基于Z指数的四川干旱时空分布特征

采用四川省115个气象站1961—2014年的逐日降水资料,计算各站历年各季的Z干旱指数,根据Z指数的旱涝等级划分标准将其划分为7个等级,参考过去四川省干旱灾害的灾情记录,研究Z指数在四川的适用性,并用多种统计方法研究四川干旱的时间变化和空间分布特征。结果表明:Z指数在四川各季干旱监测中表现均较好,在四川有较好的适用性。四川干旱可划分为6个空间型,其中四川盆地西部区、东部区、南部区、中部区干旱程度加强,而川西高原区和川西南山地区干旱程度减弱;四川盆地东部区出现干旱的频率最高,而盆地西部区和南部区出现干旱的频率最低。四川盆地西部区、东部区和川西高原区较严重的干旱主要发生在夏季,而盆地南部区、中部区和川西南山地区较严重的干旱主要发生在冬季。各分区干旱变化周期不同,盆地西部区具有3~4 a的振荡周期;盆地东部区振荡周期为6~7 a;盆地南部区具有3~4 a和14~16 a的振荡周期;川西高原区具有4~5 a和8 a左右的振荡周期;盆地中部区振荡周期为7~8 a;川西南山地区振荡周期为2~3 a。     

基于SPEI的1960—2018年赣江流域干旱特征

基于赣江流域39个气象站点逐月降水和气温数据,计算不同时间尺度标准化降水蒸散发指数(SPEI),采用Mann-Kendall突变检验、主成分分析(PCA)等方法,分析了赣江流域1960—2018年干旱时空变化特征.研究表明:不同时间尺度SPEI均有微弱升高的趋势,干旱形势有所缓解,SPEI能够较好地表征赣江流域旱涝情况.赣江流域中部的轻旱和特旱发生频率要高于其他地区,中旱主要高发地区主要分布在南部和西部区域,重旱主要集中在东部和北部.赣江流域干旱的空间分布具有较好的一致性,旱涝变化整体保持一致,南部与北部旱涝状态存在相反的纵向差异,且中部与南部、北部旱状况涝存在空间差异.     

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.     

我国北方地区苹果不同干旱等级时空特征

为定量评估我国北方地区苹果不同干旱等级灾害时空分布特征,以我国苹果主产地为研究区域,对前人提出的干旱指数进行等级划分,结合历史灾情资料,对划分的等级进行验证;利用验证后的干旱指数,明确1981—2016年苹果不同干旱等级时空变化特征。结果表明:划分的干旱指数等级能够较好地反映我国北方地区苹果实际干旱特征;各生育阶段甘肃省中北部、宁夏回族自治区各年代以重旱发生为主,山西省、陕西省、山东省以及河南省干旱等级随年代变化较大;重旱发生面积在果树萌动-花芽萌动和成熟-落叶生育阶段1981—2000年随年代变化逐渐增加;各生育阶段无旱和重旱高频区频率高于50%,轻旱和中旱高频区频率高于30%;1981—2016年轻旱发生范围最大,果树萌动-花芽萌动生育阶段的重旱和盛花-成熟生育阶段的中旱站次比呈显著上升趋势。研究区域西北地区干旱严重,且发生频率较高。     

中国西北地区东部近546年干旱事件特征分析

以西北地区东部的17个代表站1470—2008年的旱涝等级资料和1958—2015年5—9月气象站降水量数据为基础，建立了546年中国西北地区东部旱涝等级序列，采用经验正交函数分解、滑动t检验等统计方法，对其干湿演变规律进行分析，详细讨论了546年极端干旱事件及干旱持续性特征。结果表明:旱涝等级资料能够较好地反映西北地区东部干旱变化的时、空特征；在百年尺度上，20世纪发生旱、偏旱最为频繁，且高值区位于宁夏及陕北；干旱尺度因子的空间分布表明宁夏东部及陕北地区的干旱持续性相对较强，陇南及陕西南部地区的干旱持续性较差；空间范围较大且强度较大的重大干旱事件对干旱的持续发生起重要作用，历史上发生在1470—1500年和1910—1940年的两次西北地区东部百年甚至两百年一遇的极端干旱事件，对该地区干旱持续性的影响较为显著。      

西北地区东部旱涝气候特征

利用中国气象科学研究院收集、整理的西北地区东部代表站1470~2003年的旱涝等级资料,根据不同的地形地貌特征和气候特征,将西北地区东部分为3个气候区,利用周期分析、coif3小波变换等统计分析方法对3个气候区534年旱涝指数的年代际气候特征及地域之间旱涝变化的差异进行分析。结果表明,西北地区东部不同区域旱涝的时空分布特征不尽相同,旱涝演变趋势、旱涝周期变化既有一致性,也存在明显的差异。534年以来北部、中部由偏旱趋于正常或偏涝,南部1724年以前的变化趋势由偏旱趋于偏涝,1724年以后由偏涝趋于偏旱;3个气候区都存在25年和10年的显著周期,其中中部还存在14~15年的显著周期,说明中部旱涝交替较北部和南部明显。     

西北地区气象干旱监测指数的研究和应用

为了更有效地监测西北地区干旱,综合西北地区广泛应用的Z指数方法和帕默尔气象干旱指数基本原理的优点,选取西北地区138个代表站1961—2000年40年逐月降水量资料,分东、西两片分别建立了西北地区东部和西部的单站气象干旱监测指数。在此基础上建立了区域干旱指数,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了对比验证,并对计算结果做了进一步的统计分析。结果表明:干旱指数对西北地区旱情的反映符合历史实际;西北地区东部近几十年来干旱发生的次数和强度较西部更重;从长期演变趋势看,西北地区东部干旱发生频率呈现出上升的趋势,尤其是1990年代中期后上升趋势更为明显,而西北地区西部则呈现下降趋势;西北地区东部3、4、5、6月份的区域干旱均具有5～10年的周期,而西北地区西部区域干旱的周期性不明显。这些指数的建立,将为更好地开展西北地区的干旱监测、诊断业务提供气象意义明显且应用简便的气象干旱指数。     

黄淮海地区春花生旱涝灾害危险性评价

利用1960—2019年黄淮海地区186个气象站逐日气象数据,结合春花生发育期数据,采用标准化降水作物需水指数将旱涝灾害分为7个等级,分析春花生旱涝灾害的时空分布特征;并以旱涝灾害发生的强度和频率构建春花生旱涝灾害危险性指数,开展黄淮海地区春花生旱涝灾害危险性评价。结果表明:黄河流域西北部和中部、淮河流域东北部以及海河流域北部是干旱灾害高发区;涝害高发区主要集中在黄河流域的大部分地区、淮河流域北部和南部地区以及海河流域东部,以中度涝害为主。春花生干旱灾害高危险性地区零散分布,主要集中在黄河流域西北部;而涝害中、高危险性地区多分布于黄河流域。     

河套及邻近地区530年旱涝基本气候特征与演变

选用1470—2005年河套及其邻近地区21个气象站的旱涝等级,分析了该地区536年旱涝演变特征与变化趋势。结果表明:河套及其邻近地区530年平均旱涝等级均>3,整体偏旱,且西部为稳定的干旱,东部为旱涝相间。该地区旱涝异常在空间上可划分为4种典型结构,即全区一致旱(涝)型、东南旱(涝)—西北涝(旱)型、西南旱(涝)—东北涝(旱)型和中部旱(涝)与东西涝(旱)反向型。自15世纪70年代的53个年代中有19个年代的平均旱涝等级距平空间结构与上述4种类型相似。线性趋势分析表明,该地区近536年时间尺度上没有表现出明显的干旱化趋势,但近50年干旱程度明显加重,如银川、西安的旱涝等级半个世纪上升了近1个等级。旱涝等级总体存在准23年、准26年,准73年和准100年的显著周期。     

近56a中国西北地区不同强度干旱的年代际变化特征

利用1962—2017年中国西北地区227个气象站逐日气象观测资料,以标准化降水蒸发指数为干旱指标,研究不同强度(轻旱、中旱、重旱、特旱)干旱频次的年代际变化特征。结果表明:(1)近56 a中国西北地区不同强度干旱频次在1980年代前后呈现由多到少的年代际转折,转折之前干旱主要发生在西北地区西部,转折之后主要发生在西北地区东部;(2)轻旱和中旱频次显著高于重旱和特旱,其中轻旱和中旱在1980年之后呈现反位相变化;(3)不同强度干旱频次的空间差异明显,轻旱和中旱主要在新疆东部、青海南部等地区,重旱主要在西北地区西部,特旱主要在西北地区东部。     

中国南方旱涝时空分布特征分析

用1955-2001年我国南方81个测站全年逐月降水量资料,利用Z指数确定单站旱涝等级.结果表明,春季华中地区和两广交界处更易发生干旱,湖南与华南沿海地区降水偏多,出现洪涝的几率较大;夏秋两季106～115 °E,23～32 °N区域和四川西北部地区出现干旱的频率较高,洪涝频率较高地区主要集中在长江流域,同时四川南部、云南中部、华南沿海出现大涝的频率较高;冬季南方大部分地区发生旱涝的频率较小,干旱多发区主要集中在云南中部以及江苏、安徽两省,西南部出现降水偏多的频率较高.通过对降水资料的EOF分析发现,我国南方春季降水主要为南旱北涝、南涝北旱两种分布型.夏季降水区域主要分为长江流域与华南沿海地区、云南两个区域,而秋、冬季南方降水分布比较均匀,表现为南方一致旱或涝.     

小兴安岭五营林区近53a旱涝特征分析

通过Z指数法和降水资料对五营区53 a的旱涝变化趋势和时空分布特征研究。研究表明:五营区降水和旱涝变化具有一致性,均为下降趋势;年干旱出现的频率要高于雨涝的频率,四季旱涝春季干旱较为严重;旱涝年代际分布,1958年至60年代为五营区的重涝时段,70年代为五营区的偏旱时段,80年代为五营区的正常时段;90年代为五营区的偏涝时段;2000年以后五营区年旱涝等级干旱化加剧,为五营区的重旱时段。     

近50a云南红河州气象干旱气候特征分析

该文利用红河州12个气象观测站1963-2012年逐月降水资料,应用标准化降水指数（SPI）分析全州气象干旱变化特征,结果表明：北部多年平均气象干旱强度最强、干旱发生频率最高,中部和西部次之,南部干旱强度相对较弱但夏季出现干旱的频率较中部和北部高;轻旱出现的次数增加时中旱和重旱出现的频率就会降低,反之中旱和重旱出现的频率就会升高;局域性干旱多发时区域性干旱和全州性干旱出现的频率就会降低,反之区域性干旱和全州性干旱出现的次数就会增多;2000年以后干旱发生次数和干旱强度迅速增加、增强,每10 a中春、夏、秋、冬四季之内轻旱约出现19～20次、中旱约出现5～6次、重旱出现约1～2次、特旱极少出现,局域性干旱出现12～13次、区域性干旱出现8～9次,全州性干旱出现5～6次.     

中国南方设施番茄高温热害风险区划

以中国南方设施番茄为研究对象,利用1990—2019年3—9月359个气象站点的气象资料、温室小气候实测资料以及高温控制试验资料,通过BP神经网络模拟南方塑料大棚内日最高气温,结合高温控制试验资料,采用相关性分析和主成分分析方法,构建适用于中国南方设施番茄高温热害等级指标体系,开展设施番茄高温热害风险区划。结果表明:1990—2019年高温热害发生频率增加趋势不显著,轻度高温热害发生频率最高,其次是中度高温热害,各等级高温热害发生频率变化趋势均不显著,且年际变化较大。南方设施番茄高温热害高风险区主要分布在广东西部和东部、广西东部和西部以及云南北部、中部和南部;次高风险区分布在湖南南部、广西大部、广东中北部、江西南部以及福建;中度风险区分布在湖南中北部、江西北部、浙江、安徽、湖北、重庆;其他地区为低风险区。     

内蒙古马铃薯干旱风险区划

利用1979—2013年内蒙古73个旗县气象站资料、历史干旱资料、马铃薯产量数据和社会属性数据等,通过内蒙古中西部和东部地区全生育期的降水负距平百分率与相对气象产量二者建立的回归方程,结合农业干旱等级和降水距平百分率气象干旱等级国家标准,得到了马铃薯轻旱、中旱和重旱的等级指标,确定了干旱致灾因子的危险性,结合承灾体的脆弱性、孕灾环境的暴露性和地区的防灾减灾能力的评价指标体系,利用地理信息系统（GIS）的空间分析功能,对内蒙古马铃薯干旱风险进行评估与区划。研究结果表明:高风险区主要分布在鄂尔多斯市东北部、呼和浩特市南部和北部、乌兰察布市大部和锡林郭勒盟南部地区,所占面积比例为19.1%;中风险区主要分布在呼和浩特市部分地区、赤峰市中部和南部、通辽市西北部、兴安盟东北部、呼伦贝尔市北部地区,所占面积比例为20.1%;干旱较低风险区主要分布在赤峰市西部和北部、通辽市东南部、兴安盟西南部、呼伦贝尔市东南部地区,分布区域面积最大,所占比例为41.0%;低风险区主要分布在灌溉区域,包括河套灌区和辽河流域,所占面积比例为19.8%。     

关中平原旱涝时空变化分析

基于陕西省关中地区39个气象站点逐月降水观测数据,计算各站月、季及年尺度标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,简称SPI),结合该区域旱涝灾害的已有研究,利用标准降水指数及线性趋势分析等统计方法,对关中地区1961—2012年旱涝灾害的时空演变规律进行分析。结果表明:(1)1961—2012年,关中平原多年平均降水量为537mm,多年来年平均降水量呈下降趋势,表明关中平原干旱频次增加。(2)关中平原无雨日数和暴雨日数呈现上升趋势,小雨日数和大雨日数呈下降趋势,表明关中平原极端降水发生频次增多。(3)春季、秋季、年SPI整体呈现较为一致的下降趋势,这表明关中平原春季、秋季、年尺度均呈干旱化的趋势;而夏季、冬季SPI则呈上升趋势,表明这两季趋于湿润化。(4)渭南西部、咸阳东部、宝鸡东部发生干旱的频率较高;西安中部户县、长安等地,宝鸡西部、咸阳北部发生雨涝灾害的频率则更高。     

基于SPI的青海省春季干旱时空演变特征及环流诊断

利用青海省非常年干旱区39个气象站1981—2017年春季逐月气温、降水资料,采用标准化降水指数(SPI),探讨青海省不同功能区春季干旱频率、干旱站次比的时空演变特征,并着重分析影响青海省不同功能区春季旱涝分布的环流异常特征。结果表明:春季青海省干旱发生频率在18.9%～40.5%之间,干旱站次比以4.9%·(10 a)~(-1)的速率下降,各功能区均呈现增湿特征,增湿幅度最大的地区为青南牧区,其标准化降水指数(SPI)线性倾向率为0.23·(10 a)~(-1)。春季影响青海省南、北部地区旱涝分布的500 hPa环流系统配置总体一致(偏涝年欧亚中高纬呈"正、负、正"分布形势,中国大部地区形成西低东高的配置,偏旱年相反),但中高纬度极涡强弱对北部地区旱涝分布影响较明显,中低纬度西亚槽对南部地区旱涝形势的影响较大。春季SPI与前冬(前一年12月至当年2月)的副热带西风急流位置存在明显负相关,前冬中东急流指数与SPI的相关性较东亚急流更显著(中东急流指数、东亚急流与SPI相关系数分别为-0.514和-0.332),前冬副热带西风急流位置若较常年偏南,则次年青海省发生春旱的可能性很大。     

近46a黑龙江水稻障碍型冷害及其与气候生产力的关系

利用黑龙江省稻作区46 a（1961—2006年）每年7—8月逐日平均气温、5—9月逐旬平均气温、降水量资料,采用气候统计方法分析了自然低温下障碍型冷害发生的规律和时空变化特征,基于logistic曲线方程模拟粳稻气候生产力,建立起5个区域粳稻气候生产力与障碍型冷害期间平均温度和冷害持续时间的关系模型。结果表明,近46 a间,20世纪70年代是障碍型冷害高发期,20世纪80年代是障碍型冷害发生频率由多至少的转折期,21世纪初为低发期。黑龙江省北部稻作区、东部稻作区和中部稻作区为障碍型冷害重发区,南部稻作区为中等发生区,西部稻作区为轻发区。5个区域障碍型冷害发生期间的平均温度与粳稻气候生产力相关性均不显著,而冷害持续时间对粳稻气候生产力影响显著,并具有明显的地域差异,北部、东部和南部极显著（通过0.01信度的显著性检验）,冷害持续时间每延长1 d,北部、东部和南部粳稻气候生产力分别下降119.89 kg/hm^2、213.60 kg/hm^2、133.84 kg/hm^2,西部和中部影响不显著。     

黔东南夏季旱涝指数及干旱气候特征分析

用当前降水和蒸发因子以及前期降水因子定义了黔东南夏季旱涝指数,用此指数计算了黔东南1971~2000年的夏旱指数,同时对各年的夏季旱涝进行了定级,检验证明,此指标对黔东南夏季旱涝等级的划分比日常业务中使用的降水百分率对黔东南夏季旱涝的等级划分更符合实际情况。讨论了黔东南夏季干旱的时空变化特征,得出结论:①夏季干旱主要出现在7~8月,6月干旱较轻,7月重旱出现的概率最大,8月次之;②20世纪70年代干旱主要出现在7月,80年代整个夏季均少雨干旱,以中等以上干旱为主,90年代降水较多,没有重旱出现;③黔东南州的夏季干旱,东南部出现的概率最大,西北部最小;但7月干旱多出现在东北部地区,8月的干旱西北部和东南部多于西南部和东北部。     

基于降水数据的云南省近61年旱涝特性研究

选择标准化降水指数(SPI)刻画旱涝特征,基于云南省1954—2014年间32个气象站点逐月降水量资料,采用经验正交函数(EOF)方法、径向基函数(RBF)空间插值法、小波分析法,分析了近61年来云南省SPI序列、旱涝情态的时间特征和空间格局。结果表明:近61年来,云南省整体呈现干旱趋势(SPI变率为-0.009 1),SPI序列在2000年之后变化更加剧烈、速率加快。旱涝等级时间序列中,偏涝至偏旱年份占88.52%,大旱占4.92%,重旱和大涝均占3.28%,且自2003年以后,发生干旱的次数和强度明显增加。旱灾易发区主要分布于2个片区:景洪-思茅-元江站片区,以及沾益站东北地区;洪涝易发区主要分布于3个片区:临沧-大理-华坪沿线的西部片区,昭通站北部区域,及云南省东南部片区。干旱与洪涝事件发生的频率具有较好的对应性,但干旱事件发生的频率要略高于洪涝事件。EOF分析的第一个模态表明云南省整体呈现一致性的变涝或变旱特征,可能受到大尺度气候特征影响,第二模态可能受到地形因素的控制,第三模态可能与季风、大气环流等多种因素的影响有关;相应的时间系数也印证了云南省整体具有干旱趋势。SPI序列存在准2 a、准6 a、准8 a、准18 a、准28 a的周期性特征,且以准28 a为主周期。