近30年雷州半岛季节性气象干旱时空特征

为进一步分析日尺度有效干旱指数(Effective Drought Index,EDI)的适应性,基于雷州半岛1984~2013年逐日降水资料进行验证,对比EDI和月尺度标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI)的干旱识别效果,进而结合线性趋势、M-K趋势检验和空间插值方法 ,分析雷州半岛季节性气象干旱时空特征。结果表明:(1)日尺度EDI和6个月时间尺度SPI(SPI-6)适用于雷州半岛的干旱监测,但EDI对严重干旱和突发干旱的识别比SPI-6更准确;(2)1984~2013年,雷州半岛秋冬季干旱频率和干旱站次比均呈减少趋势,但春夏季干旱频率和干旱站次比略有增加趋势;(3)春旱频率从南向北递增,重旱高频地区位于西北部,而夏季重旱高频区位于西部沿海;秋旱南部重于北部,高频中心在雷中西部沿海和曾家周边;冬季重旱以西部沿海、雷州市和徐闻县交界处频率最高。     

近300a来塔里木河流域旱涝灾害特征分析

干旱与洪涝是极端水文事件中最具有代表性的水文事件,在气候变化的影响下旱涝灾害事件越来越引起人们的关注. 采用传统的气象干旱指标-标准化降水指数SPI和小波分析法、反距离加权法以及线性回归分析,研究了近300 a来塔里木河流域旱涝灾害分布特征及关键影响因素. 结果表明：近300 a来塔里木河流域旱涝灾害呈增加的趋势,且洪涝事件较干旱事件明显. 其中,喀什、阿克苏等地的发生频率最高,并表现为群发性;近60 a塔里木河流域自西向东旱涝灾害事件呈交替现象. 小波分析结果表明,塔里木河流域旱涝灾害呈现15 a的周期性,由此推断未来5~10 a研究区湿润化面积仍有扩大的可能. 大气环流指数与多尺度下的SPI指相关性检验表明,PNA对秋季和冬季的SPI值的影响较为显著;旱涝灾害对农牧业的影响较为严重,其中,洪涝灾害的影响大于干旱.     

基于条件分布模型的气象水文干旱传递分析

气象干旱发展到一定程度可以传递为水文干旱。以潘家口水库流域1961—2010年逐月平均降水数据和潘家口水库的入库径流序列为基础数据,分别计算了1、3、6、12个月时间尺度的标准化降水指数（SPI）和标准化径流指数（SRI）,以表征研究区域的气象干旱和水文干旱。基于条件分布模型,分析了不同时间尺度的气象干旱传递到未来的不同等级和不同的预测期（或滞后期）的水文干旱的概率。结果表明,当SPI时间尺度较短或预测期（滞后期）较短时,其对应的SRI水文干旱等级越倾向于维持与SPI相同的干旱等级;随着SPI时间尺度的增长或预测期（滞后期）延长,其对应的SRI水文干旱等级略低于气象干旱或恢复到正常状态。     

基于最大熵理论的降雨SPI研究

为了克服目前对标准化降水指数(SPI)计算必须首先假设服从某种分布的不足,依据最大熵理论分布对SPI进行计算,以东江流域为例,分别利用最大熵理论分布、Gamma分布、Weibull分布以及对数正态分布四种概率密度函数拟合多年不同时间尺度的降雨数据,并利用AIC、KS、AD法进行拟合度检验,最后将最大熵理论分布与Gamma分布计算的SPI结果进行对比分析。结果表明:相对于其他三种分布,最大熵理论分布的概率密度函数更适用于东江流域15个站点的3、6、12个月的降雨分布;在极端干旱(洪涝)的情况下,相对于Gamma分布,最大熵理论分布的SPI值更小(大),表明其对极端干旱(洪涝)的识别更为敏感。     

淮河流域旱涝灾害致灾气候阈值

采用淮河流域内1959—2008年110个气象站的逐日降水资料,结合流域1978—2008年农作物旱涝灾害受灾面积数据,基于降水致灾因子与农作物承灾体受损程度等研究,提出旱、涝致灾气候阈值概念,在此基础上分析旱涝灾害发生的时空特征,确定淮河流域合理的旱涝致灾气候阈值区间并建立致灾气候阈值与农作物受灾面积之间的定量关系。结果表明:①致灾气候阈值可通过计算发生旱涝事件时间段累积降水量除以1959—2008年相应时段累积降水量的平均值来定义,得到的旱、涝致灾气候阈值在不同尺度下对旱、涝灾害事件均有较好地稳定反映,可满足研究区旱、涝事件分析需求;②洪涝致灾气候阈值与农作物受灾面积存在一致的变化趋势,而干旱致灾气候阈值与农作物受灾面积相关系数高达0.96,构建了基于干旱致灾气候阈值的农作物受灾面积预测模型。     

淮河流域旱涝灾害致灾气候阈值

采用淮河流域内1959—2008年110个气象站的逐日降水资料,结合流域1978—2008年农作物旱涝灾害受灾面积数据,基于降水致灾因子与农作物承灾体受损程度等研究,提出旱、涝致灾气候阈值概念,在此基础上分析旱涝灾害发生的时空特征,确定淮河流域合理的旱涝致灾气候阈值区间并建立致灾气候阈值与农作物受灾面积之间的定量关系。结果表明:① 致灾气候阈值可通过计算发生旱涝事件时间段累积降水量除以1959—2008年相应时段累积降水量的平均值来定义,得到的旱、涝致灾气候阈值在不同尺度下对旱、涝灾害事件均有较好地稳定反映,可满足研究区旱、涝事件分析需求;② 洪涝致灾气候阈值与农作物受灾面积存在一致的变化趋势,而干旱致灾气候阈值与农作物受灾面积相关系数高达0.96,构建了基于干旱致灾气候阈值的农作物受灾面积预测模型。     

过去530年中国东部旱涝事件模拟研究初探

利用CCSM2.0.1模式完成的千年模拟试验结果对近530年中国东部区域旱涝事件进行了初步的研究。结果表明模式一定程度能够反映过去530年中国东部降水变化规律,在年代际变化上与旱涝等级资料较为一致。模式能模拟出旱涝事件世纪尺度变化特征以及旱涝事件的群发现象。从模拟结果中发现,过去530年中国东部共发生了3次持续时间5年或5年以上的严重干旱事件,分别发生在1483～1488年、1635～1645年和1964～1968年; 4次持续时间5年或5年以上的严重洪涝事件,分别发生在1529～1533年、1749～1753年、1926～1932年和1978～1984年。其中,1483～1488年、1635～1645年和1964～1968年干旱事件以及1749～1753年洪涝事件与旱涝等级序列有较好的对应,说明模式对严重干旱事件具有一定的再现能力,而对严重洪涝事件的模拟能力还有待加强。对个例分析发现,对应较好的3次严重干旱事件发生时期降水空间型态的演化与1749～1753年严重洪涝事件不同,前者前期呈南涝北旱格局,旱区逐年向东、南扩大,后者前期同样也呈南涝北旱格局,但为涝区逐年向东、北扩大。模拟还发现中国东部夏季降水的异常变化主要受夏季风影响,发生严重干旱事件期间夏季风偏弱,发生严重洪涝事件期间夏季风偏强,模拟显示严重旱涝事件期间副热带高压无明显变化。     

传统旱涝急转评估指数的局限和改进

针对传统旱涝急转指数存在错漏判及无法统一旱涝急转等级划分的局限, 在明晰旱涝急转定义基础上, 提出了一种改进的标准化旱涝急转指数。通过理论模拟和案例实践, 结果表明: ①传统的旱涝急转指数变化范围较大, 且随着权重参数增大, 错判率减小但漏判率增大, 因此无法避免错漏判问题;错判情形发生在正常状态转为较为严重的涝或较为严重的涝转为正常状态, 漏判发生在相邻的旱和涝等级均较轻的情形。②改进的标准化旱涝急转指数与旱涝指数的变化范围差别较小, 旱涝急转评估可与旱涝评估(如基于气象或水文干旱指数)的分级及阈值设置保持一致, 且通过先识别相邻事件是否分别为旱、涝而避免了旱涝急转的错判, 构建的新权重项避免了旱涝急转的漏判。③作为粤港澳大湾区供水水源的东江流域旱转涝主要发生在前汛期开始的4—5月, 发生比例为33.8%;涝转旱主要发生在后汛期结束后的10月, 发生比例为18.5%;旱转涝和涝转旱并存的年份有12 a。     

1644-2004年中国洪涝灾害主周期的变化

采用1644-1839年、1840-1949年中国洪涝受灾县数和1950-2004年中国洪涝受灾面积资料,经过去趋势标准化处理后,采用滑动功率谱和Butterworth滤波器进行了分析,得出:1644-2004年间中国洪涝受灾范围变化是不同时间尺度周期振荡的综合结果,主要包含80年的世纪周期和50年、30年、20年尺度的年代际周期。中国洪涝受灾范围变化的主周期在不同时段内存在明显的变化,1833年以前世纪周期变化显著;1834-1920年在世纪周期变化的背景下叠加了显著的20年尺度波动;1921年以后年代际尺度周期变化显著,其中1947年前后发生了主周期从20年尺度到30年尺度的变化。     

长江中下游地区雨涝指数构建及其应用

为客观识别区域暴雨洪涝过程、定量评估区域暴雨过程强度,基于极端事件中持续时间和强度关系理论,采用近5 d最大降水强度作为降水相当强度指标,构建雨涝指数和区域雨涝过程强度的算法,利用1961-2019年长江中下游地区逐日降水资料,分析长江中下游地区的区域雨涝过程次数、强度以及雨涝趋势变化特征。结果表明:① 1961-2019年长江中下游地区区域雨涝过程次数整体呈增加趋势,21世纪以来区域雨涝过程发生次数明显增多,持续5~9 d的区域雨涝过程占全部雨涝过程的2/3以上;②区域内雨涝日数总体呈现南多北少分布,雨涝日数变化趋势表现为西北部减少、东南部增多;③年降水量和雨涝趋势的时空变化使得长江中下游地区的旱涝差异进一步增大,降水多的东南部更涝,降水少的北部和西部愈加干旱。     

Assessment of precipitation and drought variability in the Weihe River Basin,China

The amount and distribution of precipitation play crucial roles in the occurrence of drought in the Weihe River Basin (WRB), China. Using the precipitation data (1960–2010) of 21 meteorological stations, the spatial and temporal characteristics of short-, medium-, and long-term droughts on 3-, 6-, and 12-month time scales, respectively, were examined using the theory of runs and the Standardized Precipitation Index (SPI). The trends of the drought characteristics were analyzed by a modified Mann-Kendall (MMK) test method. Furthermore, comparative analysis of the SPI at different time scales was conducted. The results showed that (1) the main drought type was moderate drought, which occurred frequently in July and October; (2) the drought intensity and frequency were highest in the 1990s, and the drought severity and drought duration in the northwest was more serious than that in the east; (3) an increasing trend of short droughts appeared mainly in the spring and fall; an increasing trend of medium droughts mainly occurred in the 1990s and that of long-term droughts were mainly presented in the northwest region of the WRB; (4) SPI-3 can better reflect precipitation in the current month, SPI-6 has an advantage in characterizing drought persistence, and SPI-12 performs well in capturing extraordinary droughts; and (5) it was also observed that there is a strong relation between the precipitation distribution and drought zones in the basin, and the drought conditions changed continuously with the seasons depending upon the amount and spatial distribution of precipitation .     

厄尔尼诺事件对太湖流域降水的影响

为了揭示1951~2016年厄尔尼诺事件影响下太湖流域夏季(6~8月)降水特征,分析了厄尔尼诺事件开始年与结束年的降水状况。结果表明:太湖流域降雨与厄尔尼诺事件存在一定的关系:(1)弱强度厄尔尼诺事件起始年的6月与6~8月、结束年的6月与7月降水均以正常、大旱与极旱为主;中等强度厄尔尼诺事件起始年的6月与6~8月以正常与大涝为主,结束年同时段以正常、偏旱与大旱为主;(超)强厄尔尼诺事件起始年6月以正常或大旱为主,8月以正常或大涝为主,结束年刚好相反。(2)(超)强厄尔尼诺起始年的夏季,西太平洋副热带高压面积偏小,位置偏东,而结束年的夏季,西伸脊点加强西伸,利于太湖流域降雨偏多。(3)(超)强厄尔尼诺起始年的全年编号台风以偏少为主,登陆台风正常略偏少,但事件的起始年夏季6~8月编号台风却以偏多为主,结束年秋季9~11月登陆台风以偏多为主;结束年6月降雨偏多,登陆台风向秋季集中,易造成流域持续洪涝,对防洪产生不利影响。     

青海省气象灾害的若干气候特征分析

利用1984-2007年气象灾害资料, 分析了青海省各类气象灾害的发生机率及时空分布特征.冰雹、 暴雨洪涝、 雪灾、 干旱和雷电及霜冻是青海省主要气象灾害, 连阴雨、 大风、 沙尘暴、 冻害、 渍涝、 高温、 龙卷风、 大雾为青海次要气象灾害.在地域分布上, 海南州和海东地区是青海气象灾害多发和危害严重地区; 玉树州和果洛州属于气象灾害发生较少和危害较轻地区.就行政县域而言, 西宁市湟中县、 海南州兴海县、 贵德县为青海气象灾害多发县, 果洛州班玛县、 久治县、 玉树州治多县则是青海省气象灾害较少和危害较轻县份.年内5-6月出现的气象灾害种类最多, 4-9月份是气象灾害高发期.在1984-2007年间, 暴雨洪涝、 冰雹、 雷电灾害发生次数呈增多趋势, 其他灾害发生次数增多趋势不甚明显.     

The evolution analysis of flood and drought in Huai River Basin of China based on monthly precipitation characteristics

Based on the daily precipitation data of 38 weather stations in the Huai River Basin from 1961 to 2010, this study used SPI index, P-III curve to determine the flood/drought years, under what situations for droughts and floods easily happen, and to analyze the evolution law of flood and drought during inter-annual and intra-annual based on the characteristic of monthly precipitation. The results showed that: (1) annual rainfall of the Huai River Basin presented decreasing trend, maximum rainfall appeared from June to August, and multi-year average precipitation increased gradually from north to south; (2) the variation of monthly precipitation during flood years was more severe than other typical years, and precipitation in drought years showed nearly 50 % decline compared with normal years; (3) high rainfall of flood years was mainly caused by the increase in rainfall in flood season, and the strategy of flood control and drought relief was “short-term flood prevention and long-term drought relief”; (4) while precipitation of most months in drought year was reduced, the relevant strategies “annual basin-wide of long-term drought prevention” should be carried out; (5) combination events of floods and droughts occurred frequently. Persistent drought dominated in spring and summer while droughts and floods that happened alternately were mainly in summer and autumn.     

A comparative frequency analysis of three standardized drought indices in the Poyang Lake basin,China

Regional drought frequency analysis was carried out in the Poyang Lake basin (PLB) from 1960–2014 based on three standardized drought indices: the standardized precipitation index (SPI), the standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI) and the standardized Palmer drought index (SPDI). Drought events and characteristics were extracted. A Gumbel–Hougaard (GH) copula was selected to construct the bivariate probability distribution of drought duration and severity, and the joint return periods (T _a ) were calculated. Results showed that there were 50 (50 and 40) drought events in the past 55 years based on the SPI (SPEI and SPDI), and 9 (8 and 10) of them were severe with T _a more than 10 years, occurred in the 1960s, the 1970s and the 2000s. Overall, the three drought indices could detect the onset of droughts and performed similarly with regard to drought identification. However, for the SPDI, moisture scarcity was less frequent, but it showed more severe droughts with substantially higher severity and longer duration droughts. The conditional return period (Ts|d) was calculated for the spring drought in 2011, and it was 66a and 54a, respectively, based on the SPI and SPDI, which was consistent with the record. Overall, the SPI, only considering the precipitation, can as effectively as the SPEI and SPDI identify the drought process over the PLB under the present changing climate. However, drought is affected by climate and land-cover changes; thus, it is necessary to integrate the results of drought frequency analysis based on different drought indices to improve the drought risk management.     

长江中、下游特大暴雨洪水的成功预报和科学依据

进入 2 0世纪 90年代以来 ,中国七大江河流域旱涝频繁 ,旱涝灾害和由旱涝引起的次生地质灾害十分严重 ,特别是长江中、下游地区的洪涝几率高达 5 0 % (5 /10 )。 195 1— 2 0 0 0年长江中、下游地区发生了 9个大水年 ,几率为 18% (9/5 0 ) ,90年代洪涝的频繁程度属 2 0世纪之最 ,1998年特大暴雨洪水的时空集中强度也属 2 0世纪之最。长江的大暴雨洪水在近 10a来很频繁 ,但从气候分布几率来看 ,它毕竟是小概率事件 ,对小概率事件的长期预报具有很大的难度 ,而且暴雨洪水的长期影响因子也错综复杂 ,这就给预报带来了艰巨性。通过对降水的各种影响因子的分析研究和多因子集成预报模型的研制 ,对 1998年长江流域的特大暴雨洪水从时间、地区和量级三要素的长、中期预报都取得了成功 ,对其他 5个洪涝年也从趋势和分级两方面做出了成功的长期预报。文中重点剖析了预报取得成功的科学依据。     

1961-2009年西北地区基于SPI指数的干旱时空变化特征

利用西北五省区137个测站的1961-2009年逐月降水量资料计算标准化降水指数(SPI), 统计了逐月、春末夏初、初夏、夏季及秋季的干旱、重旱、特旱的频率及面积率, 分析其时空变化特征.结果表明: 新疆北部、青海的中部及甘肃河西是西北地区干旱频率较高的区域, 干旱频率在15个月以上, 新疆南部除个别月份干旱发生频率较高外, 总体干旱发生频率较低;干旱发生区域随月份有由南到北、由西向东变化的趋势;除新疆、青海、及甘肃个别区域重旱频率超过5月外, 其他区域基本上都在5月以下;新疆南部重旱频率仍然较低;夏季发生范围高于其他季节;新疆北部、甘肃河西是特旱的高发区. 不同等级的月及季节干旱面积率其逐年变化具有相似的特征, 西北干旱面积率的变化总体上可以分为3个阶段: 1961-1980年干旱面积率比较高, 平均在35%左右;1981-1990年为转折期, 干旱面积率下降到15%左右;而1991-2009年为稳定期, 干旱面积率变化不大.全球气候变暖导致西北地区降水量、冰川融水量、河川径流量增加和湖泊水位上升、面积扩大, 是1987年以来干旱面积率下降的原因.     

淮河流域近500年洪旱事件演变特征分析

为了认识淮河流域过去500年洪旱事件发生规律并鉴别当前的洪旱情势,收集并对比分析了流域实测降雨资料、重建历史雨季降雨资料、历史旱涝等级资料、历史洪旱文献记录和历史调查洪水资料等多源洪旱灾害数据。以重建历史雨季降雨资料和历史旱涝等级资料为主要依据,通过滑动平均、频率计算、小波分析和突变检验等方法,分析流域过去500年洪水干旱时空分布特征和演变规律。结果表明,17世纪淮河流域洪旱灾害最严重,但20世纪极端洪旱事件发生频次最多。淮河流域洪旱事件存在40年左右的稳定长周期,主周期从18世纪的15~20年逐渐减少到19世纪的5年周期,近20年来出现2~3年的主周期,洪旱灾害事件呈增加趋势,流域社会经济发展面临着严峻的洪旱灾害威胁。     

Investigation of hydrological drought using Cumulative Standardized Precipitation Index (SPI 30) in the eastern Mediterranean region (Damascus,Syria)

The Eastern Mediterranean region has been exposed to drought episodes, which have been occurring more frequently during the last decades. The objective of the present paper is to study the precipitation regime of the Damascus (Mazzeh) meteoric station by analysing drought characteristics using the Standardized Precipitation Index (SPI) and comparing this with the drought in Cyprus. The cumulative drought conceptis proposed to characterize long-term hydrologic drought, which affects the shallow groundwater productivity in terms of quantity and quality. Gamma probability distribution was fitted to the long-term annual precipitation in Damascus from 1918–1919 to 2007–2008 (n = 90 years). Generally, a decreasing trend of 17% to the mean annual rainfall of Damascus and 13% to the mean annual rainfall of Cyprus was estimated between 1970 and 2000. The SPI identifies three major extended drought periods: (1) 9 years of severe drought (1954–1963) with an average 20% precipitation deficit per year compared to the mean. (2) 8 years of severe drought (1983–1991) with a 27% deficit per year on average. (3) 9 years of extreme drought (1993–2002) with a 31% deficit per year on average. The cumulative standardized precipitation index (SPI 30) demonstrates positive values for the first period and is indicative of having no effect on the global water balance. SPI 30 exhibits sensitive equilibrium with near zero values / a near zero value (±1.5) for the second period. For the third period, however, the SPI 30 decreases below ?10 indicating an extreme hydrological drought that has negative consequences on the recent groundwater recharge. It is required to develop and implement a sustainable groundwater management strategy to reduce long-terms drought risks. Generally, the SPI 30 in Cyprus is parallel to that in Damascus with a 3–5 year delay. Thus, the central zone of the Eastern Mediterranean region is facing big challenges and has been suffering from three decades of moderate to severe hydrological drought (SPI 30=?5 to ?10) causing a severe decrease in springs discharges of the region. Therefore, in order to reduce the climate change effects on water resources, it is necessary to adopt a sustainable proactive management plan during the frequent severe droughts.