干旱荒漠草原型流域水文干旱和气象干旱关系

为了合理评估干旱对荒漠草原流域的影响程度,准确判断气象干旱与水文干旱之间的传播特征,以艾不盖河流域作为典型研究区,基于1965—2021年共57年的月降水和径流资料,计算三种不同时间尺度的SPI和SRI,分析了气象干旱和水文干旱的演变过程、趋势特征及相关性。研究结果表明：应用标准化降水指数SPI和标准化径流指数SRI能够很好地反映气象干旱和水文干旱变化状况;SPI值和SRI值对降水量和径流量的敏感性随着时间尺度的增加而降低,时间尺度越大,发生高等级气象干旱事件和水文干旱事件的频数越高;发生气象干旱事件和水文干旱事件的趋势增强,且发生水文干旱的程度和可能性较气象干旱更重;时间尺度越大,水文干旱与气象干旱相关性越好,同时水文干旱要滞后于气象干旱,滞时为0—1月。研究结果为荒漠草原流域抗旱减灾提供了有效的理论支撑。     

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。     

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。     

基于标准化径流指数的水文干旱特征分析:以塔里木河为例

运用标准化径流指数(standardizedrunoffindex,SRI)和标准化降雨指数(standardizedprecipitationindex,SPI)对塔里木河源流区月径流量和月降水量进行了全面系统的分析,结合历史干旱资料和游程理论分析干旱指数适用性和干旱变化特征,结果表明:1)3个月尺度的SPI和SRI均能够较好地反映塔河流域干旱特征,阿克苏河流域和开都河流域山区气象站SPI3和SRI3的相关性高于其他域;2)和田河流域和叶尔羌河流域的干旱发生频率大于阿克苏河流域和开都河流域,但其干旱历时小于阿克苏河流域和开都河流域;3)1987年以后源流区的轻度干旱年均干旱次数少于1987年以前,主要是因为降雨、气温的增加和水利工程设施的修建.耕地面积迅速增加是1987年以后的极端干旱的干旱历时和干旱烈度大于1987年以前的主要原因.      

基于Budyko假设的鄱阳湖抚河流域 径流变化归因分析

气候变化和人类活动是河川径流变化的主要影响因素,以抚河流域为研究区,采用Mann-Kendal检验和双累积曲线分析研究区1961—2010年气象水文要素的变化特征,基于Budyko假设,评价气候变化和人类活动对抚河流域径流变化的贡献率.结果表明:①1961—2010年抚河流域径流量整体呈下降趋势,年均径流深为763.4 mm,降水量年际波动较大,整体变化趋势不明显,潜在蒸散量呈显著的下降趋势,下降速率达-5.472 mm/a;②抚河流域径流变化可划分基准期(1991—2002年)和人类强干扰期(2003—2010年)为两个阶段,径流变化弹性系数的绝对值由大到小依次是ε_P(降水)ε_(ET_0)(潜在蒸散)ε_w(下垫面指数),从1961—2010年这50年中,流域径流对气候的敏感性减弱,对下垫面的敏感性增强;③从参考期到人类强干扰期,抚河流域土地利用方式的转变以及水库、大坝等水利工程设施的修建所导致的下垫面变化是径流减少的主要原因,而气候要素降水量的贡献次之,潜在蒸散量的贡献最小.     

宁夏平原湿地水体的季节性演变及其对年内气候变化的响应

许多内陆水体存在季节性变化,了解这种地表水资源的季节性行为对区域甚至全球尺度的水文和生态演变具有重要意义。本研究利用Landsat TM/ETM+/OLI等多源遥感影像解译提取了宁夏平原1996—2020年近25年的枯水期和丰水期的湿地水体数据。通过对丰、枯水期湿地数据进行面积统计对比和空间叠加分析,量化分析湿地水体资源在气候变化背景下的季节性变化特征和模式。以1个月和3个月时间尺度标准化降水蒸发指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)作为旱涝指数,结合对应的湿地水体面积季节性变化值,通过曲线拟合、相关分析和显著性检验,定量分析湿地水体对季节性气候干旱胁迫的响应。结果表明:(1)1996—2020年间研究区内丰、枯水期湿地水体面积最大变化值为404.84km²(2018年),最小面积变化值为9.1km²(2000年),近25年丰、枯水期湿地面积平均变化163.17km²。(2)从整体上看,1个月尺度和3个月尺度的SPEI的丰、枯水期变化值多年...     

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.     

多种气象干旱指数在新疆干旱评价中的应用对比研究

选取新疆50个气象测站1960-2010年间逐日降水、气温资料,采用模糊C均值聚类方法,并结合新疆地形地貌及水汽来源等地理特征,将全疆分为北疆、南疆、天山北坡、天山南坡及天山东段5个区域,对比分析标准化降水指数(SPI)、标准化降水蒸散发指数(SPEI)、自适应帕默尔指数(scPDSI)及有效干旱指数(EDI)的优缺点及其在各分区干湿监测过程中的适用性。SPI、SPEI、EDI对降水、气温响应较快,且干湿趋势变化所呈总体特征一致,EDI较SPI及SPEI对降水量变化更加敏感,SPI较EDI对"干"的评定较重,对"湿"的判定较轻,SPEI综合考虑气温及降水对"干"、"湿"的共同作用,能够监测到SPI及EDI无法监测到的一些特大旱情,而scPDSI对干湿事件的判断结果与其他三种指数相差较大,甚至会出现完全相反的判断结果,且scPDSI对旱情严重程度的判断偏轻,对干湿变化响应较慢,不适用于新疆干湿监测。SPI与SPEI相关性较好,SPI与EDI相关性明显好于SPEI与EDI的相关性,而scPDSI与其他三种干旱指数的相关性均较弱。另外,从干旱发生频率、干旱站次比及干旱强度三个角度进一步分析不同等级干旱事件的发生规律,整体上,干旱发生具有明显的区域性和季节性特征,不论是年或者四季干旱,干旱影响范围均呈缩减趋势。     

四种干旱指数在黄土高原地区的适用性分析

按黄土高原降水梯度选择六个研究县域,在研究县域上分别计算,降水距平百分率(Pa)、标准差d指数、标准化降水指数(SPI)、标准化降水蒸散指数(SPEI)等四种干旱指数。结果表明,前三种干旱指数仅考虑降水亏缺产生的干旱情况,而标准化降水蒸散指数在表征干旱的时候,既考虑降水,也考虑温度,因此,在预测监控黄土高原地区干旱情况的时候,应优先选择标准化降水蒸散指数。     

祁连山北部流域水文相似性与出山径流总量的估计

祁连山北部河流的出山径流对河西走廊水资源的形成具有决定性作用.过去对大型出山河流的水文观测和分析基本确定了祁连山北部的降水产流模式,但由于小型河流缺少观测,对出山径流总量的估计仍然存在很大的不确定性.本文根据疏勒河流域、黑河流域和石羊河流域山区水文观测和气象数据,采用统计模型分析了祁连山北部流域降水-径流关系的相似性.结果表明流域出山流量与汇水面积呈现非线性增加趋势,而蒸散系数随干旱指数增大按照一定的非线性趋势下降.高程效应使得流域出山流量近似取决于平均降水量的单一函数,由此估算出祁连山北部的全部出山流量可达(72.3~84.3)×10~8 m~3·a~(-1),其中石羊河流域、黑河流域的计算结果都大于前人估计值.疏勒河流域的蒸散作用偏强,径流估计值需要进行校正.流域水文相似性有利于减轻水文和气象观测不足造成的影响.     

近51年海河流域作物生长季干旱时空分布特征研究

基于1960-2010年海河流域及周边地区116个气象站逐月气温和降水资料,采用相对湿润度指数M作为干旱评价指标,分析海河流域作物生长季（春季至秋季）气象干旱发生的时空分布特征．结果表明：（1）春季海河流域干旱最为严重,多年平均干旱率高达56．90％;夏季较春季干旱率明显降低,多年平均干旱率为7．59％;秋季干旱率呈现出增加趋势．（2）春季干旱在1960年代最为严重,夏季干旱在1990年代最为严重,而秋季干旱在1980年代最为严重．（3）春季干旱发生概率最高,整个海河流域均在19．61％以上,干旱发生概率在50％VA上的地区面积占海河流域的3／4,河北东北部和京津一带是春季干旱发生概率最高的地区;夏季干旱发生概率较春秋低,干旱发生概率最高的地区为大同和张家口以北地区;大部分地区的秋季干旱发生概率在25％以上,发生概率最高的区域主要集中在京津唐地区．     

江苏沿海地区不同旱涝指标的对比分析

根据1956-2000年各月降水资料,在江苏沿海地区选取7个代表站,对降水距平百分率、降水标准化变量和Z指数进行了对比分析;并对依据Z指数划分旱涝等级的界限值进行了调整,得到修正后的Z指数更适合本地区单站旱涝指标的划分.     

基于标准降水指数的广西旱涝特征演变分析

利用广西地区74个气象站1961-2008年月降水资料,采用标准降水指数、Mann-Kendall检验、旋转经验正交函数(REOF)等方法,分析了广西地区近48年旱涝时空变化特征。结果表明:①广西旱涝呈阶段性变化,20世纪60年代、80年代中后期至90年代初期、21世纪以来旱涝灾害以干旱为主,70年代至80年代中期、90年代中后期的旱涝灾害以洪涝为主。②通过REOF对广西进行旱涝分区,根据前4个旋转空间模上高荷载区分布,广西可以大致分为桂东北、桂西北、桂东南和桂西南4大区域,各分区的极端旱涝变化总体上和全区保持一致性,但在某些时段不同区域之间重度旱涝存在一定的差异性。桂东北和桂东南地区重旱发生的频率大于其他地区,桂西南的重涝发生的频率大。     

珠三角地区近38年冬半年降水量变化特征及干旱成因分析

 根据1970-2008年珠江三角洲地区22个气象观测站逐月降水量资料,利用滑动平均、EOF分析和小波分析等方法分析该地区冬半年降水量的变化特征,并从大气环流场角度分析其干旱成因。结论显示：珠三角地区冬半年降水量变化分布具有很高的同步性以及明显的6～7年周期变化特征,并且在未来一段时间内冬半年降水量可能仍继续偏少;从大气环流场来看,极涡偏弱,欧洲槽偏强,巴尔喀什湖附近高压脊偏强,冷空气活跃,而中纬度西风带扰动不足,南支槽活动偏弱,冷暖空气对峙少,是造成珠三角地区冬半年干旱的主要原因。     

我国近50年旱涝灾害时空变化及监测预警服务

本文根据近50年来旱涝灾害灾情统计资料，分析了我国干旱、洪涝灾害的时空分布特征及其变化趋势。统计结果是表明：近50年来，特别是20世纪80年代以来，受全球气候变化的影响，我国降水呈现南方偏多、北方偏少的变化趋势，致使我国干旱灾害发生频率增加的同时洪涝灾害也不断增加，农作物受灾和成灾面积增加趋势明显，损失日趋严重。此外，为做好防灾减灾服务，及时向政府有关单位提供旱涝监测实况信息，国家气候中心自1995年开始开发了实时逐日早涝监测预警系统。该系统利用全国600个基本气象站点的降水量、气温、湿度等气象观测资料和未来7天降水预报资料进行统计，确定气象干旱监测、预警指标，并结合气象部门农业气象站土壤湿度监测资料和卫星遥感干旱监测结果，发布《中国旱涝气候公报》，为政府有关部门和社会公众服务。     

珠江流域1981—2020年水文干旱时空特征分析

基于VIC模型和汇流模型生成的1981—2020年5 km×5 km网格模拟流量数据,构建了长历时、网格化的标准化径流干旱指数(SRDI),对珠江流域水文干旱时空演变特征进行了评估。结果表明：基于模拟流量构建的网格化SRDI能够较好地模拟珠江流域干旱时空演变过程;珠江流域水文干旱的时间演变特征明显,干旱集中发生在夏季,秋季可能发生大范围的水文干旱,季节尺度上一年四季均有可能发生极端干旱;珠江流域水文干旱在空间格局上呈现为自东向西由干旱高频区向干旱长历时、高烈度区过渡分布。     

基于统计降尺度和SPI 的黄河流域干旱预测

基于黄河流域101个气象站点的实测气象数据和国际耦合模式比较计划第5阶段(coupled model intercomparison project phase 5,CMIP5)3种排放情景下的6个模型1961—2099年的降水和气温数据,采用等距离累积分布函数法(equidistant cumulative distribution function matching method,EDCDFm)进行统计降尺度;通过历史阶段(1961—2005年)实测站点数据对降尺度后的降水和气温进行精度评估;在此基础上,通过标准化降水指数(standardprecipitation index,SPI)对黄河流域气象干旱进行预估。结果表明,EDCDFm的降尺度方法能够明显提高气候模式所模拟的气温和降水精度,尤其对极值的模拟精度;黄河流域气象干旱的预估显示,3种气候情景下21世纪初的干旱情况相对于基准期均变得比较严重,但是世纪末的干旱程度均明显减轻,近期黄河流域的防旱工作形势仍然严峻。     

抗旱能力定量计算的简化方法

针对具有月尺度的径流系列资料和同期的月或年尺度的供需水系列资料,或仅具有水资源规划中不同保证率(如50%、75%、90%、95%或97%等)的供需水资料2种常见的资料条件,给出抗旱能力定量计算的简化方法,并根据抗旱能力水平指数来水频率(保证率)关系曲线确定抗旱能力大小;提供了计算示例,可供进一步研究与应用参考。     

清代珠江流域旱涝灾害变化特征与R/S分析

在整理清代1644-1911年的历史文献资料的基础上,统计了珠江流域以及各个子流域的旱涝灾害发生频次.利用滑动平均、小波分析等方法研究了清代珠江流域的旱涝灾害演变趋势和周期;通过R/S分析计算Hurst指数,预测未来旱涝变化特征,并通过近50年的气象降水资料计算的SPI指数对预测结果进行验证.结果表明:清代珠江流域洪涝灾害的频次整体高于干旱灾害的频次,其中1695年、 1860年和1894年既发生了流域性干旱也发生了流域性洪涝;旱涝频次的主要振荡周期为32～34 a;珠江流域未来的干旱、洪涝灾害整体变化将与过去的变化趋势一致,且流域洪涝序列的Hurst指数比干旱序列的Hurst指数更为接近1.0,说明清代珠江流域洪涝序列的趋势延续性比干旱序列更强.