光合有效辐射和常年平均相同;中国东北(MRU-47)温度上升1.9°C但光合有效辐射反而下降了4%。最后,温度最大绝对距平发生在中亚东部(MRU-52),上升2.3°C,但光合有效辐射接近常年。

 

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