灰色系统理论在江苏省淮北地区春旱,初夏旱趋势预测中的应用

本文利用灰色系统理论预测方法建立的GM(1,1)预测模型,对我省淮北地区春季、初夏季节未来的干旱少雨趋势进行了预测。为淮北地区春季、初夏季节的农业气象干旱研究和预报提供了参考依据。     

灰色系统理论在气候预测中的应用

介绍了灰色系统理论的基本概念,分析了与气候预测相关的灾变与异常值预测、拓扑预测的原理与方法,认为气候系统是较典型的灰色系统,适于应用灰色系统理论预测模型进行预测。     

灰色预测模型及干旱预测

利用莘县、聊城、高唐3个代表站1960-2009年降水资料,建立了聊城地区降水序列,分析了近50年聊城地区降水量年变化特征,年降水量具有明显减少趋势,干旱有增加的趋势。以此序列为基础重建干旱发生的灾变序列,采用灰色系统GM（1,1）的三种模型探讨了旱灾预测问题。在WindowsXP系统下,用VB6编程计算预测结果,历史拟合效果较好,检验精度较高,尤其以新优化预测模型预测精度最高。对未来年份进行初步预测表明：2011年、2015年前后聊城地区出现干旱年的可能性大。     

1961—2018年西南地区夏季干旱变化特征及其与环流异常的联系

利用1961—2018年中国西南地区312站降水观测资料、NCEP/NCAR再分析资料及海表温度资料,采用夏季SPI(Standardized Precipitation Index)指数作为干旱指数,研究了西南地区夏季干旱变化特征及其与环流异常的联系。结果表明:西南地区夏季总体呈现变干趋势,尤其在云南、四川东南部干旱化趋势显著。当西南地区夏季显著干旱时,该地区对流层低层辐散、上层辐合,且向该地区的水汽输送偏少。造成西南地区干旱维持的原因可归结为大气波动活动异常和海温异常强迫。前者通过西风带扰动向下游的能量频散,为西南地区低层辐散、上层辐合的环流异常的形成和维持提供了必要的扰动能量积聚;后者通过热带西北太平洋异常热源对大气的强迫,使得该地区对流层低层(上层)形成异常辐合(辐散),在西南地区和热带西北太平洋形成了斜向垂直环流,使西南地区受下沉气流控制,从而形成了利于降水显著偏少和干旱发生并维持的条件。     

怀化市汛期（4—9月）旱涝特征分析及预测

通过对怀化市历年汛期旱涝气候特征分析,认为Ｚ值为旱涝判据较为客观;利用灰色系统模型对汛期旱涝趋势进行预测,为中长期预报提供一个有用参考。     

怀化市汛期(4-9月)旱涝特征分析及预测

通过对怀化市历年汛期旱涝气候特征分析,认为Z值为旱涝判据较为客观;利用灰色系统模型对汛期旱涝趋势进行预测,为中长期预报提供一个有用参考.     

应用EOS-MODIS卫星资料反演西北干旱绿洲的地表反照率

地表反照率是一个广泛应用于地表能量平衡、中长期天气预测和全球变化研究的重要参数, 作者应用EOS-MODIS卫星数据和目前发展的推算反照率比较完善的一种二向反射(BRDF)模型Ross Thick-Li Sparse R核算法(AMBRALS算法), 对西北干旱绿洲区非均匀分布的地表反照率进行反演与分析, 结果表明, 应用该方法反演的地表参数与实际观测值基本接近.敦煌戈壁站的反演值与观测值的春、夏、秋季绝对误差最大为0.019, 冬季为0.051, 黑河绿洲实验站的反演值较观测值低0.019; 绿洲、绿洲     

西安市各区县气温预测统计方法对比分析

利用西安市7个国家一般气象站1971—2000年的逐月平均气温,依次选用最优气候值法、多元线性回归预测法、自回归移动平均法(ARIMA)和灰色系统理论法进行回报检验,模拟出7个站点2001—2013年的月、季、年平均气温,再对其进行PS评分和异常级分析,结果显示:季、年平均气温预测以最优气候值法、灰色系统理论法较为适用,月平均气温预测中各种方法在时空序列上各有优劣,多元线性回归预测法应适当避免使用;从时间尺度来看,春、夏、秋和年平均气温预测以最优气候值法最优,冬季平均气温预测以自回归移动平均法最优,月平均气温预测3—8月以最优气候值法最优,1—2月、9—12月以自回归移动平均法最优;从空间尺度来看,靠近山区及平原区(周至、户县、市区、高陵)月、季、年平均气温预测以灰色系统法最优,山区与平原区过度区域(临潼、蓝田、长安)月、季、年平均气温预测以最优气候值法最优。     

2006年春季沙尘天气异常的气候背景分析及趋势预测检验

作者概述了2006年春季我国北方地区沙尘天气异常的观测特征.与2000～2005年同期相比,2006年春季,我国北方地区沙尘天气过程相对频繁,强度偏强.首先,利用NCEP再分析资料及台站观测资料,对可能影响2006年春季我国沙尘天气异常的气候背景进行了分析,结果表明:2006年春季北方地区冷空气势力较常年强,冷空气活动较频繁,这是造成2006年春季我国沙尘天气多于前几年的动力原因.此外,春季我国西北及内蒙古的沙源地区降水偏少,干旱少雨,加之春季气温偏高,在一定程度上也有利于沙尘天气的形成.利用IAP 年度数值气候预测系统对2006、2007年春季我国沙尘天气趋势的气候背景进行了预测,检验了系统对2006年沙尘趋势的预测能力,并对2007年春季沙尘天气趋势进行了展望.结果表明:预测系统较好地预测出2006年我国北方地区春季降水偏少、土壤偏干的状况,但对风场的预测与实况有一定的差距,由预测的气候距平结果推断2006年春季我国北方沙尘次数正常略偏少,与实况相反;对2007年春季的预测结果表明,2007年春季我国北方,特别是西北及内蒙古沙源地区土壤湿度偏湿,冷空气活动势力偏弱,不利于沙尘天气的形成,由此预测2007年春季我国北方沙尘趋势与常年相比略偏弱.     

灰色GM（1，1）模型在区域干旱预测中的应用

介绍灰色系统理论及其建模原理,利用温州市西山气象站53年的实测降水量资料建立灰色预测GM(1,1)灾变模型,对干旱灾害进行预测,经残差与后验差检验分析,模型精度较高平均达95.5％,并对实测资料进行检验,效果较理想,为温州市抗旱及供水提供必要的预测信息。     

2013年贵州省严重夏旱分析评估

该文采用气候分析的方法对2013年夏季严重干旱的特征、气候背景、成因等进行了分析,结果表明：2013年干旱时间长,范围大,造成的灾害重,是在异常的大气环流背景下,贵州主汛期降水异常偏少,气温异常偏高造成的。采用灰色关联度的方法,根据灾情数据结合经济数据计算得出的评估结果表明2013年的夏旱在损失方面为近30 a来最严重的。     

黄土高原春季干旱时空分异特征

采用基于相对湿润度的干旱指数分析方法和黄土高原1961 2010年气候要素资料,研究了黄土高原春季干旱时空变化、异常分布和次区域演变特征。结果表明:1961 2010年黄土高原春季干旱强度变化呈现明显中心区域强、周边区域弱的分布特征,其中中部腹地干旱强度增加趋势倾向率最大,中部周边干旱强度增加次之,东北部和西部边缘呈减弱趋势。研究区不同区域春季干旱强度呈同位相变化是干旱变化的首要空间分布模态,异常中心区域在陕北、陇东及宁夏西南部。东西部反相位分布模态反映了黄土高原东西部所受大气系统影响差异性的特征。根据载荷向量不同模态空间异常分布型,可将春季干旱划分为西北部型、东北部型和南部型等3个次区域异常型,南部春季干旱强度时间序列呈显著增强趋势,其由弱变强的突变点出现在1977年,西北部和东北部干旱强度也呈波动增强趋势,但未通过显著性检验,没有突变。西北部和南部春季干旱指数存在显著的3~4年振荡周期,东北部存在显著的5~6年振荡周期。     

辽宁省近50年降水序列变化规律及干旱预测

运用沈阳、大连、丹东、营口、朝阳5个代表站1953～2001年的年降水量资料，建立了辽宁降水序列，分析了其近50年的变化规律，年降水量具有明显减少趋势。以此序列为基础重建干旱发生的灾变序列，采用灰色系统GM(1，1)模型探讨了旱灾预测问题。应用1996～2001年资料对预测结果进行了检验，效果较好。     

汉中干旱时空分布特征分析

基于1971—2015年汉中11个县区地面气象观测站逐日降水观测资料,以降水距平百分率为干旱划分标准,采用干旱频率、干旱站次比和干旱强度三个指标,分析了汉中地区年尺度和季尺度干旱时空变化特征。结果表明:汉中地区年尺度干旱频率东南部低,西北部高,并从东南部向西北部递增;季节尺度来看,各季干旱频率分布差异明显。年尺度干旱强度从1996年开始有较弱增强趋势,而干旱站次比有明显降低趋势,汉中地区干旱朝着小区域性中旱发展;季尺度干旱特征为春季和夏季干旱站次比有增加趋势,秋季和冬季有减少趋势,春季和夏季干旱范围逐渐扩大,秋季和冬季干旱范围逐渐减少;春季、夏季和秋季干旱强度基本为轻旱,冬季多为中旱,有时能达到重旱。     

1970年代以来云南气象干旱的时空变化分析

利用云南117个气象观测站观测资料,采用综合气象干旱指数（CI）计算1970年以来云南年、季气象干旱强度和区域动态气象干旱强度。分析结果表明,自1970年代以来云南气象干旱强度呈显著增强趋势,1990年代以来增强趋势最为明显,近4 a是气象干旱最强的时期;增强趋势在季节变化上表现为秋冬季节较显著,而春夏季节不明显;在空间分布上表现为全省均有增强趋势,以滇中及以东地区增强最为明显,有从传统的干旱区向非传统干旱区扩张的趋势。     

中国自动土壤水分观测资料质量控制方法设计与效果检验

土壤湿度资料对气候变化、农业干旱监测、农业气象预报与服务等研究具有重要意义,为剔除土壤湿度观测资料中的异常数据,本文提出了一套适用于全国自动土壤水分观测资料的质量控制方法。首先,以2014年全国自动土壤水分观测资料为基础,根据资料中异常数据的特征将异常数据分为四类。其次,从界限值检查、内部一致性检查、时间一致性检查等方面提出:异常极值检查、异常增大检查、异常减小检查、异常恒定检查四类方法。最后,利用2014—2015年全国观测资料以及中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)土壤体积含水量数据集产品(V2.0)对各检查方法应用效果进行检验,结果表明:(1)四类检查方法均可判断出自动土壤水分观测资料中的疑误数据;(2)四类检查方法的判定结果在时间连续性及空间分布上具有一定的一致性;(3)该质量控制方法可减小观测数据与CLDAS数据之间的均方根误差(RMSE)。目前,该方法已应用于我国气象资料处理业务系统。     

基于SPI指数甘肃省河东地区干旱特征分析

本文利用1971—2014年甘肃省河东地区32个气象站的逐月降水观测资料,采用标准化降水指数SPI对河东地区的干旱特征进行了分析。结果表明:对于全年干旱来说,甘肃省河东地区存在一条由北向南延伸的干旱趋势带,干旱范围呈微弱缩小的趋势;春季和夏季河东大部地区呈变干的趋势,干旱范围分别呈扩大和缩小的趋势;秋季和冬季河东绝大部地区呈变湿的趋势,干旱范围亦呈缩小的趋势。1971—2014年河东地区年平均干旱发生率为30.0%,其中定西中北部和陇南北部、天水中北部等地区为干旱发生频率较高的地区;除冬季干旱发生率呈减小的趋势外,全年及春季、夏季、秋季干旱发生频率均呈先减小后增大的变化特征;全年干旱多发生在1991—2010年,春季和秋季干旱多发生在1991—2000年,夏季干旱多发生在1971—1980年和2000—2010年,冬季干旱多发生在1971—1980年。     

人工与自动土壤水分平行观测资料对比分析

采用对比差值、差值概率和相关分析等方法对南城2005年9月8日至2007年1月28日期间HYA-SF型土壤水分自动监测站与人工平行对比观测的土壤湿度资料进行统计和一致性分析。结果表明,人工与自动观测资料的一致性在40 cm、50 cm土层表现最好,在5 cm、10 cm土层表现相对最差;总体上自动观测值高于人工观测值,二者数据差异在少雨或干旱季节常小于多雨季节;对比观测时段内人工与自动观测数据序列的相关性在各层均表现为显著,多项式回归趋势基本能反应土壤含水量的变化趋势。分析结果可为评估HYA-SF型土壤水分自动站的监测能力提供客观依据。     

干旱气象科学研究——“我国北方干旱致灾过程及机理”项目概述与主要进展

干旱灾害是影响社会经济发展、农业生产和生态文明建设的重要自然因素,随着气候变暖,极端干旱事件发生频率和强度均呈增加趋势,影响不断加重。"干旱气象科学研究"是由中国气象局等国家部委组织的三大气象科学试验研究计划之一,是继"第三次青藏高原大气科学试验"实施后,于2015年以行业科研重大专项项目形式批准立项的又一重大科学研究计划。本文简要介绍了本项目的基本架构以及在外场观测试验和科学研究方面所取得的重点研究成果,展望了干旱气象科学研究趋势及可能取得的主要突破。项目以提升我国干旱防灾减灾能力、保障粮食与生态安全为科技支撑目标,以发展干旱基础理论为科学研究目标,以提高干旱监测预测预警及影响评估技术水平为业务应用目标,以我国北方地区为重点研究区域,开展跨学科、综合性、系统性的干旱气象科学试验和科学研究。实施以来,已在西北至华北的干旱半干旱区建立"V"型的干旱致灾过程及其陆—气相互作用观测试验站网布局,并开展系统性观测试验。科学研究方面也取得重要成果。研究发现,自我防御机制有助于我国北方草地主要优势种和建群种——贝加尔针茅适应未来气候变化。气候变化使中国骤发性干旱显著增加,尤其在湿润和半湿润地区可能性更大,且在未来几十年有可能持续下去,这对中国农业和水资源持续利用造成严重影响。另外,复杂下垫面地区的地—气交换研究方法得到有效改进;干旱半干旱区域的模式系统发展取得进展;发现春小麦、春玉米对干旱胁迫的响应特征,构建了玉米冠层含水量的普适性高光谱遥感估算方法等。     

昌吉市气候干旱指标对比分析

利用昌吉市观测站1961-2004年的各年降水量资料,对目前有代表性的干旱分析指标进行了系统的归纳总结,并对各种干旱指标的特点和使用性进行了对比分析,认为利用Z指数法判据干旱比较客观。最后统计分析干旱的变化特征、规律及其趋势,为干旱分析研究及其治理提供依据。