关键词:
时空变化
降水
气温
土壤含水量
土壤温度
气候变化
再分析数据
摘要:
降水(P)、气温(T)、土壤含水量(SWC)和土壤温度(ST)是影响农业生态系统的重要因素,准确刻画其时空变化特征是认识和理解水热交互作用、制定区域农业可持续发展策略的基础。然而,相关研究却严重受限于原位观测站点稀少、监测数据时序短等问题。为了更好地表征这些因素的时空变化特征及相互关系,研究基于ERA5-Land再分析数据,采用Sen斜率、Mann-Kendall检验法对华北平原1953—2022年P、T、SWC和ST的变化趋势、突变时间及时空格局进行制图与分析;进而用Spearman相关系数探讨了这些因素之间的关系。结果表明:近70年来,华北平原年降水总量在509.80—1393.05 mm之间波动,降水变化率为-38.31 mm/10a,突变年份在1988年前后;夏季降水减少速率最快。年均气温在12.11—15.35℃之间波动,气温变化率为0.27℃/10a,突变年份在1996年左右;冬季气温升高速率最快。P和T均呈南高北低的分布特征,华北平原西南部降水减少速率较快而升温速率较慢,西北部则表现相反。SWC均呈减少趋势,100—289 cm层含水量变率最大且随时间减少的幅度逐渐增大;四个土层SWC季节变化幅度不同。ST均呈升高趋势且升温速度随时间变快,0—7 cm层升温速率最快。土壤升温幅度春季最大,秋季最小。SWC减少幅度随深度增加而增大,ST升高幅度随深度增加而减小,土壤深度对SWC和ST的影响相反,且SWC突变时间比ST突变时间早近20年。ST和SWC呈南高北低的分布格局,且西北部变率大,东南部变率小。T与P、ST与SWC之间的变化趋势相反,P和SWC、T和ST之间的变化趋势相同,SWC与T和P、ST与T和P的相关性随土壤深度而减小。综上,华北平原水热条件向“暖干化”演变。研究可增进对华北平原水热变化过程的认识,进而为该地农业可持续发展政策制定提供科学依据。