2009年秋至2010年春西南地区干旱事件水汽特征模拟

为研究我国西南地区干旱事件水汽特征,利用区域气候模式RegCM3对2009年9月至2010年3月发生在中国西南地区的气象干旱灾害进行了模拟,通过与GPCP和NCEP历史资料的对比,研究分析了干旱时段的水汽特征。研究表明：西南地区2009年秋季至2010年春季的降水量偏小,蒸发量偏大,大气水汽含量较常年偏少,呈现出明显的干旱特征。而2009年12月之前水汽经向输入偏少、2010年1月以后纬向水汽输出偏多,可能是导致此次干旱发生的直接原因。此外,干旱期间西太平洋副热带高压偏强控制着西南地区,上升速度较常年偏小,两者对干旱的形成起到了重要作用。     

综合干旱评价方法在云南省的适用性研究

云南省是干旱高发和频发区,以2009年2月数据为实验数据,选择气象干旱和农业干旱相关指标构建综合干旱评价模型.利用2010年2月数据为验证数据,进一步对该区进行干旱监测,验证并修正综合干旱监测模型.将监测结果与《减灾年鉴》所记录的实际干旱情况对比发现,该模型监测结果与实际干旱分布与干旱强度具有很高的吻合度,能够很好地监测云南省干旱灾害分布,为抗旱救灾提供依据.     

基于模拟土壤含水量的干旱监测技术

为实现大范围干旱的实时监测,开发了基于模拟土壤含水量的干旱监测技术.采用VIC(variable infiltration capacity)大尺度水文模型模拟了30 km网格尺度的逐日土壤含水量,建立了土壤含水量距平指数(SMAPI),分析了其在2002年山东干旱和2010年西南地区干旱监测中的作用.结果表明,SMAPI具有较明确的物理意义,能够反映大范围干旱在时间和空间上的发生、发展及变化趋势.基于模拟土壤含水量的干旱监测技术,可为全面认识干旱,有效预防和减轻干旱灾害提供技术支持.     

基于多源数据的2001—2010年我国干旱时空分布特征

准确和全面评价我国陆地干旱时空变化格局,有助于防旱减灾及评估生态系统的稳定性及其对气候变化的响应.利用气象和遥感观测数据,选取3类干旱指数,包括仅基于降水数据的标准化降水指数(SPI)、基于2层土壤模型的帕尔默严重性干旱指数(PDSI)及基于遥感植被指数信息的干旱严重性指数(DSI),对比分析了我国2001—2010年的干旱时空分布特征.结果表明:1)就国家尺度上而言,2001—2010年,我国干旱程度没有呈现显著变化的趋势(P0.05),3类干旱指数在2001—2010年变化趋势基本一致;SPI和PDSI在时间尺度上的相关性达到66%;2)时间尺度上,2001,2006和2009年是那个10年内干旱程度最大的3个年份;3)我国干旱变化在南北地区有着不同的趋势:东北地区及北部地区(华北平原一带)干旱化范围和程度在减弱;而南部地区,特别是西南地区干旱影响的范围在加大,干旱程度呈严重的趋势.     

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。     

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。     

农业干旱遥感监测指数及其适用性研究进展

 干旱是影响农作物生长发育的主要气象灾害,且在全球气候变暖背景下,中国呈现出增多增强的干旱化趋势。本文综述主要遥感干旱指数的最新研究进展,并对其优缺点进行比较,分析了各类农业干旱遥感监测指数的适用性:1)与土壤水分指标密切相关的各指数比较适宜于农业旱情早期预警及土壤干旱型农业旱情监测,对作物生长前期未封垄时,植被覆盖度低,土壤裸露情况下有很好的监测效果;2)表征作物形态及生理指标的各指数比较适宜于农业作物生长过程中,尤其是在封垄后,植被覆盖度较高的时期的旱情监测;3)各类综合干旱指数的适用性广阔,可以根据作物整个生长过程中的不同时期进行改良调整,但由于需要大量参数计算保证其精度,限制了实际应用。     

2010年攀枝花特大旱灾异常成因分析及防御对策研究

2009年秋—2010年春,四川川西南山地,以攀枝花为代表的秋冬春特重旱灾,是中国西南大旱灾害的重要组成部分。为深入了解这场特大干旱发生的天气背景和异常成因,建立科学评价机制,研究发展以资料融合与数值预报为基础的客观定量化天气气候监测预报技术,不断提高防灾减灾能力和水平,最大程度减轻灾害损失,本文采用攀枝花1965—2010年所属台站有连续气象记录以来的观测资料进行统计对比,并依据旱灾气候背景、气象干旱指标和灾情评估规定,对该区域该时段特大干旱发生发展规律及成因机理进行综合分析。结果表明,本次干旱是在攀枝花干季气候背景下,因长时间少雨而形成的持续时间长、影响范围广、旱灾程度深的极端气候事件。     

近50年西南地区玉米干旱变化规律研究

收集西南地区63站的气象资料、玉米生育期等资料,以水分供需关系为基础,构建玉米干旱指数（ H I指数）,反演1961－2010年各站的逐旬干旱,研究西南地区玉米干旱频率和干旱强度的时空分布特征．结果表明,近50年西南地区各地均有干旱发生,云南中部、东部和四川盆地中部、西部干旱频率在20％以上;云南中部及东北部的干旱强度明显比其余各地大．玉米出苗至拔节期干旱频率最高,特别是云南省中部和东北部的干旱频率达到40％～50％;拔节至抽雄期,轻旱、中旱、重旱均发生较少;抽雄至灌浆期干旱频率最低,但贵州局部地区重旱频率达到7％～9％;灌浆至成熟期,大部地区干旱频率10％～20％,其中重庆西部、四川盆地中部、东北部和贵州东部、云南东南部重旱频率约4.5％．     

基于综合旱情指数的橡胶林干旱时空变化及其影响因子分析

本文基于HJ-1A/1B-CCD、HJ-1B-IRS数据和地面气象观测数据,以标准化植被供水指数(VSWIS)和综合气象干旱指数(CI)为自变量,以同步实测土壤含水量为因变量,通过多元回归分析构建了橡胶林干旱监测综合模型.经检验,模型具有较高的精度.2010年5月上旬起阳江农场橡胶林旱情持续加重,7月上旬干旱最为严重,7月下旬干旱有所缓解.阳江农场橡胶林干旱空间分异特征较为明显,南轻北重、东轻西重.降水距平对橡胶林干旱存在减缓作用,该作用存在滞后长度约为2旬的滞后现象;平均气温距平对橡胶林干旱存在加重作用,该作用从当旬开始有效.橡胶林旱情较轻期,在海拔91~240m的区域,干旱随海拔的增加而加重,在海拔大于240m的区域,干旱随海拔的增加而减轻;橡胶林旱情较重期,全区域干旱随海拔的增加而加重.同时,干旱存在随坡度增大而加重的趋势.橡胶林平地干旱最轻,干旱在不同坡向上的分异不明显.     

TVDI在云南2009/2010年干旱监测中的应用

 云南2009/2010年遭遇了一次百年一遇的全省性特大旱灾,对当地的生产和人民生活造成了严重影响.笔者利用2009年11月—2010年4月NASA（美国国家航空航天局）—MODIS（中分辨率成像光谱仪）1km×1km分辨率的归一化植被指数（NDVI）和地表温度（LST）数据,在构建了温度植被干旱指数（TVDI）的基础上,对2009/2010年云南省干旱情况进行了反演.进一步与昆明、昭通、江城3站实测的土壤湿度数据进行比较验证后,获得了云南省2009/2010年干旱等级的时空分布情况.基于TVDI的卫星监测结果表明：从2009年11月云南进入旱季以后,全省出现大范围不同程度的干旱;2010年2月、3月干旱情况最为严重,中等干旱面积达到全省的50%以上,严重干旱面积达到全省的27%左右;严重干旱区域主要分布在云南省的中东部和南部地区;全省唯有西北的迪庆、怒江自治州较为湿润或者正常.
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利用重力卫星监测中国西南地区陆地水储量变化

中国西南地区作为我国的重要经济区,研究该区域内陆地水储量变化与国民经济发展和人民生活之间的相互关系具有十分重大的现实意义。本文基于2003至2015年共计13年的重力恢复与气候实验(gravity recovery and climate experiment,GRACE)月重力场模型,采用组合滤波削弱重力场数据误差,并扣除冰后回弹的影响,实现对中国西南地区陆地水储量变化的持续监测,并与同期GLDAS(global land data assimilation system)水文模型结果进行比较。研究结果表明：GRACE能够有效地实现大范围内的陆地水储量变化的监测,2003~2015年间出现了三次异常低值,分别为2004年、2010年和2014年;同时,能够有效监测2009~2010年西南地区干旱事件发生、扩展和结束三个阶段的时空变化情况。     

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.     

气候变化背景下中国西北地区作物干旱灾损评估技术——以甘肃省春玉米为例

 为了定量评估气候变化背景下中国西北地区作物干旱灾害损失,本研究以甘肃省春玉米为例,构建了用于春玉米干旱灾损评估的生物气象指标——DI指数,该指标由CI指数和水分适宜度构成,前者反映中长期降水和热量条件的作用,后者表征作物供水与生理需水的关系。在对该指标进行了验证分析和可行性评价的基础上,以干旱减产和生长季降水量为依据对DI指数进行了等级划分,分别表示轻、中、重、特重干旱。利用气象台站逐日降水量和气温、玉米单产和总产、发育期和生理需水量资料反演了历史逐日DI指数,计算了累积DI指数,给出玉米种植区代表站春玉米DI指数时空变化规律,对农业种植制度调整、作物布局和防灾减灾具有一定的实际意义。     

基于综合气象干旱指数的海南岛干旱特征分析

基于海南岛18个国家气象站1960～2017年逐日气温和降水资料,对比分析改进前后的综合气象干旱指数在海南地区的适用性,统计了各地区年、季干旱发生频率、日数、强度和覆盖范围,分析了海南岛干旱的时空分布特征.结果表明:改进后的CInew指数在不同地区3次典型干旱过程的监测中,显著减少了不连续旱情加重现象;海南岛各市县年干旱发生频率在47%～74%之间,呈现西高东低的分布特征;年干旱日数在56～104 d之间,呈西南部沿海多、中部少的分布特征;年干旱强度在-209～-123之间,呈现西南部沿海强、中东部弱的分布特征.季节干旱发生频率、日数、强度均为春季最严重,冬季次之,夏、秋季较弱.全年发生大范围干旱的年份有9年,1969、1977、1979和2004年干旱覆盖范围达到100%.     

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.     

神东矿区土壤湿度遥感监测与双抛物线型NDVI-Ts特征空间

 结合神东矿区环境与灾害遥感监测与分析,根据MODIS/AQUA卫星产品的归一化植被指数(NDVI)和地表温度(T_s)数据,分析了基于1km和500m分辨率数据的NDVI-T_s特征空间,发现NDVI-T_s特征空间均具有双抛物线型特征。与基于1km和500m分辨率数据的NDVI-T_s三角形特征空间进行对比分析,并将得到的温度植被干旱指数(TVDI)数据与实测土壤湿度进行相关性分析,结果表明1km双抛物线型NDVI-T_s特征空间能更好地反映地表0—5cm土壤湿度,而500m双抛物线型NDVI-T_s特征空间在监测10cm土壤湿度时更有优势。以通过双抛物线型NDVI-T_s特征空间得到的TVDI作为旱情遥感监测指标,评估了2010年10月8—23日16d和2010年10月8日当天的神东矿区旱情,揭示了矿区旱情的空间特点。     

基于Z指数的福州市近51年旱涝时空特征分析

基于福建省福州市9个气象站1960年-2010年的逐月降水资料,在年和季节的尺度上计算了福州市各站点的Z指数及区域旱涝指数,并根据Z指数的划分等级分析福州市的旱涝情况,讨论51年旱涝灾害和季节性旱涝灾害的变化趋势.在此基础上,运用Arcgis的反距离权重插值法,分析其空间分布特征.结果表明:(1)近51年间,从旱涝灾害的年度性特征来看,福州市发生区域性干旱或洪涝均无明显的时间变化趋势特征;从季节性特征看,任何季节都可能出现旱涝灾害,与实际气象资料记载情况大体一致;(2)从福州市旱涝灾害的空间分布来看,年尺度上无论洪涝还是干旱福州市东北部都是发生频率最高的地区,季节尺度上西南地区发生季节性旱涝的频率最低,而沿海一侧发生季节性旱涝的频率较高.     

云南初春极端冷暖灾害事件的对比分析

利用云南1961～2009年2月的平均气温资料,采用异常指数对云南2008,2009年初春出现的极端低温雨雪冰冻和极端高温少雨干旱灾害事件做了空间分布、历史排位、冷暖异常趋势分析;利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了云南省2008年和2009年初春极端冷暖异常灾害事件天气成因.结果表明:2008年初春是近40年来的最冷年,2009年初春则是有气象记录以来的最暖年;云南初春东部平均气温从20世纪80年代以来有向暖异常演变的趋势,2000年以来,极端暖异常现象十分突出.北半球东亚中高纬500hPa高度距平场2008年2月呈"正负正"、2009年2月呈"负正负"的相反分布.乌山阻高异常偏强,冷空气活动频繁,南支槽异常偏强,导致2008年初春云南极端异常低温冰雪灾害;而乌山阻高偏弱,东亚大槽异常偏东,冷空气主体偏东,印度副高异常偏强,南支槽异常偏弱,导致云南2009年初春极端高温异常干旱灾害.     

云南人工林和天然林对短期与持续干旱响应的差异性?

全球气候变化导致干旱发生的频率,持续时间以及强度不断增加,严重影响森林的正常生长.受人类活动影响,人工林的面积逐渐增大,其对不同强度干旱胁迫的响应是否与天然林存在显著差异,目前仍存在争议.本文以云南省为研究区域,分析了不同时间尺度的气象干旱指数(SPEI)与反映植被生长状态的遥感监测植被指数(MODIS EVI)之间的关系,获得了反映该地区最佳时间尺度SPEI和对水分最敏感月份的EVI指标,进而基于省级尺度和基于气象站点的泰森多边形2个尺度上比较了人工林和天然林的生长状态对短期干旱(2001—2008年)与持续干旱(2009—2014年)的响应差异.结果表明:1)无论是人工林还是天然林,持续干旱对其的生长状态的影响均大于短期干旱;2)天然林的生长状态受持续干旱的影响程度大于人工林,且生长状态比人工林差.气候变化将导致更多极端的持续干旱事件发生,在未来气候变化进程中应多关注极端干旱对天然林的影响以及天然林的可恢复性问题.