1960-2018年中国西南地区旱涝急转的时空变化特征

基于 1960—2018 年的逐日降水观测数据,采用日尺度旱涝急转指数（DWAAI）计算方法,以生态地理区为框架,识别并分析了西南地区旱涝急转事件的时空变化特征。结果表明：西南地区旱涝急转事件的发生次数在 1960—2010年有增加趋势,在 2011—2018 年快速减少;旱转涝事件多发生在春夏季（4~8 月）,涝转旱事件则跨越了春、夏、秋季（5~11 月）;在云南高原常绿阔叶林、松林区（VA5）,西双版纳山地季雨林、雨林区（VIIA3）,闽粤桂低山平原常绿阔叶林、人工植被区（VIA2）,旱涝急转事件主要发生在夏季,而在湘黔高原山地常绿阔叶林区（VA3）和四川盆地常绿阔叶林、人工植被区（VA4）,旱涝急转事件主要发生在春季;旱涝急转事件发生次数的空间分布呈现东北多、西南少的格局;2000 年以来旱涝急转事件在滇中南亚高山谷地常绿阔叶林、松林区（VIA3）和闽粤桂低山平原常绿阔叶林、人工植被区（VIA2）发生次数减少,但有加重趋势,呈现极端化特征。     

广西地形分布与前汛期降水时空变化关系

采用广西88个测站1959-2006年4-6月月平均降水资料,运用小波分析、EOF、REOF、新型区域旱涝指数等方法,研究了广西前汛期不同区域降水的长期变化特征。结果表明:(1)广西前汛期降水异常可分为8个地形空间分布型:桂东南、桂东北、桂东、桂西、桂西南、桂西北、桂南及桂中;(2)各异常区代表站降水的时间演变特征、不同年代盛行的主要周期均有所差异,但大部分区都存在2～4 a的短周期和12～14 a的长周期变化;(3)上世纪60年代全区性大涝大旱,70年代除桂西、桂西北外的其它地区平均气候态均以湿润状态为主,而80年代除桂西南、桂南外其它区以干旱状态为主要特征,进入90年代后出现局地敏感气候区。     

基于气象旱涝指数的旱涝急转事件识别方法

基于长江流域212个气象站点1961-2017年的日降水资料,借助标准化加权平均降水指数（SWAP）,结合多门槛游程理论,提出一种识别旱涝急转事件的新方法。方法应用于旱涝急转事件高发的长江流域,分别从典型站点旱涝事件分析、区域典型旱涝急转事件分析、旱涝急转事件时空分布规律分析等角度,探讨了长江流域1961-2017年旱涝急转事件规律。结论显示：①SWAP指数对于旱涝事件具有良好的识别能力。②聚类方法可聚合相似旱涝急转事件,2011年长江中下游旱涝急转事件中干旱事件占主导地位,持续时间远长于洪涝事件。③ 长江流域旱涝急转事件呈现明显的区域规律：上游发生频率较低,中下游偏高;此外,长江流域多数分区近期旱涝急转事件发生频率呈现上升趋势。研究结果表明,基于SWAP指数并结合多门槛游程理论的方法能够比较准确地识别旱涝急转事件,可进一步应用于旱涝急转事件的预测及评估中。     

东江流域近50年旱涝时空演变特征

基于东江流域57个站点1957~2010年逐月降雨数据,对比分析SPI和Z指数两种方法在流域旱涝等级划分中的应用,揭示流域近50 a来旱涝时空分布特征及其变化趋势。结果表明:1 SPI和Z指数两种方法计算旱涝指标所得结果差异度较小,均能较好地反映流域历史实际旱涝状况,Z指数对极端旱涝等级具有更好的指示作用;2近50 a来,流域各年代旱涝交替明显,偏涝和重涝多于偏旱和重旱;3流域汛期、非汛期和全年旱涝分布形态在空间上有较好的一致性;4近50 a来,流域总体上呈"北旱南涝"的旱涝变化趋势空间格局。     

1470—1979年中国旱涝与厄尼诺事件

本文通过中国120个站近500年旱涝等级资料,以及同期97次厄尼诺事件的分析研究,结果发现在厄尼诺事件爆发时,我国长江流域及东北东部易有洪涝灾害;华北北部、内蒙东部、青藏高原北部多发生干旱;青藏高原南部、汉水流域和贵州等地则无明显旱涝。旱涝型序列分析表明,厄尼诺事件的发生我国易出现北旱南涝或南北旱、长江流域涝的情况,而全国涝的频数则大大减小。     

中国2010-2020年汛期旱涝灰预测研究

选取194个中国地面气候资料国际交换站1971—2000年汛期(5—8月)降水资料序列,应用灰预测方法对中国2010—2020年汛期降水的旱涝趋势进行预测。结果表明:2010—2020年中国由“南涝北旱”转为“北涝南旱”的可能性不大,但是每年汛期都有旱涝灾害发生,北京、银川、石家庄等地区旱灾严重,重庆、南昌、广州等地区汛期水患频繁。有关职能部门应采取相关措施应对未来气候变化,尤其是气候突变可能带来的旱涝灾害。     

近159 年东亚夏季风年代际变化与中国东部旱涝分布

利用1850-2008 年我国东部地区90 个测站的旱涝等级和北半球夏季海平面气压格点等资料,使用BP 典型相关等方法,分析了近159 年旱涝等级与东亚夏季海平面气压的耦合相关关系。利用关键区域的海平面气压资料,定义出与我国东部旱涝分布有密切联系的东亚夏季风指数,在此基础上分析了东亚夏季风年代际变化对我国东部旱涝分布的影响。结果表明：(1) 近159 年中国东部旱涝具有4 种典型空间分布型,即华南与中国东部其他地区旱涝趋势相反型、黄淮地区与长江流域及其以南旱涝趋势相反型、江淮流域与中国东部其他地区旱涝趋势相反型和中国东部与西部旱涝趋势相反型。近159 年东亚夏季海平面气压场主要呈现亚洲大陆与西太平洋海平面气压强弱相反的分布特征;(2) 本文定义的夏季风指数的年代际变化与我国东部旱涝典型分布型的年代际变化有密切关系,但两者的相关关系并不是稳定不变的,存在显著的年代际位相差异,即20 世纪20 年代之前,当东亚夏季风偏强(弱) 时,长江流域以北容易偏旱(偏涝),长江流域及其以南容易偏涝(偏旱),20 世纪20 年代以后,当东亚夏季风偏强(弱) 时,长江流域以北容易偏涝(偏旱),长江流域及其以南容易偏旱(偏涝)。可见,使用较长年代资料进行考察,研究结论丰富了大多数使用近50-60 年资料的研究结果。东亚夏季风与我国东部旱涝分布之间关系的年代际位相差异,可能与东亚夏季风对太阳活动等外强迫的非线性反馈相联系     

树轮指示的柴达木盆地近539 a旱涝变化特征

 利用柴达木盆地东北缘的圆柏树轮资料,重建了柴达木盆地1470—2001年5—9月的降水量,并依照《中国近五百年旱涝分布图集》的旱涝等级标准恢复了历史旱涝变化。分析发现,柴达木盆地旱远多于涝,也是极端干旱事件高发区; 旱涝变化具有阶段性,539 a的旱涝序列可分为3个旱阶段和3个涝阶段,以旱为主的时期长于以涝为主的时期; 涝年平均21 a一遇,旱年平均3 a一遇; 干旱发生的显著周期为2.8 a,特旱为9.2 a。     

长江中下游流域旱涝急转事件特征分析及其与ENSO的关系

基于长江中下游流域75个雨量站1960-2015年的日降水资料,通过对原有的旱涝急转指数加以改进,定义了日尺度旱涝急转指数（Dry-Wet Abrupt Alternation Index, DWAAI）,全面分析长江中下游流域夏季（5-8月）旱涝急转事件的时空演变特征,并讨论了旱涝急转事件与事件发生前太平洋海表温度的关系。结果表明：① 改进的DWAAI综合考虑了事件前后期旱涝差异与急转快慢程度,筛选事件更加全面。② 总体来说,自20世纪60年以来,流域内发生旱涝急转事件的区域范围越来越广,事件频率和强度均具有逐年增长趋势。旱涝急转事件主要发生在5月和6月,且汉江水系、中游干流区间、洞庭湖水系北部和鄱阳湖水系西北部地区为事件高发区。③ 旱涝急转事件与事件发生前Nino 3.4区域海温持续异常偏低存在一定关系。在发生时间上,La Ni?a现象具有一定的先兆作用,41.04%的事件发生在La Ni?a现象衰亡期或现象结束后8个月内;在事件强度上,流域内站点的DWAAI与事件发生前第1~6个月的Nino 3.4区域海温异常值存在显著的负相关性,尤其是在鄱阳湖水系和中游干流区间,二者负相关性最强。研究结果可以为长江中下游流域防洪抗旱工作提供一定的依据。     

基于Copula函数的韩江流域旱涝组合事件概率特征研究

以韩江流域潮安、横山和溪口3个代表性站点1959—2000年日流量数据为基础资料,选取4种边缘分布函数拟合各站点春、夏、秋、冬四季的径流距平百分率序列,并利用线性矩法估计参数,在此基础上采用4种Copula函数拟合春-夏、夏-秋、秋-冬、冬-春径流距平百分率序列,然后计算出各站点连旱连涝和旱涝交替这2类旱涝组合事件发生的概率,结果表明:1)基于Copula函数建立的联合分布模型可以较好地描述季节间连旱连涝和旱涝交替这2类旱涝组合事件发生的概率;2)潮安与溪口站夏-秋、秋-冬时段平均每4年发生一次连旱连涝的事件,春-夏、冬-春时段发生连旱和先旱后涝的概率均在10%左右;横山站秋冬季节平均每1.28年就发生一次连续干旱的事件。     

历史时期广东地区旱涝灾害与气候变化关系

通过对广东旱涝及冻灾史料的整理分析,采用相关分析、波谱分析等方法对历史时期广东旱涝灾害发生规律及其与厄尔尼诺事件、太阳活动的可能关系进行探讨。分析认为:1)从历史时期看,广东的湿润指数与其旱涝灾害的发生密切相关,寒冷指数越高(气温越低),旱涝灾害的发生越频繁。2)厄尔尼诺事件对广东整体旱涝灾害影响不大。3)在不同的历史时期,各指标序列具有相同或相似的周期。结合已有的研究认为,太阳辐射对气候的驱动可能是产生上述相同或相似周期的根本原因。4)对湿润指数的多尺度分析表明,自2000(±5)年广东地区开始进入偏旱期,偏旱状况将一直持续到2040(±5)年。从120 a尺度看,本世纪广东将处于偏涝阶段,预计2040(±5)年后将有较大强度的偏涝期出现,而且在未来几十甚至百年内旱涝变化幅度有增大的趋势。     

1636-1949年广西北部湾地区旱涝灾害时空演变研究

通过搜集、整理历史资料,选取1636-1949年共314年,并结合SPSS、EXCEL软件数据分析与ArcGIS图像处理功能,对广西北部湾地区旱涝灾害的等级序列、时间特征、空间特征以及成因进行研究。结果表明：1）1636-1949年间广西北部湾地区共发生大小洪涝灾害456次,平均每0．69年发生1次;干旱灾害400次,平均每0．79年发生1次。2）该地区洪涝灾害主要分布在该地区中部与北部,旱灾主要分布在该地区中部、西部、北部。3）根据旱涝灾害的等级序列可知,2级偏旱略多于1级旱;5级涝多于4级偏涝;灾害以涝灾为主。4）该地区旱涝灾害由地形地貌、人类活动、气候因子共同影响。     

基于 Copula函数的韩江流域旱涝组合事件概率特征研究

以韩江流域潮安、横山和溪口3个代表性站点1959—2000年日流量数据为基础资料,选取4种边缘分布函数拟合各站点春、夏、秋、冬四季的径流距平百分率序列,并利用线性矩法估计参数,在此基础上采用4种Copula函数拟合春－夏、夏－秋、秋－冬、冬－春径流距平百分率序列,然后计算出各站点连旱连涝和旱涝交替这2类旱涝组合事件发生的概率,结果表明：1）基于Copula函数建立的联合分布模型可以较好地描述季节间连旱连涝和旱涝交替这2类旱涝组合事件发生的概率;2）潮安与溪口站夏－秋、秋－冬时段平均每4年发生一次连旱连涝的事件,春－夏、冬－春时段发生连旱和先旱后涝的概率均在10％左右;横山站秋冬季节平均每1.28年就发生一次连续干旱的事件。     

历史时期广东省旱涝变化及其层次分析

根据历史时期广东的旱涝灾害史料建立了该地区1480～1939年间旱涝指数序列,并采用小波分析、功率谱分析对该序列进行了研究。分析认为,从历史时期来看,广东的旱涝变化主要存在准7年、15年、23年左右的准周期,不同的历史时期主要影响周期不尽相同。旱涝指数的多尺度分析表明,广东在本世纪整体上将处于偏涝期,但自2000(±5)年已开始进入偏旱期,2010(±5)年左右达到最旱,这种偏旱状况将一致持续到2040(±5)左右,期间也会有较小强度的偏涝期出现。预计2040(±5)年之后广东将有较大强度的偏涝期出现,而且在未来几十甚至百年内的旱涝变化幅度有增大的趋势。由于高层次上的偏旱(涝)期常常包含有若干个低层次上的偏旱和偏涝期,因此在对未来气候变化趋势进行预测时,离开具体的时间尺度谈气候变化是没有意义的。     

昆明1322年至2013年旱涝历史的重建

利用《云南省气象灾害史料》、《中国近500年旱涝分布图集》、《中国气象灾害大典云南卷》记载的昆明旱涝灾害资料,通过数学分析、旱涝指数化等级划分,重建昆明元代以来的旱涝等级序列,分析昆明1322年至2013年旱涝灾害发生的周期性变化,并对昆明旱涝灾害的发生原因进行了初步探讨。研究表明:1322年至2013年昆明692 a旱涝灾害频发,且以涝灾为主。小波分析结果指出昆明旱涝灾害具有显著的周期性,第一主周期39a,第二主周期11 a,第三主周期4 a。昆明692 a旱涝灾害分为3个阶段,其变化总体趋势是:先趋向于涝,后趋向于旱;2009年至2013年5年连旱是1700年以来旱趋势的发展。昆明旱涝灾害的发生与太阳活动、ENSO、季风气候和气候变化等自然因素密切相关。     

明清时期珠江流域旱涝灾害的空间分布特征

通过收集整理明清1368-1911年珠江流域的历史气象灾害资料,计算544年各府(州)的旱(涝)年数和年均旱(涝)灾县数比,并运用K最近邻分类算法和热点分析等方法,分析各子流域旱(涝)灾发生频次和空间分布特征.结论如下:1)以旱涝灾害的年数空间分布将珠江流域分为以东江、北江和西江流域为主的涝灾频发区、以红水河流域为主的旱涝均衡区和以南盘江流域为主的旱灾频发区3类;2)珠江流域各府(州)的旱灾空间分布不均,整体由东向西递减,流域东部(广东、广西、江西南部)旱灾较为严重,且等级差距较大,西部(贵州)旱灾分布具有连续性,而涝灾分布整体由东向西递减.研究结果对于现代防灾减灾、气候预测等有参考价值.     

1735—1911年汉江流域季节旱涝等级序列的重建与特征分析

基于汉江流域雨雪分寸等史料记录的特点,以发生地区、影响程度和持续时间为衡量标准,提出了利用史料重建汉江流域季节旱涝等级序列的方法,重建了1735—1911汉江流域7府（州）四季的旱涝等级序列,据此分析了各府（州）1735—1911年季节上的旱涝变化特征。结果表明：① 汉中府、兴安府、商州和南阳府有更多的春季、夏季、冬季偏旱年,而郧阳府、襄阳府和安陆府有更多的春季、夏季偏涝年和秋季偏旱年;② 夏季和秋季旱涝等级的波动明显,而春季和冬季旱涝等级的波动较小;③ 年代际尺度上来看,汉江流域,1820s—1840s偏涝,1850s、1870s偏旱;④ 影响较大的季节连旱事件多发生在19世纪,而影响较大的季节连涝事件多发生在夏季和秋季。这一研究,对汉江流域定量化气候研究具有一定的价值,也为汉江流域未来的降水变化研究提供了数据支持。     

山东省近600年旱涝时间分形特征

通过对历史资料的整编。建立了山东省１２个地区近６００年旱涝等级序列，提出了数据序列灾变时间分维数计算的方法与步骤，计算各地区人旱、偏旱、正常、偏涝、大涝５种级别的序列分维数，讨论了全省旱涝演变的构型特征。     

广西2013年夏季旱涝急转特征

利用NCEP/NCAR（美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心）全球日平均再分析资料和广西气象信息中心整理的广西88个国家气象观测站逐日降水量资料,对2013年夏季广西旱涝急转现象及环流背景特征等进行分析,结论如下：1）广西2013年夏季总降水量接近正常,但发生了旱涝急转现象,第31―44候全区平均降水量偏少36%,而第45―48候全区平均降水量偏多1.4倍,转折点发生在第45候（8月第3候）。2）第31―44候平均环流呈现出典型的干旱环流特征,欧亚中高纬度地区环流平直,西太平洋副高偏强,并控制广西,华南上空水汽通量散度为辐散。而第45―48候平均环流在对流层低层呈现出明显的偏涝特征,广西处在副高南侧、并受热带辐合带（ITCZ）控制,华南上空风场为气旋式异常、水汽通量散度为辐合、对流加强。3）2013年第45候大气环流发生调整,沿110° E的副高脊线由25° N突然北跳到30°―35° N,ITCZ随之向北移动,并在缅甸―华南―菲律宾北侧稳定维持,台风接连影响广西,使广西由干旱迅速转为持续的雨涝天气。     

明清时期宝鸡地区旱涝灾害链及其对气候变化的响应

通过对明清时期宝鸡地区旱涝灾害资料的统计和整理,利用滑动平均、累积距平及小波分析等方法探讨分析了1368-1911年宝鸡地区旱涝灾害链及其对气候变化的响应。结果表明：① 1368-1911年,宝鸡地区共发生297次旱涝灾害事件,其中旱灾和涝灾分别发生191次和106次,占旱涝灾害发生总次数的64.31%和35.69%。② 宝鸡地区旱涝灾害具有较为明显的阶段性特征,1368-1644年为偏旱阶段,1645-1804年为旱涝灾害波动阶段,1805-1911年为偏涝阶段,整体上呈现出干旱—湿润期的交替特征。旱涝灾害在时间尺度上大致存在70年、110年和170年左右3个振荡周期,与太阳黑子活动周期相对应。③ 旱涝灾害具有显著的空间差异性特征。渭河流域以北、以东地区既是旱灾的多发区,也是涝灾的多发区。④ 明清时期宝鸡地区旱涝灾害链的相继发生是对全球气候变化的响应。18世纪60年代以来,全球气候环境变化导致极端旱涝灾害事件频繁发生。