论文题目：基于多源融合数据的中国1979-2018年葡萄气候区划及风险防范技术集成研究
摘要：中国葡萄栽培面积和产量均居世界前列,研究葡萄气候区划与风险防范技术具有重要意义。本论文利用高分辨率多源融合网格气象数据,筛选葡萄气候区划指标和分区阈值,开展了1979-2018年中国葡萄精细化气候区划研究,分析了不同种类葡萄适宜种植区的时空变化特征,建立了葡萄灾害风险防范技术集成概念模型,为葡萄产业可持续发展和风险规避技术提供了科学依据。主要结论如下:（1）中国气象局陆面数据同化系统（CLDAS）制作的多源融合气温数据在中国区域具有较高的适用性,数据精度能够满足葡萄气候区划的需求。通过与全球陆面数据同化数据（GLDAS）和地面实测数据对比评估发现,CLDAS和GLDAS气温均能准确地描述中国区域气温的空间分布,而CLDAS可体现更多分布细节;在时间尺度上,CLDAS和GLDAS的气温均表现出明显的日变化和季节变化,且变化趋势与观测趋势基本一致,但CLDAS更接近观测值;在空间尺度上,CLDAS和GLDAS都能在全国分省尺度和站点尺度较好的表征中国区域气温变化情况,而CLDAS数据表现出更为详细的局部变化;在高海拔和高温情况下,CLDAS气温也具有较高的精度。（2）利用多源融合数据计算全国1979-2018年活动积温,并进行时空变化特征分析。活动积温在全国范围内分布不均匀,总体呈现由南向北逐渐递减的变化规律。其中,青藏高原大部和东北大兴安岭地区是中国热量资源最少的地区,新疆准格尔盆地和塔里木盆地是我国葡萄种植热量条件较好的地区。全国和各纬度区均随年份呈波动上升趋势,M-K突变检验表明全国区域的AAT（10）和AAT（0）在1998年后上升趋势显著。（3）利用多源融合数据计算全国1979-2018年无霜期,并进行时空变化特征分析。结果表明,初霜日呈现从北到南、从高原到平原、从山脉到平地逐渐延后的趋势,终霜日呈现出从北到南、从高原到平原、从山脉到平地逐渐提前的趋势,最终影响并导致我国范围内无霜期在大部分地区发生较为明显的延长。（4）利用多源融合数据计算全国1979-2018年潜在蒸散发（ET0）,并进行时空变化特征分析。由近40年平均潜在蒸散空间分布图可知,全国潜在蒸散发整体分布呈现出南方地区和西北地区高、东北地区和中西部地区低的空间分布格局。对干旱区ET0,1996年前呈现明显的下降趋势,1996年之后,又呈现升高趋势,其他三个区域的ET0,在1979-2018年表现为先波动中下降,后有所上升的趋势。通过通径分析计算发现,影响全国ET0的因子决策系数排列顺序为相对湿度（RH）＞平均气温（Tavg）＞风速（U2）＞太阳辐射（Rs）,其中,RH是ET0的主要决策因子。（5）利用多源融合数据计算全国1979-2018年干燥度,并进行时空变化特征分析。不同的年代际干燥度的空间总体分布相对稳定,不同的年代际干燥度的空间变化也呈现出一定的规律性,干燥度的变化趋势,无论是全国范围还是分区域的分析,都没有表现出类似无霜期和活动积温的变化趋势,在气候变化背景下,干燥度在近40年的总体变化呈现振荡反复。（6）选取生长季活动积温和无霜期作为热力指标,并排除极端低温区域,根据不同种类葡萄对水分的需求,将生长季干燥度作为水分指标,对生长季活动积温、生长季节无霜期和生长季干燥度三项指标进行栅格图层叠加,制作全国范围1980s、1990、2000和2010s四个十年际的高精度、细化到6.25公里级别的网格葡萄气候区划图。总体上,在中国范围内,1979-2018年间,适宜种植葡萄的区划呈现出明显的北移西扩,同时,适宜种植的葡萄种也由东亚葡萄更多的发展为欧亚种葡萄,丰富了可种植的葡萄种。（7）基于中国1979-2018年葡萄气候区划,可指导不同种的葡萄的栽培,但即使在适宜栽培区,偶发性、极端性的葡萄水旱灾害事件,对葡萄的生长发育也会有严重影响。通过建立葡萄水旱灾害风险防范技术集成模型,实现在葡萄适宜种植区发生极端灾害时,对不同来源的防灾减灾技术进行集成,进而使损失降到最小。相对于以往利用气象站点数据进行空间插值,本文选取多源融合数据作为气象输入,时间序列长、时空分辨率高、数据质量可靠,区划结果精准度有极大提高,对全国葡萄适宜栽培区进行了更加细致精确的分类,对葡萄栽培种的选择建议更有针对性。同时,针对适宜种植区偶发性极端葡萄水旱灾害过程,本研究初步探索葡萄水旱灾害风险防范技术集成手段,达到减损保产、提质增效的目的。
关键词：葡萄气候区划;水旱灾害;防灾减灾技术集成;多源融合气象数据
学科专业：生态学
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 影响葡萄生长的气象因素
1.2.2 影响葡萄生长的非气象因素
1.2.3 葡萄气候区划指标研究进展
1.2.4 葡萄气候区划气象数据研究进展
1.2.5 葡萄灾害风险防范技术研究进展
1.3 存在不足
第二章 研究方案
2.1 研究目标
2.2 研究内容
2.3 技术路线
2.4 研究数据
2.4.1 CLDAS多源融合网格气象数据
2.4.2 GLDAS多源融合网格气象数据
2.4.3 CMFD多源融合网格气象数据
2.4.4 全国气象站点逐小时气象数据
2.5 研究方法
2.5.1 CLDAS多源融合气温网格数据质量评估
2.5.2 活动积温计算
2.5.3 线性回归分析
2.5.4 Mann-Kendall突变检验方法
2.5.5 干燥度
2.5.6 经验正交函数分解
第三章 CLDAS多源融合气温数据在中国区域的适用性分析
3.1 时空分布特征比较分析
3.2 日时间序列比较
3.3 日循环比较分析
3.4 站点尺度比较分析
3.5 各省份结果比较分析
3.6 不同海拔高度的对比分析
3.7 日最高、日最低气温评估
3.8 讨论
3.9 小结
第四章 基于多源融合数据的1979-2018年全国活动积温时空变化分析
4.1 积温空间变化
4.2 不同纬度带积温时间变化
4.3 不同纬度带积温突变情况
4.4 讨论
4.5 小结
第五章 基于多源融合数据的1979-2018年全国无霜期分布时空变化分析
5.1 初、终霜日及无霜期变化特征分析
5.1.1 初霜日
5.1.2 终霜日
5.1.3 无霜期
5.2 讨论
5.3 小结
第六章 基于多源融合数据的1979-2018年全国潜在蒸散发时空变化分析
6.1 年平均潜在蒸散空间分布特征
6.2 季节平均潜在蒸散空间分布特征
6.3 年代际平均潜在蒸散空间分布特征
6.4 潜在蒸散影响因子分析
6.5 讨论
6.6 小结
第七章 基于多源融合数据的1979-2018年全国干燥度时空变化分析
7.1 干燥度时空分布特征分析
7.2 讨论
7.3 小结
第八章 基于多源融合数据的1979-2018年全国葡萄气候区划时空变化分析
8.1 区划指标阈值确定
8.1.1 生长季活动积温AAT阈值
8.1.2 生长季无霜期FFP阈值
8.1.3 干燥度DI阈值
8.1.4 葡萄气候区划方法
8.2 葡萄气候区划空分布特征分析
8.3 讨论
8.4 小结
第九章 葡萄水旱灾害风险防范技术集成研究
9.1 最优控制理论在葡萄连阴雨灾害防范模型构建中应用
9.2 葡萄减损保产提质增效技术集成应用案例分析
9.3 讨论
9.4 小结
第十章 结论与展望
10.1 主要研究结论
10.1.1 多源融合气温数据在中国区域的适用性分析
10.1.2 基于多源融合数据的1979-2018年全国活动积温时空变化分析
10.1.3 基于多源融合数据的1979-2018年全国无霜期分布时空变化分析
10.1.4 基于多源融合数据的1979-2018年全国潜在蒸散发时空变化分析
10.1.5 基于多源融合数据的1979-2018年全国干燥度时空变化分析
10.1.6 基于多源融合数据的1979-2018年全国葡萄气候区划时空变化分析
10.1.7 葡萄水旱灾害风险防范技术集成初步研究
10.2 创新点
10.3 不足与展望
参考文献
致谢
作者简历