基于主成分分析的干旱综合指标构建及其应用

探讨了干旱综合指标的构建,提出采用主成分分析法将降雨、径流及土壤含水量等水文气象要素融合为一个干旱综合指标,并将该指标应用于干旱过程识别和干旱频率分析,且以南盘江上游西桥水文站以上区域为例,将基于干旱综合指标计算的干旱重现期同基于降雨、径流和土壤含水量等单指标计算的干旱重现期进行对比分析。结果表明:采用主成分分析法构建的干旱综合指标是合理可行的。     

淮河上游地区干旱评价分析

利用淮河上游6个雨量站1964～2000年日降雨资料和邻近气象站气象资料,分别计算各站逐月Palmer干旱指标和雨量距平指标,并对计算结果进行对比分析.结果表明:淮河上游地区旱涝程度具有较强的持续性,夏季干旱多发,不过干旱等级多集中在轻微干旱和中等干旱;秋冬季节则是严重干旱多发的季节;极端干旱多发于春季;相比降雨量较大的淮南地区,淮北地区更为干旱.     

无锡站年际降雨趋势、特征与预报分析

针对近年极端灾害性气候频发的现状,对暖冬影响下无锡站降雨年际变化趋势、历史演变特征和近几年水文预报情况进行了分析。结果表明:在暖冬影响下,无锡站降雨年际间呈现出干旱—湿润周期性变化的特征,具有水文旋回的性质,在太湖地区有代表性,可作为该时段的降雨预报模型;该模型打破了年际降雨无规律的传统思维定式,与历史演变法相结合,能提高预报效率与精度;水文旋回的发现和降雨预报模型的建立,可推动水文气象长期预报与气候展望研究。     

陕西黄土高原区降雨缺水风险分析

在黄土高原区,连续数月干旱缺水频繁发生,影响农业灌溉。通过降雨缺水的风险理论分析,评价了陕西省黄土高原区降雨缺水风险以及在一定时段内发生连续数月干旱缺水的风险概率和重现期。     

基于大范围地面墒情监测的鄱阳湖流域农业干旱

以鄱阳湖流域为研究区, 基于2011—2020年22个墒情站的逐日地面墒情监测数据、1956—2020年49个雨量站的日降雨数据及2016—2019年墒情站所在灌区的气象数据, 采用考虑植被生理状态的土壤水分亏缺指数(SWDI)表征农业干旱, 分析不同尺度下墒情、包气带缺水量和降水量的时空分布, 评估SWDI在鄱阳湖流域农业干旱监测中的适用性, 揭示该流域农业干旱时空演变特征及其对气象干旱的响应规律, 初步探讨土壤质地与农业干旱强度的相关性。结果表明: ① SWDI对鄱阳湖流域农业干旱诊断具有较好的适用性; ②近10 a该流域农业干旱呈显著加重趋势, 其中2019—2020年发生流域性重度农业干旱, 且夏、秋、冬连旱, 是近10 a的主导季节性农业干旱, 对水稻、油菜等粮食产量影响显著; ③相较于气象干旱, 农业干旱发生、结束时间分别平均约晚2.5周和3周, 历时长10.1周, 频次更低, 干旱等级更小; ④砂土持水性最差, 易发生特大农业干旱, 黏土、黏壤土保水性最好, 轻旱和中旱发生概率较大, 壤土、砂壤土和壤砂土则介于二者之间。     

淮河流域近500年洪旱事件演变特征分析

为了认识淮河流域过去500年洪旱事件发生规律并鉴别当前的洪旱情势,收集并对比分析了流域实测降雨资料、重建历史雨季降雨资料、历史旱涝等级资料、历史洪旱文献记录和历史调查洪水资料等多源洪旱灾害数据。以重建历史雨季降雨资料和历史旱涝等级资料为主要依据,通过滑动平均、频率计算、小波分析和突变检验等方法,分析流域过去500年洪水干旱时空分布特征和演变规律。结果表明,17世纪淮河流域洪旱灾害最严重,但20世纪极端洪旱事件发生频次最多。淮河流域洪旱事件存在40年左右的稳定长周期,主周期从18世纪的15~20年逐渐减少到19世纪的5年周期,近20年来出现2~3年的主周期,洪旱灾害事件呈增加趋势,流域社会经济发展面临着严峻的洪旱灾害威胁。     

基于最大熵理论的降雨SPI研究

为了克服目前对标准化降水指数(SPI)计算必须首先假设服从某种分布的不足,依据最大熵理论分布对SPI进行计算,以东江流域为例,分别利用最大熵理论分布、Gamma分布、Weibull分布以及对数正态分布四种概率密度函数拟合多年不同时间尺度的降雨数据,并利用AIC、KS、AD法进行拟合度检验,最后将最大熵理论分布与Gamma分布计算的SPI结果进行对比分析。结果表明:相对于其他三种分布,最大熵理论分布的概率密度函数更适用于东江流域15个站点的3、6、12个月的降雨分布;在极端干旱(洪涝)的情况下,相对于Gamma分布,最大熵理论分布的SPI值更小(大),表明其对极端干旱(洪涝)的识别更为敏感。     

汉江上游降雨变化时空分析

以陕西省境内的汉江上游地区为研究对象,选取汉江上游陕西省境内的宁强、勉县等25个气象站点1959 ～2009年的降雨资料对汉江上游地区降雨的年际变化、年内分配、降雨趋势、降雨突变点和降雨的空问变化等特征进行分析和检验,结果显示(1)汉江上有地区多年平均降雨量基本大于800 mm,属于湿润地区,但年降差比较大;(2)降水...     

TRMM降水数据在气象干旱监测中的应用研究

针对热带降雨计划卫星(TRMM)的降水数据在气象干旱监测中还未有应用的现状,论文利用TRMM 3843降水数据产品,以2008年10月～2009年2月间我国北方冬麦区气象干旱为监测实例,采用降水距平百分率指数对干旱的空间演变过程进行了监测.监测结果显示:(1)累积降水距平百分率,由于充分考虑了前期降水的累积效应,其气象干旱监测结果与实际情况极为吻合.(2)在2008年10月～2009年2月期间,我国北方冬麦区气象干旱先后经历了一个不断加重到逐渐缓解的过程.其中,2009年1月份的干旱程度最高,干旱核心区主要分布在北京南部,天津、河北中南部,山西大部,陕西北部,山东西部,河南中北部,湖北北部以及安徽北部等广大区域;至2009年2月底,受多次有效降水过程的影响,我国北方冬麦区的抗旱压力则得到极大缓解.(3)TRMM降水数据较地面气象站点观测,具有较好的时空连续性,在全国性及区域性宏观气象干旱监测中具有较好的应用前景.     

石笋氧同位素和微量元素记录的陕南地区4200～2000a B.P.高分辨率季风降雨变化

基于陕南祥龙洞石笋XL2的19个230Th年龄、218个氧同位素分析以及896个Sr/Ca分析数据,高分辨率重建了4200～1972a B.P.期间陕南地区季风降雨变化.重建结果显示陕南地区这一时期季风降雨有显著的127～105a和57a周期,可能分别受控于太阳活动、PDO和/或AMO的变化.重建时段有3次百年尺度的干旱事件,分别发生于2200～2100a B.P.,2900～2700a B.P.和3600～3400a B.P.,其中2900～2700a B.P.干旱事件对应于北大西洋地区2.8ka冷事件.对比研究显示,尽管祥龙洞石笋和董哥洞石笋δ18O记录整体一致,但除了2900～ 2700aB.P.干旱事件之外,其他两次干旱事件在董哥洞石笋记录中并不明显.而尽管总体上祥龙洞和和尚洞石笋δ18O记录的差异要大,但XL2的3次干旱事件在和尚洞记录都有明显体现.有精确年代控制的祥龙洞、董哥洞及和尚洞石笋氧同位素记录的差异,揭示晚全新世我国季风降雨在十一百年尺度存在区域差异.     

1928年至1929年中国东部的严重干旱

1928～1929年夏季,中国北方(34°～45°N,106°～122°E)和华南(20°～30°N,106°～122°E)地区遭受了严重的干旱,此次旱灾是中国近代十大灾荒之一。由于早期观测资料缺乏,数值模拟成为研究此次旱灾形成机制的重要手段。本研究诊断分析了挪威地球系统模式(NorESM1-F)过去千年试验中1928年和1929年的模拟。结果表明：模拟的1928年与1929年夏季中国东部季风区旱涝空间分布与历史记录重建非常相似;即1928年夏季,降雨集中在长江与黄河之间,而1929年夏季,降雨集中在长江中下游;其他地区降雨偏少。重建和观测资料证实NorESM1-F能够较好地模拟中高纬海表面温度异常;同时,模拟结果显示,这两年夏季北大西洋高纬地区以及北美西海岸的海表面温度偏高是造成这两年干旱的控制因素之一。它激发出影响东亚夏季降水的遥相关波列。1928年夏季,明显的正位相欧亚遥相关,导致东亚大槽加深、西太平洋副热带高压南撤、东亚夏季风减弱,并最终导致1928年夏季降水异常减少;而1929年夏季,中纬度的丝绸之路遥相关波列(SRP)使200 hPa南亚高压加强东伸、中国东部沿海地区出现正...     

利用MODIS fAPAR傅立叶时间序列分析研究植被光合作用活动对净辐射和降雨的响应：青藏高原个例研究

气候变化对植被动力学有非常大的影响。为了定量描述气候变化对植被的影响，文章利用MODIS fAPAR 数据和NCEP 的净辐射和降雨再分析数据对青藏高原地区气候变化对植被的影响进行了时间序列分析。研究所用的数据时间跨度为2000年至2005年。首先利用NCEP 再分析数据建立了干旱度因子的时间序列，为了与MODIS fAPAR 具有相同的时间采样间隔，由NCEP的日净辐射和日降雨量得到每8天的平均净辐射和8日降雨的和。根据一定时间间隔的净辐射与降雨量的比可以用来衡量相对于可利用水分的剩余能量，因此该比值也是干旱灾害的度量。其次，对MODIS fAPAR 的傅立叶时间序列分析提供了两个植被光合作用对干旱相应的因子，即fAPAR的年平均值及其年振幅值。在时间和空间尺度上对植被光合作用活动与干旱指数之间的关系进行了定量分析。对湿年和干年之间的响应差异进行了比较。研究表明较干地区对气候变化的响应最为显著。分析应该扩展到更长的时间跨度以便更加有效地在时间和空间尺度上评估气候变化对植被动力学的影响。     

大连地区天然环境电离辐射水平调查与评价

在开展城市地质工作中、我队于1986年起对大连地区1632km2的面积开展了地面放射性测量,在此基础上对γ辐射水平作了信息转换,从而扩大了以往仅应用于地质工作中的放射性γ测量的服务领域,提高了放射性测量的应用效果.本文详细介绍了大连地区天然环境γ辐射水平及其空气吸收剂量的分布特征.编制了《大连地区天然环境电离辐射照射量率分区图》和《大连地区天然环境电离辐射空气吸收剂量率分布图》.该项工作的完成,为大连市提供了环境放射性背景资料,为物化探工作服务于城市环境迈出了可喜的一步.     

西北干旱半干旱地区设计净雨模型探讨

本文总结了甘肃、青海、宁夏、新疆四省区《暴雨径流查算图表》编制工作中设计净雨的推求方法,对本协作片采用的一种模型作了理论分析和实际检验。结果表明,本法符合降雨下渗、产流的物理概念,成果具有较好的精度,且简便易行,具有较大的实用价值。一、对现行方法的分析综述产流是暴雨洪水过程中的一个重要而复杂的环节;在干旱、半干旱地区,其复杂性尤为突出。降雨到达地面以后,首先要经过植物截     

基于水库群预报调度的黄河流域干旱应对系统

为有效应对日益严重的流域干旱问题,有必要开展面向干旱全过程的黄河流域干旱应对系统研究。基于干旱演变过程设计了干旱指数,通过天气预报模型、回归分析等进行干旱、需水与径流预报;设置多年调节水库旱限水位,实现水资源年际补偿;识别洪水和泥沙分期特征,采用分期汛限水位增加洪水资源利用量;建立了梯级水库群协同优化调度模型,调配抗旱水源。算例结果显示:黄河流域干旱应对系统能够平衡年际间的干旱损失以避免重度破坏,与实际情况相比,在重旱的2014年增加抗旱水源22.40亿m^3。建立的干旱应对系统已应用于黄河流域抗旱实践,提升了流域应对干旱的水资源调控能力。     

Pair-copula函数在多变量干旱特性联合概率中的应用

研究pair-copula在干旱特性联合概率中的应用。以渭河流域咸阳站降雨资料为例,采用游程理论,选取干旱历时、干旱烈度和烈度峰值为干旱特性变量,应用Pearson线性相关系数、Spearman相关系数和Kendall秩相关系数进行相依性度量。采用4种常用的copula函数构造了12种pair-copulas,以RMSE、AIC、BIC为准则选择最优的pair-copula。运用Rosenblatt变换的Bootstrap法进行copula拟合度检验,推导3变量的联合概率分布。与3维对称、非对称阿基米德copulas和椭圆copula比较,表明pair-copula可以描述多变量水文概率分布。     

台风暴雨型滑坡降雨阈值曲线研究以福建地区为例

台风暴雨型滑坡具有群发性、规模小、爆发性强的特点,容易造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失。本文应用极值理论分析,以极端降雨重现期的极大值作为标准并计算有效的降雨区间,通过统计分析,确定触发暴雨型滑坡的降雨阈值曲线。应用模型对福建地区台风暴雨型滑坡进行了分析,福建省3个灾害高发区为:南平三明地区、泉州地区和宁德地区。南平三明地区降雨阈值较高,但发生的滑坡数量较多,主要以3d的降雨为主;泉州地区小于3d的连续降雨和大于8d的连续降雨是触发该地滑坡的主要降雨区间;宁德地区对短期降雨较为敏感,滑坡主要由1d的降雨引起。比较分析研究表明,台风地区触发滑坡的降雨阈值要高于非台风地区。降雨型滑坡阈值主要受气候,地质和土壤厚度影响,气候因素为主控因素。     

ENSO对珠江流域雨季降雨的影响

为明确珠江流域雨季特征及ENSO(El Ni?o-Southern Oscillation)对雨季降雨的影响,利用多尺度滑动T检验法划分了珠江流域雨季,阐明CPW(Central Pacific Warming)、EPC(Eastern Pacific Cooling)、EPW(Eastern Pacific Warming)、传统ENSO和ENSO Modoki五种ENSO类型在发展期和衰减期对珠江流域雨季降雨产生的影响及其物理归因。研究结果表明：在EPC发展期和衰减期,珠江流域的雨季降雨显著减小;ENSO和ENSO Modoki在发展期更容易引发洪涝,而衰减期更容易引起干旱;更强的印度洋季风和北太平洋西部的反气旋会为珠江流域雨季带来更多的降雨。     

降雨对黄土路基边坡的冲刷规律

针对干旱半干旱地区分布的黄土,利用室内路基模型通过冲刷试验,研究路基降雨冲刷破坏的过程,并利用PFC进行流-固耦合模拟,旨在研究黄土路基遭受水流侵蚀的坡面冲刷规律,找出适用路基抗雨水冲刷稳定性的边坡坡率。路基模型的边坡坡率为1∶0.50、1∶0.70、1∶1.00、1∶1.50、1∶1.75五个等级,模拟的降雨强度按4.0 mm/min、5.0 mm/min、7.0 mm/min、8.5 mm/min、10.0 mm/min五个等级,降雨历时30 min,进行室内降雨冲刷试验和PFC颗粒流模拟试验。获得不同降雨强度和边坡坡率条件下,降雨0 min、1 min、10 min、20 min、30 min的室内降雨冲刷坡面性状图片和PFC软件模拟的颗粒位移量,降雨30 min后坡面冲蚀的泥沙量。结果表明,不同的边坡坡率、降雨强度、降雨历时影响路基边坡坡面的冲刷量,适宜干旱半干旱地区黄土路基边坡坡率为1∶1.50~1∶1.75。     

应用游程理论分析农业干旱的初步探讨

一、概述干旱是一种常见的自然灾害,也象洪水一样具有很大的破坏性。一般所提干旱多指发生的干旱灾害而言,和通常所说的气候干旱有着完全不同的概念.干旱的含意众说不一,然而实质上可理解为在一个地区某一个特定时期的自然供水,包括降雨、径流、融冰化雪等,而非人为影响,满足不了最低限度或特定标准的