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.     

庆阳黄土高原干旱风险的变化特征及区划

本文首先对庆阳黄土高原干旱的分布特征进行了分析,再对其风险做了区划,最后提出了干旱的防御对策。结果表明,庆阳黄土高原干旱出现的频率高(91.0%),十年九旱,一年四季均可发生。春旱发生频率60.5%,春末夏初旱39.5%,伏旱42.9%,平均两年一遇。庆阳市自东南向西北干旱危险性等级递增,环县、庆城西北部干旱危险性等级最高,干旱频次大于66.0%;正宁南部干旱危险性等级最低,干旱频次小于37.0%。环县西部、庆城为干旱高风险区;合水、正宁为干旱低风险区。加强干旱监测预报,适时开展人工增雨,推广节水灌溉技术是干旱防御的主要措施。     

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。     

江苏省春季旱、涝环流特征的分析与预报

春季旱、涝趋势预报是我省灾害性天气预报的重要研究课题之一。因为无论是旱或涝都给国民经济特别是农业生产带来很大的影响。过去我省有关旱、涝的研究一般均偏重于6—8月的夏旱,夏涝,而对于3—5月的春旱、春涝至今还没有全面的分析和研究。为了揭露我省春旱、涝     

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。     

平塘岩溶山区夏旱变化及防御

平塘是一个典型的岩溶山区,碳酸盐岩出露面积占全县总面积的85.7％。本文以6至8的干燥度作为夏旱强度的替代指标,分析了三十多年来研究区夏旱强度的时空变化特征及其对粮食生产的影响;初步建立了研究区未来十年夏旱强度变化的预测模型并提出了相应的防御对策,主要结论如下: 1.研究区的夏旱强度从西北向东南增强。 2.研究区的春旱变化具有2.85年、3年和5年的准周期振荡,即约三年一大旱,三年一中旱和5年一小旱。     

基于SPEI的渭河流域干旱特征分析

本研究采用渭河流域20个气象站点1961—2013年的气象数据,计算该流域多重时间尺度的SPEI值,分析SPEI在该流域的应用情况,同时基于SPEI分析渭河流域干旱时空分布特征。研究结果表明:渭河流域SPEI值呈显著下降趋势,干旱日趋严重。其中,春秋干旱有明显加重的趋势,夏旱及冬旱无明显变化。就总体分布而言,干旱主要发生在西北部,其中轻旱、中旱、重旱大部分主要分布在西北部地区。相反,受1995年及1997年历史特大旱灾事件影响,特旱主体分布在东南部地区。     

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TVDI及气象干旱指数的河北省春旱时空变化特征

利用中分辨率成像光谱仪产品获取温度植被干旱指数(TVDI).分析了2005—2014年河北省春季的干旱时空变化特征,利用气象数据计算出土壤相对湿度、降水距平百分率、标准化降水指数、相对湿润度指数等气象干旱指数,分析了各干旱指数与TVDI的相关性,验证了TVDI能够很好地反映河北省春季干旱时空变化特征,为抗旱工作提供科学的决策依据.结果表明,气象干旱指数与TVDI相关性较好,其中,相对湿润度指数与TVDI的拟合度最优.河北省春季干旱发生频率高达90%,未来两年可能仍为轻旱,春旱主要发生在4月和5月.河北省春旱具有发生范围广、干旱程度低的特点.     

1850-1949年关中地区干旱灾害研究

通过对陕西省关中地区1850-1949年历史资料的统计，对该时期关中地区干旱灾害的时间变化、旱灾等级和成因等进行了分析．结果表明，关中地区这一时期共发生干旱灾害56次，平均1．78年1次，其中以1920—1934年干旱灾害为最频繁．该地区以中度旱灾为主，发生次数占旱灾总数的57．1％，大旱灾和特大旱灾发生频率分别占旱灾总数的10．7％和8．9％．旱灾具有明显的季节性特征，夏旱最多，春旱和秋旱次之，冬旱最少．典型的大陆性季风气候是旱灾发生的自然背景．关中地区特大旱灾和大旱灾一般是年均降水量减少200mm以上造成的．轻度旱灾与中度旱灾主要是降水量分配不均造成的，有时伴随降水量减少．     

关中地区旱涝灾害研究

采用关中地区渭南杨刘村、西安肖家村和宝鸡九龙泉3个观测站20世纪50－70年代气温、降水资料和90年代旱涝灾害资料，分析了该地区旱涝灾害的类型、发生规律及其与降水、气温之间的关系。结果表明，春旱、春夏连旱、秋旱、夏涝、夏秋涝是关中地区主要的旱涝灾害类型；旱灾的发生具有10年左右的周期，涝灾的发生具有5年左右的周期；50－70年代关中地区涝灾偏多，气温偏低；冬季偏寒常易出现来年夏旱，冬季偏暖常易出现来年夏涝；90年代的旱灾增多，尤以秋旱为特征。     

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.     

干旱对豫西主要农作物生产的影响——以河南伊川县为例

以伊川县为例,分析各季节降水、气温变化趋势及干旱对主要作物生育和产量形成因素的影响.结果表明:伊川年降水量呈减少趋势,近10年春季、夏季降水量减少较多,气温升高加剧了干旱的发展;冬小麦干旱减产年表现为底墒差,播期前后干旱、春季干旱减产偏重,造成冬小麦基本苗和分蘖少、生育推迟,有效茎数、穗粒数偏少.初夏旱晚播、伏旱或初夏旱伏旱相连,使夏玉米发育迟缓,造成穗粒质量降低减产甚至植株干枯绝收.针对干旱对作物生产的影响,提出了适应对策.     

老哈河流域地表植被覆盖对干旱的响应

在原有的帕尔默旱度模式中嵌套双源蒸散发能力计算模型和混合产流模型,采用老哈河流域内及周边的15个气象站资料修正模型参数,构建可用于变化环境下植被-干旱响应关系分析并适用于我国北方地区的机理性旱度模式,计算研究区域各栅格逐月的帕尔默干旱指标,通过分析和建立归一化植被指数与帕尔默干旱指标的关系来定量评价老哈河流域不同植被类型归一化植被指数对气象干旱的响应.研究结果表明:(a)在植被生长期的开始和结束阶段,干旱对植被的影响较小;在植被生长期的中间月份,干旱对植被影响较大,其中6月份是研究流域植被的水分敏感期.(b)不同的植被类型受干旱影响的程度不同,干旱对灌丛和草地的影响大于对林地的影响.(c)带虚拟变量的回归模型能够合理地描述季节性的影响,模型的模拟精度较高,因此在考虑季节影响的情况下归一化植被指数可以用于干旱监测.     

基于SPI-Markov链的淮河流域气象干旱特征研究

基于淮河流域29个气象站1960—2020年逐日降水量资料,采用标准化降水指数(standardized precipitation index, SPI)、Mann-Kendall趋势检验法和Markov链,研究了该流域不同气象干旱状态演变规律和概率转移特征.结果表明：淮河流域易发生轻旱及中旱事件,夏季干旱发生频率高、覆盖面积广,春季和冬季易发生重旱和特旱事件,但年际干旱特征呈不显著变化趋势;流域干旱频率空间分布不均,逐季干旱高值点在空间上呈顺时针转移变化,年际干旱发生频率由西向东递增;流域不同季节各干旱等级最易转移为无旱状态,夏季和秋季易发生干旱状态急转,出现强度较大的干旱灾害,且下游和沂沭泗水冬季和春季由无旱状态转移到特旱状态概率较高,冬春季节交替时易发生急旱;流域年尺度各干旱等级状态均极易转化为无旱状态,区域重旱特旱状态之间不能一步转移,连续特旱的概率极低.     

半干旱黄土高原集水农业的气候学基础

水分不足是半干旱黄土高原旱地农业农田生产力水平的主要制约因素通过对甘肃黄土高原半干旱区自然降水和土壤水分等农业气候因子的动态分析,发现5,6月间降水低谷与7～9月丰水季节交替重复出现是本区正常的天气现象．这一降水低谷引起土壤水份低值槽现象,造成夏粮作物的“卡脖旱”,严重影响产量在该区发展集水农业,雨季蓄积雨水,于次年5～6月间干旱季节进行补偿性灌溉,充分利用两季雨水,消除土壤水份低值槽现象,从而达到增产目的。因此,从气候学角度讲,在黄土高原半干旱区实行集水农业是必要而可行的     

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GEV干旱指数的贵州春旱时空变化及预测模型探析

利用贵州省81站1963—2015年3—5月降水量和1962—2014年逐月144项环流特征量,基于广义极值分布GEV(Generalized Extreme Value,缩写GEV)干旱指数,采用Mann-kendall(MK)、Morlet小波等方法对贵州春旱时空变化进行分析.分析表明:降水的位置参数较好地表现出贵州春季降水由西部向东部递增的空间分布特征,尺度参数也较好地体现贵州春季降水较少的西北部和较多的东部区域分布特征,降水年际变化大,形状参数反映了贵州春季降水服从Weibull分布;GEV干旱指数及其等级划分能较好地表征贵州春旱实况,且在持续性干旱过程中尽量应用季尺度GEV干旱指数;贵州春旱具有4~6 a、8~10 a和24~28 a的振荡周期;贵州重春旱发生频率介于6%~15%之间,重春旱年份主要有1979、1986、1987、1988、1991年和2011年.同时,统计分析表明前期南方涛动、西太平洋副高西伸脊点和印缅槽等指数与贵州春旱趋势有一定的相关性,并在此基础上以1963—2007年作为样本建立贵州春旱预测模型,预测模型经2008—2015年为期8年的独立试报,预测效果令人满意.     

西北地区干旱趋势变化特征及其对气候变化的响应

选取西北地区1961~2014年124个气象站点逐日气象资料,分析该区域降水量及可能蒸散量变化特征,采用相对湿润度指数探讨分析该区域四季及喜温、喜凉作物生长季干旱趋势变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:(1)西北地区降水量短缺呈增加趋势,可能蒸散量呈减少趋势,二者区域间差异均较大,其上升、下降趋势信度达99%及无明显变化站点分别占西北地区总站点的23.4%、0.8%、75.8%和18.5%、31.5%、50%。(2)西北地区相对湿润度表现为春季多特旱,夏秋两季多轻旱,冬季及喜温、喜凉作物生长季多中旱,且秋季呈变干趋势,其余各时段呈变湿趋势,春、夏、冬三季极为显著,空间上总体呈东南向西北逐渐递增后趋缓的趋势。(3)西北地区不同干旱发生频率总体呈现出春季冬季秋季夏季,喜温作物生长季喜凉作物生长季,而干旱频率区域分布特征与相对湿润度基本一致。(4)西北地区各时段日平均气温均呈显著增加趋势,降水量在秋季表现为减少趋势,其余各时段均呈增加趋势;日照时数在春季、喜温和喜凉作物生长季表现为增加趋势,而在夏、秋、冬三季表现为下降趋势;相对湿度、风速在各时段均表现为减少趋势。(5)相对湿润度指数M与各时段降水量、日照时数及相对湿度的相关性最大,与各时段风速及日平均气温也存在一定的相关性。