珠江流域干旱时空变化的经验诊断分析

根据1961～2011年珠江流域多时间尺度标准化蒸散发指数(SPEI),应用旋转经验正交函数分解、趋势和突变检验、小波谱与小波全域相干谱分析等方法,分析珠江流域该时期干旱空间分布与时间变化特征。结果显示:1)干旱空间分布与时间变化差异明显,20世纪70年代以来干旱发生事件持续增多,21世纪以来珠江流域中旱、重旱事件、干旱历时和强度都显著加大,秋旱尤为突出;2)根据SPEI的REOF时空分解,可将珠江流域划分成6个空间模态,其载荷中心分别位于的东江流域、桂北、桂东南、桂西南、黔南和滇东,各分区普遍存在干旱趋势,其中黔南和滇东干旱趋势显著,已成为珠江流域的干旱中心;3) 6个分区的干湿变化具有2～8 a的厄尔尼诺变化的振荡周期,部分分区显示与太阳黑子活动关联的11 a及22 a变化周期,各个分区对ENSO事件的响应存在显著差异。     

云南省干旱时空演变规律及季节连旱的概率特征分析

选取云南省29个气象站点1960—2010年的降水数据,计算每个站点季尺度和年尺度的标准化降水指数(SPI),分析了云南省干旱的时空演变规律.在此基础上,利用广义极值分布(GEV)拟合季节SPI序列分布,通过离差平方和最小准则(OSL)法选择Frank Copula拟合各季节SPI二维联合概率分布,研究云南地区季节连续干旱及连续特旱事件的概率特征.研究结果表明,云南省在过去51年呈不显著变旱的趋势,其中,夏、秋和冬季发生干旱的频率均呈增加趋势,而春季发生干旱的频率呈减少趋势;春夏、夏秋和冬春连续干旱与连续特旱发生频率呈北多南少的规律,高频率地区主要集中在云南省西北、东北及中部,而秋冬连续干旱与连续特旱高频率地区则主要集中在云南省西南部.     

基于降水量距平百分率的湘江流域干旱时空特征研究

研究湘江流域干旱特征变化规律,为该区域的抗旱减灾提供科学依据。利用1961～2018年湘江流域14个气象台站的逐日降水资料,采用降水量距平百分率和干旱频率、干旱强度、干旱站次比等干旱评估指标分析湘江流域近58年干旱时空特征。结果表明:年尺度干旱多发区域集中在流域南部,全流域干旱范围略减,干旱强度略增。干旱时空特征反映在季尺度上的差异显著,具体表现为春旱风险最小,但有变旱的趋势,夏旱风险较大,多发于东北和南部地区,干旱强度和范围均呈减小的趋势,秋旱风险最大,多发于中部和南部,发生范围微增,干旱强度略减,冬旱风险略高于春旱,发生范围和干旱强度均有增大趋势。月尺度干旱风险的变化趋势主要表现为1～6月干旱范围和强度较小,呈减小趋势,7～12月干旱范围和强度呈先增大后减小的趋势,10月的干旱风险最大。     

基于标准化降水指数的贵州省近54年干旱时空特征分析

近年来中国干旱灾害频繁发生,对人们生活、生产造成了严重影响。以贵州省为例,选用标准化降水指数为干旱指标,分析年度和季节的干旱发生频率的变化特征。结果表明:近54年来,贵州省年季和季节干旱总体上呈现阶段化趋势,整体表现为干旱增加趋势,20世纪80年代中后期和21世纪初期是干旱频发期。干旱频率在空间分布上差异显著,东部地区年尺度干旱较为常见;季节尺度上,除了夏旱高频区呈零星状分布外,其他如春旱主要发生于中部及东部地区,秋旱高发区集中分布于中部和东北部地区,冬旱常发生于贵州省北部地区。研究表明SPI指数能够较好地反映研究区年际及季节性干旱变化特征,能为该地区制定防旱抗旱措施提供理论支撑。     

基于标准化降水指数的贵州省近54a干旱时空特征分析

近年来我国干旱灾害频繁发生,对人们生活、生产造成了严重影响。本文以贵州省为例,选用标准化降水指数为干旱指标,分析年度和季节的干旱发生频率的变化特征。结果表明：近54年来,贵州省年季和季节干旱总体上呈现阶段化趋势,整体表现为干旱增加趋势,1980s中后期和21世纪初期是干旱频发期。干旱频率在空间分布上差异显著,东部地区年尺度干旱较为常见;季节尺度上,除了夏旱高频区呈零星状分布外,其他如春旱主要发生于中部及东部地区,秋旱高发区集中分布于中部和东北部地区,冬旱常发生于贵州省北部地区。研究表明SPI指数能够较好地反映研究区年际及季节性干旱变化特征,能为该地区制定防旱抗旱措施提供理论支撑。     

怒江流域下游地区气象与水文干旱特征研究

以怒江下游勐波罗河流域为例, 利用周边气象站点年的月降水量、月气温和流域出口水文站月径流数据, 计算气象干旱指标标准化降水指数(SPI)、标准化降水蒸散指数(SPEI)和径流干旱指数(SDI), 分析该地区1966—2013年间不同参考期(12个月、6个月和3个月)的气象和水文干旱变化过程, 揭示流域水文干旱与气象干旱发生的关联。研究结果表明, 自21世纪初期以来, 流域各参考期干旱指数呈现减少趋势(干旱增加),尤其是SPEI-6M (参考期为6个月的 SPEI)和SPEI-3M (参考期为3个月的SPEI)。研究区气象与径流干旱均具有多尺度周期性特征: 在20世纪90年代中期之后, 25~30年大尺度周期的等值线中心逐渐下移, 时间尺度缩短为10~15年。进入21世纪以来, 径流干旱在25年以上的大尺度上演变为减弱的干旱期, 在10~15年中尺度上则处于由干旱向微湿润变化的过渡期。径流干旱与气象干旱关系密切, 通过气象干旱指数SPEI-6M, 可以较好地预测年径流干旱变化程度。     

石羊河流域干旱变化趋势及气候影响因素

基于Thornthwaite干燥指数概念,采用Sen斜率、敏感性分析和空间分析等方法研究1981-2014年石羊河流域干旱的空间分布特征和变化趋势,分析干燥指数的气候敏感性.结果表明:石羊河流域干燥指数自上游至下游呈增大趋势;研究时段内,干燥指数减小的区域主要分布在乌鞘岭东北、永昌以西及民勤以北,其余地区干燥指数呈增加趋势.石羊河流域干旱对降水、相对湿度和净辐射的变化较为敏感.1981-2014年流域上游山区降水减少导致干旱加重,而相对湿度的增加抑制了陆表蒸散发,一定程度上缓解了旱情的加剧;流域中下游地区干旱减弱主要由降水增加所致.     

基于SPEI的华北平原近55年干旱时空特征分析

基于华北平原53个站点1960—2014年逐日气象数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)、Mann-Kendall趋势分析、小波分析等方法,对华北平原的干旱年际变化趋势、干旱频次变化特征、干湿周期变化、干旱四季变化趋势、干旱频率等进行分析,从而揭示出华北平原干旱的时空特征变化.结果表明:近55年华北平原及表现出干旱化趋势.干湿变化存在3年、5年以及10年的振荡周期,且未来几年干旱趋势为偏旱.四季干旱趋势变化具有明显差异性,秋旱范围最广,具有较明显干旱化趋势.春旱频率分布呈北多南少,东多西少的特点;夏旱频率以河北省西部和河南省最高;秋旱高频区较夏季少,频率大都在32%~34%间;冬季干旱频率在河南省北部、山东半岛以及河北省西部较高.     

基于标准化降水蒸散指数的宁夏中部干旱带干旱趋势分析

基于标准化降水蒸散指数(SPEI),选取1960～2012年宁夏中部干旱带的海原、同心、麻黄山、兴仁、盐池五个气象站的降水和平均气温资料作为代表,计算各站SPEI序列,研究宁夏中部干旱带在不同时间尺度、不同季节尺度下的干湿演变趋势、干旱发生强度和频次变化以及干旱发生范围变化。结果表明:①SPEI中起决定性作用的因素是降水;②SPEI值的变化对不同时间尺度的敏感性不同,时间尺度越小,干湿变化趋势越明显,甚至是正负波动振荡;③宁夏中部干旱带干湿变化明显,不同季节均呈湿润化趋势,且以轻度干旱和中度干旱为主,干旱发生范围和干旱发生强度总体呈缩小趋势。     

四川省水稻关键生育期不同等级干旱评估研究

水稻在四川粮食生产中占重要地位,干旱一直是制约水稻生产的主要因素,夏旱、伏旱频发,造成水稻减产.结合水稻生产的特点和气候条件,选取水分盈亏指数作为干旱评估指标,分析了1961-2014年四川水稻7大种植区不同生育期的干旱时空变化特征及其风险分布情况.结果表明:从时间变化看,各区不同生育期干旱站均次数变化趋势大体相近,尤其是发生次数较高的盆中、盆东和川西南山地,趋势大体相同.干旱相对高值出现在70年代末、90年代末期以及2005年前后,自此以后出现了明显的下降趋势.干旱频率分布特征为全生育期以轻旱为主,以盆中频率最高;孕穗-抽穗期发生轻旱的频率较低,中旱以上发生频率超过50%的地区主要分布在盆中、盆西及盆周地区;抽穗-成熟期以发生轻旱为主,频率较高值分布在盆中、盆南局部和川西南山地部分地区(多在50%以上),中等以上干旱则很少发生.水稻干旱风险分布为全生育与孕穗-抽穗期发生重度及以上风险区域大体一致,主要集中在盆西、盆中的大部、盆周的北部以及川西南山地大部;抽穗-成熟期发生重度及以上风险区域集中在盆东、盆中、盆南和川西南山地局部地区.     

基于SPEI指数甘肃省不同气候区域干旱时空变化分析

根据甘肃省6个气候区域划分以及多年降水空间分布,选取了58个气象站点1961～2014年的逐日降水和日均气温资料。采用标准化降水蒸散指数(SPEI)对全球变暖背景下甘肃不同气候区域的干旱时空变化特性进行研究分析。研究发现:甘肃干旱加剧的时间点与气温升高的时间点以及降水回升的时间点相一致,均出现在90年代中期;甘肃全省平均干旱频率为33.6%,其中轻旱9.1%、中旱14.5%、重旱5.5%、特旱4.4%;全省平均SPEI年代趋向率为-0.20/10a,表明甘肃干旱向加剧的方向发展;甘肃降水量自东向西递减,降水量越低的区域受气温升高的影响越大;甘肃东部区域的陇南和天水等地区的气候向暖湿化变化,而西部大部分区域的气候暖干化加剧,戈壁化和沙漠化的情况可能会进一步加重。     

河南省干旱的时空分布规律与趋势分析

利用河南省1973—2012年的日平均气温和降水数据逐日计算综合气象干旱指数IC,通过统计各季节的干旱发生频率、强度、天数分析河南省干旱发生频率、空间分布、随季节的演变和年际、年代际变化,同时对全球变暖背景下的干旱时空分布规律和趋势进行分析.结果表明,河南省干旱具有显著的向北增多的分布特征,无论干旱的发生频率、持续天数还是强度都是北部地区大于南部地区,安阳、新乡是干旱最严重的地区.从干旱发生的季节性来看,易发生全省性春、秋旱,发生频率均在75%以上.从干旱的多年平均发生天数来看,春、夏和秋季易发生大范围轻旱,大部分地区的干旱天数在15d以上;大范围的重旱、特旱不易发生.从趋势分析来看,春、秋旱呈增加趋势,夏、冬旱呈减少趋势.在所统计的年份中,1978,1988,1995,1997和2001年是干旱最严重的5年.     

基于MODIS数据的滇中高原农业干旱时空变化分析

利用MODIS增强型植被指数（Enhanced Vegetation Index, EVI）和地表温度（Land Surface Temperature, LST）数据,通过计算温度植被干旱指数（Temperature Vegetation Dryness Index, TVDI）,详细分析了滇中高原2001—2020年农业干旱时空变化规律.结果表明,近20年研究区TVDI年均值呈上升趋势,农业旱情整体呈显著增强趋势;每年4月份的农业旱情最为严重,10月份旱情最轻;TVDI年均值在0.46～0.56之间,中旱和重旱覆盖面积呈扩大趋势;昆明和曲靖主要以轻旱为主,玉溪以中旱为主,楚雄轻旱和中旱相间分布;西部地区旱情整体上有增强趋势;昆明北部及玉溪西部部分高海拔地区、元江河谷及金沙江河谷部分地区,农业干旱变化不稳定,其他地区农业旱情变化逐渐趋于稳定;研究区农业干旱重心先向南移动后再向西南方向移动.     

近50年云南省怒江、澜沧江流域气象干旱研究

基于怒江、澜沧江云南段31个气象站点1965—2013年的月降水、气温资料,计算两个流域各生物气候区的标准化降水蒸散指数(SPEI)。分析近50年的年、季节、月尺度的干旱过程、干旱发生频率及强度,揭示怒江、澜沧江云南段干旱发生的时空和强度演变特征。结果表明,自20世纪70年代后期以来,研究区季节、月尺度干旱整体上呈显著增加趋势,尤其是冬季;两个流域内各气候区干旱特征的空间分异不明显,干旱发生与全省性的大范围干旱发生较为一致;近50年来,研究区气温的显著升高可能比降水的微弱减少对其干旱变化贡献更大。     

海河流域干旱时空变化及驱动因素分析

基于MODIS EVI(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer Enhanced Vegetation Index)、PET(Potential Evapotranspiration)和ET(Evapotranspiration)数据构建了改进的干旱严重度指数(Modified Drought Severity Index, MDSI),并借助趋势分析、相关分析等方法对2001～2014年海河流域干旱时空演变规律及其驱动因素进行分析.结果表明:(1)2001～2014年海河流域生长季、夏季和秋季的MDSI与标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, SPEI)和自适应帕尔默干旱指数(self-calibrating Palmer Drought Severity Index, scPDSI)的相关性优于干旱严重度指数(Drought Severity Index, DSI);(2)时间上,2001～2014年海河流域生长季的MDSI呈显著增加的趋势(P0.05),春季、夏季、秋季的MDSI也呈现增加的趋势,表明近些年来海河流域干旱有缓解的趋势;(3)就典型干旱年2001年来看,干旱在5月最为严重,流域的西部地区在6～8月持续出现严重甚至极端干旱事件;(4)在季节尺度上,春季显著变干的区域主要位于河北省中部和南部地区;夏季和秋季显著变干的区域主要位于河北西部和北部;(5)海河流域西部MDSI主要由ET/PET控制,而东部MDSI主要受EVI影响.与气象因子相关分析表明生长季MDSI、DSI与降水和相对湿度呈显著正相关,与日照时数呈显著负相关.     

黄河流域极端干旱的时空演变特征及多变量统计模型研究

干旱是黄河流域经常性发生的自然灾害之一,给该地区的社会生产、人民生活带来了巨大的影响.本文选取黄河流域61个气象站点1960—2009年的气象资料,计算每个站点月尺度和年尺度的PDSI指数,分析了该地区极端干旱和干旱的时空演变特征,并利用Copula函数,构建干旱历时和干旱强度之间的两变量统计模型,研究该地区干旱发生风险的空间分异特征.研究发现,黄河流域在过去50年有逐渐变旱的趋势,其中20世纪60年代该地区降水较为丰沛,但也有少部分年份发生了比较严重的干旱.20世纪80年代以后,黄河流域极端干旱和干旱的发生频次均有增加的趋势.黄河流域干旱发生频率大体上呈现出北高东南低的空间分布特征.通过对特定站点(陕西吴旗站)的分析,发现干旱历时和干旱强度之间具有很好的相依性,从Chi图中可以反映出上述两个变量之间具有上尾相关的特征.K-S检验的结果表明,指数分布和Gamma分布能够分别很好的拟合干旱历时和干旱强度.拟合优度检验的结果表明,在所选择的3种Copula函数中,Gumbel Copula能够较好的描述干旱历时和干旱强度之间的相关结构.重现期分析的结果表明,黄河上游和中游北部发生干旱的风险相对较高,而流域下游地区风险相对较低.     

基于Copula的澜沧江流域气象干旱风险分析

基于云南省澜沧江流域9个气象站点在1953—2015年逐月降水、蒸散发序列,构建标准化降水蒸散发指数SPEI,采用游程理论分离干旱特征变量,利用Copula函数建立联合分布函数,分析干旱发生概率及其重现期. 结果表明:1）当发生相同程度历时、强度的干旱事件时,澜沧江流域北部区域的发生频率高于南部;2）不同地区的联合重现期等值线变化趋势不同,实际重现期介于联合重现期与同现重现期之间,联合重现期与同现重现期的值可作为预测实际重现期的区间范围;3）通过重现期确定不同程度干旱对应的区间范围;4）流域内轻微干旱风险概率为5.50%~11.05%、中度干旱风险概率为17.43%~39.31%、重度干旱风险概率为12.89%~17.83%、特大干旱风险概率为7.20%~14.00%. 研究结果可为澜沧江流域干旱风险应对提供有益参考.      

基于1990-2015 归一化植被指数的河北植被时间变化特征及其对干旱的响应

基于1990-2015年研究区逐旬归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）数据和站点逐日降水数据,对河北地区NDVI时间变化特征及其与多尺度标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, SPEI）的响应关系进行了深入分析。结果表明：（1）研究区草地、林地面积增加,空间上呈自东向西交替变化,并呈破碎化现象。（2）年均及生长期NDVI呈明显的上升趋势,夏季NDVI最高,冬季最低,月均NDVI时间变化与雨热同期。（3）不同尺度SPEI均呈下降趋势,随着时间尺度的增加,降幅不断加剧。干旱整体上发生的持续时间和干旱程度有所降低,而春季发生干旱明显强于其他季节。（4）年际及夏季NDVI对SPEI变化响应最为显著,夏季NDVI与SPEI06之间的相关性为最高的0.628,春秋次之,冬季最低。年际及季节性NDVI变化与SPEI03及SPEI06变化的相关性较高。年际及季节NDVI变化对SPEI的响应较单独的气候因子（气温、降水）更明显。     

徐州地区2009—2013年旱情及其对农业的影响

利用降水数据,采用Mann-Kendall检验和SPI指数方法从不同时间尺度分析徐州地区干旱发展趋势,结合实地调研结果,给出近年干旱形成的原因。降水趋势分析表明,徐州地区1951—2013年降水量呈逐年减少趋势,其中春、秋和冬季更显著。年尺度的SPI指数结果显示,徐州地区干旱有显著增强趋势。从季度尺度SPI指数分析来看,春、秋和冬季干旱程度整体有增强趋势,夏季相反但并不明显。计算了2009—2013年徐州地区的逐月SPI指数,发现除2011年各月主要呈现为中旱外,其余年份各月则以轻旱为主。自然降水过程通常不能满足小麦生长需水量,需要灌溉补偿。部分县乡存在农田水利设施薄弱、缺乏合理灌溉措施等问题,这也是加重其农业干旱的重要原因之一。     

基于CMIP5多模式集合预估贵州省干旱时空变化

为了科学合理地预估干旱变化对水资源管理系统造成的影响,以贵州省为研究对象,标准化降水蒸散指数(SPEI)为监测指标,结合国际耦合模式比较计划第5阶段(coupled model intercom-parison project 5,CMIP5)多模式集合数据资料,综合分析了2020—2100年贵州省干旱变化趋势及时空演变特征.结果表明:贵州省的干湿状况在时间尺度上呈交替状态,秋季和冬季干旱化趋势明显,黔中地区在各季节均有干旱化状态;不同季节的SPEI存在不稳定的周期变化特征,振荡周期大致可分为4 a和15 a;整体上,贵州省干旱强度呈减少趋势,但未来秋季和冬季全域性干旱达30 a以上,且干旱发生频率在20.0％以上,说明未来贵州省秋、冬季干旱覆盖范围将进一步扩大.