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农作物产量受大洋环流气候的影响状况

来源: http://www.grainyq.com/article_list/news_5_1.html  类别:实用技术  更新时间:2012-10-29  阅读
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      农作物的产量,虽然随着现代技术的影响,已经受气候的影响很小,没有以前靠天吃饭的状况,不过还是会受气候的影响,尤其是大洋环流气候的影响,相对于成苗,发芽的种子受其影响的作用更大,这也是为什么人工气候室种子发芽箱光照室等这些调节农作物生长气候的仪器迅速发展的原因,下面我们一起分析一下农作物产量受大洋环流气候的影响状况。
      近几年国内外在“作物产量:天气气候一环流”方面所做的研究工作出发,针对用气象学方法预报农业产量中存在的一些问题,提出了“环流一天气气候一农业年景”系统模式。70年代末80年代初随着农业气象预报的深人开拓,大气科学进一步分支,开始注意大气环流、天气气候、农业收成三者的关联,把它们看成一个系统来研究(以下简称CwH系统)。L。T。steyaert(1978)曾提出一个基本设想川:大气环流的大尺度形势,如高空长波槽脊、半永久性气压中心、阻塞形势等,决定了大范围粮食作物产区的月气候类型。运用“EOF”分析,他发现加拿大与美国南部构成的南北气压差同美国大平原小麦所需要的降水量呈正相关(序列长度76年),由此建立了气压一小麦产量模式。A。Mostek(1981)研究了美国玉米产量与行星波支配下大尺度天气系统变化的关系。近几年我国这方面的研究也相当活跃。汪铎(1981)运用天气学方法分析了太湖平原粮食作物丰歉两类年型的天气和环流特征差异川,随后初步给出了长江下游粮作年景预报的环流模式14!。吉书琴(1982)提出了东北水稻产量的天气模式。赵四强(1983)分析了欧亚高空环流和北太平洋海温与我国粮食产量的关系16,,指出丰年(歉年)对应欧亚环流高指数(低指数)。蓝鸿第(1984)提出埃尔尼诺年我国东北粮作和日本水稻年景偏差。最近,P。Handler(1984)运用115年长序列资料研究了美国玉米产量与赤道太平洋海面温度(ssT)异常的相关。汪铎和张谭运用海平面气压场长序列资料(1871一1980)配合降水、温度和谷物产量资料,对我国东部主要产粮区的CWH系统初步做了系列分析,其一中汁沦了不同区域和不同时间尺度的CWH系统模式问题。然而这方面工作还不成熟,有不少环节和问题有必要提出来专门讨论和澄清。模式因子的时空尺度宜同系统模式的时空尺度相匹配。如低频模式中的因子应在较大空间上选择,其中作物产区和天气类型可同大范围农业气候区相比拟;环流因子一般采用北半球极涡、中高纬西风环流、副热带高压带等半球尺度的环流系统。年景模式中的环流因子尺度略小些,如西太平洋副高、蒙古冷高压等,作物产区的范围也相应小一些,如一省或数省相邻地区。季节模式中因子的尺度需要研究,初步看法是作物产区不小于一省内的气候分区;天气和环流不小于大尺度系统。对我国东部广大农业区发生影响的天气气候一般采用降雨量和温度来表征。在考虑单项因子的作用和贡献时,也注意到了两个以上因子组合后产生的综合效果,这样可能更接近实际情况。因为天气影响作物产量是在多因子(包括同期因子和前后期因子)的综合作用下形成的。例如秋季低温危害是在低温和阴雨共同作用下产生的;其危害程度还同前期天气或后期温度有着密切关系。另外,环流因子的组合也开始受到注意,如南方涛动、南北涛动(SNO)、加拿大与美国南部的气压差等大型环流系统的研究和应用。
      CWH系统提出的因子组合不是简单的叠加,采用的方法和形式都需要研究。如运用经验正交函数(EOF)可以分析组合后新因子的贡献和主要成分,主分量本身就可以看作组合因子,分析它同产量的相关性。此外,分析发现组合的大型环流系统不是固定不变的。给出了部分环流系统随季节和影响地区不同,它们的振动周期和组合因子成分发生变动的情况。因子组合的方式和含义都值得进一步探讨。系统模式提出各类尺度的振动应分别处理和分析,然后配合使用。针对样本序列不足引起长期预报模式不稳定的情况,提出应分阶段建立预报模式,可望获得较好效果。在系统分析的基础上研制几类尺度配套的、不同阶段的预报模式系列方案,从而对作物产量的低频波成分和高频波成分做综合预报,可以适应国民经济各部门的需要。在粮食作物产量或年景预报的气象学方法中,系统模式提供了定性或半定量的趋势性背景分析,并且为制作预报模式提供了有价值的预报因子或信息,其中不少是有物理意义和生物意义的。另外,在经济作物预测方面国内外也开展了应用研究。M。D。Dennett运用主分量分析给出了欧洲烟草和甜菜的产量一天气类型模式。我国在预测毛竹出笋年、春桑叶产量预报艺、麻作年景模式、蔬菜缺菜等级预报、柑橘年景分析等工作中都在不同程度上反映了系统模式的分析方法。这些方面都有待进一步系统分析、深人研究。日常气象业务和研究中的中长期预报是围绕常规问题分析环流形势,CWH系统涉及的范围较广泛,在时间尺度和空间尺度上不受常规业务限制。这样,就有可能发现大型环流的一些新问题,提出一些新课题。譬如,设想运用史料中定情和农业收成的记载,通过CWH系统模式系列,可能模拟历史时期气候和环流的某些演变趋势。又如大型环流的组合系统(涛动)的提出和研究。
      系统模式着眼在宏观上处理分析。其中低频模式起到滤波作用,突出模式主导因子的持续性贡献。年景模式也起到某种程度的滤波效果,把降水、温度等因子同作物收成综合反映为年景,于是高频波作为低频波处理。季节模式描述了CWH系统的高频成分,是宏观同微观之间沟通的环节。目前,这几类尺度模式之间的联结尚不清楚,在某些环节上几类模式的图象会有不一致的现象。已有的分析中,前期大型环流是同后期作物年景对应的。如l月、4月SNO系统分别对应春、夏两季作物年景,10月环流系统对应越冬作物年景。但是前后期环流和天气的关联及演变过程还不十分清楚。阶段性相反变化关系这类现象如何解释?怎样处理一些具体细节,譬如最近的阶段性转向的确定,都还有待深人分析。大型环流近百年长趋势变化在本世纪30年代出现的一次转折(由一个水平转为另一个水平),认为是80—100年周期低频振动的反映,这一点还需进一步研究论证。80年代前后是否有迹象表明发生着另一次转折?值得注意。时间尺度更长的甚低频振动也需要开拓研究。例如12世纪至。14世纪这类世界性寒冷期是否会导致广大地区农作物同步低产的问题,也希望通过CWH系统模式予以探讨澄清。
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