基于SPEI的广东省近50 a干旱时空特征

了解广东省干旱特征对于减少旱灾损失具有重要意义。基于1971—2020年广东省86个国家气象观测站逐月降水量和气温资料,计算不同时间尺度的标准降水蒸散指数（standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI）,利用Mann-Kendall趋势检验、经验正交函数（empirical orthogonal function,EOF）以及极点对称模态分解（extreme-point symmetric mode decomposition,ESMD）等方法,分析近50 a广东省干旱时空变化特征。结果表明：广东省年尺度SPEI整体呈较明显下降趋势,即干旱化趋势,四季也呈干旱化趋势,但并不明显。广东省干旱发生频率较高,但强度较低。EOF第一模态反映广东省存在一致变旱或变涝特征,其与赤道太平洋中东部海表温度关系更为密切,时间系数反映出广东省整体呈干旱化趋势;第二模态与西太平洋副热带高压关系较为密切;第三模态则与海陆差异有明显关联。ESMD分析表明广东省平均年尺度SPEI在年际上以3.1 a周期振荡为主,在年代际上以12.5 a周期振荡为...     

基于SPEI的甘南高原气象干旱变化特征

干旱灾害是甘南高原发生最频繁的气象灾害之一,严重影响该地区农牧业生产和生态环境安全。利用1973—2022年甘南高原及周边31个气象观测站逐月降水和气温观测数据,选取标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）表征气象干旱,采用Mann-Kendall检验和Sen’s slope估计方法,研究甘南高原年、季尺度的干旱时空分布及变化特征。结果表明：近50 a来,甘南高原年SPEI呈显著减小趋势,全域整体趋向干旱化,1986年为突变年。干旱变化趋势存在季节差异,夏、秋季呈干旱加剧趋势,春、冬季则相反。年和季SPEI变化趋势存在空间差异性,年和秋季全域呈干旱化趋势;夏季甘南高原中东部呈干旱加剧趋势,春季与夏季相似,但春季干旱加重区域和干旱化程度明显小于夏季;冬季整体呈干旱减轻趋势。甘南高原年和季节尺度不同等级干旱发生频率有明显的空间差异,高原中东部轻旱频发,高原南部中旱和重旱高发,特旱各区域发生频率均较低;高原西部干旱发生频率总体小于高原中东部。     

关于我国北方干旱化及其转折性变化

过去半个世纪,中国经历了北方的"西湿东干"和东部的"南涝北旱"的降水分布格局。近十几年来,这种降水长期变化的分布格局是维持还是发生了变化?针对这个问题,本文基于年降水观测数据、自矫正的帕尔默干旱指数scPDSI、地表湿润指数SWI及GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）卫星数据反演的陆地水储量（TWS）对中国区域干旱化问题进行了再分析。结果表明,近16年（2001~2016年）,中国东部地区（100°E以东）"南涝北旱"的格局正在发生显著的变化,长江上中游及江淮流域已转为显著的干旱化趋势,而华北地区的降水已转为增加趋势,东部"南旱北涝"的格局基本形成;北方过去的"西湿东干"也转变为"西干东湿"的空间分布特征。显然,中国区域的降水格局在2001年后发生了明显的年代尺度转折性变化,两种常用干旱指数scPDSI和SWI的分析也证明了这一点。但GRACE的陆地水储量（TWS）的分析却显示,最近16年来,中国东部"南涝北旱"的格局仍未发生变化,北方大部分地区仍然处于干旱化的时段,且有加剧的趋势,其原因有待于进一步研究。     

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。     

NCEP/NCAR再分析资料中南北半球大气质量交换的特征研究

采用珠江流域1954～2003年51站的月降水资料,利用主分量分析方法,研究珠江流域4～9月降水的空间分布特征.分析结果表明:珠江流域4～9月平均降水量在600～1 900 mm之间,最大中心在广东阳江附近,自东南向西北逐渐减小;其标准差分布基本上是从东向西减小,最大变率中心仍然在广东阳江附近.珠江流域4～9月降水存在5种主要分布型态:全区涝(旱)型、南涝(旱)北旱(涝)型、东涝(旱)西旱(涝)型、东西涝(旱)中部旱(涝)型、南和北旱(涝)中部涝(旱).珠江流域出现全区性涝(旱)和南旱(涝)北涝(旱)的分布型态较多,占总年数的64%.珠江流域夏半年降水场在1983～1992年呈较显著的全区偏旱分布;在1967～1971年前后东涝西旱的分布较显著;在1979年前后中部涝东西旱分布较明显.在1985～1986年前后有南北部涝中部旱分布特征.南涝北旱和南旱北涝分布交错出现,没有明显的集中分布期.     

珠江流域4～9月降水空间分布特征和类型

采用珠江流域1954～2003年51站的月降水资料,利用主分量分析方法,研究珠江流域4～9月降水的空间分布特征。分析结果表明：珠江流域4～9月平均降水量在600～1900mm之间,最大中心在广东阳江附近,自东南向西北逐渐减小;其标准差分布基本上是从东向西减小,最大变率中心仍然在广东阳江附近。珠江流域4～9月降水存在5种主要分布型态：全区涝（旱）型、南涝（旱）北旱（涝）型、东涝（旱）西旱（涝）型、东西涝（旱）中部旱（涝）型、南和北旱（涝）中部涝（旱）。珠江流域出现全区性涝（旱）和南旱（涝）北涝（旱）的分布型态较多,占总年数的64％。珠江流域夏半年降水场在1983～1992年呈较显著的全区偏旱分布;在1967～1971年前后东涝西旱的分布较显著;在1979年前后中部涝东西旱分布较明显。在1985～1986年前后有南北部涝中部旱分布特征。南涝北旱和南旱北涝分布交错出现,没有明显的集中分布期。     

湖南省不同时间尺度SPI干旱特征研究

选取湖南省97个国家气象观测站1961—2016逐月降水资料,采用统计方法,构建了湖南省的月、季、年尺度的标准化降水指数(SPI),并利用SPI指数分析了湖南省不同时间尺度干旱特征。结果表明:湖南省多年平均年尺度干旱发生站次为30.7站,多年平均季尺度干旱发生站次为30.5站,多年平均月尺度干旱发生站次为30.7站,三者相差很小;无论是年尺度、季尺度还是月尺度的湖南省SPI干旱指数都存在较为明显的年代际变化,都存在明显的干—湿—干—湿变化;总体来说年、季、月尺度湖南省都可以分为全省一致旱涝分布型、南北反向旱涝分布型,且前两个模态解释方差超过60%,能够代表不同时间尺度干旱的主要空间分布特征;对比分析不同时间尺度下的典型干湿年,能够发现湖南省2002年为全省一致湿润年、1997年为北旱南涝年、1969年和1998年为北涝南旱年。研究结果能够为湖南干旱的防灾减灾提供依据。     

华南春季降水纬向非均匀分布及异常年大气环流特征分析

对1951—2007年华南地区18站春季（3—5月）降水进行EOF分析,发现华南春季降水的空间分布具有全区一致性、东西反位相、南北反位相及东北—西南反位相等特点。第二特征向量主要反映了华南春季降水的纬向非均匀分布特征,据此将华南春季降水型分为西涝东旱型和西旱东涝型,并利用NCEP再分析资料对春季降水的纬向分布异常年的大气环流背景特征进行了研究。结果发现：在西涝东旱年,华南西北部存在海平面气压场和高度场的正异常中心,有利于冷空气的南下,而该正异常中心的南部出现负异常,华南东部及其东部海面上呈现范围较大的气压场和高度场正异常,华南西部盛行东南风异常,华南东部存在东北风距平,风场和水汽输送场在华南西部表现为异常辐合,在华南东部表现为异常辐散,因此造成了华南西部降水的偏多和东部降水的偏少。同时,850 hPa涡度场、200 hPa散度场、850 hPa垂直速度场和1000 hPa温度场也均呈现出有利于华南西部降水增多和东部降水减少的环流形势。在西旱东涝年,情况基本相反。     

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.     

贵州夏季降水异常的区域特征

利用贵州省19个测站1951～2000年夏季逐月降水资料,计算了降水量的月平均（区域平均）标准化距平。并进行模糊聚类分析、经验正交函数分解（EOF）和小波分析,研究了贵州夏季降水异常的区域特征。结果表明,贵州夏季降水在近50 a中存在5个明显的气候段：20世纪50年代前期为多雨期;50年代中期到60年代前期为少雨期;60年代中后期为多雨期;70～80年代为少雨期;90年代以后进入多雨期;降水呈增多的趋势。全省一致性是贵州夏季降水的最主要特征,同时还存在区域差异。贵州夏季降水异常有5种空间分布型,即：全省旱（涝）型、东旱（涝）西涝（旱）型、南旱（涝）北涝（旱）型、中东旱（涝）西南涝（旱）型和西南旱（涝）其余涝（旱）型。各型降水具有多时间尺度振荡的特点,存在10～12 a、4～5 a、2～3 a的周期。     

江门市2003—2021年干旱特征分析

基于2003—2021年江门市6个国家气象观测站和17个区域自动气象站逐月降水和气温资料，应用标准降水蒸发指数(SPEI)分析该区域干旱时空特征。研究结果表明：(1)近19年来，江门市干旱整体有不明显的湿润趋势，年发生频率为31.6%,平均站次比为38.4%,平均强度值为0.7,发生干旱时，以全域性轻旱为主。空间分布上，干旱发生的频率较高，但强度较低且以轻旱为主。全市存在一致变旱或变涝的特征，易出现全域性的干旱或洪涝。(2)江门市除了夏季有微弱的干旱趋势外，其他季节都呈湿润趋势，冬季最为明显。各个季节干旱发生的频率都较高，发生干旱时覆盖的范围也较大，且多数为全域性或区域性干旱。各个季节的干旱强度也比较接近，都以轻旱为主。年尺度SPEI在江门地区的适用性表现优秀，能准确识别出5个干旱过程，但季节尺度SPEI适用性表现一般，仅识别出3个干旱过程。     

汉中干旱时空分布特征分析

基于1971—2015年汉中11个县区地面气象观测站逐日降水观测资料,以降水距平百分率为干旱划分标准,采用干旱频率、干旱站次比和干旱强度三个指标,分析了汉中地区年尺度和季尺度干旱时空变化特征。结果表明:汉中地区年尺度干旱频率东南部低,西北部高,并从东南部向西北部递增;季节尺度来看,各季干旱频率分布差异明显。年尺度干旱强度从1996年开始有较弱增强趋势,而干旱站次比有明显降低趋势,汉中地区干旱朝着小区域性中旱发展;季尺度干旱特征为春季和夏季干旱站次比有增加趋势,秋季和冬季有减少趋势,春季和夏季干旱范围逐渐扩大,秋季和冬季干旱范围逐渐减少;春季、夏季和秋季干旱强度基本为轻旱,冬季多为中旱,有时能达到重旱。     

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。     

青藏高原冬春雪深分布与中国夏季降水的关系

利用SSMR和SSM／I卫星遥感雪深反演资料,通过与高原测站雪深观测资料的对比分析,揭示了高原雪深的时空分布特征,在此基础上对积雪异常年中国夏季降水异常和大气环流进行了对比分析。结果表明,卫星遥感雪深资料可较真实反映出高原积雪的状况,并可反映出高原西部积雪的变化;高原冬、春季积雪EOF分解第1模态具有相同的空间分布,反映了高原冬、春季积雪分布具有相当的一致性,而春季积雪的第2模态则反映高原积雪的东西差异;冬、春季雪深EOF第1模态的时间序列与中国夏季降水的相关分析表明,大致以长江为界,我国东部地区呈现出南涝北旱的分布模态,春季高原东（西）部多（少）雪与东（西）部少（多）雪年的夏季,我国东部降水表现出长江以南（北）地区为大范围的降水偏多（少）。     

基于SPI的1961－2020年昌吉地区作物生长季气象干旱时空特征研究

基于昌吉地区7个气象站1961－2020年降水量资料，计算昌吉地区作物生长季标准化降水指数（SPI-7）。运用趋势分析法、M-K突变检验法和小波分析法探究了昌吉地区作物生长季SPI-7指数的年际和年代变化特征；在此基础上分析了作物生长季干旱的站次比和干旱强度的年际变化,并结合该区实际发生的旱灾对SPI进行了验证。结果表明：1961—2020年昌吉地区作物生长季标准化降水指数以0.08/10 a的速率呈微弱的正趋势（变湿），在年代变化趋势中呈现出变干-变湿-变干的变化波动, 1981年标准化降水指数由低到高突变；干旱强度呈增加趋势，干旱发生的区域面积有轻微减少的趋势；干旱强度在全区范围内主要为轻旱和中旱等级，并表现为全域性干旱和区域性干旱；空间分布上看干旱率最高区域在东部地区，轻旱主要集中在东部，中旱、重旱和特旱集中在西部地区，干旱强度大的区域大致分布在西部地区；在周期性变化方面，SPI指数存在着6年、9年、16年周期震荡；历史旱灾与SPI指数干旱评价结果吻合率较高，SPI指数在昌吉地区作物生长季的干旱监测与分析中具有较好的实用性。     

基于SPI的金沙江下游气象干旱时空分布特征及预测方法

基于金沙江下游地区30个气象观测站1960～2020年逐月降水数据,选用标准化降水指数（SPI）作为气象干旱指标,分析了该流域干旱在3个月和12个月时间尺度上的时空演变特征,并分别构建了流域南、北部旱涝的均生函数预测模型。结果表明：金沙江下游干旱主要表现为全域一致型和南北反相型两种模态。在3个月时间尺度上,干旱频次较高,范围较广,以轻旱为主;在12个月时间尺度上,干旱频次大幅降低,流域北部中旱及重旱的比例增加。年度干旱强度和范围均呈增加趋势。季节干旱强度除冬季为减弱趋势外,其他季节均呈增强趋势;秋季干旱范围表现为增加趋势,春季和冬季表现为减小趋势,夏季变化不明显。夏季干旱发生频次最高,且对年度干旱影响最大。均生函数预测模型可以较好地模拟和预测金沙江下游旱涝变化趋势,流域南部模拟效果优于北部,对极值的模拟效果更佳。     

1961—2017年辽宁省旱涝急转现象时空演变特征

利用1961-2017年辽宁省61个气象站逐月降水数据,以5-8月为研究时段建立旱涝急转指数（drought-flood abrupt alternation index,DFAI）序列,采用线性倾向法、趋势分析、阶段性分析、T检验、ArcGIS空间插值等方法对辽宁省降水集中期的旱涝急转现象进行时空特征分析。结果表明：1961-2017年辽宁省降水集中期DFAI总体以-0.7/（10 a）的速率下降,有13 a出现旱转涝,有19 a出现涝转旱;DFAI强度以0.1/（10 a）的速率略呈上升趋势。近57 a,辽宁省旱转涝多发生在20世纪60年代,涝转旱多发生在20世纪70年代和20世纪初之后,1989年出现了涝转旱的突变,发生频率呈增多趋势,1994年又出现旱转涝的突变,发生频率呈减少趋势。典型旱转涝年（2013年）,DFAI的高值区分布在中、西部地区;典型涝转旱年（2014年）,DFAI绝对值的高值区分布在东北部和中西部地区。DFAI变化率在空间分布上具有明显的中、北部增多,东、西部减少的趋势差异。     

基于Z指数的江西省旱涝指标与时空分布特征

利用1961—2020年江西省逐日降水资料,基于Z指数分析确定了适用于江西省的旱涝指标。运用M-K检验、小波分析和EOF等方法分析了江西省旱涝时空分布特征。结果表明,1961—2020年江西省降水量年际变化大,20世纪90年代出现突变,但未出现显著的持续增加或减少。江西省干旱、雨涝事件存在准20 a主周期,从90年代开始偏涝年份明显增多,且雨涝呈增强的趋势。江西省旱涝主要存在4种空间分布型,分别为全区型、北涝（旱）南旱（涝）型、西涝（旱）东旱（涝）型、中心涝（旱）南北旱（涝）型,累计贡献率为83.61％。Z指数作为表征江西省旱涝指标的方法具有一定的适用性。     

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。     

夏季南亚高压与川渝地区降水的关系研究

利用我国160个测站中川渝地区的代表站及NCEP/NCAR再分析资料,研究了盛夏川渝地区降水与南亚高压东西振荡关系及其可能产生的影响.结果表明:川渝降水变化存在与南亚高压相适应的时间尺度,即准5年尺度、准10年尺度.在准5年尺度上,20世纪90年代中期以前,南亚高压东西振荡表现的位相与盆地东部降水变化位相相反,与盆地西部降水变化呈正位相,90年代末期以后与川渝地区降水变化位相趋势一致,但与四川西部高原降水的位相关系对应不明显.在年代际尺度,川渝盆地东、西部和川西高原三地降水变化存在与南亚高压东西振荡相一致的位相,说明年代际尺度变化中,当南亚高压长期表现为东伸模态,川渝降水呈总体偏多趋势.同时,川渝地区的降水变化与100hPa上高压两侧及中低层四川上空风场变化有显著的遥相关,在"东涝西旱"年份,南亚高压16800 gpm线位于四川与重庆交界上空,在"西涝东旱"年份,南亚高压16800 gpm线位于湖北西部上空,在两地降水差异显著年,南亚高压东西振荡主要表现在川渝盆地上空摆动,用16800 gpm线定义的东西振荡指数对认识川渝地区降水异常有很好的指示意义.