1960~2013年京津冀地区干旱-暴雨-热浪灾害时空聚类特征

基于京津冀及周边34个气象站点逐日气温、相对湿度和降水数据,辅以Mann-Kendall趋势分析、SatScan时空重排扫描等数理统计方法,对1960~2013年京津冀地区干旱-暴雨-热浪灾害时空聚类特征进行分析。结果表明：① 1960~2013年京津冀地区干旱-暴雨-热浪变化具有阶段性,2000年之前干旱-热浪频次多为负距平,暴雨频次相对较多;2000年后干旱和热浪频次呈上升趋势,暴雨频次呈下降趋势;② 综合考虑多种致灾因子,京津冀地区高致灾因子区集中于东部沿海区和西部太行山地区,低致灾因子区分布于中部平原区;③ 1960~2013年京津冀地区干旱和热浪空间分布具有明显的重叠性,两者空间叠加区主要分布于5个区域：北部沿海区、北部燕山山区、西部太行山区、南部平原区。对于北京、天津、保定等中部平原区的城市而言,其为多灾种叠加的“平静区”,干旱-暴雨-热浪灾害时空群集事件相对较少。     

多灾种时空耦合网络构建：从多维网到单顶点网

基于1970—2017年秦岭南北72个站点气象数据,以“地理时空分析-小波相干分析-时空耦合网络”为方法框架,对秦岭南北干旱-热浪时空耦合特征进行分析;进而以干旱-热浪时空耦合网络为基础,完善时空网络连边规则,拓展单顶点网分析方法,再认识多灾种时空耦合的群聚群发效应。结果表明：① 全球变暖背景下,秦岭南北降水模态逐渐由20世纪80年代雨涝主导向干旱主导转变,同时热浪在2010年前后经历第2个谷值期后快速增加,加剧了区域干旱-热浪耦合风险。② 秦岭南北干旱-热浪变化具有同步性,但是不同时段显著周期存在差异。其中,在20世纪70—80年代初,秦岭南北干旱-热浪4~8 a周期同步减弱,并向低频2~4 a周期转变;后期同步耦合增强时段有2个,分别是1995—2002和2012—2017年。在空间格局上,秦岭以北和汉江谷地为秦岭南北干旱-热浪耦合影响关键区域,而丹江口水库附近、嘉陵江流域、秦岭南坡中段为干旱-热浪耦合波动区。③ 在研究方法上,地理时空分析为秦岭南北干旱-热浪时空耦合提供基本事实判断,小波相干可定量干旱-热浪多时间尺度耦合关系,多灾种时空耦合网络可解释多灾种“平静-爆发”现象,识别干旱-热浪耦合稳定区和波动区,三种方法相辅相成,初步形成面向多灾种时空耦合分析方法体系。     

黄土高原热浪型和缺水型骤旱时空变化特征及其影响因素

骤旱是一种以快速发展为主要特征的干旱。全球变暖背景下,近年来骤旱频发且不断加剧,严重影响我国农业生态系统和人类健康。了解骤旱事件的时空特征及其影响因素,对骤旱的监测、预警和防治至关重要。基于1981—2020年ERA5-LAND数据,辅以趋势分析和相关分析等气候诊断方法,对黄土高原生长季(4—9月)热浪型和缺水型骤旱的时空特征进行分析。结果表明：(1)近40 a黄土高原2类骤旱呈波动增加趋势。其中,缺水型骤旱增加速率[0.54候·(10a)^-1]高于热浪型骤旱[0.46候·(10a)^-1];年代变化上,黄土高原2类骤旱变化具有相似性。1998年之前,2类骤旱以低位波动为主;1998—2010年,骤旱迅速增加;2010年后,骤旱增速停滞且呈下降趋势。(2)空间上,热浪型、缺水型骤旱分别有36.5%、37.5%的区域呈显著增加趋势(P<0.05)。黄土丘陵沟壑区、河套平原东部、汾渭河谷平原、黄土高原沟壑区东部,为2类骤旱共同显著增加区。(3)在影响因素上,青藏高原北部气压、赤道印度洋中部(0°～10°N、50°～90°E区域)海温异常,与黄...     

近50年河北省干旱时空分布特征

干旱是影响我国的主要气象灾害之一,本文采用标准化降水指数SPI作为干旱评价因子对近50年来河北省干旱的时空变化特征进行了研究,得出以下主要结论:(1)春季干旱最为严重,干旱率呈逐渐降低的趋势,夏季干旱率呈逐渐增加、秋季和冬季干旱率略有降低的趋势;(2)春季干旱在20世纪70年代最为严重,夏季、秋季和冬季的年代际干旱分别以2000年以来、20世纪60年代和90年代最为严重;(3)春季干旱发生概率均大于20%,发生概率大于30%的旱情多发地区在各市均有分布;全省大部分地区夏季、秋季和冬季干旱发生概率为20%~30%,夏季干旱多发地区主要集中在河北省北部和西南部,秋季干旱多发地区主要集中在河北省西部和南部,冬季干旱多发地区主要集中在河北省北部。     

基于Copula的近60a京津冀地区干旱灾害危险性评估

干旱灾害是京津冀地区主要气象灾害之一，严重影响社会经济和粮食安全。评估京津冀地区干旱灾害危险性，识别高危险区，旨在为灾害防范和应急调控提供参考。利用1958—2017年37个气象站降水日数据，计算标准化降水指数（SPI6），根据游程理论界定干旱历时和干旱强度。运用K-S检验法、AIC法分别确定指标的最优边缘分布函数和Copula函数，计算5 a、10 a、30 a及50 a一遇水平下干旱强度和干旱历时的重现期。结果表明：京津冀地区20世纪60年代中期至今SPI6呈下降趋势；指数分布和广义极值分布分别是干旱历时和干旱强度的最优边缘分布，Frank Copula在变量联合概率分布计算时拟合最好；就干旱历时和干旱强度重现期而言，30 a、50 a一遇水平下联合重现期为，北京市、沧州市、衡水市及承德市北部等地区的重现期长，危险性低，其余地区危险性较高；站点干旱灾害的联合重现期理论值与实际情况较符合，能够反映实际灾害情况。     

1960—2016年黄土高原干旱和热浪时空变化特征

基于1960—2016年黄土高原49个气象台站日最高气温和月降水数据,论文利用百分位高温阈值和标准化降水指标对黄土高原干旱和热浪时空变化特征进行了分析,识别并探讨了干旱和热浪同时发生事件的演变规律。结果表明：① 黄土高原热浪频次整体呈增加趋势,日高温热浪增加趋势最大,增速达到0.29次/a,1995年之后增加趋势更为明显,显著增加区域集中在山西东北部、青海省东部和甘肃中南部;② 1960—2016年黄土高原旱涝指数呈下降趋势,即表现为由涝转旱,20世纪90年代初为旱涝变化的转折点,年旱涝指数下降趋势显著区占整个研究区的62%,其中黄土高原沟壑区南部、陕北南部、山西南部、甘肃东部干旱趋势较为明显;③ 干旱和热浪同时发生事件总体呈现增加趋势,增速为0.66次/10 a,其中1960—1979年呈下降趋势,降速为-0.26次/a,1980—2002年呈增加趋势,2003年之后变化趋势较为平稳;空间上,山西东部、陕北南部和甘肃东南部发生频次较高,并且显著增加区主要位于山西东北部、甘肃中东部和宁夏北部。     

1961—2017年华北地区高温日数及高温热浪时空变化特征

利用华北地区85个气象站1961—2017年逐日最高气温资料，统计分析了华北地区高温日数及高温热浪（频次、持续时间、强度）的时空变化特征。结果表明：① 华北地区年高温日数整体呈增加趋势，自20世纪90年代中期之后年均高温日数明显增多；高温多出现在华北地区的南部和西部，华北地区大部分站点的高温日数呈增加趋势。② 就气候平均态而言，高温初日有略提前趋势，高温终日则明显推迟；空间上，绝大多数台站的高温终日呈推迟的趋势，其中京津冀中北部地区尤为明显。③ 累计高温热浪次数、轻度和中度热浪次数均整体增加，并在1990年左右明显由少变多，重度热浪次数增加趋势更为显著；1987年之后，平均每次高温热浪事件的高温有效积温明显增加，表明高温热浪的平均强度增大。④ 不同等级高温热浪总频次的空间分布特征相近，高频次区域均集中在内蒙古西部、山西西南部和河北南部；热浪累计频次的变化趋势在内蒙和山西以增多为主，在京津冀地区以减少为主。除山西南部和河北南部的个别站点以外，绝大多数站点的热浪平均持续天数和平均高温有效积温的变化呈增多增强趋势。总体来看，华北大部分区域自20世纪90年代以来，高温日数及热浪事件明显增强，同时存在明显的空间差异，研究结果将有助于进一步认识华北高温的区域性特征。     

西北地区伏期干旱特征及影响因子分析

利用西北的甘肃、宁夏、青海、新疆四省(区)140个气象观测站1971—2000年的伏期（7—8月）总降水、蒸发资料计算湿润指数,用REOF方法对伏期干旱的时空特征进行了分析,选取5个典型干旱和湿润的年份,利用NCEP/NCAR再分析资料对比了干旱和湿润年份的500 hPa高度、700 hPa 湿度、SST和OLR的距平场特征。结果表明:西北干旱具有一致性,西北地区东部区、青海西北部及甘肃河西区、南疆区和北疆区是西北伏期干旱的异常区域。20世纪70年代前期、90年代后期干旱明显,80年代较湿润。干旱年中国北方的环流形势为西高东低,冷空气活动在西伯利亚,新疆高脊强盛, 西太平洋副热带高压较弱,700 hPa湿度距平场青藏高原中部、西亚及西太平洋为负,SST距平场太平洋北部和西太平洋为负,赤道太平洋为正,OLR距平场中国北方、印度半岛和西太平洋为正距平,而且印度半岛的正距平比湿润年份高。湿润年欧亚500 hPa高度距平场呈西正东负的分布,乌拉尔山脊强盛,东亚槽深,中国大陆700 hPa湿度为正距平场,水汽最大中心位于青藏高原,SST距平场太平洋北部和西部为正距平,日本、太平洋中部和赤道为负,OLR距平场中国大陆以负距平为主,中心位于甘肃中部和南疆盆地。     

陕西省生态农业干旱区划研究

选取主要气候变量、地质土壤类型、水文、径流特征、地表植被类型及分布等10个影响陕西省生态农业干旱因子,利用K-Means Clustel‘Analysis(快速聚类法)和Hierarchical Cluster Analy-sis(分层聚类法)相结合的方法,对陕西省生态农业干旱区划进行研究,将陕西地区划分为8个生态农业干旱相似区,并对区划合理性进行了检验.分析表明:采用生态因子和干旱因子相结合的聚类分析方法能够较好地反映陕西省生态农业干旱实际情况,充分地体现"陕西省生态农业干旱"的空间分布特征,具有较强的科学性.     

1960-2016年秦岭—淮河地区热浪时空变化特征及其影响因素

基于134个气象站点1960-2016年逐日最高温和相对湿度数据,辅以趋势分析、空间分析和相关分析等方法,对秦岭—淮河地区热浪时空变化特征进行分析,探讨了赤道东太平洋海温异常与热浪变化的相关关系。结果表明：①近57年秦岭—淮河地区热浪呈现“非线性、非平稳和阶段性”的变化过程,年代变化可分为3个阶段：1960-1972年热浪呈现东西分异,分界线大致位于112°E,以东地区热浪异常偏多,以西地区则“高低交替”波动;1973-1993年热浪维持“低位波动”,并在20世纪80年代中期呈现快速增加;1994-2016年,关中平原、秦巴山区、巫山山区和四川盆地热浪维持“高位波动”,黄河下游、淮河平原和长江下游热浪则经历从“相对偏多”向“相对偏少”的转变;②在影响因素方面,最高温波动变化是秦岭—淮河地区热浪频次年代变化的主导因素,相对湿度变化的影响相对较弱;③近57年来关中平原热浪年代变化与赤道太平洋西部海温异常关系更为密切,长江流域与东部海温异常关系更为密切;对于黄河下游和秦巴山区的热浪变化与不同分区赤道太平洋海温异常关系均较弱。     

生态旅游区旅游流的时空演变与特征——以盐城麋鹿生态旅游区为例

对旅游流时空演变规律的研究,有助于揭示旅游系统内部各要素间相互作用的过程和机理。本文采用K-Means聚类法对盐城麋鹿生态旅游区游客数进行时空聚类,分别从省内和国内(省际)两个尺度上讨论了麋鹿生态旅游区游客变化的阶段性和市场划分,结果表明,1998~2005年间省内旅游流和国内(省际)旅游流从时间上可分为三个阶段,并较好地划分出了四种不同的客源地类型。根据时空聚类中不同类别中心点的变化,详细论述了麋鹿生态旅游区省内和国内(省际)旅游流随时间和空间变化的规律,揭示了不同类别之间旅游流整体变化特征,可为旅游规划、产品开发、市场营销以及旅游区的运营、管理和决策提供依据。K-Means聚类法能够从不同尺度上揭示旅游流时空变化的详细信息,可作为旅游流时空分布与演化特征分析的有效工具和手段。     

生态旅游区旅游流的时空演变与特征——以盐城麋鹿生态旅游区为例

对旅游流时空演变规律的研究,有助于揭示旅游系统内部各要素间相互作用的过程和机理。本文采用K-Means聚类法对盐城麋鹿生态旅游区游客数进行时空聚类,分别从省内和国内(省际)两个尺度上讨论了麋鹿生态旅游区游客变化的阶段性和市场划分,结果表明,1998~2005年间省内旅游流和国内(省际)旅游流从时间上可分为三个阶段,并较好地划分出了四种不同的客源地类型。根据时空聚类中不同类别中心点的变化,详细论述了麋鹿生态旅游区省内和国内(省际)旅游流随时间和空间变化的规律,揭示了不同类别之间旅游流整体变化特征,可为旅游规划、产品开发、市场营销以及旅游区的运营、管理和决策提供依据。K-Means聚类法能够从不同尺度上揭示旅游流时空变化的详细信息,可作为旅游流时空分布与演化特征分析的有效工具和手段。     

黄土高原春季降水对青藏高原感热异常的响应

利用1961—2000年黄土高原56站的春季降水和NCEP/NCAR再分析资料,采用SVD方法分析了黄土高原春季降水与青藏高原地面感热的关系。结果表明,黄土高原春季降水量与青藏高原地面感热的前两个模态代表了两场间的主要耦合特征,具有高度的时空相关。青藏高原感热对黄土高原降水影响最显著的区域在西部和南部、北部。前期高原感热场的第一、二模态对黄土高原春季干旱的预测具有指示意义。     

京津冀交界地区建设用地扩张时空特征与驱动因素研究

为加深对京津冀交界地区建设用地发展规律的认识,推动区域协同发展,该文基于2000年、2010年和2020年建设用地数据,综合运用建设用地扩张指数、核密度分析法和圈层分析法,探究京津冀交界地区43个县域单元建设用地扩张的时空特征及代表性扩张格局的驱动因素。结果表明：(1)2000—2020年京津冀交界地区建设用地规模不断扩张,扩张速度和扩张强度有所提升,各省域内变化差异显著;(2)建设用地空间格局呈现出圈层扩张和贴边扩张两种类型,其中贴边扩张是交界地区建设用地扩张的代表性格局,新增建设用地呈现出“整体分散、局部集聚”的特征,在环绕北京市城六区、天津市主城区以及京津冀交界地区(如通州区、三河市、大厂回族自治县、武清区等)存在高值集聚区;(3)京津冀交界地区贴边式扩张用地主要发生在低海拔、低坡度、人口分布相对疏散、经济发展水平相对较低的地区,并呈现出明显的河流指向、道路指向和贴近省界扩张的特点。     

1982-2006年蒙古高原植被覆盖时空变化分析

在利用HANTS方法对GIMMS NDVI数据进行时间序列平滑处理的基础上,对蒙古高原1982-2006年植被覆盖时空动态变化进行了分析.结果表明:蒙古高原植被覆盖年平均上升趋势为0.0004·a-1,其中蒙古国的上升趋势(0.0005·a-1)比中国内蒙古(0.0003·a-1)更加显著,而内蒙古多年平均NDVI比蒙古国高0.0433;从不同类型植被NDVI变化趋势看,除森林和戈壁荒漠的NDVI变化趋势较平稳外,草地、农田和灌丛均呈显著的上升趋势;从空间分布趋势看,在过去的25年内植被覆盖呈增加趋势的地区主要分布在高原南部——内蒙古农牧交错区和蒙古国中、西和北部的山脉及其环抱的大湖盆地地区,而植被覆盖呈下降趋势的地区主要集中在高原中部的干旱地带和东部呼伦贝尔地区;从时间推移规律看,蒙古高原植被覆盖在4个不同研究时间段内(20世纪80年代、90年代、21世纪初和过去25年间)呈增加(包括显著增加)趋势的面积均大于呈下降趋势的面积,且其面积按20世纪80年代＜90年代＜21世纪初的顺序依次增加.     

基于手机定位数据的深圳市热浪人口暴露度分析

热浪作为城市化特征灾害之一,严重影响着城市居民的生命健康。目前针对热浪的研究主要聚焦基于静态数据的时空模式、风险管理和脆弱性评价分析方向,对动态人口暴露度的研究尚少。论文基于手机定位数据,首先融合深圳市逐时人口与气温时空分布模型,揭示热浪动态人口暴露度水平;其次,构建基于7类城市兴趣点(point of interest,POI)与不同时段人口分布的地理加权回归模型,初步分析了热浪环境下POI对人群行为模式的影响机制。结果显示：① 相比于基准时段(2018年7月28日12:00~18:00),2018年7月26日至8月1日热浪平均辐射范围在7月29日以8.66倍速增长,至7月30日则以18.93倍速跃至峰值,覆盖区域整体呈现西部高于东部、南部低于北部的特征;② 人口在不同时段均表现为明显的带状聚集分布态势,且人口暴露度与气温和人口的动态演变紧密关联,其暴露度同热浪扩散幅度相似,总体呈2.29倍等比增长,辐射范围包括南山区、福田区、罗湖区等城市商业、工业、住宅中心人口密集区域;③ 同类POI在不同时刻、不同POI在相同时刻对人群减少热浪暴露的移动交互行为具有明显的时空驱动机制差异及选择偏好特征。在持续性城市化背景下,该研究方法可为同类的城市灾害人口暴露度分析提供一定的科学参考。     

旅游景区拥挤的时空格局与优化调控

客流拥挤是制约旅游景区可持续发展的难点。运用多种空间计量方法,从空间关联视角探讨景区拥挤的时空格局及其优化调控,结果表明:(1)景区拥挤的区域差异以东西向为主,经历减—增—减的过程。(2)景区拥挤以偏向周前期的时序模式为主,南方更为明显,不同类型景区差异显著。(3)节前拥挤热点零散但迅速壮大,节后单体景区自成冷热极;周前期热点集聚于东南半壁,周后期冷点东进、热点西退;景区拥挤的空间关联先增后减。(4)拥挤景区的分布前期从华北向西、南扩散,后期稳定在黄河以南。(5)客源结构、目的地竞争、地位与性质等因素驱动景区拥挤的时空变迁。提出培育景区集群体、错峰组合、信息共享与发展全域旅游等对策。     

1961~2010年中国农业洪旱灾害时空特征、成因及影响

搜集并分析了全国29个省份（不包括港、澳、台地区）1961~2010年农业洪旱灾害数据,深入探讨了中国洪旱灾害时空变异规律及其对粮食产量的影响。研究结果表明：中国大部分省份农业洪涝、干旱灾害具有明显的突变和趋势特征。中国中部、中西部及西北部洪涝灾害呈显著上升趋势;西北、东北地区及云南等地区干旱灾害呈显著上升趋势。除华北和东北地区外,洪涝灾害对农业的威胁日益严峻,而干旱灾害则无显著变化。这对中国粮食安全形成了重大挑战,尤其是西部以及北部地区粮食灾损率和灾损量显著上升。降水时空分布发生变化以及人类活动共同影响了中国农业洪涝、干旱时空变化特征。     

基于CI指数的江苏省近50 年干旱的时空分布规律

根据江苏省54 个气象台站1960-2009 年实测气象资料,利用气象干旱复合指数(compositeindex, CI) 对江苏省近50 年的干旱特征进行了时空分析。通过计算各站历年逐日的CI 指数值,统计近50 年各站点出现的干旱过程,分析江苏省各地区干旱发生的频率、范围和强度,揭示了江苏省干旱发生的时空分布规律。研究结果表明：(1) 江苏省全年和各季干旱发生频率都是北高南低,四季中,冬旱发生频率最高,夏旱发生频率最低,秋旱南北差异不显著。(2) 冬季江苏省干旱大范围发生的年份最多,夏季最少;近50 年来,全年和四季干旱覆盖范围的线性变化趋势不明显。(3) 这50 年中,江苏省逐年干旱持续日数和干旱强度虽然存在着明显的年际波动,但线性变化趋势不明显。(4) 江苏省各等级干旱日数总体上呈现冬季多夏季少、北部多南部少的规律。     

2007-2016年四川省土壤干旱时空动态分析

四川作为农业大省,旱灾是导致农业减产最主要的因素。通过遥感和GIS手段进行四川省土壤干旱程度的时空分析,提高干旱的空间可视化程度,加强干旱监测的时效性尤为重要。本研究基于四川省2007—2016年逐季度的MODIS数据和1961—2011年40个气象站的月降水资料,采用温度植被干旱指数(TVDI)计算得到四川省干旱等级分布情况,辅以标准化降雨指数(SPI)进行相关性分析,并通过线性回归、反距离权重空间插值、GIS空间分析模型重建等方法,分析近十年来四川省地区以季度为时间尺度的土壤干旱时空变化特征,制作各时相土壤干旱分布图展示其微变化。结果表明:(1)在月时间尺度上,SPI-1与TVDI呈中等至强负相关关系,即TVDI值越小,SPI值越大,干旱程度越轻;验证结果表明TVDI都能够较好地对四川省的干旱空间分布状况进行反映。(2)四川省各区域、各季节干旱分布不均:空间上,干旱频发的区域集中在四川盆地及攀西南部区域。时间上,在春季,四川盆地区域的土壤干旱程度大致呈现加剧—持续—减缓的趋势;夏季,四川盆地的干旱变化趋势是加剧—减缓—加剧;秋季,四川盆地的干旱变化趋势是加剧—减缓—持续减缓;冬季,全川干旱程度变化不明显。本文的研究结果对四川省开展农业防灾减灾,引导农业灌溉具有指导意义。