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气候变化对农业的影响已经成为全球关注的热点问题,尤其是作为粮食主产地的东北地区,受气候变暖的影响尤为显著。本文应用PRECIS区域气候模式模拟RCP4.5和RCP8.5温室气体排放情景下未来东北地区温度,降水以及相关农业气候资源指标的变化。本研究选取1961-1990年作为气候基准时段,用来检验模式的模拟能力和计算未来气候指标相对变化值的计算,同时将未来时段分为21世纪前期(2011-2040,2020s),中期(2041-2070,2050s)和后期(2071-2100,2080s)。本文采用概率密度订正的方法对PRECIS的原始输出的逐日温度、降水等资料利用概率分布进行偏差订正;使用密度分布函数呈现平均温度,最低温度、最高温度和降水量及湿日数概率的分布情况;采用五日滑动平均的方法计算农业气候资源指标;然后,对未来温度、年降水量及相关气候资源指标进行预估。本研究得到的主要结果有:(1)PRECIS对东北地区温度和降水的模拟能力较好,且对温度的模拟能力好于降水。就温度来说,PRECIS的模拟结果很好地呈现了温度从南到北逐渐降低的趋势,且经过概率订正后,模拟的偏差值得到了一定程度的抵消。21世纪温度增幅均呈现从南到北递增的趋势,其中最低温度升温最快,在RCP4.5情景下,三个温度的最高增幅分别达4.4 ℃,4.6 ℃和4.2 ℃以上,末期的升温趋势较中期的有所缓和,与RCP4.5情景下CO2浓度排放路径一致。在RCP8.5情景下,温度持续升高,末期达到最高值,平均温度、最低温度和最高温度的最大增幅分别为7℃以上,7.2℃以上和6.8℃以上,该温度的时间变化趋势与RCP8.5情景下CO2的浓度排放路径一致。(2)PRECIS能够很好地模拟出东北地区年降水量和湿日数的空间分布特征,整个区域降水量呈现从东南向西北递减的趋势,湿日数在长白山地区的增量大于其他地区。在RCP4.5情景下,降水增量在21世纪末期整个区域增加量集中在80180mm,长白山地区和辽宁南部的降水增加量最多达180mm以上;湿日数在末期增加925天,在吉林的西南部湿日数增加可达25天以上。在RCP8.5情景下,预计在21世纪末期,降水增量几乎都集中在160200mm,降水增量>200mm的地区较RCP4.5情景下有所扩大;湿日数增加天数也较RCP4.5情景下偏大,21世纪末期湿日数的增量集中在1525天。(3)未来农业热量资源指标的变化趋势与RCP4.5和RCP8.5情景下CO2浓度变化相对应。预计到21世纪末,≥10℃积温(AT10)较≥0℃积温(AT0)增加的多,增加量分别集中在12001700℃·d和6001700℃·d,且从南到北增加量呈递减趋势;在RCP4.5情景下,潜在生长季(PGS)增长天数较无霜期(FFP)偏多,而在RCP8.5情景下则相反,二者的增长天数分别集中在4065天和4555天;其中三江平原增加天数最多,其次为松嫩平原和辽河平原,由此可以看出较冷的地区增暖较快。(4)东北地区为我国的粮食主产区,气候变化与作物生长密切相关。未来水稻生育期内温度(Tmon)的变化与年平均温度的趋势一致,同时与RCP4.5和RCP8.5情景下CO2浓度排放路径相对应。到21世纪末期,RCP4.5和RCP8.5情景下,温度将分别增加3.6℃和6.3 ℃以上,且在三江平原地区增温幅度最大分别为4 ℃和6.3以上。同样地,生长季内降水与年降水增量的空间分布特征相似。预计到21世纪末期,三江平原、松嫩平原和辽河平原地区降水量将分别增加40100mm,60120mm和100140mm。因此可以看出,未来增温地区与降水量增加的地区不匹配。本文系统地评估了未来东北地区主要农业气候资源指标的时空变化,研究结果能够为农业调整作物种植结构和作物品种提供科学的依据,同时为采取相应的措施提高农作物产量提供科学支撑。