利用cgcm3.1模式预测未来不同气候变化情境下中国北方地区棉铃虫代数的发生趋势
摘要：本文选用cgcm3.1模式预测的2046-2065年间全球逐日最高、最低气温，结合棉铃虫发育的起点温度和完成一代所需的活动积温，预测了未来三种不同气候情景下，2046-2065年间中国北方地区各省棉铃虫的发生代数趋势。结果表明，相对于1981-2000年间棉铃虫的发生代数，新疆、甘肃、安徽、江苏、黑龙江、吉林的棉铃虫发生代数在2046-2065年间会普遍增加，可增加0.1-1.3代，宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南、河北、山东、辽宁的棉铃虫的发生代数普遍减少，可减少0.1-1代。在2046-2065年间，江苏和安徽的棉铃虫的平均发生代数最多，分别可达6.1代和5.8代；甘肃的棉铃虫的平均发生代数最少，可发生1.6代。高二氧化碳排放量对各地棉铃虫的发生代数的影响较大，低二氧化碳排放量对各地棉铃铃虫的发生代数影响较小。不同的气候情景对各地产生的增温效应不同，引起的棉铃虫的发生代数的变化也不同。未来棉铃虫发生趋势能够通过显著性检验的区域基本上集中于新疆西部、西北部、西南部和甘肃的河西走廊地区。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1引言1
1 资料与方法2
1.1 资料 2
1.2 方法 2
1.2.1 中国北方区域逐日平均气温2
1.2.2 统计棉铃虫发育代数2
2 结果与分析3
2.1 20462065年间中国北方地区各省棉铃虫的平均发生代数3
2.2 20462065年间中国北方地区各省棉铃虫的发生代数趋势4
2.2.1 a1b情景下棉铃虫的发生代数趋势4
2.2.2 a2情景下棉铃虫的发生代数趋势5
2.2.3 b1情景下棉铃虫的发生代数趋势5
2.3 棉铃虫发生代数趋势的显著性检验6
2.3.1 a1b情景下的显著性检验6
2.3.2 a2情景下的显著性检验7
2.3.3 b1情景下的显著性检验7
2.4 通过显著性检验区域的可信度分析8
3 讨论8
致谢9
参考文献9
r /> 利用cgcm3.1模式预测未来不同气候变化情景下
中国北方地区棉铃虫代数的发生趋势
引言
棉铃虫属鳞翅目夜蛾科实夜蛾亚科棉铃虫属，分布于北纬50°至南纬50°的亚洲、大洋州、非洲及欧洲各地。因其具有寄主范围广、繁殖潜能大、种群能远距离迁移和对环境适应能力强等特点，条件适宜时常大面积爆发成灾，造成棉花、玉米、花生、豆类、蔬菜、等的严重损失，其中以棉花遭受的损失最重。棉铃虫目前在我国各省均有发生，以黄河流域、长江流域两大棉区危害最重，如山东、河南、河北、山西、陕西、江苏、安徽、湖北、湖南、江西、四川、浙江等地区；西北内陆棉区的新疆、甘肃等省棉铃虫发生态势逐年提高。
农作物病虫害的发生发展除了受其自身的生物学特性影响外，还受到农作物品种、耕作栽培制度、施肥、灌溉水平等条件的制约，特别受气候条件的影响较大。研究表明，几乎所有大范围流行性、暴发性、毁灭性的农作物重大病虫害的发生、发展、流行都和气象条件密切相关。有关棉铃虫消长与气象条件的关系研究已有诸多报道。吴坤君等[19]认为棉铃虫发育速度与温度呈非线性关系；刘学义等[20]认为棉铃虫发生程度与降雨量密切相关；秦淑莲等[21]认为棉铃虫种群数量消长与北太平洋海温显著遥相关；王勤英等[22]提出气候变暖将导致棉铃虫发育速度加快、存活率和繁殖力提高，还影响棉铃虫的滞育率、种群数量和越冬基数，棉铃虫越冬界限将向北推移。棉铃虫是我国陕西、河北、山东、江苏等地棉花的主要虫害，在西北的新疆、甘肃等地区也开始有所发展。发生世代一般为每年4代，近年5代也时有发生，90年代以来发生趋势加重，是棉花减产的重要原因。棉铃虫作为植物虫害的优势种群，因其寄生范围广、繁殖潜力大、种群迁徙能力和对环境适应能力强等特点，常在条件适宜时大面积暴发成灾，使棉花、玉米等作物的品质与产量下降，年损失产量较大，对农作物生产构成严重威胁。因此，探究棉铃虫的发生与气候变化的关系，并预测未来的发生趋势以及可能发生的危害程度，对开展棉铃虫综合防治、及时施治具有重要意义。
1 资料与方法
1.1 资料
本文选用气候诊断与比较计划工作组开发的耦合模式比较计划（CMIP）第三阶段中的cgcm3.1模式（加拿大）所预测的全球20462065年间最高、最低气温的逐日气象资料，资料来自CMIP3网站（http://esg.llnl.gov.8080/index.jsp），其中包括了对三种不同气候情景下，全球未来温度的变化预测。三种气候情景分别为：a2情景，温室气体高排放，未来经济低速增长，技术改进，人口高增长；a1b情景，中度排放，未来经济高速增长，引进新技术，这些技术依赖于化石燃料和非化石燃料使用的平衡，人口中度增长；b1情景，低排放，人口增长方式与a1b相同，更加注重环境保护。资料的时间分辨率为24小时，空间分辨率在x方向共设置了128个格点，格点之间间隔2.8125°；y方向设置了64个格点，格点之间采取不均匀分布，起点为87.8638°W，终点为87.8638°E。
CMIP第三阶段（CMIP3）的研究包括了对过去和现在的气候强迫“真实”情景的反映，其气候诊断结果作为IPCC AR4科学研究的重要依据。所以其对未来气候状况的预测得到全球科学家的公认，资料具有很高的可信性，以此为依据，对20462065年间，中国北方地区棉铃虫的发生代数进行分析，其结果也具有较高的真实性和可信性。除此之外，棉铃虫发育的起点温度和完成一代所需的积温标准来自已经发表的文献中。
1.2 方法
1.2.1 中国北方区域逐日平均气温的获取
根据cgcm3.1模式所预测的20462065年间全球逐日最高、最低气温，利用GrADS软件编程截取中国北方地区（30°N以北）各个格点上的逐日最高、最低气温，并计算每个格点上的日平均气温。
1.2.2 统计棉铃虫发育代数
根据棉铃虫发育的起点温度阈值，逐年统计各个格点上满足条件的棉铃虫发育的活动积温。并依据棉铃虫完成一代所需的积温，计算各地每年棉铃虫的发生代数。
为了对各级行政区域棉铃虫发生代数有一个整体的了解，在1.2.2所分析的格点发生代数基础上，利用GrADS软件将格点化的棉铃虫发生代数叠加在中国各省行政区域图上，通过等权重区域平均的方法，获得各省逐年棉铃虫发生代数。同时分省统计20462065年的20年间，棉铃虫在各省的平均发生代数；在此基础上，以19812000年间的棉铃虫平均发生代数为基数，比较分析棉铃虫在20462065年间的代数变化情况和代数的变化趋势，并对各地的棉铃虫发生代数趋势的可信性进行显著性检验。
2 结果与分析
2.1 20462065年间中国北方地区各省棉铃虫的平均发生代数
图1所显示的20462065年各省棉铃虫的平均代数表明：江苏和安徽的棉铃虫的平均发生代数最多，分别可能达到6.1代和5.8代；甘肃、新疆、黑龙江的棉铃虫的平均发生代数相对较少，可能分别只发生1.6代、1.9代、1.9代；在a2气候情境下，即二氧化碳高排放情况下，新疆、安徽和江苏的棉铃虫的平均发生代数增加，甘肃和黑龙江的保持不变，其余省份的减少；在a1b气候情景下，即二氧化碳中度排放情况下，甘肃、河南、安徽、江苏、黑龙江和吉林的棉铃虫的平均发生代数增加，新疆的保持不变，宁夏、内蒙古、山西、陕西、河北山东及辽宁的减少；在b1气候情景下，即二氧化碳低排放量的情况下，甘肃、安徽、江苏、河北、黑龙江的棉铃虫的平均发生代数增加，吉林的保持不变，其余省份的减少。由上可得：随着二氧化碳排放量的增加，温度逐渐升高，使新疆、宁夏、陕西、山西、河北和山东的棉铃虫的发生代数增加，甘肃、内蒙古和黑龙江的棉铃虫的发生代数减少；在河南、安徽、江苏、吉林和辽宁，棉铃虫的发生代数不会随二氧化碳的排放量增大而增多或减少；故不同的排放情景在各地引起的增温效应存在差异。
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摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1引言1
1 资料与方法2
1.1 资料 2
1.2 方法 2
1.2.1 中国北方区域逐日平均气温2
1.2.2 统计棉铃虫发育代数2
2 结果与分析3
2.1 20462065年间中国北方地区各省棉铃虫的平均发生代数3
2.2 20462065年间中国北方地区各省棉铃虫的发生代数趋势4
2.2.1 a1b情景下棉铃虫的发生代数趋势4
2.2.2 a2情景下棉铃虫的发生代数趋势5
2.2.3 b1情景下棉铃虫的发生代数趋势5
2.3 棉铃虫发生代数趋势的显著性检验6
2.3.1 a1b情景下的显著性检验6
2.3.2 a2情景下的显著性检验7
2.3.3 b1情景下的显著性检验7
2.4 通过显著性检验区域的可信度分析8
3 讨论8
致谢9
参考文献9
r /> 利用cgcm3.1模式预测未来不同气候变化情景下
中国北方地区棉铃虫代数的发生趋势
引言
棉铃虫属鳞翅目夜蛾科实夜蛾亚科棉铃虫属，分布于北纬50°至南纬50°的亚洲、大洋州、非洲及欧洲各地。因其具有寄主范围广、繁殖潜能大、种群能远距离迁移和对环境适应能力强等特点，条件适宜时常大面积爆发成灾，造成棉花、玉米、花生、豆类、蔬菜、等的严重损失，其中以棉花遭受的损失最重。棉铃虫目前在我国各省均有发生，以黄河流域、长江流域两大棉区危害最重，如山东、河南、河北、山西、陕西、江苏、安徽、湖北、湖南、江西、四川、浙江等地区；西北内陆棉区的新疆、甘肃等省棉铃虫发生态势逐年提高。
农作物病虫害的发生发展除了受其自身的生物学特性影响外，还受到农作物品种、耕作栽培制度、施肥、灌溉水平等条件的制约，特别受气候条件的影响较大。研究表明，几乎所有大范围流行性、暴发性、毁灭性的农作物重大病虫害的发生、发展、流行都和气象条件密切相关。有关棉铃虫消长与气象条件的关系研究已有诸多报道。吴坤君等[19]认为棉铃虫发育速度与温度呈非线性关系；刘学义等[20]认为棉铃虫发生程度与降雨量密切相关；秦淑莲等[21]认为棉铃虫种群数量消长与北太平洋海温显著遥相关；王勤英等[22]提出气候变暖将导致棉铃虫发育速度加快、存活率和繁殖力提高，还影响棉铃虫的滞育率、种群数量和越冬基数，棉铃虫越冬界限将向北推移。棉铃虫是我国陕西、河北、山东、江苏等地棉花的主要虫害，在西北的新疆、甘肃等地区也开始有所发展。发生世代一般为每年4代，近年5代也时有发生，90年代以来发生趋势加重，是棉花减产的重要原因。棉铃虫作为植物虫害的优势种群，因其寄生范围广、繁殖潜力大、种群迁徙能力和对环境适应能力强等特点，常在条件适宜时大面积暴发成灾，使棉花、玉米等作物的品质与产量下降，年损失产量较大，对农作物生产构成严重威胁。因此，探究棉铃虫的发生与气候变化的关系，并预测未来的发生趋势以及可能发生的危害程度，对开展棉铃虫综合防治、及时施治具有重要意义。
1 资料与方法
1.1 资料
本文选用气候诊断与比较计划工作组开发的耦合模式比较计划（CMIP）第三阶段中的cgcm3.1模式（加拿大）所预测的全球20462065年间最高、最低气温的逐日气象资料，资料来自CMIP3网站（http://esg.llnl.gov.8080/index.jsp），其中包括了对三种不同气候情景下，全球未来温度的变化预测。三种气候情景分别为：a2情景，温室气体高排放，未来经济低速增长，技术改进，人口高增长；a1b情景，中度排放，未来经济高速增长，引进新技术，这些技术依赖于化石燃料和非化石燃料使用的平衡，人口中度增长；b1情景，低排放，人口增长方式与a1b相同，更加注重环境保护。资料的时间分辨率为24小时，空间分辨率在x方向共设置了128个格点，格点之间间隔2.8125°；y方向设置了64个格点，格点之间采取不均匀分布，起点为87.8638°W，终点为87.8638°E。
CMIP第三阶段（CMIP3）的研究包括了对过去和现在的气候强迫“真实”情景的反映，其气候诊断结果作为IPCC AR4科学研究的重要依据。所以其对未来气候状况的预测得到全球科学家的公认，资料具有很高的可信性，以此为依据，对20462065年间，中国北方地区棉铃虫的发生代数进行分析，其结果也具有较高的真实性和可信性。除此之外，棉铃虫发育的起点温度和完成一代所需的积温标准来自已经发表的文献中。
1.2 方法
1.2.1 中国北方区域逐日平均气温的获取
根据cgcm3.1模式所预测的20462065年间全球逐日最高、最低气温，利用GrADS软件编程截取中国北方地区（30°N以北）各个格点上的逐日最高、最低气温，并计算每个格点上的日平均气温。
1.2.2 统计棉铃虫发育代数
根据棉铃虫发育的起点温度阈值，逐年统计各个格点上满足条件的棉铃虫发育的活动积温。并依据棉铃虫完成一代所需的积温，计算各地每年棉铃虫的发生代数。
为了对各级行政区域棉铃虫发生代数有一个整体的了解，在1.2.2所分析的格点发生代数基础上，利用GrADS软件将格点化的棉铃虫发生代数叠加在中国各省行政区域图上，通过等权重区域平均的方法，获得各省逐年棉铃虫发生代数。同时分省统计20462065年的20年间，棉铃虫在各省的平均发生代数；在此基础上，以19812000年间的棉铃虫平均发生代数为基数，比较分析棉铃虫在20462065年间的代数变化情况和代数的变化趋势，并对各地的棉铃虫发生代数趋势的可信性进行显著性检验。
2 结果与分析
2.1 20462065年间中国北方地区各省棉铃虫的平均发生代数
图1所显示的20462065年各省棉铃虫的平均代数表明：江苏和安徽的棉铃虫的平均发生代数最多，分别可能达到6.1代和5.8代；甘肃、新疆、黑龙江的棉铃虫的平均发生代数相对较少，可能分别只发生1.6代、1.9代、1.9代；在a2气候情境下，即二氧化碳高排放情况下，新疆、安徽和江苏的棉铃虫的平均发生代数增加，甘肃和黑龙江的保持不变，其余省份的减少；在a1b气候情景下，即二氧化碳中度排放情况下，甘肃、河南、安徽、江苏、黑龙江和吉林的棉铃虫的平均发生代数增加，新疆的保持不变，宁夏、内蒙古、山西、陕西、河北山东及辽宁的减少；在b1气候情景下，即二氧化碳低排放量的情况下，甘肃、安徽、江苏、河北、黑龙江的棉铃虫的平均发生代数增加，吉林的保持不变，其余省份的减少。由上可得：随着二氧化碳排放量的增加，温度逐渐升高，使新疆、宁夏、陕西、山西、河北和山东的棉铃虫的发生代数增加，甘肃、内蒙古和黑龙江的棉铃虫的发生代数减少；在河南、安徽、江苏、吉林和辽宁，棉铃虫的发生代数不会随二氧化碳的排放量增大而增多或减少；故不同的排放情景在各地引起的增温效应存在差异。
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