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。     

西北区降水时空特征分析

利用中国西北五省９０个测站１９６０－１９９０年历年月降量资料,采用ＥＯＦ、ＲＥＯＦ、波谱地 水量的空间特征、变化规律进行了诊断分析,结果表明：西北区年降水的主要空间异常型表现为全区一致的多雨或少雨型,这是西北区的第一气候特征,西北区降水异常区域大致可划分为８个区,７０年代中后期后８０年代初是近３０年来西北区水较明显的一个转折期,高原东侧区的降水仍然存在着准３年周期变化。     

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.      

山东春季降水的时空分布特征

根据1961～1998年共38年的山东省81个地面站的降水资料，应用自然正交函数展开(EOF)方法，分析了山东省38年春季月、季降水量．根据总体累积贡献率和空间分布特征，发现前1个典型场就基本能全面地反映山东省春季降水分布的主要特征，其贡献率高达92．27％，据得出山东省春季降水分布类型：总体一致型．山东3、4、5月份降水第2特征向量的变化特征反映了山东春季季节转换的特点．山东春季易出现干旱．山东春季降水有明显的年际变化，存在4．8年的周期振荡。     

基于最优拟合函数的SPI指数的松嫩平原干旱特征分析

松嫩平原是我国重要的商品粮生产基地,利用松嫩平原21个气象站点1961—2015年逐月降水数据,选用基于最优拟合函数的标准化降水指数作为干旱指标,分别从干旱频率、干旱历时、干旱站次比等角度,分析松嫩平原干旱的时空变化特征.从季节来看,松嫩平原冬季出现了显著的湿润趋势(P=0.002),春季次之(P=0.039),两季的干旱频率分别为26%和29.7%,且均有重旱现象发生;夏季和秋季呈干旱化趋势,干旱频率均为22.2%,但没有重旱现象发生.从年尺度上看,松嫩平原54 a间发生持续时间为7个月及以上的干旱事件共7次,远高于其他连旱事件的次数,但总体表现为湿润化趋势.从空间来看,在年、季尺度上干旱频率整体从西南向东北递增,冬季的高频干旱区主要分布于泰来、明水和扶余及其周边地区,呈零星分布;春季和夏季主要集中于松嫩平原东北部,其中春季的高频干旱区面积大于夏季的高频干旱区面积;秋季主要集中于松嫩平原西北部和中部,主要分布于富裕、齐齐哈尔和安达等地.尽管松嫩平原的干旱严重程度有所下降,但54 a间有39次出现了全域性干旱,并且干旱的影响区域呈扩大趋势.该结论能为松嫩平原的抗旱减灾及保障粮食安全提供...     

基于降水Z指数的贵州省农业干旱时空演化特征

探讨贵州省农业干旱时空演化特征,以期为农业干旱驱动机制研究提供理论参考。选取1961—2015年贵州省77个气象台站逐年降水资料,基于降水Z指数,识别贵州省农业干旱程度,结合空间插值与线性趋势方法,分析贵州省农业干旱等级及频率的时空特征。结果表明:1)近55年,贵州省农业干旱现象较为普遍,干旱面积百分比均值高达65%,干旱强度呈周期性"增强"、"减弱"交替出现的趋势; 2)重旱发生区域主要分布在贵州省东北部、中部、西南部,2011年重旱现象最为严重,重旱面积占全省总面积的26%; 3)贵州省农业干旱强度与干旱频率呈负相关,重旱频率为1. 26%～11. 39%,大旱频率为1. 55%～25. 74%,偏旱频率为1. 53%～29. 11%。     

西北春季降水的基本和异常特征

应用西北地区85个站1961年－1995年3－5月的降水资料,分析了西北地区春季九水的基本特征和异常特征,结果表明;西北地区春季3－5月降水的年际变率大,且表现为很强的地域性;青海高原和塔里木盆以正偏为主,而青海高原东北侧的陇东、陕西、新疆西部、北部以负偏为主,西北地区降水的峰度较正态分布为小,即随机性较大,西北大部分地区春季发生干旱的频率高 ,西北降水的时空异常特征分析表明,西北区3－5月降水空间上存在着6个异常敏感区;高原东北60％－90％。各个区内的降水随时间的变化而有所不同,其中高原东北侧、河西西部、南疆等地的降水趋呈下降趋势,表现出与中国东部的趋势;青海高原、天山以北地区和浙江省盆地等地呈现出上升趋势。     

基于降水Z指数的晋中市干旱特征分析

为了更好地了解晋中市干旱演变特征,为当地政府开展防灾减灾提供科学依据,利用晋中市所属11个县（区、市）1971～2020年逐月降水资料,采用降水Z指数作为气象干旱等级评价指标,分析了晋中市近五十年的年际及季节干旱变化特征.结果表明：近五十年来晋中市降水Z指数以0.023/10年微弱速度递增,其中1985～2008年期间为主要干旱时期;春季和秋季降水Z指数分别以0.148/10年和0.017/10年速率递增,夏季降水Z指数无明显变化,冬季降水Z指数以0.045/10年微弱的速率递减.晋中市严重干旱年发生的原因与夏季发生重旱和季节连旱有直接的关系.     

基于标准化前期降水指数的气象干旱指标在贵州的适用性分析

从气象干旱出发,考虑前期干旱指数衰减累积效应,在前期降水指数(API)和标准化前期降水指数(SAPI)的基础上,结合时间序列标准化统计学方法,对SAPI算法进行了简化,定义为SAPI*.通过对SAPI*在贵州省的适用性分析,得到以下结论:SAPI*有效刻画出贵州省2009—2010跨年干旱和2011年的夏秋连旱过程的干旱累积效应,客观反映干旱的发生、发展和结束过程,没有出现"不合理旱情加剧"的问题;SAPI*旱日频率在各季节的主要发生时段是夏季和春季,且贵州省降水较少的季节或者地区,较易发生一般性干旱,而在贵州省降水较多的季节或者地区较易发生重型干旱.SAPI*对无雨日数和降水量的敏感性分析,发现无雨日较少、降水较稳定开阳站SAPI*对旱日的敏感较高、对降水的敏感性也较高,即旱情发展较快、缓解也较快,所以一般性干旱出现的概率较大;相反在无雨日较多、降水较集中的兴义站对旱日的敏感性较低、对降水的敏感性也较低,即旱情发展略慢、旱情缓解也较慢,所以重性干旱出现的概率较大.     

标准化降水指数在新疆极端干旱事件中的应用

利用1961-2008年新疆49个气象观测站逐月降水量计算相应标准化降水指数(SP I),利用RPCA模态分析的方法研究新疆极端干旱的气候特征.结果表明:1961-2008年新疆极端干旱面积率总体处于减小趋势;20世纪80年代以前极端干旱面积率较大,基本在20%以上;80年代后在10%左右;2000年后极端干旱面积率有增加的趋势;M-K突变检验表明,极端干旱突变出现在20世纪70年代中期.新疆北部是极端干旱发生频率最高的区域,利用主成分旋转法可将新疆极端干旱分为3个区域:北疆区(代表站为石河子观测站)、南疆区(代表站为柯坪观测站)和东疆区(代表站为七角井观测站).依据极端干旱年的定义,1961-2008年新疆极端干旱年份分别是1962-1965,1967-1968,1973-1979,1982,1984-1985,1991,1995和1997年,其中强极端干旱年分别是1962,1974-1975和1997年,相应年份极端干旱的站数远远超过该时段平均值.     

基于SPI的1960—2018年山东省冬小麦生长期干旱时空特征分析

根据山东省1960—2018年的逐月降水量观测数据,采用标准化降水指数(SPI)作为干旱衡量指标,分析近59年来山东省冬小麦生长期的干旱时空分布特征,研究冬小麦各生长阶段干旱强度及影响范围,为山东省冬小麦的干旱防御及稳定增收提供参考.研究表明:(1)冬小麦生长期内干旱频率多集中在15％～20％之间,相对高值区集中于山东...     

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。     

基于标准化降水指数(SPI)的宝鸡地区干旱趋势变化及周期研究

目的研究基于标准化降水指数(SPI)的宝鸡干旱变化、突变以及周期等特点。方法利用宝鸡地区3个标准站1961-2016年的逐月降水数据,选用SPI作为干旱监测指标,辅以小波分析、滑动T检验、Yamamoto检验等方法进行分析。结果 1961-2016年宝鸡地区SPI在波动中呈下降趋势,变化倾向率为0.095/10a。夏季最为湿润,春季和秋季有下降倾向,倾向率分别为-0.06/10a和-0.062/10a,冬季最干旱。1961-2016年宝鸡地区干旱变化存在多个震荡周期,其中15a为第一主周期,6a为第二主周期。宝鸡地区干旱突变年份主要为20世纪70年代末到80年代初以及2000年左右。结论宝鸡地区1961-2016年气候变化呈现干旱倾向,春、秋两季的干旱气候主导了地区干旱趋势,且未来几年仍有干旱趋势。     

基于标准化指数的中国东北地区复合高温干旱事件时空变化特征分析

干旱和极端高温事件会对人类社会和生态环境造成严重影响,当两种极端事件同时发生时会造成更大的威胁。本文利用1961-2020年网格化的月值降水和气温数据,计算标准化降水蒸散发指数(SPEI)和标准化温度指数(STI),在界定复合事件的基础上分析不同干热阈值下中国东北地区复合高温干旱事件的时空演变特征,探究复合事件的空间相关性。结果表明,中国东北地区复合高温干旱事件发生频率在空间分布表现出东部及东南部低、西部及西北部高的特点;分析复合事件的历史演变发现Mi-Mi以0.02/a速率上升,且在20世纪90年代之后大幅度升高;总体复合事件影响面积呈现显著的上升趋势,幅度为1.02%/a,不同类型复合事件影响面积均显著升高且在20世纪90年代大幅度上升达到峰值;复合事件的高频区聚集在西部和西北部,低频区聚集在东南部及东部。研究成果可为东北地区防灾减灾、农业规划、水资源配置等提供参考。     

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。     

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...     

焦作市春季大气降水化学特征及来源研究

为研究典型矿业城市焦作市春季大气降水水化学特征及来源信息,选取具有代表性的采样点5个,采集大气降水水样30个,测试大气降水中主要离子成分.研究表明,焦作市降水阳离子的浓度变化规律为NH_4~+Ca~(2+)Mg~(2+)K~+Na~+,阴离子的变化规律为SO_4~(2-)NO_3~-Cl~-F~-. NH_4~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-是降水中主要的离子占离子总量的87.08%,且降雨对其有一定的冲刷作用.降水中Ca~(2+)、NH_4~+、SO_4~(2-)、NO_3~-贡献比率变化表明随着降雨时间的持续NO_3~-酸化的作用逐渐增强,Ca~(2+)的中和作用也逐渐增强.相关性分析表明典型碱性阳离子Ca~(2+)、NH_4~+、Mg~(2+)和典型致酸阴离子SO_4~(2-)、NO_3~-的相关性显著.在降水过程中发生酸性物质与碱性物质间的中和反应,硝酸盐和硫酸盐是降水中主要的致酸物质,NH_4~+、Ca~(2+)作为主要的阳离子,对降水中的酸性物质有着较强的中和能力.富集因子表明Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+绝大部分来自地壳源,Cl~-的42.6%来自海洋源,57%来自人为源;SO_4~(2-)和NO_3~-来自人为源的输入.     

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.     

1960-2013年黄淮海平原极端降水时空变化特征

基于黄淮海平原1960-2013年51个气象站逐日降水数据,计算了4个极端降水指数,利用线性回归、小波分析和Mann-Kendall趋势分析等方法,分析了黄淮海平原极端降水的时空变化特征以及其与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的关系.研究结果表明,近54年黄淮海平原极端降水指数呈波动降低趋势,20世纪60年代表现出明显的减少趋势,90年代中后期开始呈上升趋势.除极强降水量(R99p)以外,其他3个指数在近54年的时间尺度上都存在2~3a的显著周期.在空间格局上,极端降水表现为明显减少趋势的站点主要位于河北省和山东省西北部地区,而河南省、安徽省和江苏省北部地区的站点具有增加的趋势.在20世纪80年代到90年代初,ENSO指数与极端降水指数呈显著负相关关系.研究结果可以为解决黄淮海平原水资源短缺等问题提供一定的理论依据.