1.1温度对混凝土材料性能的影响
温度升高会加快水化反应，促进混凝土早期强度的形成，但温度升高也会造成水分的蒸发加快，能够利用的水分减少，从而延缓水化反应，对混凝土后期强度形成不利。混凝土表面温度会高于大气温度很多，温度升高时前期强度没有太大变化，但当经过一段时间后其抗压强度会明显降低，这是由于水分的蒸发，骨料和水泥性质发生变化，骨料和砂浆之间的粘结力降低造成的。
1.2湿度对混凝土材料性能的影响
湿度变化会导致混凝土内部含水率的改变，从而改变混凝土的力学性能。混凝土含水率过大，则抗压强度和环压抗拉强度会减小，对劈裂强度的影响较小。干燥混凝土其抗压强度和劈裂抗拉强度会显著增加，但其环压抗拉强度下降很多。
1.3其他气候因素对建筑材料的影响
几乎所有的气候因素都不同程度的对建筑材料有所影响，例如紫外线会加快建筑材料中聚合物的降解速率，减少使用寿命，降雨、高温和强烈的日照、二氧化碳浓度会影响塑料、石材、金属、砖瓦和木材等建筑材料。
二、气候变化对建筑结构的影响
2.1气候变化对建筑基础的影响
气候改变会改变地表蒸发和植物蒸腾的作用，从而导致土壤含水量的变化，降雨和大风会对土壤造成冲蚀和风化，给建筑物基础带来危害，在基础较浅的建筑基础中更为严重。例如干缩湿胀会导致地基的隆起，基础产生位移，进一步加大建筑结构的变形和沉降，主体结构出现开裂。长期降雨情况下，雨水浸入到基础下部会破坏承载土层强度。
2.2气候变化对上部结构的影响
风荷载对建筑物的影响，风荷载是以长期的历史风速记录和较为安全的系数确定的，在全球气候变暖的情况下，大风的频率和强度都会增加，所以建筑工程设计时要考虑加大风荷载的安全系数。暴雨对建筑结构墙壁的裂缝会产生渗透作用，降低墙体的保温性能，严重时出现变形和裂缝，影响建筑物美观，造成安全隐患。暴雨的频率增加也会造成洪流灾害的发生，对建筑物的结构是更大的考验，暴雨还会加快结构的风化作用，所以要加大结构的维护力度，在门、窗等节点处要做好密封工作。洪水和暴雪作用，洪水能够直接冲击建筑结构，可能造成地基掏空、基础下沉，甚至出现墙体倒塌。洪水长期的浸泡也会对结构材料和地基承载力产生很大的影响。建筑物内的装饰、抹灰等也会破坏。暴雪对建筑物的影响主要是长期的雪荷载超过了设计要求，对建筑物带来损害。
三、气候变化对混凝土结构性能的影响
3.1气候变化对混凝土构件承载力的影响
混凝土材料的抗压和抗弯承载力和材料强度有很大的关系，而频繁的极端气候会造成混凝土材料的强度产生退化。混凝土材料的徐变变形下，挠度不断增加，减小其抗弯承载力。
3.2气候变化对混凝土结构耐久性的影响
环境温度会影响混凝土碳化的速度，在温度升高时，二氧化碳的扩散速度会提高，碳化的化学反应速度也相应提高。环境温度也会加快对钢筋的锈蚀作用。相对湿度对混凝土耐久性的影响为当湿度过低时，二氧化碳的扩散速度会增快，但由于缺少碳化反应的液相环境，碳化反应会相对降低；湿度过高时孔隙内水分饱和，二氧化碳扩散速度慢，所以碳化速度和湿度成抛物线关系，当湿度为50%时，碳化速度最快。环境湿度对钢筋锈蚀的影响为湿度越大，钢筋腐蚀越快。湿度对混凝土耐久性的影响非常重要，干燥条件下养护会造成很大的强度损失，养护湿度越低，抗冻性就越差。二氧化碳对耐久性的影响主要表现在加快化学反应的速度，碳化速度和二氧化碳的浓度的平方根成正比。风会对混凝土的保护层造成风化剥落，加速混凝土碳化和内部钢筋锈蚀。直接受到风影响的结构碳化速度是间接受到影响结构的1.15倍。
3.3气候变化对混凝土结构变形的影响
气候变化引起的混凝土强度、弹性模量和相对湿度的变化都会造成混凝土变形。混凝土变形由弹性变形、徐变组成。弹性变形受弹性模量的影响，徐变受湿度的影响。挠度过大时会产生梁体开裂，降低结构刚度。
四、气候变化背景下应该开展的工作
关键词：人为驱动力；气温；降水；气候变化特征；新密市
中图分类号：P467文献标识码：A文章编号：16721683（2013）03002106
由人类活动引起的气候变化已经逐步成为深刻影响21世纪全球可持续发展的重大问题。政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次评估报告中明确指出，近100年来（1906年-2005年）全球气温线性增加趋势为074℃，这一趋势大于第三次评估报告给出的06℃的相应趋势，且目前陆地区域的变暖速率要快于海洋[1]。地球人口的爆炸，尤其是在20世纪内世界城市人口增加了近10倍之多，土地的开发垦殖使得接近一半的陆地已被人类改变和利用[2]。大气中温室气体的浓度明显受到人类的影响，气候分布状况随之改变，而气候变化又作用于人类生存环境，影响经济的发展与社会的进步。所以，近年来地球气候系统变化及其影响己经成为国际社会密切关注的对象。
与发达国家相较，发展中国家基础设施相对落后，在气候变化过程中抵御自然灾害和适应气候变化的能力较低。中国作为典型的发展中国家，气候的区域差异性强，由于自然变化和人类活动带来的气候变化所造成的影响不可忽视[34]，深入研究其气候变化特征具有重要科学意义。
气候变化特征研究的重要内容之一是探讨气候变化的原因，即驱动力因素作用。已有大量研究探讨过某些区域的气候变化特征及其人为驱动力[57]。本文根据河南省新密市气象统计资料和社会经济资料，运用数学分析方法，定量判断影响该地区气候变化的主要人为驱动力，总结对比主要影响因子，综合判断气候变化特征突变前后人为驱动力因子的时空变化特点，为该区域的健康和谐发展提供科学依据。
1资料来源及研究方法
本文利用的1971年-2010年气温及降水量数据来源于新密市气象局；1981年-2008年社会经济资料数据均来自新密市统计局《新密市统计年鉴》及新密市水务局。研究采用的方法主要为MannKendall突变检验法及灰色关联分析法。
在时间序列分析中，MannKendall检验是一种常用的突变检测方法，能够从定量的角度分析序列在某段时间内的上升或下降趋势，且明确突变的开始时间及区域，是一种适用于水文、气象等非正态分布数据的非参数检验方法[810]。主要计算公式介绍如下：
对于具有n个样本量的时间序列x，构造一秩序列：
Sk=∑k1i=1ri（k=2，3，…，n）（1）
其中，ri=+1，当xi>xj
0，当xi≤xj（j=1，2，…，i）（2）
在时间序列随机独立的假定下，定义统计量：
UFk=[Sk-E（Sk）]1var（Sk）（k=2，3，…，n）（3）
式中：UF1=0，E（st），var（st）是累计年数Sk的均值和方差。UFk为标准正态分布，是按时间序列x顺序计算出来的，给定显著性水平α，若|UFk|>Uα，则表示序列存在明显的趋势变化。同理，可按时间序列x逆序计算出UBk，且使UBk=-UFk。
灰色关联度分析是对于一个系统发展变化态势的定量描述和比较。关联度是对两个系统或因素间关联性大小的度量，它描述系统发展过程中因素间相对变化的情况。对一个灰色系统进行分析研究时，要先解决如何从随机的时间序列中找到关联性、计算关联度，以便为因素判别、优势分析、决策提供依据。主要计算步骤包括原始数据变换、关联系数计算、求关联度、排关联序[11]。
数据变换方法采用均值化变换，经变换的母序列{x0（k）}与子序列{xi（k）}关联系数L0i（k）由下式求出：
L0i（k）=Δmin+ρΔmax1Δ0i（k）+ρΔmax（4）
其中：Δ0i（k）为两个比较序列的绝对差值，即Δ0i（k）=|x0（k）-xi（k）|（1≤i≤m）；Δmax和Δmin分别表示所有比较序列各时刻绝对差值中的最大值与最小值。一般取Δmin=0，ρ为分辨系数，本文取为01。
两序列关联度用两个比较序列各时刻的关联系数平均值计算，即：
r0i=11N∑N1k=1L0i（k）（5）
式中：r0i为子序列i与母序列0的关联度，N为比较序列的长度。
最后将m个子序列对同一母序列的关联度按大小顺序排列，组成关联序，记为{x}，反映各子序列对母序列的优劣关系。
2新密市气候变化特征
新密市隶属河南省省会郑州，多年平均气温147℃，多年平均降水量约为663mm，历史最大、最小年降水相差784mm，年际变化量较大，属典型的半湿润半干旱气候区。由于受季风气候的影响，降水量时空分布不均：时间上表现为夏季集中、春秋不足、冬季偏少，空间上表现为米村-岳村以北及王村-大隗以南山区降水较多，大于675mm，中部与东部河谷平原较少[12]。
2.1气温变化特征分析
2.1.1年代际变化
由表1中新密市不同年代四季平均气温可以看出，无论是年代平均气温还是各季平均气温在20世纪70年代与80年代都相差不大，80年代以后逐渐上升。21世纪初较20世纪80年代，年代平均气温上升近12℃，春、夏、秋、冬季平均气温分别上升近19℃、09℃、08℃、13℃，其中80年代到90年代各平均气温增幅异常明显。
表1新密市各年代年和各季平均气温
Table1Theannualandseasonalatmospherictemperatures
oflastseveraldecadesinXinmi
（℃）年代1年代平均
2.2降水变化特征分析
2.2.1年代际变化
表2显示了新密市20世纪各年代四季平均降水量。可以看出，新密市年平均降水量从20世纪70年代至80年代有所增加，而后至世纪末逐渐减少，21世纪初又逐渐增加，较20世纪90年代增加近92mm。春季平均降水量从70年代至90年代逐渐增加，在90年代最大，而后至21世纪初呈减少趋势，减少近24mm。夏季平均降水量各年代变化趋势与年代平均降水量变化一致，21世纪初较20世纪90年代增幅明显，平均降水量增加近116mm。秋季平均降水量各年代之间整体呈减少趋势，但变化不是很明显。冬季平均降水量整体变化幅度不大。
3新密市气候变化人为驱动力因子分析
3.1人为驱动力因子指标体系
本文结合新密市气候变化的人为驱动力指标，并考虑数据资料搜集的限制性，构建了生产过程、消费过程和生活过程三个一级指标，见表3、表4。一级指标是影响新密市气候变化的人为驱动力的总类；在一级指标下的二级指标中细化了不同总类下的人为驱动力指标。其中影响气温的二级指标有14个，影响降水的二级指标有10个。这些指标间存在一定关联性，且较全面地阐释了新密市气温变化及降水量变化的主要人为驱动力影响因子。
3.2人为驱动力因子识别
根据文中新密市气候变化人为驱动力指标体系内容，结合灰色关联分析方法及原理过程，运用DPS软件对指标进行处理，从气温变化和降水量变化两方面分析其人为驱动力因子。人为驱动力因素对1971年-2008年新密市气温变化及2000年-2008年降水量变化的灰色关联度计算结果见表5、表6。
从表5中可以看出，人为驱动力因子与气温变化的关联度排序为：人口密度>总人口数>粮食作物播种面积>年末耕地面积>大牲畜存栏头数>工业用电量>第一产业总产
序号1因子1关联系数X111人口密度10.9733X101总人口数10.9565X51粮食作物播种面积10.8991X41年末耕地面积10.8795X61大牲畜存栏头数10.7266X71工业用电量10.5948X11第一产业总产值10.5779X81农村用电量10.5415X131在岗职工年平均工资10.5305X141农民人均纯收入10.5198X31人均生产总值10.5104X21工业总产值10.4943X121全社会固定资产投资10.4770X91民用汽车拥有量10.4394值>农村用电量>在岗职工年平均工资>农民人均纯收入>人均生产总值>工业总产值>全社会固定资产投资>民用汽车拥有量。对新密市气温变化影响最大的因素是人口密度，关联系数达到09733，粮食作物播种面积、年末耕地面积、大牲畜存栏头数与其关联系数也都在07以上，工业用电量、第一产业总产值、农村用电量、在岗职工年平均工资、农民人均纯收入、人均生产总值与其关联系数在0.5以上。可见，人口密度快速增长是新密市气温变化的主要动力，其次是农业发展，能源消耗也对气温变化有较大的贡献。
表6新密市人为驱动力因素对降水量变化的灰色关联度
Table6Thegrayrelationalgradeofanthropogenic
drivingforcestoprecipitationchangeinXinmi
序号1因子1关联系数总人口数10.5106Y11年末耕地面积10.4384Y31农业用水量10.3905Y81建成区面积10.3858Y41工业用水量10.3385Y51生活用水量10.3335Y71城市化率10.3065Y101人均公共绿地面积10.2775Y21有效灌溉面积10.2388Y91道路铺装面积10.2107表6显示，人为驱动力因子与降水量变化的关联度排序为：总人口数>年末耕地面积>农业用水量>建城区面积>工业用水量>生活用水量>城镇化率>人均公共绿地面积>有效灌溉面积>道路铺装面积。对新密市降水量变化影响最大的因素是总人口数，关联系数达到05106，年末耕地面积、农业用水量及建成区面积与其关联系数也都在04左右，人均公共绿地面积、道路铺装面积等与降水量变化的关联系数较低。综上所述，人口及社会工农业发展状况是新密市降水量变化的主要动力，下垫面性质对其影响较小。
4气温突变前后人为驱动力因子变化分析
如前文所述，1971年-2010年新密市年降水量未出现突变的时间区域，因此本文只对气温突变前后人为驱动力因子进行了比较分析。
4.1气温突变前人为驱动力因子识别比较
对数据均值化处理，计算在ρ=01时，新密市各人为驱动力因子与气温变化的绝对差值，得到表7，其中所有子序列和母序列各时刻绝对差值最大值Δmax为23285，是1993年气温和全社会固定资产投资的绝对差值。由此可知，气温和14个驱动力因子间的绝对差值中有8个因子序列的最大值都出现在1993年，如：工业总产值、工业用电量、农村用电量、农民人均纯收入等，说明在1993年气温变化和各驱动力因子变化差异达到突变前的最大值。
8以上。此外，总人口数、在岗职工年平均工资、民用汽车拥有量、全社会固定资产投资等也具有较高关联度。1980年以来，新密市的主要经济社会指标均取得显著变化，国内生产总值（GDP）保持年均2125%的增长速度，但发展不平稳，1990年以前发展比较缓慢，以后增长速度加快。20世纪90年代初期，新密市全市的农业产值保持年均1074%的增长速度，这些发展过程中的人为力量给城市气候带来了影响。
4.2气温突变后人为驱动力因子识别比较
和前述内容一样，首先对新密市气温突变后的各指标因子进行均值化处理。鉴于篇幅限制，对均值化处理结果及气温与人为驱动力因子绝对差值统计表在此不再展现，其中最大差值Δmax=2.7806。当分辨系数ρ=01时，得到新密市各人为驱动力因子与气温变化的关联度，见表9，从中发现人口密度与气温变化关联度最高，关联系数达09187。总人口数、年末耕地面积、粮食作物耕地面积、农村用电量的关联度紧随其后，即在关联度最高的前五位驱动力因子中，在农业发展、能源消耗等方面对气温变化的影响最明显。
与突变前相比较，发现人口密度和农村用电量的增加与气温变化的关联度显著提升，分别由突变前的第三位（08331）、第十二位（03674）提高到突变后的第一位（09265）、第五位（07816），同时粮食作物播种面积和大牲畜存栏头数的关联度值由突变前的第一、二位下降到突变后的第四、六位。可以看出目前新密市的农业及畜牧业发展不容乐观。另外，民用汽车拥有量、全社会固定资产投资的关联度值也有显著下降。
本文利用新密市1971年-2010年的气温、降水资料及1981年-2008年社会经济资料，运用MannKendall突变检验和灰色关联分析法对新密市气候变化特征进行了趋势及突变分析，对其人为驱动力因子进行了识别，主要得出以下结论。
（1）近40年来新密市气候变化特征表现为年、季平均气温持续上升，年平均降水量并没有明显的增加或减少趋势。突变检测结果显示，1993年发生气温上升突变，1993年以后为突变的时间区域；1982年和1999年降水量出现增加突变，但并未出现突变的时间区域。
（2）人口密度快速增长是新密市气温变化的主要动力，其次是农业发展，能源消耗也对气温变化有较大的贡献；人口及社会工农业发展状况是新密市降水量变化的主要动力，下垫面性质对其影响较小。
（3）新密市气温在突变前，农业发展、经济社会发展对气温变化作用明显，贡献较大，为主要影响因素。气温突变后，农业发展仍然对气温变化的影响最明显，其次能源消耗等方面对气温变化的影响程度有所提升。
参考文献（References）：
[1]IPCC，SummaryforPolicymakersofClimateChange2007：ThePhysiealScieneeBasis.ContriburionofWorkingGrouptotheFourthAssessmentReportoftheIntergoveentalPanelonClimateChange[M].Cambridge：CambridgeUniversityPress，2007.
[2]丁一汇，任国玉.中国气候变化科学概论[M].北京：气象出版社，2008：19.（DINGYihui，RENGuoyu.ScienceOverviewofClimateChangeinChina[M].Beijing：ChinaMeteorologicalPress，2008：19.（inChinese））
[3]McCarthyJJ，CanzianiOF，LearyNA，etal.ClimateChange2001Impacts，Adaptation，andVulnerability.ContributionofWorkingGroupsⅡtotheThirdAssessmentReportoftheIntergovermentalPanelonClimateChange[M].Cambridge，UK：CambridgeUniversityPress，2001.
[4]夏军，左其亭.国际水文科学研究的新进展[J].地球科学进展，2006，21（3）：256261.（XIAJun，ZUOQiting.AdvancesinInternationalHydrologicalScienceResearch[J].AdvancesinEarthScience，2006，21（3）：256261.（inChinese））
[5]王宁练.冰川平衡线变化的主导气候因子灰色关联分析[J].冰川冻土，1995，17（1）：815.（WANGNinglian.GreyRelationalAnalysisoftheLeadingClimaticFactorInfluencingtheChangesoftheEquilibriumLine[J].JournalofGlaciologyandGeocryology，1995，17（1）：815.（inChinese））
[6]白晶.秦岭南北气候变化特征及人为驱动力差异分析[D].陕西师范大学，2011.[BAIJing.AnlaysisontheClimateChangeStatusandtheHumanDrivingForceinGuanZhongandShaannanRegion[D].ShaanxiNormalUniversity，2011.（inChinese））
[7]许云锋，左其亭.塔里木河流域气候变化与径流变化特征分析[J].水电能源科学，2011，29（12）：14.（XUYunfeng，ZUOQiting.AnalysisofCharacteristicsofClimateChangeandRunoffVariationinTarimRiverBasin[J].WaterResourcesandPower，2011，29（12）：14.（inChinese））
[8]陈燕飞，张翔.应用推理公式推求不同形状小流域设计流量[J].水电能源科学，2012，30（6）：68.（CHENYanfei，ZHANGXiang.LongtermVariationTrendandSustainabilityAnalysisofPrecipitation，EvaporationandRunoffinHanjiangBasin[J].WaterResourcesandPower，2012，30（6）：68.（inChinese））
[9]JiangYan，ZhouChenghu，ChengWeiming.StreamflowTrendsandHydrologicalResponsetoClimaticChangeinTarimHeadwaterBasin[J].JournalofGeographicalSciences，2007，17（1）：5161.
[10]赵锐锋，陈亚宁，李卫红，等.1957年至2005年塔里木河干流径流变化趋势分析[J].资源科学，2010，32（6）：11961230.（ZHAORuifeng，CHENYaning，LIWeihong，etal.TrendsinRunoffVariationsoftheMainsTreamoftheTarimRiverduringtheLast50Years[J].ResourcesScience，2010，32（6）：11961230.（inChinese））
[11]陈林，王磊，张庆霞，等.风沙区不同土地利用类型的土壤水分灰色关联分析[J].干旱区研究，2009，26（6）：840845.（CHENLin，WANGLei，ZHANGQingxia，etal.AnalysisonGreyCorrelationDegreeofSoilMoistureContentunderDifferentLandUseTypesinWindBlownSandArea[J].AridZoneResearch，2009，26（6）：840845.（inChinese））
三峡工程是世界上目前最大的水利枢纽工程。大型水利工程在保障防洪安全、供水安全的同时，也可能会对区域环境气候产生一定的影响。
国内学者已经采用对比分析法和区域气候模式法做了大量数值模拟进行探讨，然而不同学者对三峡工程区域气候效应的认识尚不一致。由于三峡工程建成蓄水后，水库全长660km，平均宽度约1.1km，宽度约为区域气候模式空间分辨率（10km）的1/10。因此本文采用对比分析法进行分析。
二、国内外大型水利工程对区域气候的影响研究
世界上已经修建了大量的大型水利工程。根据相关研究文献，综合分析了国内外典型水利工程对区域气候的影响。
1.国外水利工程对区域气候的影响研究
俄罗斯车尔尼雪夫斯基大坝建成后该地区年平均气温由-8.5℃上升到一7.0℃，冬季最低气温由-60℃上升到一50℃：夏季湿度提高33%。罗马尼亚伊兹伏卢尔，蒙特诺易水库建成后，最高与最低气温的温差缩小2℃，由于温度的影响，造成水库下游地区水蒸气凝固，结露比建库前增加了约30%，库区空气的相对湿度提高了20%以上。
2.国内水利工程对区域气候的影响研究
小浪底水库总库容126.5亿m3。小浪底水库正常高水位275m，对应水位淹没影响面积277.8km2。袁宝招等对小浪底库区气候要素变化的研究结果表明：小浪底工程对气温、风速、降水均会产生一定的影响：水库在不同季节对温度的影响不同，一致表现为冬季升温，和年、季、日温差减小；全年库面降水减少，库周地区降水则有所增加。
湖南省东江水库总库容91.48亿m3，水体面积160km2。王琪、刘胡等对比分析了东江流域内19个测站资料，结果表明，水库区域范围内的气温值明显比周边站点的气温低：建库后年降水量稍有所增加。
三、三峡水利工程对气候影响的探讨
1.三峡水利工程对气候因子的影响
从以上相关研究可以看出，相关研究对水蒸汽不通过降雨，而通过凝结或者络合水等方式转移到地面或者水体的过程关注比较少。
水蒸气在气候条件适宜的情况下，从空气进入地表水、转变为土壤水、植物用水的总水量是跟蒸发量相当的。是不容忽视的一种影响气候的因子。蒸发和凝结的速度与水汽压和有着密切的关系。而在水分供应一定的条件下，主要受温度控制。白天温度高，蒸发快，进入大气的水汽多，水汽压就大：夜间情况相反，基本上由温度决定。在气温高于水温的时候，空气中水蒸气的凝结速度大于水面的蒸发速度。水汽压的年变化和气温的年变化相似。最高值出现在7-8月，最低值出现在1-2月。
因此在夏季，气温高于水库温度，空气中大量的水蒸气向水库中融入，为库区周边空气升温贡献部分热量。而冬天水库水温比气温高，库区水面的蒸发速度大于凝结速度，使得库区水体以水蒸气的形式补充到干冷的大气中。三峡大坝建设之前，长江水给四川盆地带走一部分盆地内的热量。而三峡水库建成蓄水至175m正常蓄水位后，淹没632km2的陆地，水面平均宽度由0.6km增大到1.6km。由于大面积陆地变为水体，比热增加，水库白天吸收的热量不会被水流带走，而被滞留在库区，对库区周边的气候变化产生一定的影响。
已有研究成果表明，对大型水利工程响应较为敏感的气候要素是气温、风、蒸发和空气湿度。美国航天航天局（NASA）的研究人员撰写的研究报告指出，三峡大坝增加了大巴山和秦岭之间的降水，减少了大坝附近地区的降水。这项研究表明三峡大坝对气候的影响是地区性的，影响范围是100公里，而不是专家组给出的10公里。
2.三峡库区气候变化特征
三峡水库蓄水后，陈鲜艳等利用1961-2006年的气象观测资料对三峡库区局地气候变化作了分析。张天宇等将资料扩展到2008年。库区近48年平均气温增温趋势低于全国平均趋势。库区增温主要从1990年开始，且有加快趋势，年平均、秋季和冬季平均最低气温升温显著。从平均极值气温来看，秋季平均最高气温增温显著。近48年库区年高温日数整体上没有明显的变化趋势，但2001-2008年显著偏多，尤其是2006年为历年最多。
近48年三峡库区年降水量整体上表现为弱的减少趋势，秋季减少趋势显著。2001年后降水偏少主要原因是降水日数严重偏少。从雨日来看，库区降水日数、小雨日数和中雨日数整体上均为减少趋势。大雨日数和暴雨以上日数的变化趋势不明显。从季节降水的贡献来看，2001-2008年降水偏少主要是由于夏季和秋季降水偏少造成的，而20世纪60年代的降水略偏少主要表现在夏季降水偏少，90年代的降水略偏少主要表现在春季和秋季降水偏少。
近48年库区年日照时数整体上呈显著减少趋势，其中夏季和冬季日照时数显著减少。库区年平均相对湿度整体上呈显著增加趋势，其中夏季和冬季增加趋势显著。年和四季平均风速整体上都呈显著减小趋势。
通过对三峡库区及其周边地区气象观测站1961-2008年降水及气温观测资料的统计分析，尚未发现三峡水库蓄水后周边地区降水量的明显变化，近几年降水较常年偏少趋势与西南地区的降水变化基本一致。同时观测发现三峡水库蓄水后近库地区的气温在冬季有增温效应，夏季有降温效应。
此结论与陈鲜艳等的结论是一致的。三峡工程局地气候影响将是一个复杂、长期的气候调节过程，由于以上只是三峡峡水库蓄水至2008年共5年时间的观测分析结果。上述的观测结果是否只是大背景气候变暖下库区升温的时间差还是水库水域扩大影响造成的局地效应，还有待更长时间的观测分析及更多研究力一法及模式结果的验证。
参考文献：
[1]毛以伟，陈正洪，等，三峡水库坝区蓄水前水体对水库周边气温的影响[J]，气象科技，2005，33f4）：335-339.
[2]张洪涛，祝吕汉，张强，长江三峡水库气候效应的数值模拟[J]，长江流域资源与环境，2004，13（2）：133-136.
[3]张强，万素琴，毛以伟，等，三峡库区复杂地形下的气温变化特征[J]，气候变化研究进展，2005，1（4）：164-167.
[4]陈正洪，万素琴，毛以伟，三峡库区复杂地形下的降雨时空分布特点分析[J]，长江流域资源与环境，2005，14（5）：623-27.
[5]黄真理，吴炳方，敖良桂，三峡工程生态与环境监测系统研究[M]，北京：科学出版社，2006.
[6]陈鲜艳，张强，叶殿秀，等，三峡库区局地气候变化[J]，长江流域资源与环境，2009，18（1）：47-51.
（编辑/穆杨）
1降水量影响因素
根据格兰杰因果检验结果发现，降水量变化幅度是影响降水量最明显的因素之一，对整个林业生产总值影响较大，这和实际情况比较相符。主要原因在于，经济发展总值最关键的原因在于森林资源，森林资源丰富这对林业经济影响重大，能够促进经济快速发展。而这个过程中，对森林资源影响较大的是降水量。从林业整体经济发展水平上看，气候和湿度占据第二位置，它们之间形成相互影响的关系。我们可以基于借助开发森林资源基础上，来不断增加或者提升林业生产总值，但同时对周边环境也会带来影响，使得周边环境气温以及湿度发生变化。
2气候因素
随着经济发展水平逐渐提高，人类活动越发频繁，为了增加经济收入，人们大力开发资源，这个过程加剧了全球气候变暖，使得地球空间内具备的热量无法散发出去。最终使得全面气候变暖，全球气候升高之后，对自然环境影响较大，会直接影响降水量、温度以及日照时间等。可以这样理解，全球气候变暖对自然环境产生了深刻影响，直接影响经济发展水平。反过来，气候不断变化对整个生态环境有着明显的影响。当平均气温逐渐上升时，会给我国粮食产量种植带来增产影响。根据我国气象专家表示，当气候变化一个摄氏度时，相当于农作物熟级上升一级，产量变化为10%，这也可以引入林业经济生产中。同时，需要明确的是，在整个环境发生改变时，会使得一些地区出现旱涝或者是水涝，当气温逐渐上升时，还会出现更严重的问题。降水量从表面上看，主要和日照时间、气温以及降水量有着明显关系，但是这个关系放入单向因果关系时，就不会成立。降水量和湿度之间形成的关系是单向因果关系。而湿度和气温以及日照之间都存在明显的因果关系，在这4个影响因素中，之间存在密切关系。事实上，降水量是受气温的影响，平均气温上升带来整体降水量的增加，但会出现区域降水量的不均衡。湿度的下降，将会使气候越来越干燥，其实也从另一方面印证湿度随温度的升高而下降。日照时数的下降，说明人们看见太阳的时间在减少，表明空气中颗粒物浓度增加，污染加重。
二、结语
关键词：气温；降水；变化趋势；农业种植；影响；对策
中图分类号：S16文献标识码：A
引言
近一个世纪以来，全球气候经历了明显的变暖趋势，受全球平均气温上升影响，全球气候系统出现显著的变化，气候变率增大，极端天气气候事件增多。我国在早些年出现了两个明显的增温期，近年来全国年平均气温升高了1.1℃，巴彦淖尔地区位于内蒙古自治区西部，地处河套平原和乌拉特草原，是我国和内蒙古自治区商品粮油生产基地，巴彦淖尔属中温带大陆性季风气候，四季分明，风干物燥，是气候变化脆弱地区，因此认识气候变化对农业生产的影响对提高农业应对气候变化能力具有重大意义。本文选取巴彦淖尔地区代表站临河、五原、杭锦后旗、乌拉特前旗多年气温、降水资料，分析气温、降水变化趋势以及气候变化对农业生产的影响。
1巴彦淖尔气候变化特征分析
1.1气温变化特征
1.1.1气温年际和季节变化
分析巴彦淖尔地区多年来平均气温逐年变化情况为：以前大部分年份气温为负距平，多数年份气温转为正距平，中期后几乎所有年份均为正距平，说明自20世纪90年代以来，巴彦淖尔地区出现持续性增暖趋势，90年代明显增暖，特别是在90年代以后气温处于加速上升趋势；其中年平均气温最高年份1998年（9.59℃）较最低年份（5.79℃）升高了3.8℃。
1.1.2平均最高、最低气温及日较差变化
通过对巴彦淖尔地区年、季平均最高、最低气温变化趋势特征的分析得出，巴彦淖尔地区年平均最高气温呈增暖趋势，且北部增幅明显大于南部，进入21世纪后年平均最高气温呈弱降温趋势；年、季平均最低气温呈升高趋势，且平均最低气温增暖幅度高于平均最高气温增幅；各地年平均日较差多呈下降趋势，其中北部地区下降幅度较南部显著，各季平均日较差均呈下降趋势，其中冬季下降幅度最大。
1.2降水变化特征
据早些年巴彦淖尔地区降水资料分析，随着全球气候变暖，该地区总降水量呈略增加趋势，10年降水增加趋势倾向率为5mm/10a左右，近45a降水量约增加22mm，呈现出少雨到多雨期的波动变化。进入21世纪后，降水明显增加，2005年前后处于多雨期。从巴彦淖尔地区降水量四季变化来看，春季降水量为略增加趋势，10年降水趋势倾向率为1.8mm/10a，20世纪70年代前期为降水明显偏多时期，随后降水减少，90年代后期又转为降水偏多时期；夏季降水量为减少趋势，10年降水趋势倾向率为-1.5mm/10a，其中60年代和80年代至90年代中期是降水偏多时期，70年代和90年代末期降水偏少；秋季降水呈减少趋势，10年降水倾向率为-0.7～1.6mm/10a，冬季降水呈增加趋势，10年降水趋势倾向率约为0.5mm/10a。
2气候变化对农业的影响
2.1对农业种植的影响
气候变暖使农业生产结构、种植制度和作物品种发生改变，其中玉米、马铃薯、大豆和水稻等喜温作物春播期提前，生育期延长，种植面积逐渐扩大，而春小麦播种面积有所减小，宜农地带出现北推和扩大。与20世纪80年代相比，临河21世纪初玉米播种期提前了8d，玉米出苗期由5月中旬中期提前到了5月上旬末，成熟期推迟了3d左右，整个生育期推迟11d，总之气候变暖使巴彦淖尔地区春季物候期提前，对该地区农业生产有积极的促进作用。
2.2对粮食产量的影响
气候变暖使巴彦淖尔地区农业气候环境得到较大改善，无霜期增长，有效积温增加，降水略有增多，有利于巴彦淖尔地区粮食稳产增产，20世纪50年代初巴彦淖尔粮食平均单位产量快速提高，以后缓慢增长，其中80年代中期再次出现大幅度提高，社会生产力得到解放。
2.3对农业气象灾害的影响
随着气温的逐渐升高，巴彦淖尔地区无霜期延长，积雪、雷暴、冰雹、大风、沙尘暴日数减少，同时大部分地区降水量也出现了增多，据近50a巴彦淖尔地区天气要素值可知，该地区后30a较前30a无霜期延长了10～20d，雷暴日数、冰雹日数分别减少3～7d、0.5～2d，大风日数减少5～20d，沙尘暴日数减少了2～13d，降低了气象灾害对农业生产的危害。近几十年巴彦淖尔地区总体降水量呈增加趋势，但降水量四季变化不同，其中冬、春季降水为略增加趋势，夏、秋季为减少趋势，尤其夏季是农作物需水关键期，雨量减少致使农作物及牧草正常生长的水分胁迫加重，干旱缺水现象突出，如夏季高温少雨可增加干热风对农业的危害。
3应对措施
3.1提高天气预报准确率和精细化水平，加强农业气象灾害预报预警服务
2010年11月巴彦淖尔市气象局在已建45个区域气象观测站的基础上，又完成了10个四要素区域站建设和6个两要素区域站的升级改造，实现了全市55个区域站的观测资料在网运行目标。整个区域气象观测站网可实现所在地气象状况的实时监测，每小时通过GPRS无线传输方式传输监测数据，达到实时监测天气变化，同时区域气象观测站网所采集数据对于分析各地气候特征、积极应对气候变化等具有重大意义。
3.2充分利用农业气候资源，提高科学合理种植
充分利用气候变暖趋势下农业气候资源的有利条件，根据热量资源的增加，扩大农作物如玉米等中晚熟、晚熟品种种植比例，以增加粮食产量，但要避免盲目越区种植造成减产等；积极培育抗旱、抗逆优良品种，增大旱田水浇地面积以减轻干旱威胁，加强农业种植区基本水利建设，强化抗旱春播技术研究与推广，同时加强农田管理，提高农作物主要生长季病虫害预报和防治工作等。
参考文献
[1]陈素华，宫春宁，苏日那.气候变化对内蒙古农牧业生态环境的影响[J].干旱区资源与环境，2005，19（4）：155-158.
关键词：畜牧养殖；农业气候；影响；探讨
在畜牧养殖的过程中，一定会受到农业气候的干扰和影响，具体对畜牧养殖产生影响的原因有：降水、干旱、全球变暖和自然灾害等。这些都是不可避免的农业气候影响因素，人力不可能改变，只能针对具体情况作出相应的对策，从而使损失降到最低。也就是说，在进行畜牧养殖的过程中时，要尽最大努力做好预防农业气候影响的工作，使畜牧养殖产业受到的影响降到最低。
1降水对畜牧养殖的影响
农业气候中降水对畜牧养殖产业有着非常大的影响，其中连续的降水将会对奶牛产生巨大的影响，从而造成经济损失。因为连续降水时，就会导致奶牛活动的场所变小，奶牛不得已只能待在棚里休息，得不到身体上的活动，并且还会导致喂养密度过大，奶牛身体情况和抵抗能力直线下降，容易染上一些传染性疾病。并且由于长时间的降水，会使奶牛的粮草和生活场地被雨水浸湿，长时间的降水还会导致发霉滋生细菌，甚至还会导致奶牛的受到一定程度上的感染，导致奶牛所产的牛奶中含有大量的细菌，造成巨大损失[1]。具体的解决对策有：（1）加强牲畜的运动量，并且要保持牲畜住所的卫生环境。（2）加强牲畜住所的防水防潮力度，从而有效的防止霉变和细菌的滋生。（3）预防奶牛发炎，及时处理粪便和病死的奶牛。
2干旱对畜牧养殖的影响
在影响畜牧养殖的农业气候影响因素中，与降水对立就是干旱情况。由于降水数量不足，就会导致牧草的数量减少和质量下降，干旱的情况越严重，对牧草的负面影响巨大，牧草和农作物是畜牧养殖产业的重要依靠，只有提升农作物和牧草的产量，才能够保证畜牧养殖产业的发展。但是如果农业气候过于干旱的话，就会导致牧草数量的减少，并且一些牲畜会因为不适应干旱的环境出现死亡，鸡鸭鹅等牲畜会因为干旱的环境而减少产蛋量。所以总得来说，干旱对畜牧养殖产业影响很大。干旱会导致牧草和农作物产量过低，必定会提升畜牧养殖的喂养成本，从而阻碍了畜牧养殖产业的发展[2]。
3自然灾害对畜牧养殖的影响
自然灾害包括：地震、泥石流、较大的雷电和火山喷发等，其中以地震对畜牧养殖产业的影响最大。由于地震过后，对牲畜和人体有害的大量细菌都会迅速繁殖，人还可以进行简单的预防措施，但是牲畜整天在地上行走，由于地震之后食物瞬间减少，牲畜必定会自己出去寻找食物，所以就会在无意之间感染大量对牲畜有害的细菌，所以就会造成畜牧养殖产业的巨大损失。所以针对自然灾害等情况，可以做出以下几点措施：（1）及时处理死亡的牲畜。对于已经死亡的动物要进行及时的处理，在处理死亡的牲畜时，要进行无害化的处理措施，并且还要针对粪便和牲畜的尸体进行统一的处理，因为牲畜的粪便和尸体中含有大量的细菌，为了防止细菌的进一步扩散，所以要对粪便和牲畜的尸体进行统一深埋或者进行焚烧。（2）针对灾害部位消毒。在地震过后，要针对灾害地区进行全方位、大面积的消毒，因为地震过后伴随的一般都是大量降水，由于水四处流动，就会导致病毒和细菌的大量扩散和繁殖，所以一定要做好消毒工作，从根本上将细菌源头消灭。（3）加强对牲畜饲料的管理。俗话说“病从口入”，所以一定要加强岁牲畜饲料的管理，要保证牲畜所食用的饲料干净、卫生，并且还要在牲畜的饲料中，加入适量的维生素和矿物质，从而提升牲畜的免疫力和抵抗力[3]。
4全球变暖对畜牧养殖的影响
由于现如今全球变暖，地球上的水资源结构发生了巨大的变化，所以就会导致一些气候类灾害，还会导致害虫的大量繁殖，影响农作物和牧草的生长。并且由于一般的牲畜都是恒温动物，所以一旦气候一直处于高温状态，那么就会导致牲畜的生产性能和新陈代谢能力下降，从而影响畜牧养殖产业的整体产量。
5总结
影响畜牧养殖产业的主要农业气候影响有：大量的降水或者长时间不降水导致的干旱、还有就是自然灾害的影响和全球变暖的气候影响，这些都会导致畜牧养殖产业的整体产量和发展水平。所以必须要针对相关影响做出对策，将预防工作和灾后处理工作进行完善，才能够保证畜牧养殖产业整体水平得到应有的提升和进步。
参考文献
[1]郭猛.农业气候对畜牧养殖的影响分析.当代畜禽养殖业，2015（10）：58-60.
[2]陈福.农业气候对畜牧养殖的影响.养殖技术顾问，2014（09）：256-257.
关键词：气候变化；人类活动；定量研究；水文模型；弹性系数；汉江上游流域
中图分类号：P339文献标志码：A文章编号：1672-1683（2017）01-0001-06
Abstract：Withthepurposeofexploringthefeaturesofhydrologicalresponsestoclimatechangeandhumanactivities，aquantitativeassessmentoftherelativecontributionsfromclimatevariabilityandhumanactivitiestorunoffchangesintheUpperHanjiangRiverbasinwasconductedusingtwomethods，namelytheelasticitymethodandthehydrologicalmodelingmethod.Theresultsshowedthatannualrunoffunderwentasignificantdecreasingtrendovertheperiodof1961-2013，andabreakingpointwasdetectedin1985.Precipitationandpotentialevapotranspirationbothdecreasedgraduallyoverthesameperiod，butthetrendswerenotsignificant.Climatevariabilityaccountedfor42.8%～43.5%ofthedecreaseinrunoff，andtheimpactofhumanactivitiesaccountedfor56.5%～57.2%，showingamoreimportantinfluenceonrunoffchanges.Moreover，thelatter′sinfluencewasinanincreasingtrend.
Keywords：climatechange；humanactivities；quantitativeassessment；hydrologicalmodeling；climateelasticity；UpperHanjiangRiverbasin
变化环境下的流域水文循环是一个复杂的过程，其受多种因素制约，其中气候变化和人类活动是两个重要的驱动和组成部分[1]。降水作为径流形成与转化的必要条件，以及人类活动对下垫面的影响都会导致流域天然水循环过程发生变化，改变流域原始的降雨径流关系。因此，气候变化和人类活动对流域水文过程的影响逐渐成为水科学研究中的热点问题之一[2]。而气候变化和人类活动产生的影响往往是综合的，如何对这种综合影响进行科学的分解是研究中的一个核心问题。目前，在定量区分气候变化和人类活动的水文响应研究中，广泛采用的方法主要有基于Budyko理论[3]的弹性系数法以及基于物理过程的水文模拟法。弹性系数法对历史数据的要求较低，但往往只能提供气候变化和人类活动影响在年尺度上的区分量化[4]。如Xu等[5]采用基于Budyko理论的弹性系数法对海河流域径流减少的主要原因进行了归因分析，结果表明人类活动是造成径流减少的主要原因（贡献率73.1%），且人类活动的影响主要来源于植被增加；Xia等[6]对永定河流域的研究结果显示，人类活动对流域径流减少的贡献率为87.4%～89.5%。水文模拟法具有良好的物理基础，并且能够应用于月或日等高分辨率的时间尺度上，但水文模型的参数及结构存在一定的不确定性[7]，选取合适的水文模型非常关键。如Zhang等[8]采用AWBM模型对鄱阳湖流域的研究表明，气候变化和人类活动对于鄱阳湖径流减少的贡献率分别为26.8%和73.2%；Zeng等[9]采用SIMHYD模型对漳河流域的研究结果显示气候变化的影响要大于人类活动对年径流变化的影响。由此可以看出两种方法各有优势，且都有其不足之处，为了准确评估流域气候变化和人类活动对径流的影响，保证研究结果的准确性，同时采用两种方法进行交叉验证是十分必要的。
丹江口水库是南水北调中线工程的水源地，有“亚洲天池”之美誉，是汉江的天然水位调节器。自20世纪90年代以来，汉江上游频繁遭遇干旱，河川径流量明显减少。基于此，针对汉江上游丹江口水库入库径流变化的研究显得尤为重要，能够为合理分配汉江上游水资源以及南水北调中线工程的运行提供更为科学的指导。本文以汉江上游丹江口以上流域为研究区，首先对流域降雨、蒸散发以及径流等水文要素的变化规律进行识别，然后采用基于Budyko理论的弹性系数法和基于分布式时变增益水文模型（DTVGM）的水文模拟法定量估算气候变化和人类活动对汉江上游径流变化的影响贡献率。
1研究区域与数据
1.1研究区域概况
汉江上游流域（图1）位于东经106.0°-112.0°，北纬31.4°-34.3°，全长956km，流域面积为95200km2，约占汉江全流域的60%。该流域属于亚热带季风区，半湿润气候，四季分明。本文研究期间（1961年-2013年）的多年平均气温为14℃，多年平均降水量为849.5mm，40%～60%的降水集中在7月-9月。丹江口水库的年平均入库流量约为1152m3/s。
1.2数据资料
研究选取汉江上游13个气象站1961年-2013年的逐日气象要素资料，站点分布均匀，能大致反映流域水文气象的空间变化，数据来源于中国气象科学数据共享服务网。流域的面平均雨量通过泰森多边形法进行估算。径流数据为丹江口水库同时期的入库月径流数据，由丹江口水利枢纽管理局提供。由于缺乏长序列的蒸散发实际观测资料，各气象站点的潜在蒸散发由FAO推荐的Penman-Monteith公式[10]算得到，然后通过反距离加权插值法（IDW）得到流域形心处的参考蒸散发，并以此求出流域面平均潜在蒸散发。分布式时变增益水文模型采用的土地利用和土壤类型数据来自中科院资源环境科学数据中心。所有站点的分布情况见图1。
2研究方法
2.1水文要素趋势分析及突变检验方法
本文采用Mann-Kendall非参数统计检验方法[11-12]来分析年降雨、年径流及年潜在蒸散发序列的变化趋势和突变情况。研究者通常认为水文序列在受到气候变化或人类活动的显著影响后，其分布序列的平稳性会遭到干扰或破坏，呈现出一定程度的阶段性或趋势性变化[13]。因此，根据检测出的径流突变点可将研究期划分为基准期和突变期，其中基准期流域处于天然状态，径流演变仅受气候变化的影响，而突变期人类活动对流域产生显著影响，径流变化受到气候变化和人类活动的共同作用。
2.2气候变化和人类活动对径流影响的定量区分方法
对于一个确定的流域，径流的变化受到气候变化和人类活动的共同影响，即
2.2.1弹性系数法
根据径流对降水及潜在蒸散发的敏感性系数，气候变化引起的径流量变化可表示为
2.2.2水文模拟法
水文模拟法利用基准期的天然实测资料率定水文模型，然后保持参数不变，对突变期的径流进行模拟，则突变期的模拟径流可视为是不受人类活动影响的天然径流。因此人类活动对径流的影响可以表示为
本文采用分布式时变增益模型（DTVGM）进行径流模拟。DTVGM是将夏军等[20]提出的集总式TVGM水文非线性系统模拟通过DEM/GIS平台，推广到流域水文时空变化模拟的分布式水文模型[21]。该模型能够建立土地利用/覆被变化与水文系统产流之间的影响关系，既有分布式水文概念性模拟的特征，又具有水文系统分析适应能力强的优点，在很多流域得到了应用和验证[22-24]。模型评价统计指标采用Nash效率系数（NSE）及水量平衡误差（WBE）两个指标进行衡量，各指标计算公式如下：
3结果与讨论
3.1水文序列趋势分析及突变检验
采用Mann-Kendall非参数统计检验法对汉江上游丹江口流域面平均年降水、年潜在蒸散发及年径流序列进行趋势分析和突变检验。结果如表2所示，年降水及年潜在蒸散发序列均呈现一定的下降趋势但并不显著，而年径流序列呈显著下降趋势（α=0.1）。突变检验结果表明，年径流在1985年前后发生了突变（图2）。与突变前时期相比，突变后时期的流域年径流和年降水分别减少了21.5%、7.3%，年潜在蒸散发的变化非常微小，可忽略不计（表2）。由以上分析可以推测，径流的显著变化不仅仅是由气候变化引起的，人类活动可能也起到了重要的作用。
3.2气候变化和人类活动对径流影响的定量区分
3.2.1水文模拟法定量区分径流变化影响因子
依据3.1中的径流突变检验结果，将研究期划分为两个时期：1961年-1985年为基准期，1986年-2013年为突变期。在基准期数据中，采用1961年-1975年数据率定模型参数，1976年-1985年数据进行验证，以评价模型在研究区的适应性。图3展示了模型率定期及验证期的月径流过程。率定期和验证期的Nash效率系数分别为0.85和0.88，水量平衡误差分别为-0.02和0.04，表明DTVGM模型的模拟效果较好，适用于汉江上游流域径流模拟。基于率定好的模型对突变期（1986年-2013年）的径流进行模拟，结果显示Nash效率系数仅为0.66，水量平衡误差为29%，说明突变期因受到非气象因子的影响，降雨径流关系已发生了变化（表3）。
根据实测径流量资料以及DTVGM模型对基准期和突变期径流的模拟结果，采用水文模拟法定量区分各因素对突变期径流变化影响的分析结果见表4。就1986年-2013年的平均状况而言，研究区年平均径流量由1961年-1985年间的428.4mm下降到1986年-2013年间的336.2mm，减少了92.2mm，采用水文模型还原突变期的年平均径流量为388.9mm，因此，根据式（1）、式（2）、式（5），计算可得由人类活动引起的径流减少量为52.7mm，其贡献率为57.2%，气候变化引起了39.5mm的减少量，贡献率为42.8%。而当把突变期进一步划分为1986年-2000年及2000年-2013年两个阶段，由水文模拟法量化不同时期各因素对径流减少的贡献率时，可以发现人类活动的贡献率由44.7%增加到了77.8%，说明人类活动不仅是汉江上游径流减少的主要原因，并且其对径流变化的影响呈现显著的增长趋势。
3.2.2弹性系数法定量区分径流变化影响因子
采用弹性系数法定量区分各因子对径流变化的影响是在年尺度上进行的。干燥指数是基于Budyko假设的弹性系数法分离径流变化影响因子的一个关键输入变量，可根据公式=E0/P确定流域的干燥指数，其中，E0为流域多年平均潜在蒸散发，P为流域多年平均降水量。然后根据公式（3）、（4），采用6种基于Budyko假设的函数形式计算径流对降水的弹性系数及各因子对径流变化的影响结果见表5。
计算结果显示，采用6种基于Budyko假设的函数形式估算径流对降水的敏感性系数在1.31～1.55之间，弹性系数大小十分接近，均值为1.45。气候变化对径流变化的贡献率在39.9%～46.3%之间，人类活动对径流变化的贡献率在53.7%～60.1%之间，其平均值分别为43.5%和56.5%，表明人类活动对流域径流减少的影响要高于气候变化产生的影响，与水文模拟法的计算结果较为一致。
3.3讨论
本文采用水文模拟法和弹性系数法相互交叉验证的方式对汉江上游径流变化的影响因素进行定量区分。这两种方法不论在原理上还是计算尺度上都具有很大的差异性：（1）在原理上，水文模拟法基于水文模型还原突变期的天然径流量，能够保证还原的突变期天然流量与基准期实测径流量在成因上具有一致性，而弹性系数法在水量平衡方程和Budyko水热平衡耦合理论的基础上计算径流对降水及蒸发的敏感性；（2）在时间尺度上，水文模拟法基于月尺度计算，可以更充分地利用观测数据，得到更加精确的径流变化过程。而弹性系数法基于年尺度，时间尺度较为粗糙，但对数据的要求较低。两种方法虽然基于不同的原理和计算尺度但却得到了较为一致的结果，即人类活动对汉江上游径流减少的影响率为56.5%～57.2%，气候变化的影响率为42.8%～43.5%，人类活动是导致汉江上游径流减少的较为主要的原因。
采用水文模拟法对突变期（1986年-2000年、2001年-2013年）的模拟结果显示，人类活动对径流减少的贡献率与气候变化相比呈显出了明显的增长趋势。这与李凌程等[25]采用弹性系数法、降水-径流双累积曲线法及累积量斜率变化率比较法对汉江上游气候变化和人类活动对流域径流变化影响的分析结果是一致的，但其采用的方法均属于统计方法范畴，缺乏一定的物理机制。Sun等[26]采用1970年-2000年的数据对汉江上游径流减少的影响因素进行探究，结果显示气候变化对1990年-2000年汉江上游径流减少的贡献率为65%，与本文对1986年-2000年的贡献率分离结果一致，但本文的研究结果进一步表明了2001年-2013年人类活动对汉江上游径流变化的影响率呈现显著增加。
4结论
（1）汉江上游1961年-2013年年降水及年潜在蒸散发均无显著下降趋势，而年径流呈显著下降趋势，且在1985年左右发生突变，突变点前后年径流量减少了21.5%。
（2）基于水文模拟法和弹性系数法定量区分汉江上游气候变化和人类活动对流域径流变化的影响，结果显示气候变化对径流变化的贡献率为42.8%～43.5%，人类活动对径流变化的影响率为56.5%～57.2%，人类活动是导致汉江上游径流减少较为主要的原因，且人类活动对径流变化的影响率在近期呈现显著增强的趋势。
定量评估气候变化和人类活动对水文过程的影响，能够为合理开发利用汉江水资源提供有价值的参考，但人类活动对径流的影响既包括直接取用水产生的直接影响，也包括改变流域下垫面等活动产生的间接影响，本文将各类人类活动的作用视为了一个整体，如何进一步细化径流变化对不同人类活动的响应还需要更加深入地探讨。
参考文献（References）：
[1]宋晓猛，张建云，占车生，等.气候变化和人类活动对水文循环影响研究进展[J].水利学报，2013，44（7）：779-790.（SONGXiao-meng，ZHANGJian-yun，ZHANChe-sheng，etal.Reviewforimpactsofclimatechangeandhumanactivitiesonwatercycle[J].JournalofHydraulicEngineering，2013，44（7）：779-790.（inChinese））DOI：10.13243/ki.slxb.2013.07001
[2]董磊华，熊立华，于坤霞，等.气候变化与人类活动对水文影响的研究进展[J].水科学进展，2012，23（2）：278-285.（DONGLei-hua，XIONGLi-hua，YUKun-xia，etal.Researchadvancesineffectsofclimatechangeandhumanactivitiesonhydrology[J].AdvancesinWaterScience，2012，23（2）：278-285.（inChinese））DOI：10.14042/ki.32.1309.2012.02.022
[3]BudykoMI.Climateandlife[M].SanDiego，CA.：Academic，1974.
[4]胡珊珊，红星，刘昌明，等.气候变化和人类活动对白洋淀上游水源区径流的影响[J].地理学报，2012，67（1）：62-70.（HUShan-shan，ZHENGHong-xing，LIUChang-ming，etal.AssessingtheimpactsofclimatevariabilityandhumanactivitiesonstreamflowinthewatersourceareaofBaiyangdianLake[J].ActaGeographicaSinica，2012，67（1）：62-70.（inChinese））DOI：10.11821/xb201201007
[5]XuXY，YangDW，YangHB，etal.AttributionanalysisbasedontheBudykohypothesisfordetectingthedominantcauseofrunoffdeclineinHaihebasin[J].JournalofHydrology，2014，510：530-540.DOI：10.1016/j.jhydrol.2013.12.052
[6]XiaJ，ZengSD，DuH，etal.QuantifyingtheeffectsofclimatechangeandhumanactivitiesonrunoffinthewatersourceareaofBeijing，China[J].HydrologicalSciencesJournal，2014，59（10）：1794-1807.DOI：10.1080/02626667.2014.952237
[7]王国庆，张建云，贺瑞敏.环境变化对黄河中游汾河径流情势的影响研究[J].水科学进展，2006，17（6）：853-858.（WANGGuo-qing，ZHANGJian-yun，HERui-min.ImpactsofenvironmentalchangeonrunoffinFenheriverbasinofthemiddleYellowRiver[J].AdvancesinWaterScience，2006，17（6）：853-858.（inChinese））
[8]ZhangQ，LiuJY，SinghVP，etal.EvaluationofimpactsofclimatechangeandhumanactivitiesonstreamflowinthePoyangLakebasin，China[J].HydrologicalProcesses，2016，30：2562-2576.DOI：10.1002/hyp.10814
[9]ZengSD，XiaJ，DuH.SeparatingtheeffectsofclimatechangeandhumanactivitiesonrunoffoverdifferenttimescalesintheZhangRiverbasin[J].StochasticEnvironmentalResearchandRiskAssessment，2014，28：401-413.DOI：10.1007/s00477-013-0760-8
[10]AllenRG，PereiraLS，RaesDetal.Cropevapotranspiration：Guidelinesforcomputingcropwaterrequirements.FAOIrrigationandDrainagePaper56.FAO，Rome，1998：300.
[11]MannHB.Nonparametrictestsagainsttrend[J].Econometrica，1945，13（3）：245-259.
[12]KendallMG.Rankcorrelationmeasures[M].London：CharlesGriffin，1975.
[13]张爱静.东北地区流域径流对气候变化与人类活动的响应特征研究[D].大连：大连理工大学，2013.（ZHANGAi-jing.ResearchonthestreamflowresponsestoclimatevariabilityandhumanactivitiesinnortheastChina[D].Dalian：DalianUniversityofTechnology，2013.（inChinese））
[14]SchireiberP.berdieBeziehungenzwischendemNiederschlagundderWasserführungderFlüsseinMitteleuropa[J].ZeitachriftfurMeteorologie，1904，21（10）：441-452.
[15]Ol′dekopEM.Onevaporationfromthesurfaceofriverbasins[J].Transactionsonmeteorologicalobservations，UniversityofTartu，1911，4，200.
[16]BudykoMI.Evaporationundernaturalconditions[M].Leningrad：Gidrometeorizdat，1948.
[17]PikeJG.Theestimationofannualrunofffrommeteorologicaldataintropicalclimate[J].JournalofHydrology，1964，2：116-123.
[18]傅抱璞.路面蒸发的计算[J].大气科学，1981，5（1）：23-31.（FUBao-pu.Onthecalculationoftheevaporationfromlandsurface[J].ChineseJournalofAtmosphericSciences，1981，5（1）：23-31.（inChinese））
[19]ZhangL，HickelK，DawesW，etal.Responseofmeanannualevapotranspirationtovegetationchangeatcatchmentscale[J].WaterResourcesResearch，2001，37：701-708.
[20]XiaJ.Asystemapproachtoreal-timehydrologicforecastinwatersheds[J].WaterInternational，2002，27（1）：87-97.
[21]夏军，王纲胜谈戈，等.水文非线性系统与分布式时变增益模型[J].中国科学D辑：地球科学，2004，34（11）：1062-1071.（XIAJun，WANGGang-sheng，TANGe，etal.Non-linearsystemapproachanddistributedtimevariantgainmodels[J].ScienceinChinaSeriesD：EarthSciences，2004，34（11）：1061-1071.（inChinese））
[22]夏，叶爱中，乔云峰，等.黄河无定河流域分布式时变增益水文模型的应用研究[J].应用基础与工程科学学报，2007，15（4）：457-465.（XIAJun，YEAi-zhong，QIAOYun-feng，etal.Anappliedresearchondistributedtime-variantgainhydrologicalmodelinWudingRiverofYellowRiver[J].JournalofBasicScienceandEngineering，2007，15（4）：457-465.（inChinese））
[23]王纲胜，夏军，谈戈，等.潮河流域时变增益分布式水循环模型研究[J].地理科学进展，2002，21（6）：573-582.（WANGGang-sheng，XIAJun，TANGe，etal.Aresearchondistributedtimevariantgainmodel：acasestudyonChaobaiRiverbasin[J].ProgressinGeography，2002，21（6）：573-582.（inChinese））
[24]夏军，王纲胜，吕爱锋，等.分布式时变增益流域水循环模拟[J].地理学报，2003，58（5）：789-796.（XIAJun，WANGGang-sheng，LVAi-feng，etal.Aresearchondistributedtimevariantgainmodeling[J].ActaGeographicaSinica，2003，58（5）：789-796.（inChinese））
（一）大气中二氧化碳浓度增加
陆地生物圈通过光合与呼吸作用与大气不断交换二氧化碳气体。经过漫长的时间推移，大气中二氧化碳浓度达到了相对稳定的时期。但是自工业革命以来，人类对石化燃料的大量使用、森林破坏、人口与饲养家畜数量的急剧增加等人为因素的作用，引起全球大气二氧化碳浓度增加的速度比过去任何时期都快。
（二）全球气温升高
有报告指出，近100年来全球温度升高了0.74℃。这是近1000年来温度增加最大的一个世纪，尽管气候变暖问题仍然存在科学上的不确定性，但有90%的可能性是人类活动造成的。如果人类继续按照目前速度排放温室气体，那么二氧化碳有效倍增将在几十年内到来，届时全球平均气温将增加1.4~5.8℃。全球温度增高将改变各地的温度场，影响大气环流的运行规律，各地的降水量和蒸发量的时空分布也会改变；增温造成的海冰、冰川融化和海水受热膨胀还会使海平面上升，将给地球水资源、能源、土地、森林、海洋以及人类健康、物种资源、自然生态系统和农业生产带来巨大冲击，造成许多目前仍无法估计的重要影响。
（三）区域间降雨的不均衡
国家评估报告指出，近100年来，我国的年降水量有微弱的减少，虽然近50年来降水量呈现小幅度增加趋势，但区域间变化明显。未来降水频率和分布将发生变化，旱涝等极端天气事件发生频率会增加，强度会加大，对经济社会发展和农业生产等产生很大影响。气候变化将加剧水资源的不稳定性与供需矛盾，气温每上升1℃，农业灌溉用水量将增加6%~10%。
二、气候变化对农作物生长的影响
气候变化对农作物生长的影响是多尺度、全方位、多层次的，农业对气候因素变化非常敏感脆弱，是受气候因素变化影响最大的行业。光、热、水、二氧化碳是农作物生长发育所需能量和物质的提供者，它们的不同组合对农业生产的影响不同。温度增高将促进作物的生长发育，提早成熟，从而影响作物籽粒灌浆和饱满，降低作物营养物质含量和品质。
（一）二氧化碳浓度增加对农作物生长的影响
大气中二氧化碳浓度增加可以提高光合作用速率和水分利用率，有助于作物生长，小麦、水稻、大麦、豆类等C3作物产量显著增加，但对玉米、高梁、小米和甘蔗等C4作物助长效果不明显。现有研究指出，在二氧化碳浓度倍增，可使C3作物生长且产量增长10%~50%，C4作物生长且产量的增长在10%以下。然而，二氧化碳浓度增加对植物生长的助长作用（也称”施肥效应”），受植物呼吸作用、土壤养分和水分供应、固氮作用、植物生长阶段、作物质量等因素变化的制约，这些因素的变化很可能抵消二氧化碳增加的助长作用。
（二）降水对农作物生长的影响
农作物对降水存在类似倒U型曲线的敏感性关系。当降水严重不足时，农作物对水分的需求得不到满足,会出现干旱症状,从而影响作物的正常生长;当降水量增加到一定范围内,加上温度及光照的配合,作物得以茁壮成长;当出现连续大雨、降水量超过一定范围时,又会对作物产生不利的影响。在开花期出现阴雨会影响作物授粉,造成落花落果;长期阴雨还会诱发病害;降水量过多会造成农田渍害,严重时作物会被淹死。农作物各生育阶段对水分的需求是不同的,对水分的敏感性也不一样,也就是说敏感临界点和敏感性曲线的峰度都会发生变动。作物对水分最敏感时期,即水分过多或缺乏对产量影响最显著的时期,称为作物水分临界期。
（三）气候变化对农作物光合作用的影响
二氧化碳是植物光合作用的底物，其浓度升高必然会对植物的光合作用产生重要影响。当二氧化碳浓度增加时，植物光合作用增强、光合时间延长、光能利用率提高、光补偿点明显下降，而此时气孔阻力增加、气孔导度减小、蒸腾速率减少、呼吸速率降低，使单位叶面积土壤水分耗损率降低，提高了植物水分利用效率，从而提高了植物避旱能力。
（四）气候变化对农作物生育期的影响
温度和二氧化碳浓度的升高，可使大多数植物开花提前几天不等，一些主要农作物如小麦、水稻、大豆等在高浓度二氧化碳条件下，均提前数天开花。
（五）气候变化对农作物生长的区域水热要素分布和土壤肥力变化的影响
气候变化，无论变暖还是变冷以及温室气体浓度变化，都将导致光照、热量、水分和风速等气候要素的量值和时空格局发生变化，势必对农作物的生长产生全方位、多层次的影响。光照、水分、热量等条件决定着区域生物量，气候因素变化通过光、热、水等要素变化影响土壤有机质、土壤微生物的活动和繁殖而影响土壤肥力，温度升高或降水量减少会减少土壤有机碳含量，降低土地资源的生产力；温度降低或降水量增加有利于土壤有机碳的增多，其中以温度变化对土壤有机碳的影响起主导作用。
三、气候变化影响的对策
【关键词】农业生态系统气候因子营养性能净光合作用速率
一、引言
全球气候变化是自二十世纪七，八十年代以来最吸引人类眼球的环境和科学问题之一，它引起了各国的环境科研学者和政府的重视。而气候变化是直接作用在农业生态系统，所以农业生态系统是气候变化的直接反应机制，然而以半干旱为主背景的我国西北地区，对气候变化的反应十分敏感，这是由于该地区特殊的水文和地理条件，所以西北地区对气候变化后的适应性能力十分有限，这样使得农作物受气候变化的影响会更加严峻，特别是对农业生态系统的经济损失巨大。本文在以往的各研究成果的理论基础之上，针对性地改变单方面的影响因子，模拟气候变化的影响因子加深对农作物生长规律的探讨，从而在原有的基础上系统地概括和综合气候变化对西北半干旱地区农作物的基本影响特征和规律，这对西北半干旱的农业生产活动具有十分明显的现实意义。
二、气候变化因子温度对农作物的影响
由于大气环境中有温室效应，而造成温室效应的气体主要集中在大气圈层对流层的下垫面，从而使靠近土壤圈的温度升高，在西北地区气温升高使农作物的生长周期发生了改变，以中国气象局定西干旱气象与生态环境试验基地春小麦为例，气候变化使春小麦的种植期平均提高了10d左右，使春小麦的生长周期缩短了11―42d，而当地的农作物由于对新环境的适应能力比较差，这从而直接影响农作物的产量在原有的基础之上减少了3.2--9.4。同时气候变化会造成农作物的营养性能降低，由于温度的变化使农作物对体内必须微量元素和痕量元素的吸收能力的影响，使农作物体内的金属元素的比例失调，这将直接导致西北半干旱地区农作物的营养性能水平下降。
三、气候变化对土壤水分的影响
由于实验地区的平均降水量都在500mm左右，而且降水多集中在夏秋两季，用Peman-monteith公式计算西北半干旱地区水分的蒸发率。由于太阳辐射强度大，光照强烈，光照日时间长，大气中的CO2浓度升高和大气环境温度的升高使土壤上层的水分的蒸发率会有明显的变化，从而直接影响农业生态系统的规律。通过对大气降水量和土壤的水分蒸发量的比较，发现在全年土壤水分属于负盈亏的状态，如果常年处于这种负盈亏的状态可能是半干旱土壤变为干旱土壤，所以气候变化对当地土壤的水分的影响不容小觑。
四、气候变化因子CO2浓度对农作物的影响
大气环境中的CO2浓度直接影响农作物的光合作用速率，在以往的科研结果的分析得出，一般情况下CO2浓度的升高会使光合作用速率提高，但在不同的生态环境中，由于一系列大气和土壤条件控制，农作物的增长速率不一。在模拟大气环境OTC试验（相同的气象背景不同的CO2浓度条件）中分析出，大气中的CO2浓度为780umolco2/mol左右比正常条件下CO2浓度400umolco2/mol的净光合作用速率提高1.5倍，叶绿素含量提高1.78倍左右，但是有大量的研究表明，大气环境中CO2浓度升高，在相对较短的时期内会使农作物的的净光合速率上升，但随着时间的推移，农作物的净光合作用速率将会恢复到原有的基础，甚至可能会有所下降，这可能是光合驯化的的作用，导致农作物体内的叶绿素的核酮糖二磷羟化酶（rubisco）活力下降以及光合作用产物的“源―库”平衡受到破坏，所以CO2浓度的变化可以破坏农业的生态平衡。同时CO2浓度的升高，会使农作物的营养性能的降低，由于在环境中存在大量的CO2，而农作物的光合作用吸收环境中大量CO2，使农作物体能的营养C大量增加，而营养N在原有的基础上有所下降，这样使农作物体内的C/N比升高，从而是蛋白质含量降低，导致农作物的营养性能降低。
五、在气候变化下的农业生态的研究措施
（一）在现有的农作物的品种之中，培育优质，抗温性强的的品种进行选育培养，调整农业布局和提高复种指数，从而抗御气候变化带来的不良因子。
（二）在当地农业的基础设施之上，合理地发展现代化的农业基础设施。根据当地农作物在气候变化因子的条件下有助于最大产量化，可以合理的利用现代化的科技农业设备，根据试验地区农作物最佳生长客观需要，合理改变或调整环境气象条件，营造出一个生态循环条件从而有助于农作物的生长。通过改变生长环境来充分利用气候变化带来的有利因素。
（三）因为气候变化容易造成土壤中有机物质的加速分解，而植物在一定生长时期内对有机物质的吸收利用的能力有限，所以会造成土壤的肥力下降，所以在种植的应在土壤里施用有机肥料，保证土壤的有机肥力。
（四）由于在实验地区的当下农业种植模式是广种薄收，经营粗放，低投入，低产量和多品种的种植模式，我们可以在它现有的种植模式上增加重点经营，广种丰收的运营模式。
参考文献：
[1]王义祥，等，全球气候变化对农业生态系统的影响及研究对策，亚热带农业研究；1673-0925（2006）03-0203-06.
[2]崔读昌.气候变暖对我国农业生产的影响与对策[j].中国农业学报，199213（2）：16-201
[3]王春乙，白月明，等CO2浓度倍增对中国主要作物影响的试验研究[j].气象学报，1997，55（1）；86-96
[4]王润云，张强，杨兴国等。西北干旱区小麦对变暖的响应[j].气候变化研究进展，2005.9（特刊）；190-194
[5]范广州，陈丽芳等，西北干旱环境对全球气候变化可能影响的数值模拟，2004.
关键词中小城市；发展；气候环境；影响；变化趋势；河南南阳
中图分类号X321文献标识码A文章编号1007-5739（2012）03-0025-02
随着社会经济的发展，城市规模逐渐扩大，城市人口逐渐增多，人类活动对环境影响越来越明显，硬地的大量增加改变了城市原有的地―气间能量、物质的交换过程[1-2]，燃料的大量使用、有害气体和粉尘的释放以及生产生活中排放的人为热等都毋庸置疑地改变了下垫面环境[3]，从而对该地区原有的区域气候状况产生影响，形成一种与城市周围不同的局地气候―城市气候。
南阳市三面环山，南部开口的马蹄形盆地，素称南阳盆地。南阳古称宛，位于河南省西南部，与湖北省、陕西省接壤，因地处伏牛山以南、汉水之北而得名。全市辖10个县2个区和1个县级市，总面积2.66万km2，总人口1070万人。南阳素有“中州粮仓”之称，是全国粮、棉、油、烟集中产地。全市工业经济总量位居全省第2位。近40年来，城市化对局地气候的影响非常大，直接影响着人们的生活质量、生存环境与生产活动。本文从观测事实出发，对比分析城区、离城区较近的农业大县、离城区较远的山区县的年平均气温、年降水量、相对湿度、平均风速的变化规律，对进一步全面认识城市化对气候的影响具有十分重要的意义。
1年平均气温的变化趋势
受城市化进程影响最明显的一个气候要素是气温，气温也是研究气候变化重点关注的气象要素。从图1可以看出，南阳市的年平均气温呈普遍增暖的趋势，但增温的幅度存在差异。1995年后随着经济的快速发展温度迅速升高，南阳市的升温幅度明显高于唐河和桐柏，拥有部级森林公园的桐柏县升温幅度远远低于南阳市。从线性趋势来看南阳市的年平均气温随着过去40年中逐渐升高的趋势在未来可能仍然继续升高。
在水平方向上城市热岛强度与城市人口、城市规模、城市下垫面性质和几何形状、城市土地规划及当地自然地理条件等关系密切。随着南阳市近几十年城市建设的发展，水泥路面等下垫面、增加的建筑物、城市污染加剧等因素导致太阳辐射和散射增加，从而造成城区温度升高。随着城市人口的增加，化石燃料用量的大幅增加，也增加了大气中温室气体二氧化碳的浓度，工业耗能散热也加剧了城市热岛效应。
2年降水量的变化趋势
从图2可以看出，年降水量变化无统一的规律，南阳、桐柏、唐河的降水量都呈波动变化，但是生态环境保护较好的桐柏的趋势相对比较稳定。南阳的降水量变化基本上是波动增加的，这是由于随着城市化的加剧，局地环流受到影响，对降水形成产生一定影响。另外，热岛效应空气层结不稳定，易产生热力对流，增加对流性降水；城市工厂、汽车排放的废气中的凝结核也可以导致降水增加，形成了城市雨岛效应。由南阳年降水量的趋势可以看出，在未来几年其降水量可能还会上升。
3相对湿度的变化趋势
空气相对湿度主要受下垫面、季节、纬度高低等因素的影响，是衡量一个地区水汽丰沛程度的物理量，常被用于表示某时段、某地的干燥程度，也是影响一个地区人居环境质量的重要因素。在城市发展的同时，人为改变了城市的下垫面性质，虽然降水增多，但植物覆盖面积小，其自然蒸发和蒸腾量比较小，且城市的排水系统良好，降水后雨水很快流失，地面比较干燥，也就是说随着城市人类活动强度的增大，城市在逐渐变干。从图3可以看出，南阳、桐柏、唐河的相对湿度一直呈下降趋势，但南阳的相对湿度下降幅度高于唐河和桐柏。特别是近10年随着南阳经济的快速发展，其相对湿度下降幅度更大。
4平均风速的变化趋势
从图4可以看出，城市风速明显小于郊区县，但近年来随着城周郊区县经济的迅速发展，以及气象站附近建筑物的迅速崛起，郊区风速下降也非常明显，而作为山区的桐柏县由于近10年旅游业和工业的发展，其经济明显地增长，房地产业迅猛发展，导致桐柏气象站正在准备迁站。城市近地层风速的降低与街道的宽带和走向，城市建成区的范围、绿地和空地的面积和分布，建筑物的高度和密度等因素有关。随着城市的发展，下垫面粗糙程度增加，高层建筑物不断增高、增多，密度也不断增大，导致空气的流动受阻，空气水平运动的动能被消耗，从而导致城区年和月平均风速减少。
5结论
与郊区县相比，南阳市气候具有以下基本特征：一是热岛效应，人为的热源、城市下垫面特殊性质、由燃料产生的二氧化碳较多等原因造成城市气温明显高于郊区。二是雨岛效应，城市局地环流的影响导致城市降水不断增加。三是城市湿度较小，城市中、下垫面多为不透水的路面和建筑物，蒸腾量、蒸发量小。四是城市平均风速减小，城市高层建筑物密度较大以及下垫面粗糙度的增加，阻碍了空气流动，空气水平运动的动能被消耗，进而影响了平均风速。五是城市空气污染严重，化石燃料大量燃烧所释放的粉尘和有害气体[4-5]，导致空气中其他吸湿性核和尘埃较多，风速减小又使得城市易形成雾、云。此外，严重的光污染、大气污染、声环境质量恶化、电磁污染、白色污染等构成了城市新生的环境问题[6]。
6参考文献
[1]周淑贞，束炯.城市气候学[M].北京：气象出版社，1994.
[2]吴兑，邓雪娇.环境气象学与特种气象预报[M].北京：气象出版社，2001.
[3]沈清基.城市生态与城市环境[M].上海：同济大学出版社，1998.
[4]何建坤.中国的能源发展与应对气候变化[J].中国人口资源与环境，2011，21（10）：40-48.
1材料与方法
1.1资料来源选取呼伦湖湿地区域所在地区的呼伦贝尔市新右旗、新左旗和满洲里市1961-2010年的逐月平均气温、降水、蒸发量、风速、大风日数、沙尘暴日数、界限积温等观测资料，并以3个气象站点算术平均值代表呼伦湖湿地区域的气候资料序列；呼伦湖区域1959-2008年的各月径流量、水位资料来源于阿拉坦额莫勒水文站、坤都冷水文站和甘珠花水文站（1961-1967年）及呼伦湖水产环保研究所和中国水利水电设计院观测资料；地上生物量资料来源于新右旗、新左旗、呼伦沟、乌兰诺尔、嘎拉达白辛和拴马桩6站2004-2009年观测资料，湿地的贝尔湖核心区、双山子核心区、缓冲区、实验区2009-2011年抽样监测资料和调查资料及呼伦湖国家自然保护区管理局定位观测资料。
1.2分析方法近年来，国内外研究生态系统气候生产潜力的方法较多，众多的方法大致分为4类:实际测量法、数学相关法、生理生态学法、半理论半经验法[11-13]。经文献比较和试验研究[14-16]认为迈阿密模型以及建立在迈阿密模型基础上的TharnthwaiteMemorial模型和筑后数学模型应用广泛。因此，本文采用迈阿密模型和TharnthwaiteMemorial模型相结合的方法计算呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力，分析其变化特征及气候变化对其产生的影响。式中,T为年平均气温(℃),R为年降水量(mm)，V为年平均实际蒸散量（mm），e取2.7183；MT、MR、MV分别表示由年平均气温、年平均降水量和年平均实际蒸散量决定的干物质的产量，单位：kg•hm-2•a-1。在迈阿密模型(1)~(3)式中V可用式V=1.05R/[1+(1.05R/L)2]1/2计算，L为年平均最大蒸散量，可用L=300+25T+0.05T3计算。采用(1)~(3)式同时估算某地植物气候生产力时,需用Liebig定律取三者中较低值做标准值（M）。M为湿地区域植物气候生产潜力。
2结果与分析
2.1呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力及变化分析根据迈阿密模型(1)~(3)式,分别计算湿地区域植物气候资源生产潜力，得到由多年平均气温、降水量、蒸散量所确定的湿地区域植物气候生产潜力（图2）。从图2可知，50年来呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力变化趋势总体为下降趋势，有一个峰值时段和两个谷值时段，分别为1970-1990年和1961-1969年、1991-2010年，减少的气候倾向率为每10年157.7kg•km-2。50年来呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力平均值为4866.2kg•km-2；最大值为7415.9kg•km-2，出现在1998年；最小值为2670.4kg•km-2，出现在2001年，而1998年和2001年也是该区域降水量50年来出现的最多值和最少值，可以看出，呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力对降水量变化非常敏感，进而体现了该区域暖干化是制约气候生产潜力的真正原因[17-20]。为了分析湿地区域气候资源的利用状况，可以用呼伦湖湿地区域植物的实际生产力（地上生物量多年平均值）与呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力的百分比（B）表示气候资源生产潜力的利用率，公式为:B=（实际生产力/气候生产潜力）×100%，地上生物量实际生产力用新右旗、新左旗、呼伦沟、乌兰诺尔、嘎拉达白辛和拴马桩6站2004-2009年观测资料，湿地区域4个核心区2009-2011年植物抽样监测资料和调查资料及呼伦湖国家自然保护区管理局定位监测资料计算。利用率（B）为40.3%（1962kg•km-2/4866kg•km-2），表明现实的生产力远未达到气候生产潜力，约有近60%的潜力可以开发。利用率（B）较小主要是受到两方面的限制:一是现有的生态保护资金，修复技术投入及管理水平还比较落后,二是降水的季节分配不均且变率大,该区约70%~86%的降水集中在7、8月份，干旱灾害频繁,植被退化迅速。因此,提高气候资源利用率的有效途径是：加大对该区生态保护利用的物资、科技投入,改善生态环境条件,积极实施人工增雨、节水灌溉工程,降低干旱灾害发生的频率。
2.2湿地区域植物气候生产潜力对气象水文因子的响应
2.2.1湿地区域植物气候生产潜力与气象水文因子的关系选取呼伦湖流域降水量、气温、大风和沙尘暴等12个气象资料序列及径流量、水域面积和水位3个水文资料序列，与呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力做相关统计分析（表1）。在15个气象水文因子中有年蒸散量、年降水量、生长季径流量、春季大风日数、水位、春季平均风速、年大风日数、水域面积8个因子达到显著性检验（P＜0.150~0.001），上述8个因子的排序也是与湿地区域植物气候生产潜力相关程度由大到小的排序。综上分析可知，限制呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力重要因子是水分，说明该区域干旱比较严重；湿地区域植物气候生产潜力与春季大风日数、春季平均风速、年大风日数呈密切的正相关，意义在于呼伦湖湿地区域处于大兴安岭西北部，东南暖湿气流受大兴安岭阻挡越山困难，导致呼伦湖湿地区域降水量较少，所以只有风速大、大风日数多该区的降雨量才随之增加，对于该区来说，这一点比风速大、大风日数多导致的蒸发量加大重要的多；而表征热量的气候因子对湿地区域植物气候生产潜力影响不大，该区植被为草原植被，生长季较短，且该区域气温呈明显的上升趋势，热量可以完全满足其生长发育的需求。总体证明了该区域暖干化是制约植物气候生产潜力的重要原因。
2.2.2气象水文因子对湿地区域植物气候生产潜力的影响年平均气温对呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力影响。分析图3可知，50年来气温升高趋势明显，进入20世纪90年代以后，气温升高幅度更大，气候倾向率第10年为0.3℃。表1和图3表明，气温与呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力存在反相关关系，相关系数为0.085，没有通过显著性检验，说明该区的热量可以完全满足其植被生长发育的需求，但是，气温与呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力还存在着一定的定量关系，即年平均气温每升高1℃，气候生产潜力减少87.6kg•hm-2。年降水量和年蒸散量对呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力影响。分析图4-5可知，50年来降水量和年蒸散量减少趋势明显，进入20世纪以来，降水量和年蒸散量减少幅度更大，气候倾向率每10年分别为10、3.4mm。随着年降水量减少幅度加大，对呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力影响更加显著，年降水量与呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力存在明显的正相关，相关系数高达0.953（表1），达到极显著水平（P＜0.001），年降水量每增加10mm，气候生产潜力增加112.3kg•hm-2。蒸散量与年降水量对呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力影响完全一致，蒸散量是指一个地区土壤蒸发和植物蒸腾的总耗水量，而本文的蒸散量是反映降水量和气温的匹配关系的计算量，同蒸发量有本质的区别，蒸散量大说明降水量多，可供土壤蒸发和植物蒸腾的水分充足，干旱地区这种关系更明显。因此，蒸散量与呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力存在明显的正相关，相关系数高达0.988（表1），达到极显著水平（P＜0.001），年蒸散量每增加10mm，气候生产潜力增加285.6kg•hm-2。生长季径流量和水位对呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力影响。分析图6-7可知，50年来生长季径流量和水位减少趋势明显，二者变化位向变化一致，变化幅度很大，气候倾向率每年及每10年分别为2.7×10，进入20世纪以来，生长季径流量和水位减少幅度更大，同时进入了降低通道之中。呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力随着生长季径流量和水位减少幅度加大，受到的影响更加显著。表1和图6、图7表明，生长季径流量与呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力存在明显的正相关，相关系数为0.487，达到极显著水平（P＜0.001），生长季径流量每增加1×10候生产潜力增加369.1kg•hm-2；水位与呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力存在明显的正相关，相关系数为0.236，达到显著水平（P＜0.05），水位每增加1m，气候生产潜力增加224.7kg•hm-2。这一点与蒸散量、年降水量对呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力影响完全一致，证明呼伦湖湿地区域植物水分是限制气候生产潜力多少的重要因子，也印证了该地区干旱比较严重。
2.2.3气象水文因子协同作用对湿地区域植物气候生产潜力的影响上述分析是单因子对湿地区域植物气候生产潜力的影响，而实际上影响湿地区域植物气候生产潜力的主要因子是气象水文因子的组合。以年降水量（x1）、年平均气温（x2）、年蒸散量（x3）、生长季径流量（x4）和水位（x5）为自变量，以呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力为因变量（M），应用多元回归拟合，结果复相关系数为-0.997,通过了极显著的信度检验（P＜0.001）。回代拟合平均相对误差为1.6%，预测模拟的平均相对误差为2.1%，模拟效果很好。方程为：分析回归方程的综合关系为:年蒸散量与年平均气温、年降水量、生长季径流量和水位对湿地区域植物气候生产潜力的贡献相反，随其同时减少或增加，湿地区域植物气候生产潜力变化率增加或减少149.7kg•hm-2。可以看出，呼伦湖湿地区域植物气象水文因子的匹配并不理想，暖干化趋势依然是制约该区光能利用率低下的重要原因。
关键词气象变化；农业生产；影响；应对措施；新疆新和
中图分类号S42文献标识码A文章编号1007-5739（2014）03-0260-01
农业生产需要一定的气候条件，一旦气候条件发生变化，尤其是大范围内的气候变化，则会给当地农业生产造成很大危害[1-3]。为此，要加强气象研究，认识其重要性，高度重视气象变化对农业生产造成的危害，根据各种气象灾害的危险性采取有针对性的应对措施，有效避免或降低气象问题对农业造成的危害。气象问题对新和县农业生产发展有很大影响，给农业生产带来不可估量的经济损失。例如，气候变化会导致热量资源和降水量分布不均匀，甚至导致干旱、高温、强降水等气象灾害，给农业生产造成了很大影响，限制了新和县农业生产的发展，给新和县农业生产造成较大隐患，是农业生产中的不稳定因素[4-5]。
1新和县气象状况分析
1.1总体气候特征
新和县位于天山南麓，塔里木盆地北缘，东隔渭干河与库车县相望，北隔勤格山与拜城县相邻，南连沙雅县。属大陆性暖温带干旱气候，热量丰富，光照充足，降水稀少，夏季干热，冬季干冷，气温的年较差比较大。
1.2历年气候状况
1981―2010年30年平均气温11.3℃，气候呈现增暖的趋势。极端最高气温为40.5℃，极端最低气温为-25.1℃；≥35℃日数平均为8.3d，≤-15℃日数为7.0d。年日照时数为2905.8h，年平均相对湿度54%，年蒸发量为1904.7mm，历年≥0℃积温为4570.6℃，≥15℃积温为3473.4℃，≥20℃积温为2263.4℃，历年平均沙尘暴日数为2.8d，扬沙日数23.9d，浮尘日数72.0d，大风日数为7.0d，最大冻土深度为73cm，最大积雪深度为14cm，年极大风速为23.6m/s。历年开春期平均为2月24日，入冬期平均为11月24日。
1.32012年与历年气候状况对比
通过分析2012年新和县的气象状况发现，新和县各个月份的气象差距很大，降水主要集中在7―8月，降水分布极不均匀；各个月份的温度差别非常大，冬季最低温度达到-20℃以下，对农业生产不利。气象状况的对比分析，可以从气温的月变化、降水的月变化和降水的季节变化等几个方面来进行。通过分析1981―2010年30年和2012年的气象地面资料发现，与之前30年相比，新和县2012年的最高气温和最低气温都升高，这表明该地区的年气温小幅升高；月降水方面，各月的月降水量差异缩小，各月份的降水量都比较少，这表示该地区的干旱程度加剧。此外，与前30年相比，新和县气温不稳定状况进一步加剧，气象条件不稳定状况进一步恶化。
2新和县气象变化对农业生产的影响
气候变化将会给新和县的农业生产带来不小的影响，主要表现在以下3个方面：一是使农业生产的不稳定性增加，产量波动加大；二是带来农业生产布局和结构的变动；三是引起农业生产条件的改变，农业成本和投资大幅度增加。
近年来，新和县年降水量越来越少，这给当地农业生产带来较大困难。新和县属于干旱半干旱地区，年降水量历来偏少，不能满足农业发展用水的需要，随着降水量的进一步减少，新和县农业生产的不稳定性将会增加，农业的产量波动会加大。通过分析新和县最近几年的气候状况可以发现，该地区夏季干旱程度明显增加，气温的月变化较之以前也发生较大变化，主要表现为气温上升。气温上升，干旱程度加剧，从而影响新和县农业生产的布局和结构，主要是农业种植物的改变。通过以上2个方面的分析可知，气候条件的变化将给新和县的农业生产带来的2个方面的影响，一方面是使其农业生产的不稳定性增加，另一方面是将改变该地区的农业生产的布局和结构。因此，为了稳定农业生产，促进农业生产的发展，需要加大对农业生产的投资，避免出现农业生产成本增加、农业生产效益下降的情况。
3应对措施
3.1积极转变农业气象服务理念
随着社会经济的快速发展，农业生产的经济结构也发生巨大的变化，要在结合区域特点和地域优势的基础上，建立多元化的农业经济形式，促进我国农业生产的发展。为此，要将农业气象服务工作不断细化，促进农业气象服务工作的标准化、科学化和规范化，使农业气象服务工作符合地域发展特点，符合当地农业生产的实际需要。整合农业气象服务工作的各种资源，树立服务观念，不断强化服务意识，不断创新工作内容和工作方法，树立“为农服务”的工作理念，以适应新时期气候变化的要求[6]。
3.2健全完善气象灾害监测预警和应急服务体系
鉴于近年来新和县气象灾害频发的现状，新和县农业有关部门要结合本地区的气候特点，满足气象灾害监测和预警的需要，建立健全气象灾害的监测和预警体系，并建立系统、科学、规范的农业气象灾害应急服务体系。具体说来，需要从以下几个方面抓起：一是相关农业部门要高度重视关键地区、关键时期的气象预报工作，对当地气象变化情况分为长、中、短3个阶段进行预报，使气象灾害监测和预警工作更加的准确、全面、及时。二是做好与国土资源部门的协调与沟通工作，对地质灾害进行精细化预报，尽可能减少地质灾害对农业生产的影响。三是强化部门之间的协调合作，构建气象信息资源的共享平台，为新和县农业生产发展提供气象信息支持，有效防范气象灾害。四是建立健全乡镇村农业气象服务体系，加大农村气象灾害预警体系建设，通过建设乡镇气象信息服务站的方式，为农民群众及时传递气象信息，并提出具体的制度意见与建议，为农业增收、农民增产提供保障。
3.3积极开发与利用现代化气象服务技术
随着科学技术的快速发展，很多现代化的科学技术手段已应用于气象服务工作中，提高了气象服务工作的效率与水平。为此，相关部门要加大技术投入力度，积极引进与推广GIS、GPS、RS等气象信息技术系统，开发和利用新型的技术手段为农业发展服务。此外，要加大对相关人员的培训与教育力度，提高相关人员的专业能力与职业素质，更好地为农业生产的发展服务。
4参考文献
[1]褚超.气象灾害对农业生产的影响及对策探析[J].科技致富向导，2013（21）：418.
[2]潘根兴，高民，胡国华，等.气候变化对中国农业生产的影响[J].农业环境科学学报，2011（30）：8-16.
[3]朱乾根，林锦瑞，寿绍文.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000.
[4]周长江，薛新慧.克拉玛依冬季气候变化特征及其对设施农业的影响[J].沙漠与绿洲气象，2011，5（2）：50-53.