气候指标

农业气候指标的种类、形式多种多样。有表征农作物正常生长发育和产量形成的农业气候指标，表征农作物出现生长不正常、遭受危害或发 生明显减产的农业气候灾害指标和表示农作物或生产过程的节奏规律的农业气候指标等。所有这些指标，主要用光、热、水等基本气候要素值为其表达形式。 因此，又可分为光能指标、热量指标、水分指标三类。 光能指标主要形式有:日照时数、日照百分率、太阳总辐射、光合有效辐射和农田群体摄取的太阳辐射量等。 热量指标主要形式有:日平均气温稳定通过各种农业界限温度(0℃、5℃、10℃、15℃等)的初终日期、持续日数和积温以及春(或秋)季各界限温度初(终)日 期间的间隔日数等。利用这些指标，可以评定地区不同类型作物的可能生长期到来和结束的迟早、可能生 长期的长短、可利用的总热量以及春秋期增温和降温的速度。结合作物的相应指标，便能评定地区热量资源对农业的利弊程度。 中国中纬度温带地区大多数作物生长期与日平均气温大于10℃的时期大致相当，以往10℃指标应用甚广，近年来，为充分挖掘地区气候资源，并考虑越冬作物的生育状况，多采用日平均气温大于。℃期间日数和积温以反映地区可能生长季长度和热量资源。积温由温度强度和持续时期两者构成，但积温相同的两地，其温度强度和持续时期可以不同。温度年、日变化有差异;同样，两地日平均气温大于10℃持续日数相 同，初、终霜冻出现的迟早可有差异。因此，积温指 标有时单独可表达一地的热量资源，有时还要辅以其他热量指标，如最热月平均温度、初终.霜冻日期等，才能正确评价地区热量条件。此外，在评定越冬条件时常用最冷月平均气温、年极端最低气温及其多年平 均值、负积温、积雪日期、积雪深度等指标(见积温 和农业界限温度)o 水分指标主要形式有:大气降水量、土壤湿度 和有效水分储存量及湿润度(或干燥度)、水分盈亏(降水量与可能蒸散量之差)、蒸散差(可能蒸散量与实际蒸散量之差)、相对蒸散(实际蒸散量与可能蒸散量之比)等。以上指标除大气降水外，都考虑到水分收入和支出两个方面。应用以上指标对比作物需水量指标， 便能评定地区农业水分供应状况。

①平行观测资料对比分析法。包括一般农业气象观测和分期播种、地理播种、小气候播种等田间试验及人工模拟试验所取得的资料进行统计检验，反复验证，逐步归纳，求得指标。 ②调查分析法。总结群众有关农业气象和农业气候经验，结合气候资料进行对比分析，求算农业气候指标。 运用此法需因时、因地、因条件制宜地验证经验的适用范围和程度，才能得出确切的指标。③作物产量气候因子分析法。首先，影响农业产量最主要的是气象条件和农业技术水平。除去由于技术水平的变化所引起的产量变化，可显出气象条件对产量的影响。第二， 影响农业产量的气候因子中，有起主导作用的关键因子和关键时期。明确关键时期与关键因子，便能有针 对性地求得相应的指标。④作物分布区域与分布界限 的气候分析法。可以认为，在当前农业技术水平下，作物分布现状基本上合理地利用了当地的气候资源。 因此，调查现有栽培作物的分布区域和分布界线，并将它们的产量、品质与当地气候资料结合起来进行分析，可以求得指标(见农业气候分析)。

气候指标是一定气候条件下的单项气候要素或多种气候要素综合的特征量。后者通常包括反映气候条件的主要要素热量和水分，泛称气候指数，如大陆度、干燥指数等。气候指标既是气候条件的定量表达方式，能反映某些气候现象，如表示某地受季风影响程度的季风指数；又是评价气候资源和灾害，进行气候区划，研究各类气候问题的必要数据和基础。

农业气象指标概念包含了农业气候指标内容，此时，农业气候指标也可称为农业气象指标。但狭义地 说，两者有明显差异。农业气象指标是指农业生产(或 农作物生长发育产量形成)与气象因子之间的定量关系，是由其本身特性所决定的，不受地区气候等环境条件的影响;而农业气候指标，则是在一定的农业技术水平下，反映作物与气候条件之间的数量关系，它因地区气候条件、生产水平不同而不同，不能随意搬用到条件差异较大的地区使用。同时，农业气候指标还包含了多年平均的概念。因此，为了提高农业生产的稳定性，农业气候指标常取一定保证率的指标值。

农业气候指标(agro-climate indices) 在一定气候条件和农业技术水平 下，表示农业生产对气候条件的要求和反应的气象参数特征值。可以是单因子，也可以是多因子综合特征值，如评定地区干湿 状况的干燥度(或湿润度)和以气温、日照时数表示的 水稻气候成熟度指数等。它是评定地区农业气候资源，分析农业气象灾害气候规律，进行农业气候区划以及 对农业技术措施进行气候论证的依据。

极端气候的气候指标有：极端温度、极端降水及其他指标。

极端气候极端温度

极端温度是指一天中观测到的气温最高或最低值超过一定界限的情况。其统计方法如下：

对一年中各月的每日观测项目中的最高温度和最低温度(逐日)，统计其最高和最低温度的平均值就得到各月平均最高温度和最低温度。

从一年的各月逐日观测项目中的最高温度和最低温度中挑出最大值和最小值即得到各月的绝对最高温度或绝对最低温度并记下其出现日期即得到绝对最高温度或绝对最低温度及其出现日期。因此，绝对最高温度或绝对最低温度，是指某一日、一月或一年中所仅仅发生的最高温度、最低温度。

年平均最高温度和最低温度，一般是指一年中最热月或最冷月的平均最高和最低温度。也有人统计其相应的平均温度。在历年的各月绝对最高温度或绝对最低温度及出现日期中，选出最大和最小值即作为极端最高(低)气温与其出现日期(年份日期)以同样的方法，对于地面温度也可求得上述相应的极端项目。例如，最高地面温度和最低地面温度(逐日)；平均最高地面温度和最低地面温度；绝对最高地面温度或绝对最低地面温度及其出现日期；年平均最高气温和最低气温；极端最高(低)地温与其出现日期(年份日期)等。

极端气候极端降水

极端降水是指日降水强度大，达到或超过1979/1980--2010/2011冬季日降水序列第90百分位的阈值、持续时间超过3天或不中断的大范围强降水现象。其统计方法如下：

对于某一地点或地区而言，首先应以该地逐日降水量记录资料为基础，从中挑选出各个月份的一日最大降水量及其出现日期；各个月份的最长连续雨日数；各个月份的最长连续无雨日数，也可就此挑选出各季(或年)的上述统计指标。这里需要注意的是，最长连续雨日数或最长连续无雨日数都是对所统计时期而言的“连续”，不能有“中断”。为了研究和业务需要，有时还要求对一段历史时期(多年)中的历年统计其相应的极端降水指标，比如，30年中的极端最大降水量及其出现日期(年份)；最长连续雨日数；最长连续无雨日数等。

极端气候其他指标

上述这些极端气候指标，都是从逐日气候资料记录中，经过极其简单的统计得到的。其他各种气候要素如风速风向、湿度、云量、日照时数与日照百分率、各种特殊天气日数(如沙尘暴、雾、冰雹、雷暴、积雪、霜日及其初终期与间隔日数等)的极端值也都可作类似的统计。各级气象部门一般都有现成的整编过的资料为用户提供。然而，为了研究气候变化，尤其是为了研究极端气候事件及其变化的需要，原有的常规观测项目中所能简单获取的极端气候指标，往往不敷需要。不但要从整体上增加项目的覆盖面，而且更应深刻揭示其内涵。

近年来由ETCCDMI所提供的极端气候指标体系的各种指数，共计27项。在这些指标中共有11项与降水有关，16项与温度有关。所有的极端气候指标都从气候变化的强度，频率，持续时间三个方面反映出温度和降水极端气候事件。在全部指标中只有Rnn可以由用户根据各区域不同而自行定义以外，基本上都可分为下列5大类：

极端气候百分位指数

百分位指数标志着某一参考时期的变量分布的极值端点。温度指标分别包括冷(暖)夜和冷(暖)日百分位指数，分别记为TX10p、TX90p和TN90p、TN90p，它们的抽样正是关于日最高和最低温度的最冷和最暖分位数，从而使我们能估计出极端温度变化的幅度；而降水指标则表示降水量落在第95百分位点(R95p)和第99百分位点(R99p)以上的可能性大小，由此能捕获一年中最极端的降水事件。

极端气候绝对指数

绝对指数标志着某一季节(或年、月)内的极大或极小值。其中，温度指标如日最高温度的某月极大值；日最高温度的某月极小值；日最低温度的某月极大值；日最低温度的某月极小值。降水指标如某一时期的一日或五日降水量的极大值(Rx1day或Rx5day)。

极端气候门限指数

门限指数标志着某温度或降水值落在某一固定的门限值以上或以下的日数。例如，每年的霜冻日数（FD），结冰日数，夏日数和热日数等。由于这些指标以固定门限为依据，所以其在全球各地并不都完全适用于所有气候状况。不过以往的研究已经证明，在20世纪后半叶，北半球中纬度地区的FD与日最低温度在零度以下的日数具有显著的相关变化趋势。而这些指标的变化对于社会和经济系统一般都具有深远的影响。

极端气候持续时间指数

这类指标定义为超越于某个暖、冷、湿、干或生长季长度、冰冻融解期的时间。这些指标大多是全球性的。例如，研究表明，根据FRICH等的定义，发现热浪持续指数(HWDI)有一倾向于零值的趋势(统计上不稳健)。这是由于FRICH等利用了5℃以上的门限值计算指标。这一门限值对许多地区来说是太高了。因为例如热带地区逐日温度变率很小。为了克服这一缺点，ETCCDMI提出了暖期持续指数(wSDI)利用基于门限的百分位数来定义。这一指标是以白天最高温度为依据而定，同时，我们也选取夜间最低温度持续时间作为冷期长度(CSDI)。此外，如CDD指数代表一年中的最长干期；CWD指数则代表一年中的最长湿期。在这类指数中还包括生长季长度(GSL)，不过这里仅代表北半球热带外地区。

极端气候其他指数

除上述四类以外的指标，同样对社会有显著影响。例如，总降水量(PRCP—TOT)，温度日较差(DTR)，日雨量强度(SDII)等。

指标概况

植物、植被、植物群落、土壤的类型以及它们的三度空间分布，都与气候因素有着密切的相关性。自19世纪以来，地理学家和植物学家就试图探寻这种关系。

植物地理气候指标涉及 3方面：①气候因素的性质，其量度及其在生物学上的重要性；②各植物种在遗传本质上对气候的需求和反应；③植被或生物群落与气候因素的特定关系，这不仅是个别种对气候反应的简单总和。

温度带和湿度带与植物的地理分布范围常常是密切相关的。例如许多植物种分布的垂直高度、纬度和大陆度的界限往往限于临界低温，地理界限与最冷月平均温度的等温线通常是对应的。又如，北半球寒温性针叶林带的北界或山地上限,通常与7月份平均温度为10℃的等温线一致；夏绿阔叶林带分布的北界或山地上限，则往往与1月均温0℃的等温线一致。但是由于植物和植被的分布不仅取决于气候，还取决于历史上的原因、生物或人为因素，植物或植被分布界限与等温线并非经常吻合。某种植物可能适应于某个气候区，但还来不及分布到那里，或由于生物竞争、地形障碍等原因而不存在于该地区，植物种的进化和植被的形成也常落后于气候变化。

W.P.柯本于20世纪前期提出过一个世界气候分类方案，以植物和动物名称来表征气候类型，每一种气候是根据气温和降水量来划分的。20世纪50年代以来，气候学家和植物地理学家趋向于以可能蒸散发 (PET)及其与同期降水量的比率──干燥度或湿润度，来确定植被与自然地理地带的界线。因为对于植物生长和分布真正有价值的是土壤中有效水分的数量，后者取决于蒸散发与降水的平衡或水热陆衡。英国H.L.彭曼1948年和1956年所提出的可能蒸散发计算方法最接近于实际。该方法除采用了平均温度和降水指标外,还考虑了日照、相对湿度和风速等影响蒸散发的因素，因而具有坚实的物理基础，受到广泛的采用。此外，苏联М.И.布德科1956年将气温和可利用的辐射能相联系作为可能蒸散发的量度；美国C.W.索恩思韦特以气温、纬度和日期为基础计算可能蒸散发和湿润指标；吉良龙夫1956年提出根据温暖指数和寒冷指数计算湿润度。1955年，H.瓦尔特根据H.A.高森的湿度指标(1955)所制订的生态气候图表，对表征一年中的干旱期及相应的植被类型提供了简明的图式，他据此确定了10个主要的植被－气候类型，得到广泛采用。L.R.霍尔德里奇1959年在哥斯达黎加根据年生物温度、可能蒸散发率和降水量划分了生命地带及相应的植被类型，则被认为是最好的植被气候分类方案之一。植物地理学和植物生态学对植被类型及其地理分布梯度的环境解释的研究，对植物地理的气候指标已有新的发展。2100433B