基于SPEI指数的河北省南部夏玉米生长季干旱特征分析

利用河北省南部8个气象站点1962—2018年的逐月气温、降水量数据,采用标准化降水蒸散指数(SPEI),通过小波分析、Mann-Kendall检验等方法,分析了河北省南部夏玉米生长季(6—9月)干旱变化特征以期为干旱灾害的监测、预报预警及防御提供理论依据。结果表明:夏玉米苗期干旱发生频率为31.5%,1966年后苗期气候呈湿润化趋势,在1968和2009年附近可能发生了气候湿润化的突变,整个分析期(1962—2018年)干湿变化包含13～18a、5～8a周期振荡;夏玉米穗期干旱发生频率为40.3%,2006年后穗期气候呈持续干旱化趋势,在1980和1997年附近可能发生了气候干旱化的突变,整个分析期干湿变化包含15～22a、6～10a周期振荡;夏玉米花粒期干旱发生频率为29.8%,1989年后花粒期气候呈持续干旱化趋势,可能在1992和2002年附近发生了气候干旱化的突变;夏玉米生长季干旱发生频率约为30%,生长季气候总体呈干旱化趋势,特别是1997年后持续干旱化,可能在1996年附近发生了气候干旱化的突变。     

辽宁西部农作物生长季干旱风险及降水满足度研究*

[目的]掌握干旱灾害变化特征,为农业生产决策支撑,利用辽宁西部11个气象监测站1951—2017年气象观测数据,[方法]选用干湿指数作为干旱指标及其积分湿润指数方法,采用气候诊断分析方法,研究农作物生长季干旱变化特征,干旱风险程度,降水量对农作物的满意程度,并分析气象要素与干湿指数的相关性。[结果]结果表明：辽宁西部地区1951—2017年农作物生长季及各月时间尺度干湿指数呈减小趋势,干旱趋势明显,农作物生长季(5—9月)和9月成熟期干旱程度表现最为突出,从轻旱上升到中旱等级。农作物生长季降水的农作物满足度明显在下降,使干旱风险度明显升高。农作物生长季干湿指数年际变化在1995/1996年发生由高到低突变,突变后干旱程度升高0.8个等级；干旱风险度年际变化在1995/1996年发生由低到高突变,突变后干旱风险度升高14.0%；降水满足度年际变化在1998/1999年发生由高到低突变,突变后降水满足度下降17.7%。干湿指数与气温、日照时数、蒸发量、辐射呈负相关,与降水、风速、空气相对湿度呈正相关,其中干湿指数与气温、降水量、空气相对湿度有较强的相关性。[结论]辽宁西部地区干旱化日趋严重,调整农业结构势在必行。     

干旱条件下吐鲁番盆地相对湿润指数变化特征分析

利用干旱条件下的吐鲁番盆地1981-2010年的逐月降水、气温资料,通过Thornthwaite方法计算潜在蒸散量确定气候相对湿润指数,并分析其时空变化特征;同时应用小波分析及Mann-Kendall法,对相对湿润指数进行突变和周期分析,结果表明：近30 a来,降水量呈非显著性的减少趋势,气温增暖趋势明显,倾向率为0.53益·（10 a）-1;在气候变暖的背景下,潜在蒸散量呈波动增加趋势,空间分布差异显著（P〈0.05）;相对湿润指数呈较弱的减小态势,气候总体趋于干旱化,表现为：鄯善最强,吐鲁番次之,托克逊相对较弱;相对湿润指数未出现显著的转折年份和突变时间区域;周期变化表现为较强的对称性,4～5a的变化周期一致性较好。研究区域内气温升高,降水减少,是导致气候干旱化趋势得以维持和加剧的重要因素。     

近56 a三穗县大雾天气气候特征分析

利用1958—2013年三穗气象站逐日大雾观测资料,运用统计学方法、线性倾向估计法、小波分析法以及MK检验等对三穗县近56 a大雾天气气候特征进行分析。分析表明:三穗大雾天气频发,各月都有出现;呈现中间多,两头少,在8月达到峰值。大雾活动季节变化显著,主要出现在盛夏到初冬之间,春季最少。历年大雾日数的线性趋势明显,主要呈下降趋势;其年代际分布特征表现出明显的阶段性变化,变化呈正弦曲线型。小波分析三穗年大雾日数存在准3 a、准6 a和准12a的显著周期震荡。MK检验分析表明,三穗历年大雾时间序列在1996年发生增多突变,2010年发生减少突变;特别是2010年以来,大雾天气出现次数呈历史最低值,三穗进入大雾天气少发期。     

冬季NPO突变前后大气环流和我国天气气候的变化

用Mann-Kendall突变检验方法对北太平洋涛动10a际气候突变进行的研究指出，在1976年左右存在着一次明显的气候突变，而突变前后大气环流场及遥相关型均发生了显著的变化。进而研究了北太平洋涛动突变前后我国冬季天气气候的变化特征。结果表明，突变前(后)，我国冬季气温一致性偏低(高)，且北方地区的变化明显大于南方；而降水则呈现出长江中下游地区偏多(少)和华南偏少(多)的反相特征。此外，冬季NPO突变前，北太平洋涛动以3a和6～7a的周期为主；突变后，3a周期仍然存在，但5a和10a左右的周期开始占主导地位。     

近57年来青海湖流域极端气候的变化特征

利用青海湖流域近57a逐日最高、最低气温和降水资料,采用国际通用的极端天气指数,分析极端气温和降水的变化特征。结果表明:1)青海湖流域暖昼日数显著增加,在1994—1995年间发生了突变;冷夜日数野牛沟、天峻显著增加,其余地区显著减少;霜冻日数显著下降,霜冻季节缩短。2)青海湖流域强降水量增加明显,在2004年前后发生突变;持续干燥指数趋于减小,但祁连地区趋于增加;持续湿润指数变化不明显,野牛沟、天峻、门源趋于减少,其余各站趋于上升。3)青海湖流域暖昼日数存在4a的准周期,冷夜日数有8a的明显周期,霜冻日数周期不明显,强降水量4a的周期较明显,持续干燥指数有15a周期,持续湿润指数6a的周期明显。     

全球增暖背景下中国干湿气候带变化规律研究

用中国区域561个气象站1961—2010年的逐日气象资料,计算了多时间尺度的湿润指数。用ArcGIS软件平台对站点的降水量和湿润指数进行反距离加权插值,得到其空间分布图,进而分别从全球气候变暖背景下和年代际两个角度分析了湿润指数与干湿气候带界线的变化特征。结果表明:在气候变暖背景下,新疆的极干旱区范围缩小;内蒙东部半干旱区东伸增大,西部干旱区南移扩大;山东半湿润区南移扩大;陕西半干旱区加大,湿润区缩小。从年代际变化而言,湿润指数和干湿气候带界线分布有明显的区域特征。东北地区总体呈现干湿交替特征;1970s起,西北地区总体趋湿;华北东南部持续趋干;新疆南部(极干旱区)持续趋湿;南方地区在2000s四川南部和贵州中南部趋干,出现部分半干旱区。另外,根据中国农业区划方案,分别计算7个一级农业类型区湿润指数。发现7大农业区50 a来湿润指数都呈下降趋势(青藏区除外),尤其西南地区在2000s湿润指数下降最为显著,其主要原因是2001年以来该地区潜在蒸散增加和降水偏少造成的。     

淮海地区降水周期及突变特征分析

利用淮海地区1955—2004年23个气象站点的逐日降水资料,分析了淮海地区降水的主要周期振荡以及突变点,结果表明:该地区降水均有多个时间尺度的周期变化特征,降水周期变化显著,干湿交替现象明显;降水的年代际以及年际尺度的主要周期:年降水为12a、9a、5a,春季降水为14a、6a、3a,夏季为10a、4a,秋季为21a、10a、7a,冬季为18a、5a。年降水减少趋势明显,在1967年发生了突变,由相对多雨期转入相对少雨期;春季、夏季、秋季降水都有不同程度的减少趋势,而冬季降水则表现为增加的趋势。     

干湿气候变化对森林火灾的影响

把黄露箐等人提出的计算干湿气候指数经验公式略作修订 ,在黑龙江省大兴安岭地区可能发生森林火灾的季节里 ,计算并分析了干湿气候指数的季节变化和年际变化特征以及同森林火灾发生的相关关系 ,发现 :干湿气候指数季节变化规律同大兴安岭地区森林火灾发生的季节分布动态有着较好的同步性 ,干湿气候指数与火灾发生次数的年际变化有着较好的反相关关系。另外 ,利用周期分析方法得出 2 0 0 3年 4～ 10月仍然为较干燥的一年 ,具备森林火灾容易发生的气候条件 ,与事实相符。     

辽西地区降水农业满足度与干旱发生规律分析

利用1960—2014年辽西葫芦岛和朝阳地区9个气象站的气候观测资料,采用积分湿度指标和湿润指数等气候诊断分析方法,研究辽西地区4—9月农作物生长季降水的变化和降水农业满足度及干旱的发生规律。结果表明:1960—2014年辽西葫芦岛和朝阳地区4—9月农作物生长季降水呈减少的趋势,其中近20 a岭南沿海地区农作物生长季降水减少8.7%,岭北内陆地区农作物生长季降水减少11.1%,降水减少主要集中在7—9月。近55 a辽西地区农作物生长季湿润指数减小,岭南区K的气候倾向率为-0.023/10 a,岭北区K的气候倾向率为-0.015/10 a;干旱发生频率呈增加的趋势,近20 a岭南区干旱发生频率增加了30.0%,岭北区干旱发生频率增加了25.0%。辽西地区中度和重度干旱存在9—11 a的准周期。近55 a辽西地区农作物生长季降水农业满足度下降,近20 a岭南沿海气候区农作物生长季降水农业满足度下降11.8%,岭北内陆气候区农作物生长季降水农业满足度下降11.2%。辽西葫芦岛和朝阳地农业需水满足度下降是由于降水减少造成的,干旱发生频率增加,对正常农业生产造成威胁。因此,应加强水资源管理和应用,提高水资源利用率,适应气候变化调整农业生产结构,以应对干旱灾害造成的损失。     

陕西及我国东部区域气候变化研究

利用我国500多年旱涝资料,分析陕西及其东部区域历史上发生的旱涝周期及气候突变,发现陕西旱涝存在22年、169年左右的变化周期,陕西1645年左右发生过气候突变,分别比华北地区早6～7年,比华东地区早40～50年。同时分析近50年气候资料发现,陕西及东部地区降水均存在着一定的周期变化,且变化有所差异。定义了陕北区域旱涝指数,在未来十年,陕北地区旱涝变化趋势是正常偏旱。     

近50年中国干湿气候界线波动及其成因初探

文中在 10a际尺度上详细分析了中国干湿气候界线波动与气候的干湿变化 ,得出 :过去 5 0a中国干湿气候界线波动显著 ,区域差异大 ,呈现出整体移动和东西、南北相异波动的特征。 2 0世纪 6 0～ 70年代中国干湿气候存在一次突变 ,由较湿润变为干旱 ,但各地干旱程度不同。干湿气候界线波动与气候的干湿变化具有显著的年代际特征。在此基础上分析了气候界线波动的可能原因 ,中国干湿气候界线的波动与气候的干湿变化是西太平洋副热带高压强度位置导致的东南季风、孟加拉湾暖流所导致的西南季风以及高原季风、中纬度西风环流等综合作用的结果。中国各地区干湿位相变化不一致 ,区域差异大 ,是不同环流以及环流的不同强弱组合所致。东南季风、西南季风、高原季风、中纬度西风环流、西太平洋副热带高压的年代际变化是过去 5 0a中国干湿气候界线波动与气候干湿变化年代际变化的根本原因。 2 0世纪 6 0～ 70年代的干湿突变 ,是整个北半球大气环流异常的结果     

阿克苏地区雹灾特征及其防雹效益分析

统计新疆1951—2007年1870条雹灾资料,用气候趋势系数、二阶主值函数分析其长期变化趋势,对防雹前后(以1978年和1990年为界)趋势系数进行比较,分析防雹效果。用Mann-Kendall法进行突变分析,采用morlet小波分析其振荡周期发现,阿克苏地区雹灾损失在20世纪90年代达到最大,之后开始减少。雹灾受灾面积、雹灾次数分别在1972年和1976年发生了明显的突变。受灾面积和雹灾次数存在10～12 a和15～17 a的周期,雹灾经济损失存在5 a和8 a左右的周期。20世纪90年代阿克苏地区形成大规模综合防雹体系以来,防雹效果显著,平均每年雹灾受灾面积实际减少趋势为2.6%,经济损失实际减少趋势为4.4%,雹灾次数实际减少趋势为6.2%。     

微型无人驾驶飞机火情监测系统及其初步试验

潜在蒸散量和干湿指标的分析对于地表水资源的多少和农业干旱灾害的发生分析都有重要的意义.利用福州市气象站基本气象资料,分析了近34年来地表潜在蒸散量和湿润指数的变化特征.结果表明:①从20世纪80年代以来,福州市的地表潜在蒸散量一直呈现增大趋势;1991年为一个气候跃变点,在1991年以前基本以负距平为主,以后则以正距平为主.②20世纪初期,湿润指数呈现急剧下降趋势,这是由降水量减少和潜在蒸散量增大造成的;年均湿润指数并没有发生明显的突变.③从湿润指数看,秋季最干燥,最容易发生旱灾,其次是夏季和冬季.     

泰安市近50a暴雨时空变化特征研究

利用山东省泰安市1961—2010年6个国家级气象观测站及2008—2010年86个区域站日降水量资料,采用小波分析、Mann-Kendall突变检验、滑动t检验与Yamamoto检验等方法,统计分析了近50a泰安市暴雨次数和暴雨量的时空变化特征。结论如下：泰安市单站暴雨发生最频繁,但区域性暴雨、大范围暴雨对该市暴雨次数和暴雨总量的多寡起主要影响;暴雨次数与暴雨总量以泰山为中心向西、南和东南递减;泰安市近50a年均暴雨量普遍存在27～28a和9～11a的周期振荡,以及80年代以后的16～17a的周期振荡;近50a泰安市暴雨量整体呈缓慢上升趋势,暴雨量极端偏多偏少事件所占概率较少,且在统计时段无明显突变发生。     

中国干湿状况和干湿气候界限变化研究

选取全国616个地面气象台站1975-2004年的地面资料,通过Penman-Monteith公式计算的参考蒸散确定湿润指数（W）,按W为0．03、0．2、0．5和1．0把中国分为极干旱、干旱、半干旱、半湿润和湿润5个干湿区,给出了湿润指数的变化趋势和变异状况的地理分布,讨论了湿润指数的年代际变化特征。结果表明：湿润状况显著增加的地区主要为新疆西北部和中国的西南部,干旱化显著的地区主要在青海的东部、甘肃的南部和四川北部;干湿状况变化从中国的东部向西部逐渐增大,中国的西南地区干湿状况最为稳定;20世纪80年代初全国的平均干湿状况发生变化,由干旱趋向湿润,30a来半湿润、湿润地区干湿状况年际变化大,半干旱区和湿润区增多,半湿润区减少。     

采用秦岭冷杉年轮宽度重建陕西镇安1755年以来的初春温度

文中采用秦岭南坡陕西镇安鹰嘴崖建立的秦岭冷杉树木年轮年表 ,分析树木的径向生长对镇安地区气候要素变化的响应关系 ,重建镇安地区 1 755年以来的初春温度变化 ,并对重建序列进行了周期分析和突变分析。采用功率谱分析方法 ,得出镇安地区初春温度重建序列具有显著的准 50 a和准 2～ 3a周期 ,而准 40 a、准 9a和 3.8a左右等周期也较为明显。而步长为 30 a的滑动 t检验、滑动 F检验和 Lepage检验等突变检验结果表明 ,1 798,1 853,1 884年等年前后 ,镇安地区初春温度序列出现了显著的均值突变 ,而在 1 944年前后镇安地区初春温度序列出现明显的方差突变。     

宁夏近44年暴雨气候特征和变化规律分析

选取宁夏24个气象站的气象观测资料,运用合成法、Lepage检验和Mexihat小波分析等方法,分析了宁夏暴雨发生次数的气候特征和年际、年代际变化规律及其突变和周期。结果表明:自20世纪90年代以后,宁夏虽然出现了暴雨历史极端气候事件,但暴雨发生次数的气候特征并没有发生明显变化,同时呈现出开始时间提早,结束时间推迟,出现频次主汛期下降而中东部地区明显增加的新特点;存在明显的年际和年代际变化规律,总体呈不明显下降趋势;除了7月份在1972年和1994年接近突变点特征外,突变特征不明显;在7月、8月和汛期存在不同时间尺度上周期或准周期的变化特征。     

1616-1911年河南省异常洪涝灾害的时空特征及其成因

通过分类和整理1616-1911年河南省洪涝灾害记录,建立了洪涝灾害等级序列。采用Morlet小波变换、DBSCAN空间聚类等方法研究了河南异常洪涝灾害时空分异规律。探讨了洪涝发生对东亚夏季风和太阳活动变化的响应。结果表明：河南省洪涝灾害的发生存在80 a、30 a、20 a、9 a 4个主周期。在不同冷暖时期,北部地区洪涝灾害强度大于南部地区,且气候冷期洪涝强度和发生区域明显大于气候暖期,这除了与降水分布有关外,可能还与水域分布有关。河南南、北部洪涝强度对东亚夏季风强度的响应存在较大的差异,在东亚夏季风强年,季风系统位置偏北,易引起北部地区多洪涝;在东亚夏季风弱年,季风系统位置偏南,易引起南部地区多洪涝。不同时间尺度上二者相关性有显著差异,在100 a及以下时间尺度上,东亚夏季风对河南南部的洪涝影响显著;在200 a时间尺度上,东亚夏季风对河南北部的洪涝影响更显著。洪涝灾害易出现在太阳黑子数极值年及其附近,出现在极大值M年的频率高于极小值m年。河南北部的洪涝在各种不同时间尺度上对太阳黑子周期长度（SCL）的变化均有显著响应,河南南部的洪涝只在100 a尺度上对SCL的变化有显著响应,即当SCL变长（太阳活动减弱）时,有利于河南北部洪涝的少发;反之有利于洪涝的多发。河南省洪涝的变化可能是太阳活动与东亚夏季风共同作用的结果。进一步揭示历史洪涝发生规律及其成因对于正确预估未来旱涝趋势具有重要意义。     

塔里木盆地气候变化的季节差异

利用塔里木盆地周边21个气象站1961-2000年月平均气温和降水量资料,对年和四季的基本气候特征、冷暖干湿阶段、年代际变化、异常冷暖、气候突变和变化趋势等进行了分析。结果表明：40 a来该区域气候变化存在明显的季节差异,年平均及冬季平均气温、年及夏季降水呈现显著的增加趋势;冬季气温于1978年发生了由冷到暖的气候突变;年与四季存在不同的冷暖、干湿气候阶段和异常年份。