基于SPEI的甘南高原气象干旱变化特征

干旱灾害是甘南高原发生最频繁的气象灾害之一,严重影响该地区农牧业生产和生态环境安全。利用1973—2022年甘南高原及周边31个气象观测站逐月降水和气温观测数据,选取标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）表征气象干旱,采用Mann-Kendall检验和Sen’s slope估计方法,研究甘南高原年、季尺度的干旱时空分布及变化特征。结果表明：近50 a来,甘南高原年SPEI呈显著减小趋势,全域整体趋向干旱化,1986年为突变年。干旱变化趋势存在季节差异,夏、秋季呈干旱加剧趋势,春、冬季则相反。年和季SPEI变化趋势存在空间差异性,年和秋季全域呈干旱化趋势;夏季甘南高原中东部呈干旱加剧趋势,春季与夏季相似,但春季干旱加重区域和干旱化程度明显小于夏季;冬季整体呈干旱减轻趋势。甘南高原年和季节尺度不同等级干旱发生频率有明显的空间差异,高原中东部轻旱频发,高原南部中旱和重旱高发,特旱各区域发生频率均较低;高原西部干旱发生频率总体小于高原中东部。     

1961—2010年新丰县气候资源的变化特征

根据1961—2010年新丰气象站观测资料,采用线性趋势分析、滑动平均等方法,研究了近50年来新丰县气候资源的变化特征。结果表明,新丰气温呈变暖趋势,特别是21世纪以来升温明显,气温的变化不具有突变特征,冬季对气候变暖贡献最大;稳定≥10℃的活动积温呈增加趋势。降水为减少趋势且具有突变特征,突变点为1991年,降水减少明显;日照也呈减少趋势且在1989年存在突变。进一步分析,发现气候变暖导致春季和秋季干旱事件发生的频率增加;降水虽然呈减少趋势,但夏季的降水呈增加趋势,说明降水强度发生了变化,灾害造成的经济损失在增大。     

基于SPI指数甘肃省河东地区干旱特征分析

本文利用1971—2014年甘肃省河东地区32个气象站的逐月降水观测资料,采用标准化降水指数SPI对河东地区的干旱特征进行了分析。结果表明:对于全年干旱来说,甘肃省河东地区存在一条由北向南延伸的干旱趋势带,干旱范围呈微弱缩小的趋势;春季和夏季河东大部地区呈变干的趋势,干旱范围分别呈扩大和缩小的趋势;秋季和冬季河东绝大部地区呈变湿的趋势,干旱范围亦呈缩小的趋势。1971—2014年河东地区年平均干旱发生率为30.0%,其中定西中北部和陇南北部、天水中北部等地区为干旱发生频率较高的地区;除冬季干旱发生率呈减小的趋势外,全年及春季、夏季、秋季干旱发生频率均呈先减小后增大的变化特征;全年干旱多发生在1991—2010年,春季和秋季干旱多发生在1991—2000年,夏季干旱多发生在1971—1980年和2000—2010年,冬季干旱多发生在1971—1980年。     

汉中干旱时空分布特征分析

基于1971—2015年汉中11个县区地面气象观测站逐日降水观测资料,以降水距平百分率为干旱划分标准,采用干旱频率、干旱站次比和干旱强度三个指标,分析了汉中地区年尺度和季尺度干旱时空变化特征。结果表明:汉中地区年尺度干旱频率东南部低,西北部高,并从东南部向西北部递增;季节尺度来看,各季干旱频率分布差异明显。年尺度干旱强度从1996年开始有较弱增强趋势,而干旱站次比有明显降低趋势,汉中地区干旱朝着小区域性中旱发展;季尺度干旱特征为春季和夏季干旱站次比有增加趋势,秋季和冬季有减少趋势,春季和夏季干旱范围逐渐扩大,秋季和冬季干旱范围逐渐减少;春季、夏季和秋季干旱强度基本为轻旱,冬季多为中旱,有时能达到重旱。     

基于前期降水指数的气象干旱指标及其应用

从气象干旱定义出发,考虑干旱累积效应,借鉴前期降水指数（API）和标准化降水指数（SPI）,建立基于标准化前期降水指数（SAPI）的逐日气象干旱指标,并利用1961-2010年全国632个台站的气象资料分析SAPI的适用性特征。结果表明：逐日SAPI曲线呈典型“锯齿型”特征,在降水持续偏少时段平稳下降,克服了基于“等权累加”建立的综合气象干旱指数由于前期降水移出计算窗口而导致的“不合理旱情加剧”问题,能够精细刻画干旱发生、发展和结束过程。SAPI敏感性分析表明,加剧一个干旱等级需要的无雨日数在降水越少的季节（地区）越多, 减缓一个干旱等级需要的日降水量在降水越少的季节（地区）越少。各等级旱日频率总体上与理论频率一致。降水量较少的季节（地区）,轻旱、中旱及总旱频率略高于降水量较多的季节（地区）,而重旱、特旱频率时空特征相反。1961-2010年全国平均各等级旱日频率均呈下降趋势,其中特旱较为明显,但具有复杂的时空特征：9-11月各等级旱日频率显著增加,其余月份以减少为主;各等级旱日频率总体上呈“西减东增”趋势。     

基于SPEI的近百年天津地区气象干旱时空演变特征

基于1921—2016年天津地区降水、气温观测数据,对全球降水气候中心降水(GPCC-P)、东英吉利大学气候研究中心气温(CRU-T)进行适用性评估后发现GPCC-P和CRU-T均能较好地反映天津地区降水和气温的变化。在此基础上,进一步利用GPCC-P、CRU-T计算的标准化降水蒸散指数(SPEI)分析天津地区近百年干旱时空演变特征并判断其未来变化趋势。结果表明:(1)天津干旱主要发生于1940年代初期、1990年代末和2000年代初期,四季均以轻旱和中旱为主,干旱高频季节由秋、冬季逐渐转为春、夏季。(2)天津全区SPEI气候趋势在6个时期除秋季整体呈"升、降、升"分布特征外,春、夏、冬季均表现为"升、降"的分布特征,且夏季下降趋势最为显著,1961—2010年宁河每10 a下降0.30。(3)1921—1970、1931—1980、1941—1990年天津春、冬季湿润化趋势由降水主导,而夏、秋季则由气温和降水协同影响;1951—2000、1961—2010、1971—2016年春季干旱趋势主要受气温影响,夏、冬季则为气温和降水协同影响,随着全球变暖,气温升高对干旱的影响逐渐增强。(4)1921—2016年天津地区四季SPEI与PDO呈负相关关系,春、夏季相关性从西北向东南递减,而秋、冬季相关性则由东南向西北递减。(5)未来夏季天津全区、冬季天津西南部呈干旱化趋势,春季干旱化趋势、秋季湿润化趋势不明显。     

基于SPI的1961－2020年昌吉地区作物生长季气象干旱时空特征研究

基于昌吉地区7个气象站1961－2020年降水量资料，计算昌吉地区作物生长季标准化降水指数（SPI-7）。运用趋势分析法、M-K突变检验法和小波分析法探究了昌吉地区作物生长季SPI-7指数的年际和年代变化特征；在此基础上分析了作物生长季干旱的站次比和干旱强度的年际变化,并结合该区实际发生的旱灾对SPI进行了验证。结果表明：1961—2020年昌吉地区作物生长季标准化降水指数以0.08/10 a的速率呈微弱的正趋势（变湿），在年代变化趋势中呈现出变干-变湿-变干的变化波动, 1981年标准化降水指数由低到高突变；干旱强度呈增加趋势，干旱发生的区域面积有轻微减少的趋势；干旱强度在全区范围内主要为轻旱和中旱等级，并表现为全域性干旱和区域性干旱；空间分布上看干旱率最高区域在东部地区，轻旱主要集中在东部，中旱、重旱和特旱集中在西部地区，干旱强度大的区域大致分布在西部地区；在周期性变化方面，SPI指数存在着6年、9年、16年周期震荡；历史旱灾与SPI指数干旱评价结果吻合率较高，SPI指数在昌吉地区作物生长季的干旱监测与分析中具有较好的实用性。     

关中平原旱涝时空变化分析

基于陕西省关中地区39个气象站点逐月降水观测数据,计算各站月、季及年尺度标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,简称SPI),结合该区域旱涝灾害的已有研究,利用标准降水指数及线性趋势分析等统计方法,对关中地区1961—2012年旱涝灾害的时空演变规律进行分析。结果表明:(1)1961—2012年,关中平原多年平均降水量为537mm,多年来年平均降水量呈下降趋势,表明关中平原干旱频次增加。(2)关中平原无雨日数和暴雨日数呈现上升趋势,小雨日数和大雨日数呈下降趋势,表明关中平原极端降水发生频次增多。(3)春季、秋季、年SPI整体呈现较为一致的下降趋势,这表明关中平原春季、秋季、年尺度均呈干旱化的趋势;而夏季、冬季SPI则呈上升趋势,表明这两季趋于湿润化。(4)渭南西部、咸阳东部、宝鸡东部发生干旱的频率较高;西安中部户县、长安等地,宝鸡西部、咸阳北部发生雨涝灾害的频率则更高。     

1961-2013年尖扎县气候变化特征分析

利用尖扎气象观测站1961—2013年逐月气温与降水资料,运用气候诊断分析方法,分析近53年来尖扎气温、降水变化特征,结果表明:1961—2013年间尖扎气温变暖趋势明显,年气候倾向率为0.30℃/10a,冬季气温对气候变暖响应最为敏感;尖扎年平均气温在1996—1997年左右发生突变,春、夏、秋季平均气温基本都在20世纪末21世纪初发生突变,冬季平均气温早在1985—1986年发生突变,突变后气候都是明显增暖;1961—2013年尖扎年降水量无明显增降趋势变化,夏秋两季的降水呈弱的减少趋势,春冬季呈弱的增加趋势,但变化也并不明显;近53年尖扎年、四季降水量都没有发生明显的气候突变。夏季气温与降水量变化呈现负相关性。     

近54年柳州干旱的时空特征分析

基于1961-2014年逐日降水资料,用降水量距平百分率作为划分干旱的指标,对柳州各季节干旱的时空特征进行了分析,结果为:(1)春季柳州干旱频数的空间分布特征是北部和东部多、其他地区少,夏季西多东少,秋季东北部最多、其他地区接近,冬季西南部多、东北部少、其他地区居中。柳州北部的干旱事件以轻旱、中旱为主,重旱、特旱事件主要发生在在中部和南部地区。(2)从春季到冬季,柳州的干旱发生严重程度有随时间递增的趋势,全市性的中旱、重旱、特旱事件主要发生在秋季和冬季,春季、夏季干旱事件全部为轻旱。(3)近54年柳州全市性干旱总频数的年代际变化呈单峰型,1980年代为波峰,1960年代和2010年代波谷。各季节干旱频数的年代际变化趋势是:春季和秋季1980年代以前干旱发生较多,1990年代以后干旱发生较少,夏季和冬季1980年代以前干旱发生较少,1990年代以后干旱发生较多。