基于CI指数和K指数的近40a贵州安顺区域干旱演变特征

利用综合气象干旱指数(CI指数)和K干旱指数, 对贵州安顺地区1971-2011年41 a来气象干旱的时空分布状况、演变特征及突变情况进行了比较分析. 结果表明: 对严重的干旱时段, 两种指数均能表现出来, 对历年干旱过程及灾害的评定结果基本一致;CI指数对干旱的评定更为精细, 但K指数延续性更好;分季节的干旱分析中, 两种指数对于夏季出现干旱概率较小的结论一致, 对各季节平均干旱长度的评判基本一致. 对时间演变的线性变化趋势以及M-K检验结果对比分析表明, 春季和秋季干旱强度增强、夏季干旱强度减弱、年度平均干旱长度及春、秋季干旱长度增加的这几个趋势, 两种方法两种指数结果一致, 结论被认为是可信度较高的. M-K曲线检测表明: 年度干旱长度在2008年后为增加的趋势, 20世纪90年代以来春季干旱强度增强, 20世纪末以来夏季干旱强度趋于减轻, 秋季干旱强度增强, 1970年代中期后春季干旱长度有增加的趋势, 秋季干旱长度在20世纪80年代中期到90年代后增加的趋势可能发生了突变. 年度干旱强度存在12~14 a的长周期和年度干旱长度4~6a的短周期较为可信.     

1961-2010年西北干旱区极端降水指数的时空变化分析

结合绝对阈值和百分位法定义极端降水事件的优点,提出了一种更灵敏的检测极端降水事件的方法. 该方法不仅能检测出常用降水指数无法检测到的降水量稀少地区尤其干旱区的极端降水事件,同时也能过滤掉其检测到的降水量丰富地区的虚假极端降水事件. 此方法首次被应用于统计1961年1月至2010年2月西北干旱区72个气象站点的年和季节的极端降水指数（大降水和强降水指数）,并分析了极端降水指数的时间变化趋势及其空间分布特征. 结果表明：西北干旱区春（3-5月）、秋（9-11月）、冬（12月至次年2月）三季极端降水指数无显著（P>0.05）变化趋势,夏季（6-8月）大降水的频率和降水量以及大降水降水量占总降水量的比重都显著增加;新疆地区极端降水指数为增加趋势的区域基本都分布在海拔较高（约海拔1 000 m以上）的地区;西北干旱区东部极端降水指数变化趋势的空间分布有明显的季节差异,表现为夏、秋季大部分地区为增加趋势,冬、春季大部分地区为减小趋势.     

气候变化对澜湄流域气象水文干旱时空特性的影响

受全球气候变化影响,澜沧江-湄公河流域气象水文干旱发生了较大变化,预测未来流域干旱的时空变化与传播特征是应对气候变化、开展澜湄水资源合作的基础。利用SWAT模型通过气陆耦合方式模拟了澜沧江-湄公河流域历史（1960—2005年）和未来时期（2022—2050年,2051—2080年）的水文过程,采用标准化降水指数和标准化径流指数预估并分析了流域未来气象水文干旱时空变化趋势。结果表明:①澜沧江-湄公河流域未来降水呈增长趋势,气象干旱将有所缓解,但降水年内分配不均与流域蒸发的增加,将导致水文干旱更为严峻,干旱从气象到水文的传播过程加剧;②水文干旱具有明显的空间异质性,允景洪和清盛站的水文干旱最为严重,琅勃拉邦、穆达汉和巴色站次之,万象站最弱;③未来流域水文干旱事件发生频次略有减少,但其中重旱、特旱事件占比增加,极端干旱将趋多趋强,且空间变化更加显著。     

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.     

新疆阿勒泰地区近50 a夏季极端降水事件变化特征

利用新疆阿勒泰地区近50 a(1961-2010年)7站夏季(6-8月)逐日降水资料、NCEP/NCAR资料及大气环流指数,采用百分位定义法确定各站夏季极端降水事件阈值,运用线性趋势、突变分析、滑动t检验、Morlet小波分析及相关分析等方法来分析该地区夏季极端降水事件的气候变化.研究表明:阿勒泰地区各站夏季极端降水事件阈值为9.0~13.1 mm·d^-1,阈值存在明显的空间分布差异,且地形及海拔高度对该地区夏季极端降水事件阈值均有影响,海拔高度与阈值两者基本呈指数关系.近50 a来阿勒泰地区夏季极端降水频数及强度的年代际变化具有较好的同步性,均表现为20世纪80年代中期之前频数(强度)偏少(弱),80年代中期以后频数(强度)增多(增强),并于20世纪90年代中期达到最多(最强),但进入2000年后频数(强度)开始减少(减弱).近50 a来阿勒泰地区夏季极端降水事件年际变化的持续性较好,大部分站均没有出现显著性突变,只有阿勒泰、富蕴站在20世纪80年代末期及90年代初出现了明显的突变.北非大西洋北美副高脊线、北非副高脊线、西藏高原A指数是影响该地区夏季极端降水事件的主要因子.     

中国西北近45a来极端低温事件及其对区域增暖的响应

利用中国西北五省(区)1960-2004年100个台站逐日最低温度资料,通过百分位法定义了不同台站的逐日极端低温阈值,对近45 a来西北地区逐年极端低温事件发生频次进行了时空诊断,并分析其同西北区域性增暖的响应.结果表明:一致性异常分布是中国西北年极端低温事件发生频次的最主要空间模态;中国西北年极端低温事件发生频次的空间分布可分为以下5个关键区:北疆区、青海北部区、西北东部区、南疆区及青南高原区;年极端低温事件发生频次除了青南高原区表现为微弱的减少趋势外,北疆区、青海北部区、西北东部区和南疆区均表现为显著的减少趋势,并且发生了突变现象.在年极端低温事件发生频次的各主要空间分区中,13～15 a和7～8 a的周期在所有分区中反映得比较清楚;年极端低温事件发生频次对西北区域性增暖呈显著负响应.     

1961-2012年辽宁省极端气温事件气候变化特征

利用辽宁省52个气象台站逐日平均气温、 最高气温和最低气温数据, 使用国际通用的10种极端气候指数, 研究了1961-2012年辽宁省极端气温事件的气候变化特征. 结果表明: 年平均极端气温事件空间分布存在明显的地区差异. 时间尺度上, 1961-2012年辽宁省年及四季极端暖事件(暖昼日数、 暖夜日数、 夏季日数、 热带夜数和热浪持续指数)呈增加趋势, 极端冷事件(冷昼日数、 冷夜日数、 结冰日数、 霜冻日数和寒潮持续指数)呈减少趋势; 极端暖事件在20世纪90年代中期开始明显增加, 极端冷事件在20世纪80年代末期开始显著减少; 极端暖事件的变化速率要小于极端冷事件. 辽宁省气温日较差有增大的趋势, 极端暖(冷)事件的增加(减少)在秋季(冬季)最为显著. 空间变化上, 极端气温事件在全省基本都呈一致的增加或减少的分布. 多数极端气温事件均存在8 a左右的周期, 检测到的突变的时间大致在20世纪80年代中期到90年代末期. 20世纪80年代末期辽宁省气候变暖后, 极端暖事件和冷事件均有明显的增加和减少.     

基于日值SPEI的青藏高原干旱演变特征

利用1980-2014年青藏高原74个台站的气象资料,通过Penman-Monteith公式计算了蒸散发及标准化降水蒸散指数（SPEI）,并采用M-K趋势分析和小波分析等方法研究了高原干旱变化的时空分布特征及变化趋势。结果表明,基于Penman-Monteith公式计算潜在蒸散发的逐日SPEI指数能够很好地反映青藏高原干旱特征。1980年以来青藏高原SPEI值总体呈上升趋势,即偏于湿润,干旱强度有所降低。高原近35年的干旱演变具有明显的年代际差异,20世纪90年代之前干旱较为严重。小波分析结果表明高原干旱的发生存在2~4 a的振荡周期,在2~4 a的时间尺度上总体表现出干-湿周期变化。在整体小波变化周期中,1983-1997年虽然出现了干旱严重区间,但在1997年以后高原总体上呈现湿润趋势,3.7 a的主周期并没有影响整体变湿的趋势,且三种指标的3.7 a振荡主周期均通过了95%的红噪声检验。     

高寒内流区极端降水的气候变化特征分析

利用中国气象局1969—2017年高寒内流区25个气象站的日降水资料,分析极端降水的变化特征,结果表明：1969—2017年高寒内流区降水量呈上升趋势,这种上升很大程度上可能是由于夏季降水量增加导致的,且20世纪90年代以后降水量增加趋势更加明显。极端降水指数除连续干旱日数外,均呈不同程度的增加趋势,其年际变化反映出在进入21世纪后高寒内流区降水向强降水量和日数更多、强度更强、极值更大的方向发展。极端降水指数空间差异性明显,连续湿润日数、雨日降水总量、雨日降水强度、单日最大降水量、五日最大降水量、极端降水量和日降水大于10 mm日数表现显著增加趋势的台站百分率分别为5%、64%、42%、60%、32%、35%和43%,连续干旱日数表现显著下降趋势的台站百分率为5%。极端降水事件具有一致性,总降水量增加,极端降水的频率、强度、极值也增加,小雨日数增加是降水总量增加的因素之一。极端降水增湿幅度有随海拔升高有增大趋势,高海拔区雨日降水量和雨日天数的增加是极端降水总量增加的主要因素。     

青海省近50年极端降水事件时空分布特征

基于线性倾向估计、小波分析、Mann-Kendall检验及空间插值等方法,对1962—2013年28个均匀分布在青海省内的气象站点数据近50 a(1962—2013年)极端降水事件的时空特征进行了分析。结果表明,在长期趋势上青海省极端降水事件呈上升趋势,其强度与频数变化分别具有28 a和15 a±的主周期,并且少数站点在20世纪90年代发生突变;青海省内的极端降水事件在空间上存在明显差异,整体呈自西向东逐渐增强的特征,极端降水事件在南部地区发生频率总体高于北部地区,东南部发生极端降水的频率最高;近50 a青海省内大部分地区极端降水事件的强度与频数均呈上升趋势,其中东北部地区极端降水事件的强度上升趋势较为明显,仅有东南端与西北端呈现下降趋势,极端降水事件频数的上升趋势由东南端及西北端分别向中部加强。     

吉林西部气象干旱的多标度分形特征

选用标准化降水指数作为气象干旱指标,通过引入多标度分形理论,运用乘法级联模型,以吉林西部6个气象站点1957年1月-2010年10月的月降水量数据为基础,对吉林西部气象干旱的多标度性质进行分析。研究结果表明,吉林西部气象干旱的发生在时间尺度上均具有多标度分形特征,但在不同站点多标度分形的强度不同,表现出一定的空间差异性。其强弱次序为：长岭<通榆<白城<前郭<扶余<乾安。     

吉林西部季节性气象干旱的时空演化特征

为减轻季节性干旱对吉林西部农业生产造成的影响,以吉林西部6个气象站1957-2010年的月降水量资料为基础,采用标准化降水指数(SPI)作为气象干旱指标。利用Daubechies小波分析法、重标极差分析法(R/S)和干旱频率法对吉林西部SPI时空演化特征进行了研究。结果表明:研究区各站点冬旱整体上有减轻趋势,而秋旱有加重趋势;各站点气象干旱状况呈现出持续性特征,乾安(夏季和秋季)、前郭(夏季)、通榆(春季、夏季和秋季)、长岭(夏季)干旱持续性更加强烈。研究区春旱高频区为扶余,夏旱高频区为扶余和白城,秋旱高频区为白城、通榆、乾安、前郭和长岭,冬旱高频区为扶余、长岭和白城。研究结果可为吉林西部防旱减灾提供参考。     

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.     

Meteorological drought over the Chinese Loess Plateau: 1971–2010

In this study, the Variable Infiltration Capacity model and Palmer Drought Severity Index (PDSI) were combined for drought identification on the Loess Plateau. The calibration method of climatic characteristic (K _j ) in PDSI was improved. Land cover datasets in 1980 and 2005 were used to drive the model. The driest periods over the past four decades of the study region emerged in 1976–1982, 1997–2001 and 2003–2008. Regardless of ranking by duration, spatial extent or severity, most of the prominent droughts occurred in the detected driest periods. The drought severity and area over the upper reaches of the Yellow River were higher than other domains. A total of 53 droughts with area greater than the 25,000 km² threshold were identified with durations longer than 3 months using clustering algorithm. Most regions of the study area exhibited spatially increasing trends in drought severity and frequency, indicating that the Loess Plateau has experienced apparent drying and warming processes between 1971 and 2010.     

气候变暖对甘肃干旱气象灾害的影响

应用甘肃80个地面气象站1960-2005年的降水量和气温序列资料,分析了降水量和气温的变化趋势以及降水量和气温的变化对干旱气象灾害的影响.结果表明:甘肃全省年平均气温总体呈明显升高趋势,年降水量总体呈明显减少趋势;甘肃气候变化总体呈暖干趋势.其中,河西呈微弱的暖湿趋势,河东呈显著的暖干旱趋势.3~10月全省年平均降水量与干旱受灾面积和粮食减产量呈显著负相关,全省平均气温与干旱受灾面积和粮食减产量均呈显著正相关.气候暖干化趋势对农业产生的负面影响,是导致干旱受灾面积扩大、粮食减产量增加的主要原因,同时也影响粮食安全.     

塔里木河流域干湿变化与大气环流关系

基于塔里木河流域39个气象站1961—2010年逐日观测数据和NCEP/NCAR再分析数据,采用标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）,分析了该流域近50年来干湿时空变化特征及典型干湿月份和突变前后的大气环流特征。对SPEI序列进行的趋势检验和突变分析表明,近50年来,塔里木河流域显著变湿并在1986年发生显著突变,SPEI上升趋势显著的站点较多的月份主要集中在暖季（5~10月）。对突变前后不同等级干湿事件频率变化的统计结果表明,突变后,极端干旱事件发生频率略有增加,但轻度和中度干旱事件发生频率有所减少,而不同等级的湿事件发生频率则一致地表现为增加。对典型干湿月份和突变前后对应的北半球500hPa位势高度场和风场变化的合成分析表明,暖季典型干湿月份环流系统配置存在明显差异,增加的水汽和弱不稳定大气层结构是该区域1986年后暖季变湿的原因之一。     

多尺度气象干旱与土壤相对湿度的关系研究

通过分析我国东北、华北、西北地区东部、西南以及黄淮、江淮和江汉5个区域不同时间尺度气象干旱指数与20 cm土壤相对湿度的相关关系, 探讨了前期气象干旱对后期土壤湿度的影响, 并利用多元线性回归方法分区域、分季节建立了土壤湿度预测模型.结果表明: 春季, 东北地区土壤湿度主要受前5~6个月, 尤其是上年秋末冬初的降水的影响, 而其他4个区域土壤湿度主要受前1~2个月大气水分的影响;各区域夏季土壤湿度与前1~2个月时间尺度上的大气水分相关最密切;秋季, 东北地区20 cm土壤湿度主要受前2~4个月的气象干旱的影响, 其余区域土壤湿度仍与前1~2个月尺度的大气水分相关最密切.基于前期气象干旱指数建立的各区域、各季节的土壤湿度回归模型对当地土壤湿度具有一定的拟合能力, 平均估计偏差在10.1%~13.9%之间, 其中, 西北地区东部和华北地区春、夏季偏差较大, 2008-2011年间干旱等级拟合准确率在65%~74.9%之间;东北、西南、黄淮、江淮和江汉区域拟合较好, 拟合准确率在88%以上.     

两种判断月干旱过程的方法在黄河流域的对比研究

利用黄河流域160个气象站1961-2010年逐日综合气象干旱指数(CI)指数, 对比分析两种用逐日CI指数判断月干旱过程的方法. 结果表明: 对重大干旱事件个例来说, 两种方法都能大体描述事件的月干旱过程, 但干旱的强度和范围有所不同. 从干旱发生的范围来看, 两种结果的差别较小, 方法I的识别结果范围更大、更连续, 特别是对青海旱情的判断常常比实际范围大;而方法II的识别结果范围稍小, 大体上能反应干旱的整体范围, 但有时也偶尔会遗漏小部分旱区;从干旱发生的强度来看, 方法I对干旱事实的描述偏轻, 而方法II以重-特旱为主, 与实际情况更相符. 从对黄河流域近50 a月干旱频率的分析结果来看, 两种方法一致表明黄河流域分界线以西的地区常年不容易发生干旱, 而对于分界线以东地区, 两种方法的统计结果有较大差异. 方法I的结果表明, 分界线以东地区干旱的月发生频率较大, 其中, 轻旱的月发生频率最大, 其次为中旱, 而重旱和特旱的发生频率很小;方法II的结果表明, 分界线以东地区干旱的月发生频率在60%~80%左右, 其中重旱的月发生频率最大, 其次为中旱, 轻旱和特旱的发生频率很小. 总体来说, 方法II对黄河流域月干旱情况的评估结果与干旱实际情况更一致.     

西北地区东部季节干旱的时空变化特征分析

干旱作为我国西北地区东部影响最大的气象灾害, 可引起农业减产、水资源短缺、土地荒漠化和生态环境恶化等严重问题.在国家新一轮西部大开发战略实施之初, 在全球气候变暖背景下, 有必要对干旱发展的最新特征和演变趋势进行详细分析研究, 为加强防旱、抗旱,促进经济发展提供科学决策依据和参考.采用国家干旱标准综合干旱指数(CI指数), 利用西北地区东部74个气象代表站逐日气温、降水资料, 分析了西北地区东部不同级别干旱日数在各个季节的时空分布和变化趋势. 结果表明: 在气候变暖背景下, 西北地区东部从长期趋势看, 春、夏、秋季干旱呈加剧趋势, 冬季干旱呈减轻趋势. 21世纪以来春、夏季干旱进一步加剧, 尤其是夏季加剧更显著, 而秋、冬季干旱出现了减弱的新趋势. 在西北地区东部主降水期3-11月重-特旱加剧趋势比轻-中旱加剧显著, 南部干旱化趋势比北部更加明显. 尤其是宁夏同心地区春旱加剧非常显著, 已成为西北地区东部重-特旱最严重的地区.对于干旱发展的这一新动态, 必须引起有关部门的高度重视, 采取科学、有效手段加强防旱、抗旱.