异常干旱气候事件及其对农业影响评估模式

分析华北地区干旱的特点,指出干旱是该地区最突出的气象灾害;采用降水量距平百分率和干旱指数分别确定了单站及区域干旱等级标准,并对近40年主要干旱事件强度(等级)进行评定;最后依据干旱指数建立了干旱受灾面积和成灾面积评估模式,以及干旱经济损失评估模式.评估结果与实际基本吻合.     

中国综合气候变化风险区划

气候变化作用于自然环境与社会经济系统,产生一系列影响。随着未来社会经济发展,气候变化危险性与自然环境和社会经济承险体耦合形成有规律的风险时空格局。将此时空格局系统化表达即是综合气候变化风险区划,是适应气候变化的科学基础之一。本文基于RCP 8.5下的近中期（2021-2050年）气候情景,分析了中国未来气温和降水变化趋势与速率,评价了干旱、高温热浪以及洪涝等极端事件危险性,选取人口、经济、粮食生产和生态系统等承险体风险作为综合风险定量评估的指标。在系统性、主导因素以及空间连续性原则的指导下,提出中国综合气候变化风险区划三级区域系统方案,划分出8个气候变化敏感区、19个极端事件危险区和46个承险体综合风险区。结果发现：2021-2050年RCP 8.5情景下中国的气候变化高风险区主要包括：华北弱暖增雨敏感区,华北平原热浪危险区,人口经济粮食高风险区;华南—西南弱暖增雨敏感区,黔滇山地热浪危险区,生态经济粮食人口高风险区;华南沿海涝热危险区,生态粮食经济人口高风险区。中国综合气候变化风险区划涵盖了气候变化情景、极端事件发生、社会经济与生态系统的可能损失信息,可以为国家或地方应对气候变化及气候变化风险管理提供科技支撑。     

中国粮食安全脆弱区的识别及空间分异特征

从粮食获取能力和粮食安全保障阈值的角度, 综合考虑粮食供需平衡、粮食安全储备、 经济补偿能力等因素, 构造综合评价指标-粮食安全保障的财政压力水平, 以粮食安全保障 费用不超过地方财政收入水平的25%作为可接受水平, 共识别出6 个不同类型的粮食安全区。 在没有重大灾害事件发生和现有粮食播种面积不变的前提下, 全国有14.5%的县(市) (1 级和3 级粮食安全区) 能够通过粮食生产或者经济补偿能力保障小康水平的粮食安全。全国29.4% 的县(市) 属于2 级粮食安全区, 其中57%的地区是中国的主要余粮区, 约占全国主要余粮区 中的72%, 因财政收入低、人口密度大, 不能负担庞大的小康水平粮食安全储备费用。中国 粮食安全最脆弱的地区(6 级区) 占全国县(市) 总数的30%, 不具备温饱水平粮食生产能力和 经济补偿能力, 主要包括两类地区： ① 夏季季风区边缘地带的农牧交错带及秦岭地区, 以及 南方贫困的丘陵地区属于“资源型粮食短缺地区”; ② 广西、广东南部以及东部沿海地区等 富裕地区属于“结构性粮食短缺地区”, 过低的粮食自给率已影响到粮食安全应急保障能力。     

近60 a内蒙古不同草原类型区极端气温和干旱事件特征分析

基于相对湿润度指数和非参数百分法,结合线性趋势法、Mann-Kendall非参数检验法和累积距平检验法,分析了1955-2015年内蒙古4个草原类型区（多伦、锡林浩特、海拉尔和四子王旗）温度和降水,以及极端气候事件变化特征。结果表明：（1）4个区域年平均气温均显著升高,升高速率约为0.40~0.47℃·（10 a）^-1,气温变化存在非对称性升温特征,多伦、锡林浩特、海拉尔和四子王旗最低气温上升速率分别为最高气温上升速率的1.61倍、1.86倍、2.73倍和1.65倍,春冬季气温增加速率高于夏秋季。（2）多伦、海拉尔、四子王旗和锡林浩特年降水量分别为381.6 mm、350.5 mm、318.6 mm和283.6 mm;降水天数显著增加,而降水量无显著变化,但多伦和锡林浩特降水量呈现略微降低的趋势,其它两个区域呈现略微增加的趋势。（3）4个区域极端高温事件频率显著增加,突变点均出现在1990 s,极端低温事件频率显著减少,突变点均出现在1970s末。（4）4个区域均呈现暖干化的趋势,锡林浩特干旱事件发生最为突出,四子王旗以中度干旱为主,海拉尔和多伦以无旱为主,2000年后,4个区域干旱事件发生频率均明显增加。降水量变化不显著,而气温和潜在蒸散量显著升高可能是导致4个区域不断干旱化的主要原因。     

1970—2020年黄土高原水蚀风蚀交错区极端降水时空变化研究及驱动因素分析

黄土高原水蚀风蚀交错区作为中国北方典型的生态脆弱区,因其独特地形和气候条件,极端降雨事件对其环境和生态系统的影响更加突出。选取水蚀风蚀交错区28个气象站点,结合RClimDex模型计算11个极端降水指数,采用线性相关分析法、Mann-Kendall趋势检验法和小波交叉法,分析了1970—2020年黄土高原水蚀风蚀交错区极端降水事件时空分布特征,探讨了极端降水事件的驱动因素。结果表明：（1）1970—2020年水蚀风蚀交错区持续干燥日数（CDD）呈下降趋势,其余10个指数呈上升趋势,反映出近50 a研究区极端降水事件的频率、量级和强度不断增加。交错区年降水量增加和极端降水事件增加具有密切关系,且极端降水事件增加主要是由中雨日数（R10）和大雨日数（R20）引起。（2）1970—2020年极端降水事件在全区整体为增加趋势,交错区中部和西南部极端降水事件显著发生,陕西段极端降水量和强度呈显著增加趋势且极端化程度更显著。（3）湿日总降水量（PRCPTOT）、暴雨日数（R25）、5 d最大降水量（R5d）3个极端降水指数,与影响因子厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、东亚夏季风（EASM）和太阳黑子...     

粮食安全视角下中国历史气候变化影响与响应的过程与机理

基于现代全球变化研究中关于脆弱性和粮食安全的概念,把历史时期的粮食安全分解为粮食生产安全、粮食供给安全、粮食消费安全3个层次,以气候变化直接影响粮食生产水平为起点,分析气候变化-农(牧)业收成-食物的人均供给量-饥民-社会稳定性的驱动-响应链中的关键过程,指出气候变化影响的驱动-响应关系不能归结为简单的因果关系,诸如耕地、人口、政策、外来势力都会对气候变化的影响起着放大或抑制的作用。     

黄土高原粮食生产空间重构过程中的生态系统服务权衡——以陕北榆林市为例

粮食生产空间重构集中了土地系统变化的主要矛盾,探索粮食生产空间重构过程中的生态系统服务权衡变化有利于明确粮食安全、生态修复与经济发展之间的矛盾,从而推进区域生态文明建设和高质量发展.采用生态系统服务评估模型及均方根偏差法,对2000—2018年陕北榆林市粮食生产空间重构过程中的固碳、食物供给、土壤保持和产水服务及其权衡...     

库姆塔格沙漠周边地区极端降水的时空变化特征

根据中国气象局信息中心提供的库姆塔格沙漠周边地区20个气象站1960-2014年逐日降水量资料,分析了库姆塔格沙漠周边地区1960-2014年极端降水的时空变化特征。结果表明：（1）库姆塔格沙漠周边地区极端降水主要集中在夏季且存在很大的地域性差异。（2）1960-2014年库姆塔格沙漠周边地区极端降水事件、年大雨频次、年大降水事件降水量和年降水量显著增加。（3）库姆塔格沙漠周边地区西部极端降水主要由频数很少的暴雨贡献,而东部极端降水则由暴雨和大雨共同贡献。（4）库姆塔格沙漠周边地区极端降水指数在夏季和年尺度的空间分布相似,且强降水指数在年和夏季尺度的空间分布均呈“鞍型场”型。     

基于耕地压力指数的陕西省粮食安全状况研究

运用耕地压力指数作为测度粮食安全程度的指标,分析了陕西省自改革开放以来粮食安全状况的变化特点,并针对耕地压力指数变化的特点,采用灰色预测方法对未来15年的粮食安全状况进行了预测。研究结果显示:1978年以来,陕西省耕地压力指数历年都大于1,这表明此期粮食的供给小于需求,粮食处于不安全状态;2005年-2020年,耕地压力指数将持续增大,且大于1,说明此期粮食供需差距加大,粮食安全形势将愈加严峻。据此,提出一系列确保粮食安全的对策与建议。     

基于遥感的安顺夜郎湖植被干旱响应特征

根据多年的气象资料和K干旱指数,分析了夜郎湖区域气候变化特征及其干旱背景,运用干旱年份（2009年11月—2010年3月）的4景Landsat卫星遥感数据计算了区域的归一化植被指数（NDVI）和修正的归一化水体指数（MNDWI）,重点分析了夜郎湖植被对干旱事件的响应特征,并探讨了极端干旱事件对湖泊生态系统的影响。结果表明：（1）夜郎湖水库及其周边地区表现出变冷变干的气候特征,1995—2012年间气温呈显著变冷的趋势（R²=0.54,P<0.05）,而年降水量表现出波动下降的趋势（R²=0.42,P<0.05）。2009年是夜郎湖自1995年以来降水相对稀少,同时也是干旱最为严重的年份（K<0.6）。（2）当水库的K干旱指数小于0.4（特旱）时,NDVI和植被面积呈显著下降的趋势即表现出大范围的缺水性死亡,干旱开始时水库对周边植被具有一定的调节作用,基本维持原有水平,之后水库调节能力下降,植被生长受到极度抑制,出现大范围的死亡。而水库水面因受到蒸发量增大与降水量减少的影响,水分逐渐丧失,面积呈逐渐递减的特征。（3）湖泊生态系统在面对特大干旱时植被的应对能力相对较差,地表水极其缺乏,植物根系无法获得维持其生存的水分,随着干旱程度的加深而大面积死亡。     

1961—2017年华北地区降水气候特征分析

基于华北地区1961—2017年的均一化降水数据,从降水量、降水强度、降水日数和降水量贡献率等方面揭示了华北地区降水的气候特征。结果表明:1961—2017年华北地区年降水量以3.2 mm/10a的速率减少,其主要原因是夏季降水的减少。空间上,降水量大值区的降水趋势变化呈减少特征;降水强度呈增大趋势,降水的时间分布更加集中;小雨、暴雨和大暴雨及以上量级降水日数和贡献率呈减小趋势,而中雨和大雨则有所增加;分析各等级降水对华北地区空间分布的贡献率,小雨事件对华北地区西部降水的贡献最主要,大雨、暴雨和大暴雨对华北东南部地区降水量的贡献最为主要,这进一步解释了小雨、暴雨和大暴雨及以上量级降水量的减少造成了华北地区西部和东南部地区降水总量的下降。华北地区降水气候特征研究可为区域气候变化以及暴雨、干旱等灾害应对提供科学支撑。     

1960—2017年太湖流域不同等级降水时空特征

基于太湖流域1960—2017年逐日降水数据,运用Mann-Kendall非参数检验法、R/S分析等方法,分析太湖流域不同等级降水的时空变化特征,并探讨了不同等级降水对年降水的影响。结果表明：1）近60年来,流域小雨发生率最高,为73.55%;年总降水量中,中雨量所占比例最大,为32.05%。小雨发生率呈显著减少趋势,暴雨贡献率呈显著增加趋势。2）太湖流域大雨、暴雨的降水量和降水日数都呈显著增加,小雨日数显著减少,小雨强度、年总降水强度显著增强。3）不同等级降水变化趋势的空间分布存在明显差异。小雨日数与年总降水日数,以及小雨强度与年总降水强度的变化趋势空间格局相一致。中雨日数、大雨日数、暴雨日数变化趋势的空间分布与其对应的降水量变化趋势的空间格局相似。4）R/S分析结果显示,小雨、暴雨、年总降水相关指标（小雨量除外）都表现出较强的持续性,未来变化趋势与过去相一致。5）近60年来,太湖流域年总降水量、降水日数、年总降水强度的变化,分别受中雨量、小雨日数、暴雨量的影响较大。在旱年流域年降水量偏少受大雨量减少的影响较大,而涝年年降水量偏多受暴雨增加的影响较大。     

近50 a中国大陆无雨日的时空变化特征分析

利用中国大陆678个台站1958-2007年的50 a逐日降水资料,分析了年、季无雨日和不同干旱程度持续性无雨日的时空特征和气候变化.结果表明:我国无雨日的空间差异很大,局地无雨日变化受大地形影响明显,无雨日高值区在南疆盆地.低值区在四川盆地,年均最大持续无雨日在南疆高于130 d,四川盆地则少于15 d.近50 a无...     

辽宁省夏季降水量和极端雨量日时空变化特征分析

根据辽宁省23个气象站点1960-2014年的逐日降水量资料,运用线性倾向估计、滑动平均、累积距平、小波分析以及普通克里金空间插值等方法对辽宁省夏季降水量和极端雨量日进行时空变化分析。结果表明：55a来辽宁省夏季降水量整体呈现下降趋势,但降水强度正逐年增大,1984年、1992年和2010年降水趋势回升明显,夏季降水量的变化存在38a左右的主周期和22a左右的次周期。空间分布表现为由辽东南向辽西北逐渐减少;持续干旱天数呈现出显著的增大趋势,大雨日呈现不明显的减少趋势,暴雨和大暴雨日都有不明显的增大趋势。极端雨量日4项指标周期变化具有一致性特征,都在35~40a的时间尺度上存在明显的周期变化。大雨、暴雨、大暴雨在空间分布上具有一致性特征,极端雨量日4项指标的变化倾向率在东北西南方向都存在不同程度的条带性高低交替变化的特征。     

西北地区5—9月极端干期长度异常的气候特征

利用西北地区107个测站1960—2004年逐日降水资料,统计5—9月连续无雨日数 (日降水量小于0.1 mm),得到西北地区5—9月的逐年极端干期长度,在此基础上分析了极端干期长度的基本时空分布特征;对资料标准化后进行经验正交展开（EOF）和旋转经验正交展开（REOF）,研究其异常的空间结构及时间演变规律;并利用小波分析方法,分析了极端干期的周期性及突变的时间。结果表明：西北地区极端干期长度的气候平均分布与海拔高度及地理位置有较大的关系。西北地区极端干期长度异常在空间上主要表现为整体一致型,其次表现为东西相反的变化趋势。旋转载荷向量场（RLV）反映出极端干期长度的5个异常气候区：高原东北区,南疆区,青海区,北疆区和西北东南区。5个异常区极端干期长度均存在较明显的2~3 a高频振荡;其次西北东南区存在明显的16 a低频变化周期,而其他各区存在明显的8~11 a低频变化周期。新疆及青藏高原20世纪80年代后极端干期有缩短之趋势。高原东北区,青海区,北疆区的极端干期长度的分布有两个突变点;南疆区、西北东南区则各有一突变点。     

淮河流域降水过程时空特征及其对ENSO影响的响应研究

基于淮河流域35个站点1961~2008年日降水资料,从成因角度研究不同厄尔尼诺-南方涛动事件（ENSO）事件对流域降水过程时空演变特征的影响。研究表明：① 流域降水过程出现沂沭泗河水系变干、淮河水系降水量缓慢增大的特征。② CPW年,年最长连续降水日数、年最长连续降水量的距平变化幅度大且为负值;EPC年,年最长连续无降水日数较常年明显增多;EPW年,连续降水日数变长、连续降水量减少。③ ENSO对流域强降水影响较大,在CPW和EPW年淮河水系暴雨、大雨日数较常年多,而沂沭泗河水系暴雨、大雨日数比常年少;EPC年与此相反。④ ENSO对连续4 d以上降水影响显著,其中EPC年影响最大。     

西藏高原汛期降水日数和强度的时空演变特征

利用西藏高原38个气象站自建站以来至2007年的逐日降水资料,分析了西藏高原汛期不同等级降水日数和降水强度的时空演变特征及其对旱涝的影响。结果表明：西藏降水日数和小雨日数呈现北增南减的趋势,中雨日数在雅鲁藏布江中下游、昌都地区东南部一线增加。1961-2007年总降水日数的减少主要体现在小雨日数下降和贡献率减少,而中雨的日数和贡献率增加;降水强度表现出一定的增加趋势,体现为小雨和大雨强度的增加。20世纪80年代前多小雨,80年代至90年代多中雨以上强度的降水,21世纪前7年多小雨,而大雨主要在90年代对降水量的贡献率较大。西藏高原降水有向不均衡、极端化发展的趋势,这对西藏高原旱涝灾害的发生具有重要的影响。     

中国现代干旱灾害的时空特征*

本文提出了一个考虑前期降水短缺影响的干旱指数。利用1951-1991年逐月全国160个站的降水资料划分干旱等级,分析了我国干旱,包括多旱、重旱和持续干旱的区域分布,指出我国主要有四大干旱中心;分析了干旱随时间的变化,发现全国及多数区域的现代干旱存在着线性增长的趋势。最后利用全国干旱受灾和成灾面积讨论了干旱的影响,指出全国近代干旱受灾和成灾面积存在着三个高值期,且总体线性增长趋势也很明显。