華北地區(qū)氣溶膠時(shí)空分異特性及對(duì)農(nóng)作物影響的模擬研究.pdf

1、華北地區(qū)即是我國最重要的糧食產(chǎn)區(qū)，又是大氣氣溶膠濃度最高的區(qū)域之一。鑒于大氣氣溶膠對(duì)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的輻射、溫度、降水等環(huán)境、氣象要素有著重要影響。近年來，氣溶膠氣候效應(yīng)的定量化研究及其對(duì)作物生長發(fā)育的影響，已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文通過協(xié)同運(yùn)用基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)反演所得和地面監(jiān)測方式所獲得的大氣氣溶膠產(chǎn)品數(shù)據(jù)，對(duì)2003-2014年華北地區(qū)氣溶膠光學(xué)厚度時(shí)空分異特性進(jìn)行了研究;在此基礎(chǔ)上，以冬小麥為例，采用作物模型DNDC模擬的方法，分

2、析了華北地區(qū)農(nóng)作物產(chǎn)量及生育期對(duì)氣溶膠引起的氣候因子（太陽輻射、氣溫）變化的響應(yīng)情況，為全面評(píng)估氣溶膠氣候效應(yīng)對(duì)我國糧食生產(chǎn)的影響及其應(yīng)對(duì)策略的制定提供基礎(chǔ)性資料。
　　本論文得出了主要結(jié)果結(jié)論如下:
　　(1)對(duì)基于協(xié)同運(yùn)用暗像元算法和深藍(lán)算法的反演產(chǎn)品進(jìn)行精度評(píng)估，結(jié)果顯示，該產(chǎn)品與AERONET監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)據(jù)的擬合度為0.927，平均相對(duì)誤差在0.3左右，滿足反演精度要求，適用于反演華北地區(qū)上空氣溶膠光學(xué)厚度(AOD);

3、
　　(2)對(duì)2003-2014年華北地區(qū)氣溶膠時(shí)空分異特性進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示，該地區(qū)AOD空間分布具有明顯的差異性和地理特征:高值區(qū)主要分布于平原地帶，而低值區(qū)主要位于海拔較高的山地丘陵。此外，該地區(qū)AOD也呈現(xiàn)一定的時(shí)間變化規(guī)律。從年際上看，華北地區(qū)AOD近十年平均為0.55，呈微弱上升趨勢。從季節(jié)上看，春、夏季節(jié)AOD濃度明顯高于秋、冬季節(jié)，具體表現(xiàn)為:夏季(0.716±0.248)＞春季(0.642±0.224)＞秋季(

4、0.434±0.183)＞冬季(0.269±0.171)。從月份上看，AOD峰值一般出現(xiàn)于夏季6月或者7月（大于0.7），而谷值出現(xiàn)于冬季1月或者12月（小于0.2）;
　　(3)當(dāng)AOD增大0.55（近十年平均水平），氣溫下降0.6℃，在充分灌溉條件下，曲周站冬小麥籽粒產(chǎn)量比十年前時(shí)增加了1.5％，生育期中出苗期和返青期維持不變，小穗開始分化期和成熟期分別推遲了4天和2天;而禹城站和鄭州站冬小麥籽粒產(chǎn)量比十年前時(shí)分別降低了12.

5、2％和18.3％，生育期中的出苗期和返青期也維持不變，小穗開始分化期和成熟期均推遲了4天;
　　(4)當(dāng)AOD增大1.1（近十年平均水平的2倍），氣溫下降1.2℃，在充分灌溉條件下，曲周站冬小麥籽粒產(chǎn)量比十年前時(shí)增加了2％，生育期中出苗期和返青期依然維持不變，小穗開始分化期和成熟期分別推遲了8天和6天;而禹城站和鄭州站冬小麥籽粒產(chǎn)量比十年前時(shí)分別降低了23.6％和30.7％，生育期中出苗期和返青期均推遲了1天，小穗開始分化期和成熟

6、期分別推遲了(8、6)天和(8、7)天;
　　(5)華北平原不同農(nóng)作物種植區(qū)受氣溶膠氣候效應(yīng)影響的響應(yīng)機(jī)制具有差異性，并且是復(fù)雜的。氣溶膠引起的輻射減少與氣溫降低綜合作用導(dǎo)致了農(nóng)作物的減產(chǎn)，推遲了農(nóng)作物的全生育期。但同時(shí)研究也發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，降溫的“增產(chǎn)效應(yīng)”會(huì)彌補(bǔ)由太陽輻射造成的作物減產(chǎn)，從而削弱了減產(chǎn)幅度。
　　(6)由于氣溶膠氣候效應(yīng)對(duì)農(nóng)作物影響的機(jī)制是非常復(fù)雜的，研究結(jié)果不可避免地存在一定的不確定性，有待后續(xù)工作