基于非平稳的淮河流域干旱时空演变特征研究

基于非平稳性标准化降水蒸散指数（non-stationary standardized precipitation evapotranspiration index,NSPEI）表征气象干旱程度,运用游程和Copula理论识别气象干旱特征演变规律,分析淮河流域干旱持续时间与烈度及干旱时间与强度的联合频率特征,并初步揭示干旱对植被覆盖度的影响．研究结果表明:1）淮河流域中部NSPEI较低,区域内68%的站点NSPEI呈上升趋势,淮河沿岸及其以南地区干旱程度增强;2）长历时、高强度的干旱事件主要集中在南部大别山区与蚌埠附近,高烈度干旱事件集中分布在中北部定陶附近,干旱事件历时集中在0.5~1.5个月,烈度基本<3,强度大多为10~30;3）干旱事件历时与烈度联合重现期低值（1.6 a）集中出现在信阳、蚌埠、菏泽附近地区,历时与强度联合重现期低值（1.7 a）同样集中出现在信阳、蚌埠站附近;4）1990—2015年淮河流域耕地面积减少2.01%,建设用地增加2.07%,土地利用类型变化集中在区域北部,区域内NDVI变化趋势通过95%显著性检验的面积仅占0.89%,植被覆盖度变化趋势不明显,干旱对其影响小．      

华南季节干旱及连旱特征分析

 利用1951-2006年实测降水量资料,通过统计方法分析了华南各季节降水量的时空变化及季节干旱特征。结果发现,各季降水量总体上在华南区域空间尺度上有显著的同号变化关系。华南夏季降水量的距平幅度增大,并有增多的长期趋势;秋季降水量则有距平幅度减弱的长期趋势;冬春季降水量的逐年变化存在显著的同相关系。华南秋季发生干旱的频数较其它季节高;春－夏连旱频数较其它季节连旱事件频数要低。     

西北春季标准化降水指数及干旱时空特征分析

利用西北5省(区)137个测站的1961-2009年历年春季降水量资料计算标准化降水指数(SPI),统计了西北春季轻旱、重旱、特旱发生的空间分布和时间变化,然后用EOF,REOF,M-K等方法对西北春季SPI时空特征和变化趋势进行了研究.结果表明:新疆北部、甘肃河西及青海中部是干旱的主要发生区域;干旱面积率在1980年以前较高,而1981-1990偏轻,1991-2009缓慢增加.西北春季SPI结构的最明显特征是整个西北表现为一致的旱(或涝)的特征,新疆、青藏高原及西北东部是2个异常中心区,过渡带位于新疆的东部;西北春季SPI异常结构的另一显著特征是,新疆北部及青海南部与西北东部旱涝为反相结构,西北东部的多(少)雨往往对应新疆北部和青海南部的少(多)雨.利用SPI可将西北春季划分为4个旱涝异常区:青海高原区、西北东部区、新疆北部区、南疆区;并由各区代表站的SPI的M-K突变检验得,从1980年代开始,青海高原区春季降水增多,并且趋势十分显著;与其相反的是,西北东部区近年春季降水有减少的趋势;北疆区从1997年开始,春季降水有增多的趋势,而南疆区春季降水增多的趋势不十分显著.     

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.     

云南春夏连旱气候变化趋势及致灾成因分析

通过构建能同时考虑全省受旱范围(面积)和不同等级干旱强度的区域干旱指数,用异常指数划分出云南中、重和特旱年份,利用NCEP/NCAR再分析资料,采用morlet小波研究了云南春夏连旱强度指数的变化趋势,并对比分析了云南春夏连旱重灾年与多年平均200hPa与500hPa环流场的差异.结果表明:云南春夏连续致灾干旱的平均出现频率是:特旱20a一遇,重旱以上10a一遇,中旱以上5a一遇;目前云南可能处于这样的历史位置,要么是不出现春夏连旱,如果出现,则将是特旱灾害;500hPa高纬度为纬向环流控制,青藏高压明显偏弱,孟加拉湾低槽没有出现或明显偏弱,20°N以南地区为正距平区控制,无冷暖气流在云南交汇,200hPa青藏高原上为-50gpm的强负距平区,中南半岛北部处于-5gpm距平区,形不成中心在中南半岛北部的高层辐散、低层辐合上升的垂直环流,使云南不能出现解除干旱的有效降水天气过程,东西风季节转换较常年偏晚16d左右,导致了云南春夏连续致灾干旱的发生.     

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。     

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...     

云南省2009/2010年秋-冬-春连旱与近50a严重持续干旱过程的对比分析

利用云南122站日平均雨量、气温资料以及美国NCEP/NCAR逐日再分析资料,对2009/2010年云南秋、冬、春连旱与云南近50 a最严重的3次干旱过程进行对比分析发现:2009/2010年秋冬春连旱无论从干旱强度、干旱面积、还是持续时间上都要重于其它3次.干燥的对流层大气和强烈的下沉运动;同时在亚洲中纬度东西部地区出现的高度距平差异小以及冷空气活动不强,是云南最严重的4次干旱过程中最主要的大气异常状态特征.但2009/2010年干旱过程中,对流层大气干燥程度以及下沉运动的剧烈程度较高,同时干燥的对流层大气与强烈的下沉运动结合得比其它3次过程更为紧密,而且在亚洲中纬度东西部地区的高度距平差异最小,纬向环流最为明显,其冷空气活动是4次严重干旱过程中最弱的,因此造成2009/2010年秋、冬、春连旱过程较其它3次更为严重.     

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.      

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。     

云南省雨季降水量变化的区域特征分析

 用EOF,REOF方法对1961～2002年云南省124个测站雨季降水的时空分布、演变规律及各区域的降水特征进行了诊断分析.结果表明:大范围区域降水的一致性是云南雨季降水的主要特征,其次为东、西反向变化以及东南、东北反向变化空间异常分布型态;云南雨季降水存在着7个主要的异常区域:滇中以东区,滇南区,滇西北区,滇中以西区,滇西南区,滇东南区,滇东北区;除滇东南区之外,其他各区在20世纪90年代末期雨季降水都有增多的趋势.     

基于旋转经验正交函数法的广东省干湿状况时空特征分析*

基于1960-2011年广东省25个地面气象站点的逐日气象资料,采用6个月尺度的标准化降水指数（SPI）为干旱评价指标,计算了广东省各站点每月的干旱指数,并在此基础上利用Mann-Kendall 趋势检验法、旋转经验正交函数法（REOF）、小波分析等方法分析了该地区干湿状况的时间演变趋势和空间分布特征。结果表明：广东省变干趋势的月份主要集中在1-3月,而变湿的月份主要为7-9月,且中部地区变湿趋势的月份数要明显多于东西部。此外,雨季（4-9月）广东东部及沿海大部分地区呈变湿趋势,而冬季全省大部分地区都表现为变干的趋势;根据REOF方法可将广东省干旱分布特征划分为4个典型的空间异常型：南岭型、粤西型、粤东型和雷州半岛型;各空间型对应的旋转主成分（PRC ）序列分析结果表明,雨季各空间型都表现为统一的先变湿后变干趋势,而冬季除了雷州半岛型外则都表现为明显的变干趋势。小波分析结果表明各空间型干湿状况普遍存在1.5a、2～3a的显著变化周期。     

2018-2100年黄土高原地区干旱的时空变化

基于高空间分辨率的气候数据,计算黄土高原地区的标准化降水蒸散指数(SPEI),分析该地区干旱变化趋势、干旱等级转换以及干旱发生频率的时空变化.结果表明,与历史时期(1901-2017年)相比,未来时期(2018-2100年)的干旱发生次数增加,其中中旱发生次数明显增多;在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下,未来时期整个黄土高原的SPEI将分别以0.120、0.096和0.206/10 a的速率显著下降.在地理空间上,未检测到未来时期呈显著上升的SPEI趋势,而干旱趋势显著加重的区域占黄土高原面积的51.62%～99.90%;在本世纪末(2071-2100年),该比例为44.54%～84.25%;这些区域主要分布于黄土高原的北部和西部.从当前时期(1981-2010年)到本世纪末,黄土高原超过80%的地区将发生无旱到轻旱的等级转换,黄土高原西北部将发生无旱到中旱的等级转换.气候变化将增加极端干旱发生频率空间分布的差异,在RCP8.5情景下,黄土高原西北部的极端干旱发生频率较高.     

云南省入境旅游成长规律及时空演化分析

探讨云南省入境旅游客流的成长规律及时空演化过程,为云南省入境旅游业可持续发展提供参考。利用入境旅游流流质指数与游客密度优势指数的匹配度演化模型,分析云南省及各地州市入境旅游流游客密度优势指数与流质成长过程及匹配度的时空演化。结果表明:入境旅游流游客密度优势指数和流质的成长过程大致以2004年为截点,分为前期质优量弱,后期质弱量优的2个阶段;其成长演变特征可以概括为整体降低演变型、整体增长演变型和轻微波动演变型;入境旅游流游客密度优势指数与流质的匹配度整体上正逐步向良性转化,偏离型或双低型发展的地州市演化为同步双高型成为未来区域旅游客流成长演化的理想趋势和重点主攻方向。     

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.     

三江源地区干旱指数时空演变及成因分析

基于1966—2017年三江源区11个气象台站的逐日气象资料,运用彭曼公式(Penman Monteith)计算潜在蒸散量(ET0)并进一步分析干旱指数(aridity index,AI)对于气候因子的敏感性.结果表明:三江源地区1966—2017年干旱指数总体呈明显下降趋势(0.1/10 a),年均值为1.76,属于半干旱区;研究区5年的干旱指数距平值于1990年后为负值,表明该区域气候于1990年后趋于湿润化,Mann-Kendall突变检验结果表明干旱指数分别在1988年和1992年发生突变;根据干旱指数的空间分布特征,将三江源区划分为东南湿润区、中部半湿润区和北部干旱区,其余大部分地区属于半干旱区和半湿润区;干旱指数对日照时数和相对湿度响应较为敏感,敏感系数分别为9.3和6.4,但对平均温度极为不敏感.相对贡献分析结果表明,三江源地区的干旱指数主要受相对湿度和平均风速的控制.     

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.