两种常用的春玉米干旱等级指标在东北区域的适用性检验

作物干旱等级农业气象指标是开展作物干旱监测、预警和评估的科学依据,其适用性关系到农业气象业务质量和防灾减灾效果。应用东北地区31个春玉米代表站1981 2012年逐日气象资料、土壤湿度资料、玉米生长发育观测资料及产量资料,对东北地区春玉米不同生育阶段土壤相对湿度和水分亏缺指数干旱等级指标进行应用效果检验,比较适用性差异,并利用黑龙江省2013—2016年的资料进行干旱实例分析。结果表明,土壤湿度和水分亏缺指数干旱等级指标均适用于东北区域春玉米不同生长时段干旱识别,且有较好的一致性,两套指标判定的春玉米干旱等级完全相同的占75%左右,相同和基本相同的占95%左右。两套指标对历史和近年玉米干旱事件的判识效果都较好,土壤湿度指标和水分亏缺指数的干旱识别正确率分别在80%和75%以上,土壤湿度指标判定效果更好。两套指标在玉米生育前、中期适宜性略好于后期,在东北三省的应用效果要略好于内蒙古东部,部分干旱年份水分亏缺指数判定的灾情等级偏高,因此,当两套指标判定结果存在差异时,应以土壤相对湿度指标判定结果为准。     

气象干旱指标在内蒙古干旱监测评估中的应用

对在内蒙古气候中心干旱监测评估业务中经常使用的降水量距平百分率、土壤相对湿度干旱指数、综合气象干旱指数三种气象干旱指标进行详细介绍和适用性分析。并对三种气象干旱指标的监测结果进行对比分析,结果认为综合气象干旱指数指标能较确切反映出干旱程度,尤其在对干旱过程的跟踪方面具有明显的优势。降水量距平百分率指标反映干旱程度较轻,土壤相对湿度指标反映干旱程度比较敏感。     

基于大气-土壤-植被系统干旱发生发展过程的综合干旱指标构建与应用

适宜的干旱指标和高分辨率数据是准确监测干旱的基础。本研究从气象干旱和土壤干旱以及植被对干旱的响应出发,整合中国国家气象观测站、中国气象局陆面数据同化系统（CLDAS）土壤湿度（0.0625°×0.0625°）和MODIS叶面积指数（500 m×500 m）等多源数据信息,构建了基于气象干旱指数（标准化降水蒸散指数）、土壤干旱指数（土壤湿度百分位）和植被干旱指数（叶面积指数百分位）的综合干旱指数,并在中国东北地区开展了典型站点和区域10 km×10 km空间分辨率干旱监测试验。结果表明,综合干旱指数克服了单一气象干旱指数不能准确反映农业旱情及单一植被长势指数会将其他灾害引起的植被长势变差误判为干旱的不足,能够反映灌溉对干旱的影响,实现对大气-土壤-植被系统干旱发生、发展及其影响的监测。      

用三种干旱指数对比分析春季干旱等级

用铜川、耀州区和宜君县气象站2007年4—6月和2008年5月土壤墒情和降水量观测资料,对比分析降水量距平百分率、相对湿润度和土壤相对湿度指数在确定春季干旱等级时的差异,发现3种干旱指数在确定季度时间尺度干旱等级时,结论基本一致,但月时间尺度干旱等级的确定,降水量距平百分率和相对湿润度结论相差不大,土壤相对湿度指数滞后比较明显。降水量距平百分率和相对湿润度干旱指数比较适合确定气候干旱,土壤相对湿度指数适合确定农业干旱。     

我国西南地区干旱变化及对贵州水稻产量影响

近几年,我国西南地区干旱频繁发生,严重影响农业生产。为了探讨干旱和水稻产量之间关系的复杂性,采用中国气象局国家气象信息中心提供的西南地区348个站气象数据,计算了西南地区干旱的变化趋势,并利用2000—2011年贵州省县级水稻产量资料分析了干旱对水稻单产的影响,探讨了干旱、水资源灌溉以及水稻产量之间的关系。结果表明:1951—2012年西南地区降水量平均减少16.9 mm/10 a,特别是8—10月降水量明显减少。同时,西南地区干旱日数呈上升趋势,平均增加3.3 d/10 a。对比水稻产量发现,当累计干旱日数少于40 d时,干旱对水稻产量一般不会造成影响;当累计干旱日数超过86 d时,干旱造成水稻减产20%~73%,这意味着当累计干旱日数超过3个月时,江河塘库蓄水将受到影响,进而影响水稻的灌溉,造成水稻严重减产;当累计干旱日数为40~86 d时,水稻减产一般少于20%,但地区差异较大。     

FY-3A/MERSI数据在山东省农田干旱监测中的应用

干旱是影响社会发展和农业生产的主要气象灾害之一。利用中国新一代极轨气象卫星FY-3A上搭载的250 m中分辨率光谱成像仪(MERSI)数据,基于垂直干旱指数(PDI),结合山东省旱情统计数据,建立了适合山东省的PDI干旱指数分级标准,在此基础上对山东省2010~2011年秋冬季的干旱状况进行了监测,并将监测结果与同期的降水、温度和干旱监测资料以及19个国家级农气站的土壤相对湿度资料进行对比分析。结果表明:基于FY-3A/MERSI 250 m分辨率卫星资料计算的PDI能够客观反映山东省旱情的空间分布和动态发展过程。PDI与对应实地观测的10 cm、20 cm土壤相对湿度之间有较好的负相关性,且20 cm的土壤相对湿度较10 cm的土壤相对湿度与PDI的相关关系更稳定。因此,利用FY-3A/MERSI卫星资料监测山东省干旱状况具有可行性,适于在干旱监测业务中推广应用。     

河南省冬小麦干旱灾害的空间分布研究

利用河南省30个农业气象基本站的土壤测墒资料,把冬小麦干旱划分为轻、中、重3个干旱等级,通过构建干旱指数函数,分别计算出不同干旱等级的干旱指数,绘制干旱指数分布图,结果表明:河南省冬小麦干旱以豫北林州,豫西大部,豫中许昌,豫南西平、驻马店等地发生较频繁且以轻旱为主。     

北疆绿洲农业区气象干旱指数的确定及干旱特征分析

气象干旱指数是衡量农业干旱程度的指标之一。选取降水距平百分率PA、标准化降水指数SPI、标准化降水蒸散指数SPEI、通过SPI和SPEI构建的综合指数nSPEI（新的标准化降水蒸散指数）四种干旱指数,利用北疆绿洲农业区1961－2020年的气象数据,进行相关性、回归拟合、不同等级干旱频率分布等方面的对比,优选出对旱情描述更符合实际的干旱指数,并进而分析研究区的干旱变化特征。结果表明：（1）PA的干旱标准低估了干旱程度,SPI对温度上升引起的干旱加剧不敏感,SPEI计算蒸散发选用的Thornthwaite方法会高估温度对干旱的影响,nSPEI克服了SPI和SPEI的不足,对研究区的适用性最优。（2）近60年,研究区季尺度气象干旱随时间呈波动性变化特征,进入21世纪以来,春、夏季表现为湿－干变化,秋季表现为弱的干－湿变化,在干旱强度上,春、夏季由弱增强,秋季略减弱,在干旱范围上,以全局性干旱为主,春季局域性干旱增多,夏、秋季局域性干旱减少,在干旱频次上,春季特旱多,夏季重旱多,要注意相伴随的大风灾害和高温灾害,都会进一步加重农业旱情和灾情。     

基于3种遥感指数的东北春玉米干旱识别对比

以东北春玉米为研究对象,探究利用植被光合特性的日光诱导叶绿素荧光(solar-induced chlorophyll fluorescence,SIF)指数、近红外-短波红外波段构建的归一化差值水分指数(normalized difference water index,NDWI)和可见光-近红外波段构建的归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)识别东北春玉米干旱的准确度和敏感度。研究发现:SIF指数、NDWI和NDVI对干旱识别准确度均超过80%,其中重度干旱准确度超过94%,且在春玉米苗期表现最佳;3种指数对比可知,SIF指数在春玉米干旱识别的准确度和敏感度方面均最佳,分别为89.27%和81.65%,NDWI敏感度次之,NDVI最差。表明基于光合特性的SIF指数在识别东北春玉米干旱方面优于基于地物光谱特性所构建的植被指数。     

哈密地区气象干旱监测指数研究

应用Z指数方法和帕默尔气象干旱指数基本原理的优点,选取哈密地区6个代表站1961—2010年逐月降水量资料,分南、北两个区域建立区域修正帕默尔气象干旱指数,确定了区域旱涝等级的划分标准。以计算得到的干旱指数与历史旱情记录进行对比验证,并与Z指数、降水距平百分率干旱指数对比分析,结果表明该干旱指数对干旱的反应符合历史实际,较Z指数、降水距平百分率干旱指数更适合当地应用。在此基础上,对哈密地区修正帕默尔气象干旱指数与旱情的关系及干旱发生的特征作了更进一步分析。     

气象灾害指标在湖南春玉米种植区划中的应用

根据湖南省97个气象站1961—2004年气温、日照、降水等气象资料, 结合玉米生态习性和田间试验分析结果, 计算了玉米生长期内相关的灾害指标。得出玉米吐丝-成熟期干旱、高温热害及播种-出苗期的连阴雨3个气象灾害指标对其生长的影响最大, 在分析该3个灾害指标的地域分布特征基础上, 利用该3个指标出现概率, 引进“无级变速”原理, 进行春玉米种植区划。区划结果表明:湖南大部分地方适宜种植春玉米, 从区划结果与实际产量对比分析比较, 湖南玉米的高产区均在最适宜区和适宜区内; 低产区大多都在较适宜区和次适宜区, 只是湘东南山地低产区在最适宜区范围内, 与实际情况不吻合。原因可能是这一区域玉米生长期内光、温资源不足, 加之土壤肥力较差的缘故。     

径流量干旱指数在河西走廊灌区的应用

利用径流量干旱指数以及河西地区的酒泉、张掖和武威的春小麦单产资料,探讨干旱指数的等级与去趋势春小麦产量之间的关系.研究结果表明,径流量干旱指数与河西灌溉区春小麦气候产量呈反位相的变化趋势.因此,可利用径流量干旱指数的变化来预测该地区未来春小麦产量变化趋势.     

区域动态气象干旱强度指数及其应用

基于综合气象干旱指数的基本原理,以气象干旱等级为基础构建区域动态气象干旱强度指数,并就其在监测评估业务上的应用进行分析研究。结果表明:区域动态气象干旱强度指数实现了对干旱强度的实时动态监测和评价,充分考虑了干旱的累积效应,不以人为划定时段来评价干旱强度,具有动态性、连续性和客观性的特点,可广泛应用于区域干旱的实时监测、灾害预警、过程评价、历史排位判断、重现期分析等业务。通过对2009/2010年云南秋冬春特大干旱中的应用检验,效果优于气象干旱指数。     

安徽省旱涝灾害及其对农作物产量影响

通过对建国以来安徽省多种农业气象资料分析，采用Z指数方法建立安徽省旱涝灾害气候判别指标，分析安徽省旱涝灾害发生规律。结果表明:1961—2000年安徽省有13年偏涝、13年偏旱；分区域看，淮北旱多于涝，沿淮、江淮、江南旱涝相当，沿江、大别山区涝多于旱。通过水稻（一季稻）、小麦典型旱涝年灾损率与发育期间气象条件、旱涝程度的对比统计分析，建立了分区水稻、小麦旱涝灾害损失评估模型和指标。春季涝渍灾害是影响安徽省冬小麦产量的主要灾害，其对冬小麦产量的危害程度远大于干旱，尤以4—5月发生的涝渍影响最严重，极重涝渍灾害的减产损失可达4成以上。同时重点研究了春季渍害对冬小麦产量的影响，提出改进的涝渍强度指标Qw，并进一步综合分析作物的敏感性和区域脆弱性对灾损率的影响。对1961—2000年冬小麦灾损率进行的敏感性和脆弱性订正表明，订正后拟合误差平均值和差异变率都明显降低，灾损评估精度得到提高。     

中国北方苹果干旱等级指标构建及危险性评价

以中国北方苹果主产区为研究对象,利用1981—2018年气象资料、1981—2017年苹果干旱灾情历史资料和发育期资料,在构建干旱指数（D_I）的基础上,以历史灾情反演、灾害样本重建和历史灾害过程解析为主线,采用独立样本T检验、Kolmogorov-Smirnov（K-S）检验、累积概率反函数值等方法,构建适用于中国北方苹果主产区的苹果干旱等级指标体系,并在此基础上开展苹果干旱危险性评价。结果表明:构建的干旱指数（D_I）能有效表征苹果干旱灾害,同一等级苹果不同发育期干旱指标阈值从大到小依次为果树萌动-萌芽期、萌芽-盛花期和盛花-成熟期,苹果危险性从大到小依次为萌芽-盛花期、果树萌动-萌芽期和盛花-成熟期,渤海湾产区及黄土高原产区北部是苹果干旱的高危险区域。基于历史灾情资料加工与再分析的苹果干旱等级指标体系构建方法可为经济林果气象灾害研究提供新思路,研究结果可为中国北方苹果干旱防灾减损气象服务、灾害保险提供基础支撑。     

不同品种双季晚稻产量结构对干旱胁迫的响应

干旱是湖南双季晚稻分蘖-幼穗分化期主要农业气象灾害,对晚稻生长和产量形成产生不利影响。本研究以常规晚稻和超级晚稻在分蘖-幼穗分化期进行干旱胁迫试验,于20142016年连续3年开展15、20、25、30d4个干旱处理水平试验,探讨了干旱强度与不同品种双季晚稻产量结构的关系,从而确定双季晚稻干旱指标。试验研究结果表明,相同干旱胁迫处理下,土壤相对湿度是影响双季晚稻产量结构的关键因素,常规晚稻和超级晚稻产量结构对干旱胁迫的响应存在差异性。自晚稻分蘖普遍期开始干旱处理,对常规晚稻理论产量、有效穗数和结实粒数产生不利影响的土壤相对湿度阈值分别为92.5%、87.2%和98.6%;对超级晚稻理论产量、有效穗数和结实粒数产生不利影响的土壤相对湿度阈值分别为96.8%、97.1%和89.3%。根据晚稻产量结构对干旱持续时间和土壤湿度的响应,构建了常规晚稻和超级晚稻的分蘖-幼穗分化期干旱等级指标,可为双季晚稻的干旱监测和抗旱救灾提供理论依据和实践指导。     

不同时间尺度下气象旱涝强度评估指数

基于逐日气象干旱指数,构建了可以反映某一时段内气象旱涝强度的标准化阶段气象旱涝强度指数 (staged meteorological drought intensity index, I_SD) 和阶段气象旱涝时间分布状态的标准化阶段气象旱涝空间分布差异指数 (staged meteorological drought discrepancy index, I_SDD)。以构建昆明月尺度的I_SD和I_SDD为例说明了阶段气象旱涝指数的构建方法,通过对不同时段降水距平百分率、I_SD, I_SDD和标准降水指数 (standardized precipitation index, I_SP) 的对比分析,结合降水及逐日气象干旱指数 (multi-scale standardized precipitation index, I_MSP) 的演变,验证了I_SD和I_SDD的有效性。对于任一站点的不同时间尺度,两个指数可以在日尺度到年尺度乃至更大的时间尺度上进行计算,通过Boltzmann函数来构建I_SD和I_SDD的方法具有很好的拓展应用性,其他气象干旱指数也可以采用该方法来构建阶段干旱指数。     

基于CI指数的河南省近40a干旱特征分析

基于河南省113个气象站1970～2007实测气象资料,利用气象干旱综合指数对河南省近40 a的干旱特征进行了统计分析.首先计算了历史逐日的CI指数,统计近40 a各站点出现的干旱过程、各时段的干旱事件,在此基础上统计了河南省历年各地区干旱发生的频率、覆盖范围,分析了干旱发生范围的年际变化和不同强度干旱的空间分布特征.分析结果表明:河南省伏旱发生频率最高为63.6%,冬季干旱发生频率最低为48.8%,春旱和秋旱发生频率相近,分别为55.4%和56.9%;全省大范围干旱发生的年份春季和秋季较多分别有9 a,冬季最少只有5 a;春季豫北各等级干旱发生天数均较高,夏季和秋季全省易发生大范围轻旱,重旱发生较少,冬季轻旱和中旱呈显著的纬向分布,南少北多,和降水的分布有较好的负相关性.