华北地区极端干旱事件的变化特征

利用华北地区1961—2015年72个测站的月降水资料,采用一元线性回归、M-K非参数检验、小波变换、分形理论等方法,研究了华北地区极端干旱事件的变化特征。结果表明,华北地区极端干旱事件频次呈波动递增趋势,递增率为0.21次/10a。1981—1993年极端干旱事件频次低于平均值;1994—2015年的高于平均值,处于极端干旱期。极端干旱事件频次距平值年代际变化差异较大:1961—1980年极端干旱发生频次距平值正负交替;1981—1993年的为负值;1994—2015年的为正值。华北地区极端干旱事件频次在2003年发生了突变性增加,极端干旱事件频次Hurst指数值为0.55,具有长相关性,未来10年内华北地区极端干旱频次呈递增的发展趋势。     

山东省降水量与不同强度降水日数变化对干旱的影响

采用山东省82个地面气象站1961～2004年日降水量,统计了历年的降水量、不同强度降水日数;利用累积距平及t检验法分析了干旱受灾面积、降水量和不同强度降水日数的长期变化趋势并进行了突变检验,相关分析方法研究了干旱气象灾害对降水量和不同强度降水日数变化的响应。结果表明:干旱受灾面积、年降水量及中等强度以上降水日数的转折年大都出现在1976年,微量降水日数、0.1～4.9 mm/d降水日数及总雨日数的转折年出现在1988年全球气候变暖背景下,转折年后年降水量及不同强度的雨日数异常偏少年份频繁出现;干旱受灾面积与降水量和不同强度降水日数呈显著的负相关,降水量或不同强度的降水日数异常偏少都将导致干旱的发生。20世纪70年代中期以后随着全球气候变暖,降水量和5.0～99.9 mm/d以上降水日数异常偏少年份增多是极端干旱气候事件频繁发生、干旱面积扩大的最主要原因。     

1961—2019年陕西省极端旱涝事件的时空演变规律

选用陕西省51个地面气象站1961—2019年日降水数据,利用MATLAB2017计算了6个极端降水指数,采用线性趋势分析法、森斜率和改进的非参数Mann-Kendall趋势检验法研究不同时间尺度下极端降水指数的时空演变特征并找出了发生突变的年份。结果表明：各极端降水指数的月际、年际和年代际变化差异较大;夏季（7—9月）容易发生极端湿润事件,而冬季则容易发生极端干旱事件;连续干旱日数（DCD）、连续湿润日数（DCW）、强降水日数（DR10）和最大日降水量（Rd,max）、非常湿润日降水量（R95p）、全年湿润日降水总量（RT）的变化趋势率分别为-014、-013、-020 d/10 a 和108、039、-342 mm/10 a,多年平均值分别为388、58、200 d和607、1678、6443 mm;极端湿润事件发生较频繁的站点主要分布在陕南地区,而陕北地区的站点发生干旱的风险较高;陕北有变湿润的趋势,而关中平原地区的极端降水事件整体有缓解的趋势,陕南地区极端降水事件则表现为区域加剧和缓解并存的趋势。     

基于SPI与相对湿润度指数的1961-2009年东北地区5-9月干旱趋势分析

依据东北地区1961-2009年71个气象台站月平均气温、降水资料,运用标准化降水指数（SPI）与相对湿润度指数等干旱指标分析了东北地区5-9月的干旱趋势。结果表明：1961-2009年,东北大部分地区在5-9月呈干旱化趋势,仅在黑龙江大兴安岭北部、黑龙江西南部以及黑龙江与吉林的东部交界处表现为湿润化;东北三省干湿震荡主要周期大约为22-24a,近49a发生了4次干湿交替,突变年为1976及1996年。就干旱发生范围而言,近49a东北地区干旱面积呈上升趋势,以1996年为分界线,农作物干旱受灾比在吉林增幅最大,辽宁次之,黑龙江最小,采用SPI与相对湿润度指数评价东北地区干旱较符合实际。就干旱发生频率而言,高值区主要集中在东北西部,特别是黑龙江的齐齐哈尔与大庆地区、吉林的白城地区及辽宁的朝阳地区。干旱与极端干旱的发生频率在1981-1990年较低,在2001-2009年最高,而极端干旱发生频率增加幅度明显高于一般干旱。     

基于册与相对湿润度指数的1961-2009年东北地区5-9月干旱趋势分析

依据1961-2009年东北地区71个气象台站月平均气温和降水资料,运用标准化降水指数（SPI）与相对湿润度指数等干旱指标分析了东北地区5-9月的干旱趋势。结果表明：1961-2009年,东北大部分地区在5-9月呈干旱化趋势,仅在黑龙江省大兴安岭北部、黑龙江省西南部以及黑龙江省与吉林省的东部交界处表现为湿润化;东北三省干湿振荡主要周期为22-24a,近49a发生了4次干湿交替,突变年为1976年和1996年。就干旱发生范围而言,近49a东北地区干旱面积呈上升趋势;以1996年为分界线,农作物干旱受灾比在吉林省增幅最大,辽宁省次之,黑龙江省最小,采用删与相对湿润度指数评价东北地区干旱较符合实际。就干旱发生频率而言,高值区主要集中在东北地区西部,特别是黑龙江省的齐齐哈尔和大庆地区、吉林省的白城地区及辽宁省的朝阳地区。干旱与极端干旱的发生频率1981-1990年为较低,2001-2009年为最高;而极端干旱发生频率增加幅度明显高于一般干旱。     

陕西关中及周边地区近500a来初夏旱涝事件初步分析

基于华山树轮宽度差值年表重建的陕西关中及周边地区近500a来的初夏干燥指数序列,对该地区初夏极端旱涝事件及其连续旱涝变化特征进行了初步分析.区域干燥指数与Palmer指数在变化上极为相似,可用于反映该地区的旱涝变化.结果表明:该地区近500a来初夏共发生18次极端干旱事件和11次极端洪涝事件,除公元1521年与历史文献记录的旱涝事件相反,公元1513年、1574年、1675年和1945年未发现历史记录外,其余年份均能找到相应记录;近500a来初夏存在9个显著的连续偏旱期和10个显著的连续偏涝期,并以16和19世纪发生的连续旱涝事件最为频繁,而17和18世纪发生的旱涝事件相对较少,20世纪发生的干旱事件明显多于洪涝事件.     

近年来黑龙江省主要极端天气气候事件及其影响

近年来,由于人类活动及自然因素等的综合影响,全球气候不断出现大范围的异常现象,极端天气气候事件频繁发生,给社会、经济的持续发展和人民生命财产造成了严重的影响和损失.而地处中纬度亚洲大陆东岸,祖国东北端的黑龙江省,幅员辽阔,地形复杂,季风气候明显,极端天气气候事件导致的灾害比较频繁.暴雨洪涝、干旱、低温冻害、暴雪、沙尘暴、冰雹、大雾、雷暴、龙卷、大风等气象灾害每年造成的损失占本省整个自然灾害损失的70%左右,对人民的生产生活造成极大损失.尤其是近10余年来黑龙江省发生极端天气气候事件频繁.     

中国西北地区东部近546年干旱事件特征分析

以西北地区东部的17个代表站1470—2008年的旱涝等级资料和1958—2015年5—9月气象站降水量数据为基础，建立了546年中国西北地区东部旱涝等级序列，采用经验正交函数分解、滑动t检验等统计方法，对其干湿演变规律进行分析，详细讨论了546年极端干旱事件及干旱持续性特征。结果表明:旱涝等级资料能够较好地反映西北地区东部干旱变化的时、空特征；在百年尺度上，20世纪发生旱、偏旱最为频繁，且高值区位于宁夏及陕北；干旱尺度因子的空间分布表明宁夏东部及陕北地区的干旱持续性相对较强，陇南及陕西南部地区的干旱持续性较差；空间范围较大且强度较大的重大干旱事件对干旱的持续发生起重要作用，历史上发生在1470—1500年和1910—1940年的两次西北地区东部百年甚至两百年一遇的极端干旱事件，对该地区干旱持续性的影响较为显著。      

陕西近５００年极端干旱变化初步分析

根据历史文献记载和1951—2008年陕西5—9月月降水资料选取极端干旱个例,分析其变化特征和规律。结果表明,1470年以来陕西共发生极端干旱事件54次,16世纪上半叶以前和19世纪末以后属极端干旱高发期,17—18世纪其发生概率相对较低,整体呈两端多,中间少的U型特征。极端干旱事件发生季节集中在夏秋季,多发区在关中和陕北。     

Anthropogenic influence on the extreme drought in eastern China in 2022 and its future risk

2022年夏季中国东部地区遭遇了一次持续性极端高温干旱事件.本文利用CMIP6检测归因比较计划(DAMIP)数据,量化了人为强迫对类2022年极端干旱事件发生概率的影响,并基于未来不同增暖情景试验给出了此类极端干旱事件的未来变化预估.通过分析不同外强迫因子作用下此类极端干旱事件的发生概率变化,发现人为强迫使此类极端干旱事件的发生概率提高约56%,这主要与人为强迫下中国东部平均水汽减少和平均上升运动减弱有关.进一步通过分析此类极端干旱事件对不同温室气体排放情景(SSP1-2.6,SSP2-4.5,SSP5-8.5)的响应,发现在低排放情景下类2022年极端干旱事件的发生概率较当今气候显著下降,这主要与中国东部平均水汽的增加和平均环流的变化有关,而在高排放情景(SSP5-8.5)下,此类极端干旱事件的发生概率较当今气候增加约79%,这主要与高排放情景下平均下沉运动增强有关.该研究表明,人为强迫通过调制气候平均背景场从而引起极端事件发生频次的变化是人类活动影响极端气候事件的重要途径之一,极端干旱事件对温室气体排放量的响应可能是非线性的.     

黄河流域1922～1932年特大旱灾的特点及其影响

分析了黄河流域连续11a(1922～1932年)特大旱灾的特点及其影响。结果表明:黄河流域1922～1932年的干旱是至少200a一遇的极端干旱事件。这次极端干旱事件是处于相对增暖和百年尺度干旱背景下发生的,其时间长、范围广、危害重、多灾并发,旱灾、蝗灾、地震、瘟疫、匪患和兵祸,天灾与人祸交织在一起,酿成了惨绝人寰的大灾荒。这次极端干旱事件使生态环境受到了严重破坏,农业生产力遭受了极大摧残,群众生活处于极端困苦之中。     

基于SPEI的1961—2015年淮北地区干旱时空分布特征

基于标准化降水蒸散指数（SPEI）,利用淮北地区108个气象站逐月气温、降水观测资料,采用线性趋势、M K突变检验等方法,从不同时间尺度（年、季）和干旱程度（轻旱、中旱、重旱和特旱）分析了淮北地区1961—2015年干旱频率和时空变化特征。结果表明：淮北地区1961—2015年总体呈干旱略加强趋势,其中1998—2001年干旱发生最频繁,干旱强度、极端干旱及中等干旱的频次均呈增加趋势。2011年淮北地区干旱程度发生了突变性增强;20世纪90年代起淮北地区夏季经历了先湿后干的转变,2013年是夏季转向干旱化的突变点。秋冬两季是淮北地区发生干旱频率较高的季节。秋季干旱分布广、旱情最为严重,淮北地区北部是秋季干旱的高发区;冬季发生中旱以上干旱的地区分布较广,主要位于淮北地区内的安徽片西部和江苏片中部。春夏季发生高频率干旱的区域相对较小。     

黑龙江省近30a干旱发生规律及趋势分析

采用干旱指数法分析黑龙江省1976～2005年干旱发生规律的研究,将常规的年干旱指数计算应用到月指数计算中,很好的解释了年降水量不少却仍有干旱发生的现象,揭示干旱的发生规律和趋势。     

赴英国气象局哈德莱中心访问总结

受中国气象局委派，2005年9～11月期间，本人在英国气象局哈德莱中心进行了为期3个月的访问与研究工作。此项工作是中国气象局和英国气象局谅解协议书（The Memorandum of Understanding）中的合作计划之一。本人参加的主要工作内容是与哈德莱中心研究人员合作，从事气旋极端天气气候事件的研究，为第4次IPCC评估报告中极端天气气候事件研究部分做准备。现将访问期间从事的具体工作内容、进展以及部分研究结果汇报如下：     

基于SPEI的河南省冬小麦生育期干旱时空特征分析

利用河南省24个地面气象站1961-2009年逐日降水和气温资料计算SPEI(标准化降水蒸散指数),并按照SPEI的标准界值将干旱强度划分为轻度干旱、中度干旱和极端干旱.根据河南省冬小麦的生长特点将小麦生育期划分为生育前期、分蘖期和返青-抽穗-成熟期.采用Meteoinfo软件、Morlet小波分析方法、线性回归研究不同生育期干旱变化趋势、覆盖范围、发生频率、周期及空间分布,结果表明,冬小麦各个生育阶段均出现过不同程度的干旱,只是不同地区、不同年份发生的频率和强度不同,但各阶段均存在着轻度干旱发生的概率最大,而极端干旱发生的概率最小的特点.驻马店地区在各阶段发生干旱的概率都较大.对河南省冬小麦全生育期的SPEI分析表明,全生育期干旱出现概率的极值中心有显著的10 a左右的周期变化特征,近年来干旱指数呈逐渐增大的趋势.     

1876-1878年中国大范围持续干旱事件

研究1876-1878年中国持续3年的大范围严重干旱,这是发生在小冰期将结束、全球气候迅速变暖之前的寒冷气候背景下的重大气象灾害和极端气候事件。依据历史文献记载复原了干旱发生、发展的动态过程,统计逐年受旱县数,绘制了历年旱灾和伴生的饥荒、蝗灾、疫疾发生地域实况图。这次持续干旱范围广及13个省份,干旱的中心区域在山西、河南、陕西。旱区中心1877年连续无透雨时段超过200 d,跨年度的连续无透雨时段最长达340 d。其严重程度超过20世纪最严重的1928-1930年的干旱事件。该事件发生于太阳黑子第11活动周的下降时段和第12周的太阳黑子极小值年,又位于厄尔尼诺（El Nino）事件频繁期, 对应于极强的El Nino事件。     

中国夏季和冬季极端干旱年代际变化及成因分析

依据1961～2009年中国区域540个气象站的夏、冬季气温和降水数据,首先采用气候变化趋势转折判别模型（简称PLFIM）分析了中国区域8个分区夏、冬季气温和降水的年代际变化,而后利用PDSI干旱指数研究了夏、冬季极端干旱在年代际尺度上的时空变化特征及其成因。结果表明:1961～2009年中国夏季极端干旱发生率北方大于南方,冬季则为在东部多而在西部少。夏季和冬季极端干旱发生概率在最后一次年代际转折后都呈增加趋势。在区域尺度上,夏季东北、华北和西北地区增加明显,冬季东北、华北、华南、西南地区增加显著。其中,降水在20世纪90年代以前的极端干旱变化中起主导作用,而后由于气候变暖所引起的极端干旱增加趋势逐渐增大,与降水变化的作用相互叠加。     

云南极端气象干旱指标的研究

根据云南降水和蒸发的气候特征,剔除区域内降水多、蒸发小的站点,用剩余101个站1961-2012年的气象资料研究云南区域极端气象干旱标准。分析表明,云南气温与蒸发呈显著正相关关系,可用气温作为蒸发变化的表征量。进而提出了用修正的降水气温均一化指数I_S作为云南气象干旱指数。利用滑动3个月的I_S指数序列和I_S累加强度作为指标,检测出云南1961-2012年的十次极端气象干旱事件为1962/1963年、1968/1969年、1978/1979年、1980年、1983年、1987年、1992年、2003年、2009/2010年、2011/2012年的干旱过程。对这10次干旱过程分析及其与相关文献的对比表明,将这10次干旱过程作为云南极端气象干旱事件是合理的。     

1960—2010年中国西南地区区域性气象干旱事件的特征分析

利用区域性极端事件客观识别法（Objective Identification Technique for Regional Extreme Events,OITREE）和1960—2010年中国西南地区（四川、云南、贵州省和重庆市）101个站综合气象干旱指数（CI）进行区域性气象干旱事件识别研究,确定了相应的OITREE方法参数组,并识别得出87次中国西南地区区域性气象干旱事件,其中9次达到极端强度,而2009年9月—2010年4月发生的特大干旱是中国西南地区近50年最严重的区域性气象干旱事件。进一步分析表明,中国西南地区区域性气象干旱事件的持续时间一般为10—80 d,最长可达231 d;11—4月是西南地区的旱季。云南和四川南部是西南干旱的频发和强度中心地区;强的（极端及重度）干旱事件可分为5种分布类型,其中南部型出现机会最多。过去50年西南地区区域性气象干旱事件频次显著增多,强度有所增强,其主要原因可能是该地区降水量显著减少所致,而气温升高也起到了推波助澜的作用。     

基于日值SPEI东北地区近58a干旱时空演变特征

在全球变暖的大背景下,关于灾害性天气事件的研究有利于灾害的风险性管理,对农业生产有指导作用。本文主要基于1960-2017年日值标准化降水蒸散指数（SPEI）数据,对东北地区的干旱进行时空演变分析。结果发现,日值SPEI相比月值SPEI能更加精准地识别干旱事件的发生,相较之下月值SPEI更容易低估干旱事件的强度和持续时间;干旱的时空变化,在时间上主要表现为2000年是东北地区干旱事件变化的转折点,2000年前易发生持续时间长且强度高的极端干旱,而2000年以后易发生严重干旱,持续时间和强度比极端干旱事件少,因而受到严重干旱的发生频率、强度以及持续时间的增长和极端干旱事件的发生频率和强度、持续时间减少的影响,东北地区近58年来所有干旱事件频率呈上升趋势,但是强度和持续时间呈下降趋势;干旱持续时间和强度在空间上增长的区域集中在内蒙古西部,减少的区域集中在东北地区的中东部;干旱事件的年代际变化表现为1990-1999年干旱事件的持续时间和强度是这58年来最少的,增长较明显的年代主要是在2000年以后。