基于SVD和修正Z指数的汛期旱涝预测及其应用

利用奇异值分解(SVD)方法、500hPa高度场、太平洋海温场和降水资料,建立起汛期降水的预测方程;经过适应本地化的Z指数修正,将预测结果转化为旱涝等级;将SVD技术与修正的Z指数结合起来,实现旱涝的气候预测;将研究成果推广应用到气象、防汛抗旱部门。结果表明:1)影响江淮分水岭地区汛期降水的因子有5个,分别是太平洋地区2个,印度半岛附近2个,欧洲地区1个;2)理论上的Z指数等级不符合江淮分水岭地区的实际状况,因而必须对Z指数进行修正。经过修正后的各个旱涝等级的划分概率较为合理,说明Z指数的5级指标是可靠的;3)利用5个影响因子可以建立汛期降水量与影响因子之间的预报方程,在共计8年的旱涝滚动预测和实况检验中,等级相符的有7年,只有2003年的预测试验相差一个等级,5级的预测准确率达到87.5%;4)经过气象、防汛抗旱部门2008年的应用,旱涝等级的预测意见和实际基本吻合,说明预测技术的应用情况良好。     

55年呼和浩特气候变化及成因分析

用计算多年滑动平均值、距平百分率、洪涝指数(I_f)、干旱指数(I_d）、降水间隔平均差(S)的方法,对呼和浩特地区1951—2005年汛期（6—8月〉的旱涝等级、多雨期和少雨期进行分析，研究55年汛期旱涝变化特征和年际特点。分析结果表明：(1)该地区汛期旱涝有大致以3?5年的周期交替出现，具有较明显的年代际特征。（2)55年中连续干旱和连续雨涝的年数基本平衡，但发生连续干旱的程度要高于连续雨涝；通过相关分析得知：北半球500hPa高度场、副高、SSTA与本区汛期降水相关密切，是形成汛期旱涝变化的重要因素,可作为该地区汛期降水领测的指示因子。     

近百年南京旱涝灾害动态监测指标的研究

利用南京1905—2004年的月降水量资料,引用帕尔默旱涝指数计算方法,建立适用于南京地区并能够反映旱涝演变过程的动态旱涝监测指标M。由于考虑了时间因子的影响,M指数比Z指数更能反映出动态旱涝的累积演变过程。分析M指数发现,近百年南京地区极端干旱月份多于极端湿润月份,夏季和秋季出现旱涝的机率大于春季和冬季,且旱涝具有连续性,持续时间都在2 a以上。南京地区各季动态旱涝监测指数在近百年中主要以20～15 a、9 a的周期振荡为主,部分时段还存在5 a左右的高频振荡。     

聊城近50年夏季旱涝特征分析

利用旱涝指标Z指数和降水距平百分率指标对聊城市1962—2010年夏季单站旱涝和区域旱涝进行对比分析,结果表明:Z指数能较客观地反映旱涝程度,表明聊城地区夏季气候特征为易旱易涝,干旱灾害略重于洪涝灾害,且存在旱涝临界年,即1981年以前洪涝较多,干旱较少,1981年开始呈洪涝减少,干旱增多的趋势。     

哈密地区气象干旱监测指数研究

应用Z指数方法和帕默尔气象干旱指数基本原理的优点,选取哈密地区6个代表站1961—2010年逐月降水量资料,分南、北两个区域建立区域修正帕默尔气象干旱指数,确定了区域旱涝等级的划分标准。以计算得到的干旱指数与历史旱情记录进行对比验证,并与Z指数、降水距平百分率干旱指数对比分析,结果表明该干旱指数对干旱的反应符合历史实际,较Z指数、降水距平百分率干旱指数更适合当地应用。在此基础上,对哈密地区修正帕默尔气象干旱指数与旱情的关系及干旱发生的特征作了更进一步分析。     

广西前汛期旱涝特征及成因分析

利用 EOF分解和 Z指数对广西前汛期 (4～ 6月 )降水进行型态分布及旱涝等级的划分 ,研究旱涝的空间分布、年际变化及年代际变化 ,并对旱涝成因进行了分析。结果表明 :广西前汛期降水的一致性较好 ;6 0年代和 90年代为旱涝多发年代 ,70年代以涝为主要特征 ,80年代以旱为主要特征。影响广西前汛期降水的环流因子主要有中高纬环流经向度、北半球极涡、印缅槽及副热带高压 ;中低纬太平洋海区对广西前汛期降水多少的影响亦较明显     

川渝地区夏季旱涝与海温异常浅析

利用1951—2006年6—8月降水资料计算了川渝地区旱涝指数Z指数,确定出该区域旱涝等级及其对应年份,分析这一带历年旱涝情况及年际变化特征,并用相关和合成分析法分析旱涝与海温的关系。结果表明,1950年代末至1970年代前期,这一带地区以旱为主,3个重旱年有2年出现在这个时段内;1970年代末至2003年,旱涝年均有,但以涝为主,2006年则出现了1951年以来最旱的年份。旱涝指数与SST的相关分析显示Z指数与前期SST,特别是1—3月SST有较好的相关关系,Z指数与赤道中东太平洋SST显著正相关。重涝年赤道中东太平洋广大海域SST呈明显的正距平,而重旱年则为大范围SST负距平。2006年1—3月赤道中东太平洋海温呈明显负距平、南太平洋20°S以南到40°S之间海域海温呈显著正距平有利于川渝地区出现严重干旱。     

径流量Z指数与Palmer指数对河西干旱的监测

利用河西内陆河水文代表站1959-2004年逐月径流量资料、内陆河流域灌溉区1949-2001年耕地面积及代表站1961-2005年的气象资料, 通过对径流量进行正态化处理来确定径流量Z指数, 并以径流量Z指数作为径流干旱指数, 对旱涝等级进行划分; 考虑径流量Z指数的旱涝等级与农业灌溉用水实际情况之间的关系, 给出了径流量Z指数的灌溉指标。将径流量转化为降水量, 改进Palmer旱度模式, 且在作改进后, 又将潜在蒸散量的计算法由利用桑斯威特公式改为利用彭曼公式。结果表明:将径流量考虑到Palmer干旱指数中并改变蒸散量的算法, 使得该指数对河西灌溉区干旱情况的监测均有所改善。对照河西地区的干旱事件, 径流量Z指数监测到的干旱情况, 比Palmer干旱指数改进前、后监测到的干旱情况效果更佳。径流量Z指数能更真实地反映河西灌溉区干旱状况。     

西藏高原汛期旱涝年水汽输送差异特征

利用西藏高原39个气象站自1961年或建站开始至2010年汛期(5—9月)的逐月降水资料,根据Z指数和区域旱涝指数分析了近50年西藏高原汛期旱涝的变化特征。在此基础上,选取了典型旱、涝年,采用NCEP/NCAR再分析月平均资料,通过合成分析方法分析了旱、涝年的水汽输送特征的差异。结果表明:近50年以来,西藏高原以旱为主,涝灾较少,干湿状况具有明显年代际变化;西藏高原汛期旱涝与水汽输送异常联系紧密,典型旱(涝)年北印度洋、西北太平洋和亚洲中纬度地区的整层水汽通量经向、纬向及整层水汽通量和水汽通量散度均存在显著差异,呈反位相分布。越赤道急流区的差异最为显著,索马里越赤道气流区的水汽输送差异主要表现在经向上,而菲律宾越赤道气流区的水汽输送差异主要表现在纬向上。     

拉萨5mm以上降水日数与旱涝的关系

运用Ｚ指数法对拉萨历年汛期（６￣９月）的旱涝等级进行划分;并分析了实际日降水量≥５ｍｍ日数、相当日降水量≥５ｍｍ日数与旱涝等级的关系。结果表明：Ｚ指数法所划分的旱涝等级与实际情况吻合;相当日降水量≥５ｍｍ日数不仅对汛期雨水的丰欠具有决定性的作用,而且与旱涝等级有着极好的相关性。     

三峡地区旱涝多时间尺度变化特征及旱涝年大气环流异常

根据Z指数指标体系,构建了三峡地区旱涝指数时间序列,且利用Morlet小波分析方法研究了指数序列的多时间尺度演变特征和典型夏季旱涝年大气环流特征,结果表明：三峡地区干旱、雨涝有明显不同的年际、年代际特征,年、四季的干旱指数与雨涝指数基本呈反位相特征。三峡地区旱涝指数Morlet小波分析表明,在不同时间和频率域中,有显著的周期振荡,具有较强的局部特征;年旱涝指数主要有准5年、准9年、准15年的周期振荡;旱涝特征周期振荡也具有明显的季节性差异。三峡地区雨涝年的环流背景为乌拉尔山地区、西伯利亚、巴尔喀什湖地区上空位势高度偏高,我国河套地区、华北平原至日本海上空的位势高度偏低;干旱年的环流形式与之相反。     

山东日照市2种干旱指标的应用对比

对山东省日照市年和各季节的旱涝情况使用降水距平百分率指标和Z指数旱涝指标2种方法进行了应用对比分析。结果表明:Z指数旱涝指标能较客观地反映旱涝程度,降水距平百分率指标反映旱涝程度较轻。在此基础上,用Z指数指标对日照市1955年以来的旱涝进行了逐年分析,发现日照市年和各季节旱涝变化都具有鲜明的阶段性及群发性特征,总体上旱情重于洪涝。     

近40年长江中游地区旱涝特点分析

对Z指数确定的旱涝等级及各站月降水距平百分率的标准差分析表明:长江中游地区大范围的旱涝主要集中在盛夏和秋季。不同季节, 旱涝的主要分布区域不同, 但洞庭湖区始终是一个旱涝多发地。对1960年1月—2001年12月各月长江中游地区50个代表站的旱涝等级进行经验正交函数分析, 并在此基础上进行多通道奇异谱分析, 得到长江中游地区的旱涝分布主要存在4种空间型, 且具有明显的年代际和年际尺度变化, 在20世纪80年代以前, 长江中游地区以偏旱型为主, 而到80年代以后则转变以偏涝型为主; 另外, 长江中游地区的旱涝具有准8年、准5年、准2年和准4年的周期振荡性质, 但从80年代初开始, 旱涝的准2年周期特征在长江中游地区表现不再明显。     

双线性模型在江淮旱涝序列预测中的应用

提出了一套用双线性模型预测旱涝序列的简便方案。实例的计算结果说明了该方案的实用性和通用性,在各种自然灾害序列预测中具有重要的理论意义和广泛的应用价值。     

Relationships Between Anomalies of Land-Sea Thermal Contrast in North Africa and Summer Flood and Drought Across the Jianghuai Region of China

The flood and drought across the Yangtze and Huaihe River(Jianghuai)areas are frequent in summer,especially in June and July.Therefore,predicting the summer flood and drought in the Jianghuai region is always one of the key topics concerned by meteorologists in China.Previous studies focused more on the skin temperature anomalies in a local area,and paid less attention to the connections between the anomalies of land-sea thermal contrast in remote continents and the summer flood and drought in Jianghuai areas of China.By using the US NCEP/NCAR monthly mean reanalysis data and the rainfall data at 743 stations in China,based on the interdecadal variation characteristics of the flood and drought index(FDI)during 51 yr(1954-2004)in the Jianghuai region of China in summer,the North African areas have been selected as the key regions for the correlation analysis.The results show that the surface temperature anomalies in the key regions have good continuity in winter,and the winter North Atlantic Oscillation(NAO)is perhaps one of the important factors that bring about the continuity of the anomalies.By a singular value decomposition(SVD)analysis between the skin temperature in the previous winter in North Africa and the summer rainfall in the Jianghuai region,it is found that when the North African continent is colder(warmer)and its northwestern sea is warmer(colder),the rainfall increases(decreases)in the Jianghuai region in summer generally.Further analysis finds that the anomaly of the surface temperature contrast between sea and land in North Africa has a good indication for the summer flood and drought in the Jianghuai areas of China.Therefore,a sea and land thermal contrast index(SLTCI)is defined to reflect the intensity of the large-scale land-sea thermal contrast.A positive correlation between the SLTCI in North Africa and the summer FDI in Jianghuai areas is identified,and it can well indicate the extreme flood and drought situations in the Jianghuai region of China.     

江淮流域典型旱涝年夏季大气水汽输送和收支特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料对1994年和1998年这两个典型旱涝年江淮流域水汽输送和收支状况等进行了诊断分析。结果表明：干旱年该地区主要为南北向水汽输送所控制,而洪涝年江淮流域上空有较强的东西向输送,干旱年5—8月由西、南边界的水汽输入明显比洪涝年少,这是造成该地区旱涝的重要原因,因而在未来的江淮流域旱涝预测中要特别重视西、南边界的水汽输送。     

基于Z指数的江西省旱涝指标与时空分布特征

利用1961—2020年江西省逐日降水资料,基于Z指数分析确定了适用于江西省的旱涝指标。运用M-K检验、小波分析和EOF等方法分析了江西省旱涝时空分布特征。结果表明,1961—2020年江西省降水量年际变化大,20世纪90年代出现突变,但未出现显著的持续增加或减少。江西省干旱、雨涝事件存在准20 a主周期,从90年代开始偏涝年份明显增多,且雨涝呈增强的趋势。江西省旱涝主要存在4种空间分布型,分别为全区型、北涝（旱）南旱（涝）型、西涝（旱）东旱（涝）型、中心涝（旱）南北旱（涝）型,累计贡献率为83.61％。Z指数作为表征江西省旱涝指标的方法具有一定的适用性。     

西北地区旱涝指标的研究

根据西北地区８３个台站１９６１－１９９０年月降水量资料,对降水距平百分离,降水标准化变量和Ｚ指数进行了对比分析,并怼Ｚ指数的旱涝等级标准进行了重新确定,认为经修正后的Ｚ指数更适合于西北地区单 站各旱涝时段的划分。     

昌吉地区旱涝特征分析

通过Z指数法和降水资料对昌吉地区8个国家级气象观测站37a(1971—2007年)的旱涝变化趋势和时空分布特征研究,发现昌吉州各地降水和旱涝变化具有一致性.20世纪70年代以来,各地具有由偏旱转为偏涝的趋势,其中,西部地区的偏涝速度最快,东部地区的偏涝速度最慢.各地出现干旱的频率高于雨涝的频率,其中,西部出现干旱频率最大,东部最小;相反,西部出现雨涝的频率最小,东部最大.