基于标准化降水指数的石家庄干旱时空特征

干旱是影响石家庄的主要气象灾害之一。基于1972～2006年石家庄市17个气象站的逐月降水资料,采用标准化降水指数,分析了石家庄的干旱时空分布特征。结果表明,石家庄干旱的发生程度具有阶段性特征,20世纪70年代和90年代是比较严重的干旱阶段,70年代春旱严重,到90年代夏秋旱比较严重。用主成分分析对石家庄干旱的空间分布特征进行分析,石家庄干旱在空间分布上具有显著的一致性,同时也存在一定的区域性,根据因子分析将石家庄分为北部、东部和南部3个区域,90年代后较90年代前东部和南部干旱有所增多,北部减少。     

华南区域季节性降水的差异分析

运用EOF方法研究华南区域降水时空分布特征,结果表明：（1）华南地区各季节降水在年际和年代际的时间变化上有区域一致性,但有季节性差异,其中春季和秋季在20世纪80年代后降水明显减少,旱年增多;而夏季90年代后降水明显增加,涝年增多;冬季变化则不明显。（2）华南地区各季节降水在空间分布上也有差异,其中春季降水呈现东多西少的分布特征,大值中心位于广西东北部、广东中部及西南沿海。夏季和秋季降水相似,呈南多北少的分布特征,大值中心位于广西沿海和广东西南沿海。冬季降水呈东北多西南少的分布特征,大值中心位于粤北。     

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%。     

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。     

20世纪80和90年代华北干旱特征及成因分析

在全球气候变暖背景下,20世纪80年代和90年代几乎有一半的年份出现干旱,90年代华北的干旱频率比80年代更高。本文从干旱基本状况、干旱强度和干旱空间分布出发,对华北地区这两个年代的干旱进行了比较,并从对全球气候变暖的响应和大气环流场特征等方面,探讨了这两个年代干旱的成因。研究表明,在干旱强度和空间分布上,90年代明显强于80年代。对全球气候变暖的响应90年代明显强于80年代,表现了更显著的增暖趋势。80年代的干旱年中北极涛动显著增强,中高纬度地区为气压正距平带控制;90年代的干旱年中北半球中高纬度地区为正负距平波列相间分布,存在EU和PNA遥相关型。本文还定义了西伯利亚高压指数,该指数90年代显著高于80年代,且与华北地区降水显著相关,可以作为华北地区旱涝预测的指标。     

近49年来河北省干旱时空变化特征研究

基于河北省及邻近地区73个气象站1961—2009年逐季、年降水资料,应用降水Z指数、经验正交函数分解、小波分析等方法分析了河北省干旱的时空变化特征.结果表明:近49年来河北省年、各季的干旱空间分布特征,最常见的是全省一致的干旱(雨涝)型,其次是南涝(旱)北旱(涝)的南北相反分布型;小波分析方法得出年、各季干旱的出现不仅存在明显的年代际尺度变化,而且年际变化也显著;河北省年干旱指数呈下降趋势,1979年后,年干旱指数发生突变,该区域进入干旱期.     

基于Copula函数的中国南方干旱风险特征研究北大核心CSCD

为了准确认识和分析与旱灾致灾因子危险性相关的干旱特征变量,利用中国南方96个气象站1961—2012年逐月降水资料,基于Clayton、Frank、Galambos、Gumbel以及Plackett Copula函数,建立了服从威布尔分布的干旱历时、服从对数正态分布的干旱严重程度两个相关特征变量的联合分布模型,择优使用Frank Copula函数计算了中国南方干旱条件概率与条件重现期,比较分析了该区域干旱事件第1、第2联合重现期的空间分布特征。研究表明,干旱严重程度(干旱历时)的条件概率分布随着干旱历时(干旱严重程度)阈值的增大而减小;干旱严重程度(干旱历时)的条件重现期与干旱历时(干旱严重程度)阈值成正比。当干旱历时阈值为6个月、干旱严重程度阈值为6时,中国南方整体存在较大的干旱风险,研究区整体第1"且"(干旱历时和干旱严重程度均超过给定阈值)联合重现期平均为4.8 a,第1"或"(干旱历时和干旱严重程度有一个超过给定阈值)联合重现期平均为2.6 a,第2"或"联合重现期平均为3.5 a。当干旱历时阈值为9个月、干旱严重程度阈值为13.5时,研究区整体第1"且"联合重现期平均为12.6 a,第1"或"联合重现期平均为4.7 a,第2"或"联合重现期平均为7.7 a。中国南方的干旱高风险的区域主要位于四川盆地、贵州东北部、广西北部、广东西部以及云南大部分地区;低风险的区域主要位于四川西北部,四川、云南、贵州三省交汇区以及广东中部地区。     

四川盆地干旱灾害统计特征

利用四川盆地1980—2009年17市103个县(市)实测逐日降水资料,按照四川省气象局制定的四川盆地的干旱地方标准DB51/T581—2007,对四川盆地近30年干旱灾害进行统计分析。结果表明:四川盆地夏旱出现的频率最高,夏旱的高发区集中在盆地西北部的成都、德阳和绵阳,伏旱的发生频率最低,强度最强。春、夏、伏旱的空间分布高发区依次从盆地西北部向东南转移。干旱发生的频率整体呈增长趋势,且严重干旱发生频次增长明显,与20世纪80年代相比90年代增幅达到110.3%,21世纪00年代在90年代的基础上又递增20.0%,21世纪00年代发生的严重干旱频次为80年代的2.5倍。     

重庆地区夏季降水时空分布特征分析

采用车贝雪夫正交多项式分解方法展开重庆地区夏季降水场, 揭示了最近40年来重庆地区夏季降水时空分布特征.研究结果表明:大部分年份重庆各地夏季降水变化趋势一致; 近40年来重庆地区夏季降水80年代中期以前有增加趋势,而80年代后期至今则有减少趋势, 洪涝灾害主要集中发生在80年代,70年代干旱姓频繁,从80年代末期开始至今,重庆地区又进入了一个干旱的相对高发期.     

基于标准化降水指数的沧州干旱时空特征

使用河北省沧州市14个气象站1966—2017年逐月降水数据,采用标准化降水指数(SPI)分析该区域干旱时空特征。结果表明:(1)沧州年际干旱频率为26.9%,全域性、区域性、局域性干旱出现几率接近,轻旱、中旱较多,干旱范围与强度呈正相关,2003年后旱情减轻。干旱频率与强度呈负相关,西部干旱频率高、强度低,中部、东部频率低、强度高。(2)季节干旱频率为69.2%,春旱、冬旱发生频率高,多为全域性,但夏旱、秋旱发生后平均干旱强度更大。1980、1990年代和21世纪初旱情较重,2007年以后旱情减轻。空间分布上,夏旱的频率、强度分布与年际分布较为相似,与春旱分布几乎相反,秋旱、冬旱分布较为平均。全市旱涝变化较为一致,中部区域最为同步。     

吉林省夏季降水时空变化特征研究

根据吉林省46个气象站1961-2010年夏季6-8月降水资料,采用线性趋势估计、旋转经验正交函数(REOF)等方法,对吉林省夏季降水的空间分布结构和长期变化特征进行了分析.得到如下结论:(1)近50 a吉林省夏季降水整体有减少的趋势,但未能通过显著性检验;从1980s初期开始,夏季极端旱涝事件发生频率有增大趋势,旱涝交替变化更加频繁;在降水异常的背景下吉林省大部分地方的暴雨发生频率呈增多趋势;(2)采用REOF客观的数学方法得到吉林省夏季降水的3个气候分区,即西北部平原区、中南部区和东部山区,这3个分区较好地反映了夏季降水的地域差异分布特征;(3)吉林省3个降水气候区分别呈现不同的降水趋势变化,西北部平原区降水趋势减少导致干旱发生概率增大,中南部区降水趋势增加导致洪涝发生概率增大,东部山区降水稳定少变.     

近60年中国不同区域降水的气候变化特征

利用1951-2009年中国503站日降水量资料,研究了我国各季各地区降水年代际变化的特征,并分析了其对我国干旱演变的影响。结果表明：近60年来我国各区域年平均降水量大多为减少趋势,其中华北、西南地区减少明显;各地区秋季降水偏少的趋势最为显著,可能是导致秋季干旱增多以及秋冬连季干旱频繁的主要原因。2000年以后北方夏季降水呈减少趋势,其中华北夏季降水明显减少,而冬季降水趋于增加,南方秋季降水减少明显,而春季降水增多。云南等西南地区秋冬春连旱偏多的原因之一可能与孟加拉湾季风结束偏早有关。     

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。     

近40a铜仁夏季旱涝时空分布及典型旱涝年环流特征分析

本文基于铜仁市10个国家自动观测站1981-2020年近40a降水资料,计算多时间尺度标准化降水指数（SPI）,确定旱涝程度,分析旱涝时空分布特征,筛选典型旱、涝年进行环流分析。结果表明：(1)铜仁市20世纪80年代后期总体偏旱,90世纪后期总体偏涝。铜仁市夏季呈现出旱涝交替变化特征。(2)铜仁市中西部、东北部干旱相对频繁,并向四周逐渐减弱;市中西部、东南部发生雨涝的频率相对较高,西北部最低。夏季的干旱和雨涝均以轻、中程度为主,特重程度情况发生很少。(3)夏季偏涝年整个欧亚中高纬均为位势高度的负异常,偏旱年欧亚中高纬的乌拉尔山和中国东北的位势高度异常中心转为正异常分布。（4）赤道中东太平洋的厄尔尼诺现象与南、北太平洋海温异常分布对铜仁夏季偏涝现象的发生发展有密切关系;赤道中东太平洋拉尼娜现象、印度洋及西太平洋的海温异常分布对铜仁夏季偏旱现象的发生发展有密切关系。     

Spatial–temporal variations of spring drought based on spring-composite index values for the Songnen Plain,Northeast China

A spring-composite index (s-CI) is proposed in this study that involves slightly altering the use of the accumulated precipitation from the composite index (CI) comparing the value with other three commonly used indices (standardized precipitation index, SPI; self-calibrated Palmer drought severity index, sc-PDSI; and CI). In addition, the spatial–temporal variation of the s-CI in the Songnen Plain (SNP) was investigated using the Mann–Kendall test and empirical orthogonal function (EOF) methods. The results indicated that the proposed s-CI could identify most drought events in 1990s and 2000s and performed relatively better than SPI, sc-PDSI, and CI in this region. Compared with the other three indices, the s-CI had a higher correlation with relative soil moisture in April and May. The recent spring droughts (2000s) were the most severe in April or May. The weather was drier in May compared with April in the 1980s, whereas the weather was wetter in May than in April in the 1960s and 1970s. Moreover, the spatial patterns of the first EOFs for both April and May indicated an obviously east–west gradient in the SNP, whereas the second EOFs displayed north–south drought patterns. The proposed index is particularly suitable for detecting, monitoring, and exploring spring droughts in the Songnen Plain under global warming.     

华北冬小麦-夏玉米两熟区干旱特征分析

研究华北冬小麦一夏玉米主要生长季的干旱时空特征,可为全球气候变暖背景下制定抗旱减灾对策提供理论依据。利用华北5省（市）64个气象台站1961-2010年逐日降水资料,以降水负距平或降水量表征的干旱指标,通过经验正交分解法提取了冬小麦、夏玉米全生育期和关键生长阶段的特征向量和时间系数,分析了干旱频率、站次比及干旱强度的变化特征,并通过构建冬小麦-夏玉米轮作期综合干旱指数,探讨了华北地区农业干旱的总体状况。结果表明：EOF分解的前4个模态提取了60％以上作物干旱的主要时空分布信息,冬小麦主要生长季收敛效果优于夏玉米;冬小麦全生育期、苗期及拔节-抽穗期干旱的高强度中心主要分布在冀中南、豫北及鲁西北地区,而灌浆-成熟期干旱则以豫东为中心;夏玉米全生育期干旱的高强度中心主要位于冀南和鲁北地区,初夏旱以冀北大部为高强度区,而卡脖旱以豫西和鲁南为高强度区。从时间系数和区域干旱强度及站次比的时间变化趋势看,冬小麦全生育期干旱、灌浆-成熟期干旱及夏玉米初夏旱、卡脖旱均表现为递减趋势,但未通过显著性检验,而冬小麦播种期、拔节-抽穗期干旱,以及夏玉米全生育期干旱为不显著的递增趋势。整个冬小麦-夏玉米轮作期干旱威胁较高的地区主要位于京津局部、冀中南、豫北和鲁北等地区。     

云南小时降水的时空分布变化研究

利用2005—2018年125个国家级台站小时降水观测数据研究云南小时降水时空分布特征。结果表明:云南年总降水量、不同持续时间降水量、极端强降水量及降水日变化空间分布差异很大。年降水量自西北向南增加,雨强自北向南增强,降水时长西部大于东部、南部略大于北部,年降水量受降水时长和雨强共同影响,降水时长影响最强,雨强影响较弱,这种特征在滇西北最突出,但滇东北的降水量与雨强相关更好。云南大部夜雨量多于昼雨量,滇东北和北部边缘夜雨特征最显著;降水日变化特征在云南北部为夜间单峰,西部边缘为清晨单峰,中部为夜间与午后峰值相当的双峰,南部也为夜间和午后双峰,但南部不同区域间主峰和次峰出现时间不同。云南南部降水贡献以短、中历时降水为主,北部则以长、超长历时降水为主。云南短时强降水发生次数的空间分布表现为自西北向东南增加;年发生站次数具有增加趋势,日变化特征为显著单峰,多在傍晚至入夜出现,且极端短时强降水更易在凌晨出现。这些小时降水时空分布特征很大程度上代表了低纬高原地区的降水特征。由于低值天气系统多影响低纬高原中北部,热带天气系统多影响南部,且低纬高原地形复杂,局地热力条件差异明显,这些因素造成该区域小时降水时空分布特征差异显著。     

气象干旱综合监测指数在湖北的本地化应用及其适用性分析

在对气象干旱综合监测指数(IMCI)特点理论分析基础上,结合湖北省干旱特点,对IMCI在湖北省应用进行了参数修订。通过与干旱监测业务中使用的综合气象干旱指数(ICI)在干旱统计特征、典型干旱过程诊断能力方面的对比分析,评估了IMCI指数在湖北省的适用性。结果表明:IMCI未改变ICI干旱监测的总体结论,但在干旱演变过程方面较ICI平缓,且对持续时间较长的大旱过程刻画较好。修订后的IMCIHB有效纠正了IMCINCC对旱情发生、发展及缓解过程反应过于迟钝、旱情监测偏重的不足,同时相对于ICINCC2对降水过于敏感又有所改善。然而,IMCINCC和IMCIHB依然存在冬季对微量降水过于敏感及旱情不连续发展的不足。干旱指数在特定区域应用时进行适当的修订和适用性检验是必要的,研究结果可为IMCI在国内其他地区应用的修订提供参考。