明清时期珠江流域旱涝灾害的空间分布特征

通过收集整理明清1368-1911年珠江流域的历史气象灾害资料,计算544年各府(州)的旱(涝)年数和年均旱(涝)灾县数比,并运用K最近邻分类算法和热点分析等方法,分析各子流域旱(涝)灾发生频次和空间分布特征.结论如下:1)以旱涝灾害的年数空间分布将珠江流域分为以东江、北江和西江流域为主的涝灾频发区、以红水河流域为主的旱涝均衡区和以南盘江流域为主的旱灾频发区3类;2)珠江流域各府(州)的旱灾空间分布不均,整体由东向西递减,流域东部(广东、广西、江西南部)旱灾较为严重,且等级差距较大,西部(贵州)旱灾分布具有连续性,而涝灾分布整体由东向西递减.研究结果对于现代防灾减灾、气候预测等有参考价值.     

树轮指示的柴达木盆地近539 a旱涝变化特征

 利用柴达木盆地东北缘的圆柏树轮资料,重建了柴达木盆地1470—2001年5—9月的降水量,并依照《中国近五百年旱涝分布图集》的旱涝等级标准恢复了历史旱涝变化。分析发现,柴达木盆地旱远多于涝,也是极端干旱事件高发区; 旱涝变化具有阶段性,539 a的旱涝序列可分为3个旱阶段和3个涝阶段,以旱为主的时期长于以涝为主的时期; 涝年平均21 a一遇,旱年平均3 a一遇; 干旱发生的显著周期为2.8 a,特旱为9.2 a。     

东江流域近50年旱涝时空演变特征

基于东江流域57个站点1957~2010年逐月降雨数据,对比分析SPI和Z指数两种方法在流域旱涝等级划分中的应用,揭示流域近50 a来旱涝时空分布特征及其变化趋势。结果表明:1 SPI和Z指数两种方法计算旱涝指标所得结果差异度较小,均能较好地反映流域历史实际旱涝状况,Z指数对极端旱涝等级具有更好的指示作用;2近50 a来,流域各年代旱涝交替明显,偏涝和重涝多于偏旱和重旱;3流域汛期、非汛期和全年旱涝分布形态在空间上有较好的一致性;4近50 a来,流域总体上呈"北旱南涝"的旱涝变化趋势空间格局。     

昆明1322年至2013年旱涝历史的重建

利用《云南省气象灾害史料》、《中国近500年旱涝分布图集》、《中国气象灾害大典云南卷》记载的昆明旱涝灾害资料,通过数学分析、旱涝指数化等级划分,重建昆明元代以来的旱涝等级序列,分析昆明1322年至2013年旱涝灾害发生的周期性变化,并对昆明旱涝灾害的发生原因进行了初步探讨。研究表明:1322年至2013年昆明692 a旱涝灾害频发,且以涝灾为主。小波分析结果指出昆明旱涝灾害具有显著的周期性,第一主周期39a,第二主周期11 a,第三主周期4 a。昆明692 a旱涝灾害分为3个阶段,其变化总体趋势是:先趋向于涝,后趋向于旱;2009年至2013年5年连旱是1700年以来旱趋势的发展。昆明旱涝灾害的发生与太阳活动、ENSO、季风气候和气候变化等自然因素密切相关。     

过去千年太阳活动异常期的中国东部旱涝格局

根据过去千年中国东部旱涝等级资料,采用各级旱涝发生几率的比率差指标,参照新近重建的5条过去千年太阳活动序列,重建了其间11个太阳活动异常期的中国东部旱涝格局。结果发现：在11个太阳活动异常期,中国东部旱涝格局各不相同。其中在5个太阳活动极小期（1010-1050年、1280-1350年、1460-1550年、1645-1715年、1795-1823年）,中国东部旱涝格局虽不一致,但长江中下游地区（华北地区）出现偏旱（涝）的几率更高;而在2个太阳活动极大期和4个太阳辐射高值期,中世纪极大（1100-1250年）整个东部多偏旱,1845-1873年的太阳辐射高值期,整个东部多偏涝;其余4个时段（1351-1387年、1593-1612年、1756-1787年、1920-2000年）则旱涝相间出现。集合平均表明：在太阳活动极小期,中国东部呈自南向北的“涝—旱—涝”分布：长江流域偏旱,南北两侧的华南沿海和华北平原偏涝,且西北东部及西南偏旱;而在太阳活动极大期和太阳辐射高值期,长江流域及西北东部多偏涝,华南和华北多偏旱。     

山东省近600年旱涝时间分形特征

通过对历史资料的整编。建立了山东省１２个地区近６００年旱涝等级序列，提出了数据序列灾变时间分维数计算的方法与步骤，计算各地区人旱、偏旱、正常、偏涝、大涝５种级别的序列分维数，讨论了全省旱涝演变的构型特征。     

基于Copula函数的韩江流域旱涝组合事件概率特征研究

以韩江流域潮安、横山和溪口3个代表性站点1959—2000年日流量数据为基础资料,选取4种边缘分布函数拟合各站点春、夏、秋、冬四季的径流距平百分率序列,并利用线性矩法估计参数,在此基础上采用4种Copula函数拟合春-夏、夏-秋、秋-冬、冬-春径流距平百分率序列,然后计算出各站点连旱连涝和旱涝交替这2类旱涝组合事件发生的概率,结果表明:1)基于Copula函数建立的联合分布模型可以较好地描述季节间连旱连涝和旱涝交替这2类旱涝组合事件发生的概率;2)潮安与溪口站夏-秋、秋-冬时段平均每4年发生一次连旱连涝的事件,春-夏、冬-春时段发生连旱和先旱后涝的概率均在10%左右;横山站秋冬季节平均每1.28年就发生一次连续干旱的事件。     

基于 Copula函数的韩江流域旱涝组合事件概率特征研究

以韩江流域潮安、横山和溪口3个代表性站点1959—2000年日流量数据为基础资料,选取4种边缘分布函数拟合各站点春、夏、秋、冬四季的径流距平百分率序列,并利用线性矩法估计参数,在此基础上采用4种Copula函数拟合春－夏、夏－秋、秋－冬、冬－春径流距平百分率序列,然后计算出各站点连旱连涝和旱涝交替这2类旱涝组合事件发生的概率,结果表明：1）基于Copula函数建立的联合分布模型可以较好地描述季节间连旱连涝和旱涝交替这2类旱涝组合事件发生的概率;2）潮安与溪口站夏－秋、秋－冬时段平均每4年发生一次连旱连涝的事件,春－夏、冬－春时段发生连旱和先旱后涝的概率均在10％左右;横山站秋冬季节平均每1.28年就发生一次连续干旱的事件。     

近159 年东亚夏季风年代际变化与中国东部旱涝分布

利用1850-2008 年我国东部地区90 个测站的旱涝等级和北半球夏季海平面气压格点等资料,使用BP 典型相关等方法,分析了近159 年旱涝等级与东亚夏季海平面气压的耦合相关关系。利用关键区域的海平面气压资料,定义出与我国东部旱涝分布有密切联系的东亚夏季风指数,在此基础上分析了东亚夏季风年代际变化对我国东部旱涝分布的影响。结果表明：(1) 近159 年中国东部旱涝具有4 种典型空间分布型,即华南与中国东部其他地区旱涝趋势相反型、黄淮地区与长江流域及其以南旱涝趋势相反型、江淮流域与中国东部其他地区旱涝趋势相反型和中国东部与西部旱涝趋势相反型。近159 年东亚夏季海平面气压场主要呈现亚洲大陆与西太平洋海平面气压强弱相反的分布特征;(2) 本文定义的夏季风指数的年代际变化与我国东部旱涝典型分布型的年代际变化有密切关系,但两者的相关关系并不是稳定不变的,存在显著的年代际位相差异,即20 世纪20 年代之前,当东亚夏季风偏强(弱) 时,长江流域以北容易偏旱(偏涝),长江流域及其以南容易偏涝(偏旱),20 世纪20 年代以后,当东亚夏季风偏强(弱) 时,长江流域以北容易偏涝(偏旱),长江流域及其以南容易偏旱(偏涝)。可见,使用较长年代资料进行考察,研究结论丰富了大多数使用近50-60 年资料的研究结果。东亚夏季风与我国东部旱涝分布之间关系的年代际位相差异,可能与东亚夏季风对太阳活动等外强迫的非线性反馈相联系     

历史时期广东省旱涝变化及其层次分析

根据历史时期广东的旱涝灾害史料建立了该地区1480～1939年间旱涝指数序列,并采用小波分析、功率谱分析对该序列进行了研究。分析认为,从历史时期来看,广东的旱涝变化主要存在准7年、15年、23年左右的准周期,不同的历史时期主要影响周期不尽相同。旱涝指数的多尺度分析表明,广东在本世纪整体上将处于偏涝期,但自2000(±5)年已开始进入偏旱期,2010(±5)年左右达到最旱,这种偏旱状况将一致持续到2040(±5)左右,期间也会有较小强度的偏涝期出现。预计2040(±5)年之后广东将有较大强度的偏涝期出现,而且在未来几十甚至百年内的旱涝变化幅度有增大的趋势。由于高层次上的偏旱(涝)期常常包含有若干个低层次上的偏旱和偏涝期,因此在对未来气候变化趋势进行预测时,离开具体的时间尺度谈气候变化是没有意义的。     

洞庭湖流域各季节旱涝及其与大气环流和关键区海温的关系

利用逐月降水数据和NCEP/NCAR再分析数据,分析了洞庭湖流域春、夏、秋季57年来旱涝异常的年际变化以及典型旱涝异常年份的全球海温分布形势,并利用降尺度和趋势分析方法探究气象因子对ENSO和关键区海温的响应,以加强对流域旱涝前期影响因素的认识。结果表明：1）流域在春、秋季旱涝变化趋势不明显,在夏季较明显地变湿。2）前期冬、夏季ENSO事件分别对流域春、秋季旱涝产生显著影响,而与夏季呈不显著的统计特征。3）在消除前期ENSO信号后,阿留申群岛附近海域（S3）、澳大利亚东部海域（S4）海温和印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole, IOD）现象仍分别为春、夏、秋季与流域旱涝有密切联系的海温因素。4）S3区SST对流域春季旱涝的影响通过西风带环流实现,S4区SST偏高似乎是东亚夏季风强度偏弱的表现,成熟的IOD现象为流域秋季旱涝的主导因子。     

松花江流域季节性气象干旱特征及风险区划研究

利用松花江流域67个代表性气象站1960~2009年气象观测资料,采用标准化降水指数（SPI）为评价指标,计算松花江流域50 a中各季干旱指数,在此基础上分析了流域季节性气象干旱演变特征及规律,研究发现,松花江流域气象干旱呈现出明显的空间分带性和季节分带性。从地域变化来看,流域干旱区主要分布在东北、西南部;从季度变化来看,春旱和夏旱是流域气象干旱的主要类型,夏季干旱最严重,春季次之。建立评价指标体系实现了基于GIS技术的气象干旱风险区划,针对不同风险区提出相应的抗旱措施,为流域有效应对干旱灾害提供依据。     

重建豫西近五百年分季水旱序列的试验

本文通过对河南省历代旱涝气候史料的分析,建立了豫西区1470-1979年分季(春、夏,秋)水旱序列,并且对序列及其可靠性作了分析.     

1788年夏季长江流域持久性洪水暴雨及其前期气候异常现象

1788年夏季,长江流域持久性洪水暴雨范围广,特大洪水暴雨时空分布趋势呈现绳套形.这种持久性洪水暴雨前期冬春两季,前冬系流域性范围降雪,嗣后,流域主要为持时长和范围广的多雨水气候异常现象,中下游流域入梅期早.     

1736年以来南京逐季降水量的重建及变化特征

基于清代雨雪档案和现代气象观测资料,利用自然降水入渗试验结果及雨雪分寸与降水量统计关系,重建南京1736~2006年逐季和年降水量。分析显示:(1) 18世纪春、冬季为多雨期,秋季为少雨期;19世纪秋、冬季和全年为多雨期,春季为少雨期;20世纪上半叶,4季和全年均为少雨期;自20世纪末期始夏季和全年进入多雨期。(2) 年降水变化存在2~5 a周期,经历1851~1860年和1893~1894年两次突变。研究结果与区域内其他旱涝等级或降水量序列有较好可比性。绝大多数粮食欠收年对应于降水异常年,生长期为干旱异常的欠收年数量多于为洪涝异常的欠收年。     

明清时期凉山地区水旱灾害时空分布特征

在对四川凉山地区明清时期地方志及四川省志、档案材料、水旱灾害调查材料、今人水旱灾害史料汇编、旱涝分布图集、相关论著等所载水旱灾害史料搜集整理基础上,对四川凉山地区明清时期水灾和旱灾时空分布特征进行了量化统计分析。研究表明:明清时期四川凉山地区水旱灾害频发,而水灾较旱灾更为频繁;水旱灾害发生时间主要集中在春夏季节,其他季节分布较少;水灾与旱灾多隔年发生,较少同年爆发;水旱灾害等级以一般性水旱灾害和大水旱灾害为主,特大水旱灾害相对较少;水旱灾害多发地带集中在金沙江下游一带、安宁河流域一带,其他地域相对较少。明清时期四川凉山地区水旱灾害发生规律对当前凉山地区水旱灾害的防灾减灾具有一定的借鉴意义。     

基于标准化流量指数(SDI)的石羊河流域水文干旱特征

利用石羊河流域8个水文站1961－2017年逐月实测流量数据和4个气象站点的气象观测资料，采用标准化流量指数（SDI）、游程理论来获得干旱事件的特征指标，分析了石羊河流域水文干旱演变特征，并采用与降水量、最高气温、最低气温、平均气温、蒸发量的相关性来分析石羊河流域SDI的影响因素。结果表明：1961—2017年石羊河流域干旱历时、干旱烈度和干旱强度的变化不是很一致，流域水文干旱历时20世纪70年代最长，80年代最短；干旱烈度全流域90年代最强，烈度最弱出现在80年代；干旱强度全流域60年代最强，80年代强度最弱；石羊河流域及流域中、西部年SDI变化总体上表现为在波动中呈增加趋势，西部增加幅度最大，中部增加幅度很小，流域东部年SDI在波动中呈减小趋势；石羊河全流域及流域东、中和西部年及四季干旱发生频次总体都是中旱和重旱频次最多，四季水文干旱发生频率最高的是春季，冬季干旱发生频率最低；从流域不同地段看，水文干旱发生的频率流域东部最高；构建的SDI 临界值识别出的主要水文干旱事件和实际干旱事件基本一致,干旱等级也较一致，说明使用SDI能够较好地监测到石羊河流域干旱年份及干旱等级；石羊河流域年SDI值与最高气温、平均气温和蒸发量呈负相关，与降水量和平均气温呈正相关。     

基于SPEI和SDI指数的云南红河流域气象水文干旱演变分析

本文基于红河流域43个气象站1961-2012年逐月降水、气温数据以及干支流2个水文站1956-2013年逐月流量数据,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)和径流干旱指数(SDI)分析流域气象水文干旱的演变特征,并探讨水文干旱对气象干旱的响应。结果表明：①1961-2012年期间,流域总体上表现出干旱化的趋势,季节变化上春季有变湿的趋势,而夏、秋、冬三季有变干的趋势,但趋势并不显著。干旱频率季节空间分布差异较大,春旱和冬旱发生频率较高。从干旱范围来看,春旱范围呈缩小的趋势,夏旱、秋旱和冬旱范围表现出不同程度的增大趋势;②1956-2013年期间,流域水文干旱表现出加剧的趋势,其中1958-1963、1975-1982、1987-1993、2003-2006和2009-2013年为水文干旱多发期,近10年来频率明显增加;③流域水文干旱滞后于气象干旱1~8个月,气象和水文干旱事件的干旱历时、严重程度和强度之间具有紧密的相关性,流域气象干旱是水文干旱的主要驱动力。     

近60年来西南地区旱涝变化及极端和持续性特征认识

利用1953~2012年中国西南地区44个气象台站的逐日降水、温度资料,通过降水和潜在蒸发均一化旱涝指数,从旱涝的年代际、年际、季节内变化以及极端和持续性特征等方面进行了分析,结果表明：从旱涝的空间趋势变化来看,西南近60 a来秋季和年变化呈显著的一致变旱趋势,而春、夏、冬3季旱涝变化趋势表现出一定的区域性特征;从旱涝的时间演变来看,在温度与降水双重因子驱动下春、夏、秋、冬均表现为干旱化趋势,相比较秋季的干旱化程度最强,而春季的最弱,夏、冬两季相当,而全年的干旱程度比四季的程度更强;从极端旱涝的多时间尺度来看,在年代际和年际尺度上,极端洪涝发生频次逐渐减少,而极端干旱发生频次逐渐增多,从季节尺度看,春、冬两季极端干旱发生频次较多,而夏季最少,极端洪涝发生频次夏季最多,春季次之,秋季最少。从旱涝的持续性特征来看,持续性干旱事件的持续时间有增长趋势,发生频率有增多趋势,发生强度有增强趋势,并且主要发生在冬春两季,而持续性洪涝事件的持续时间、发生强度没明显变化趋势,发生频率有减少趋势,发生的季节也没明显差异。     

Spatio-temporal evolution of drought and flood disaster chains in Baoji area from 1368 to 1911

Based on the collation and statistical analysis of flood and drought information in Baoji area from 1368 to 1911, and in the context of climate change, we investigated the spatio-temporal evolution characteristics of drought and flood disaster chains in this area during the Ming and Qing dynasties using the methods of moving average, cumulative anomaly and wavelet analysis. The results are as follows: (1) We found a total of 297 drought and flood events from 1368 to 1911 in Baoji. Among these events, droughts and floods occurred separately 191 and 106 times, which accounted for 64.31% and 35.69% of the total events, respectively. (2) We observed distinct characteristics of flood and drought events in Baoji in different phases. The climate was relatively dry from 1368 to 1644. A fluctuant climate phase with both floods and droughts occurred from 1645 to 1804. The climate was relatively wet from 1805 to 1911. Moreover, we observed a pattern of alternating dry and wet periods from 1368 to 1911. In addition, 3 oscillation periods of drought and flood events occurred around 70 a, 110 a and 170 a, which corresponded to sunspot cycles. (3) We also observed an obvious spatial difference in drought and flood events in Baoji. The northern and eastern parts of Weihe River basin were regions with both frequent droughts and floods. (4) The sequential appearance of drought and flood disaster chains in Baoji from 1368 to 1911 was in response to global climate change. Since the 1760s, global climatic deterioration has frequently led to extreme drought and flood events.