气象干旱指数在东北春玉米干旱监测中的改进

利用土壤相对湿度数据和县级春玉米单产数据,在气象干旱指数SWAP（standardized weighted average of precipitation）的基础上,研究我国东北地区春玉米受干旱影响的界限指标,结果表明:SWAP在春玉米播种-出苗期低于-0.9,出苗-拔节期低于-1.0,拔节-抽穗期低于-1.2,抽穗-乳熟期低于-0.7时,土壤相对湿度偏低,即气象干旱一般为中旱时,不利于春玉米生长。以此构建春玉米干旱指数,对比我国东北地区春玉米干旱指数与省级农作物干旱受灾面积的关系,发现两者相关关系显著,尤其在典型干旱年份,两者对应关系更好,说明构建的东北地区春玉米干旱指数能够较好地反映干旱对春玉米的实际影响。利用东北地区县级春玉米单产数据对春玉米干旱指数进行等级划分,划分结果可为东北地区春玉米防旱减灾和安全生产提供参考。     

多时间尺度SPI在安徽省气象干旱监测中的适用性研究

基于安徽省81个气象站1961—2017年逐日降水数据及土壤墒情和干旱灾情资料,从诊断干旱日数年际变化、季节演变、空间分布、频率分布、典型干旱过程演变及与土壤墒情、干旱灾情的相关性等方面,研究6种时间尺度SPI在安徽省气象干旱监测效果。结果表明:不同时间尺度SPI在干旱监测中差异明显,6种时间尺度SPI对于干旱日数年际变化、不同等级干旱频率分布具有较好的监测效果,但对于干旱日数季节演变和空间差异性诊断与实况存在偏差;从典型干旱过程诊断来看,时间尺度越短,降水权重越大(例如SPI30、SPI60),SPI监测曲线对降水的响应越敏感,而SPI150、SPI180等时间尺度长的SPI对降水的响应又过于"迟钝";从与土壤墒情的相关性来看,时间尺度短的SPI30与10 cm表层土壤墒情相关性最好,相关系数达0.91,时间尺度长的SPI180与50 cm深层土壤墒情相关性较好;在各时间尺度SPI与年降水量的负相关及与干旱灾情的正相关方面,相关系数随着时间尺度的增长均先增后减,时间尺度适中的SPI120相关性最好。总体来看,不同时间尺度SPI代表不同含义,针对不同时间尺度的气象干旱应采用不同时间尺度的SPI进行监测评估。     

内蒙古典型草原区域Palmer气象干旱指数适用性分析

本研究选取我国内蒙古典型草原下垫面区域,进行PDSI在半干旱半湿润典型草原下垫面下的适用性分析。从各单点PDSI结果与区域平均PDSI的相关性结果以及PDSI与降水距平百分率、标准化降水蒸散指数、归一化植被指数以及实际干旱记载对比分析可以看出,PDSI结果与其余各干旱指标对比分析结果无论在时间趋势的一致性还是空间分布的吻合程度方面均很好的对应,说明PDSI在典型草原下垫面区域具有较好适用性,能很好反映此类下垫面状况下的干湿状况;同时,PDSI在指示频繁交替的旱涝时存在时间滞后性。研究结果可为PDSI在类似区域的精细化应用及在其余下垫面状况下的适用性分析提供参考。     

西南地区农业旱情的气象干旱指数适应性研究

利用西南地区60站1961—2011年的日平均气温、降水量资料求得半年尺度的气象干旱指数值,包括帕尔默干旱指数、标准化降水干旱指数、Z指数、降水距平百分率指数。采用超前相关、相似和技巧评分两种计算方法检测与西南地区农业灾情最适宜的气象干旱指数。基于最适宜的干旱指数,给出西南地区农业干旱灾害可能发生的风险分布。结果表明:Z指数定义的冬半年气象干旱对西南地区农业旱情的指示性较其他3种气象干旱指标更优。冬半年Z指数小于等于-0.84时引发的西南地区农业干旱灾害成灾率大于8%的风险平均达0.53,农业干旱绝收率大于5%的风险平均达0.37,风险最大地区位于贵州西北部。结论有助于深入认识气象干旱指数与农业干旱灾情的联系,对于西南地区农业干旱的检测预测有一定的应用价值。     

气象干旱指标在内蒙古干旱监测评估中的应用

对在内蒙古气候中心干旱监测评估业务中经常使用的降水量距平百分率、土壤相对湿度干旱指数、综合气象干旱指数三种气象干旱指标进行详细介绍和适用性分析。并对三种气象干旱指标的监测结果进行对比分析,结果认为综合气象干旱指数指标能较确切反映出干旱程度,尤其在对干旱过程的跟踪方面具有明显的优势。降水量距平百分率指标反映干旱程度较轻,土壤相对湿度指标反映干旱程度比较敏感。     

内蒙古典型草原实际蒸散变化及其气象因素分析

蒸散发作为水分平衡的重要组成部分,其变化对于生态和水文具有重要的影响。文章依托锡林郭勒牧业气象试验站,利用大型称重式蒸渗仪的观测数据,分析了2006—2021年典型草原蒸散发的变化特征及其影响因素。结果表明：16年间典型草原年蒸散发总量呈现微弱下降趋势;典型草原蒸散发的变化特征与天然牧草生长进程一致,高蒸散期出现在天然牧草生育旺期;在草地生长季内,生长中期的总蒸散量和日蒸散量最大,生长初期的最小;相对湿度、气温和降水是影响典型草原蒸散发的主要气象因子。     

气象干旱综合监测指数在安徽省的适用性分析

利用1981—2016年安徽省77站日降水量、平均气温和土壤墒情资料,通过相关分析和主成分分析方法构建了该区域旱季(10月至次年3月)、涝季(4-9月)气象干旱综合指数MCI_anhui,从频率分布、干旱日数演变、不合理跳跃次数及代表站典型干旱过程等方面,对4种气象干旱指数在安徽省的适用性展开对比分析。结果表明:MCI_anhui在反映较重等级气象干旱时优于其他指数,能很好地诊断出安徽历史上典型大旱年;基于该指数的干旱日数时空演变表现为沿淮北夏旱和春末旱最多,江淮之间春末夏初旱情最多,沿江江南秋旱最多;36年所有干旱过程中不合理跳跃次数不足10次,就典型干旱过程中对降水反应的敏感性而言,它在表现干旱缓慢发展的特征时优于其他指数,不合理波动较少,且干旱后期缓和或解除过程中也不如其他指数过于敏感。综合来看,MCI_anhui对干旱过程具有较好的识别与诊断能力,在安徽省适用性良好。     

呼伦贝尔市新旧综合气象干旱指数应用对比

利用呼伦贝尔市4个气象台站1972—2013年逐日气象观测资料,计算逐日新的综合气象干旱指数MCI与旧的综合气象干旱指数CI,并对比两种干旱指数统计出的干旱日数、干旱强度,以及根据相应标准统计出的干旱过程和与实际干旱发生情况的吻合程度,分析新旧指数的优劣。结果表明,由于CI没有区分逐日降水量在指数中的权重,从而造成其跳变要多于MCI,而且MCI引入了近150天降水量的SPI并区分了冬、夏半年的权重值,避免了干旱指数对呼伦贝尔市冬季、初春干旱评价过重的问题。结合呼伦贝尔市实际的气候特点和干旱灾害发生实况,MCI更符合实际,适合业务应用。     

CI和MCI干旱指数在宁夏的适应性对比

利用1981—2017年宁夏18个气象站逐日降水量、平均气温等资料以及各县市灾情和年度气候影响评估报告,以CI和MCI为干旱监测指标,从干旱日数、干旱强度、典型干旱事件3方面,对比分析2种干旱指数在宁夏气象干旱监测中的差异,探讨其适用性.结果表明:近36 a来,CI和MCI监测的宁夏中旱及以上等级干旱日数的年变化趋势一...     

四种气象干旱指数在新疆区域适用性研究

利用降水量距平百分率(PA)、标准化降水蒸散指数(SPEI)、自适应帕默尔干旱指数(scPDSI)和气象干旱综合指数(MCI)四种气象干旱指数,进行变化趋势、相关性和干旱频率的分析,并与历史灾情进行对比,来研究1961—2020年新疆不同区域干旱指数适用性。结果表明,scPDSI和MCI指数显著上升,干旱程度呈减轻趋势,其干旱监测结果一致率高。PA指数变化趋势均平稳,但与其他三种干旱指数在全频域和高频域干旱监测结果一致率较好。SPEI指数在东疆和南疆东部区域显著下降,干旱程度呈加重趋势,与其它三种指数低频域干旱监测结果存在显著负相关。干旱频率分析结果显示,PA指数的特旱等级判定存在异常情况,特别是南疆和东疆。与历史灾情对比结果显示,MCI指数是对干旱灾害反映最好的。总体上,MCI指数在新疆地区的适用性要优于其它三种干旱指数。近60年来,全疆不同区域的MCI指数均呈上升趋势,各区域的干旱程度均有所减轻。空间上,新疆西北部发生干旱显著比南疆和东疆区域概率大。全疆不同区域在1962—1967年、1974—1977年、1989—1991年、1997年、2020年均发生干旱,并且主要集中在春夏两季较多,其中北疆西部和伊犁河谷区域易出现干旱灾情。     

不同时间尺度下气象旱涝强度评估指数

基于逐日气象干旱指数,构建了可以反映某一时段内气象旱涝强度的标准化阶段气象旱涝强度指数 (staged meteorological drought intensity index, I_SD) 和阶段气象旱涝时间分布状态的标准化阶段气象旱涝空间分布差异指数 (staged meteorological drought discrepancy index, I_SDD)。以构建昆明月尺度的I_SD和I_SDD为例说明了阶段气象旱涝指数的构建方法,通过对不同时段降水距平百分率、I_SD, I_SDD和标准降水指数 (standardized precipitation index, I_SP) 的对比分析,结合降水及逐日气象干旱指数 (multi-scale standardized precipitation index, I_MSP) 的演变,验证了I_SD和I_SDD的有效性。对于任一站点的不同时间尺度,两个指数可以在日尺度到年尺度乃至更大的时间尺度上进行计算,通过Boltzmann函数来构建I_SD和I_SDD的方法具有很好的拓展应用性,其他气象干旱指数也可以采用该方法来构建阶段干旱指数。     

基于综合气象干旱指数的中国干旱变化趋势研究

基于中国606个地面台站1951～2008年的逐日降水量和气温资料,采用综合气象干旱指数CI统计分析了中国全国及十大江河流域近60年的干旱变化趋势。结果表明,近60年来,从整体来看,中国干旱面积呈现出弱的增加趋势。干旱持续时间长的几个中心分别位于北方的辽河流域西部、黄河流域东部、海河流域、西南诸河流域东南部等地,最长持续时间可达4个月以上;北方江河流域干旱面积一般表现出增加趋势,其中松花江流域、辽河流域、海河流域干旱面积出现显著的增加趋势,辽河流域、海河流域、黄河流域在20世纪90年代中后期至21世纪前期连续数年出现大范围干旱,南方大多数江河流域干旱面积的变化趋势不明显,只有西南诸河流域有显著的减少趋势。     

冬小麦冬季干旱时段灌溉气象适宜指数研究

对1955-2010年宿州市冬季降水量和气温变化的数理统计分析结果表明：宿州市冬小麦冬季仍处于缓慢生长状态,特别是在干旱和暖冬的双重影响下,冬季麦田一般需要灌溉一次。在此基础上,采用德尔菲法（Delphi technique）,确定了影响冬季麦田实施灌溉的降水、日最低气温和风速3个气象要素的各自的量化等级和影响灌溉适宜与否的权重系数,给出了冬季干旱时段灌溉气象适宜指数概念和计算模型,再结合天气预报产品的释用方法,得到了冬小麦冬季干旱时段灌溉农用天气预报产品。经实例应用,可适应对外发布冬季麦田灌溉农用天气产品的需要。     

北疆绿洲农业区气象干旱指数的确定及干旱特征分析

气象干旱指数是衡量农业干旱程度的指标之一。选取降水距平百分率PA、标准化降水指数SPI、标准化降水蒸散指数SPEI、通过SPI和SPEI构建的综合指数nSPEI（新的标准化降水蒸散指数）四种干旱指数,利用北疆绿洲农业区1961－2020年的气象数据,进行相关性、回归拟合、不同等级干旱频率分布等方面的对比,优选出对旱情描述更符合实际的干旱指数,并进而分析研究区的干旱变化特征。结果表明：（1）PA的干旱标准低估了干旱程度,SPI对温度上升引起的干旱加剧不敏感,SPEI计算蒸散发选用的Thornthwaite方法会高估温度对干旱的影响,nSPEI克服了SPI和SPEI的不足,对研究区的适用性最优。（2）近60年,研究区季尺度气象干旱随时间呈波动性变化特征,进入21世纪以来,春、夏季表现为湿－干变化,秋季表现为弱的干－湿变化,在干旱强度上,春、夏季由弱增强,秋季略减弱,在干旱范围上,以全局性干旱为主,春季局域性干旱增多,夏、秋季局域性干旱减少,在干旱频次上,春季特旱多,夏季重旱多,要注意相伴随的大风灾害和高温灾害,都会进一步加重农业旱情和灾情。     

内蒙古典型草原N2O研究刍议

利用中国科学院内蒙古草原生态定位研究站（ＩＭＧＥＲＳ）的气候、土壤、植被、土地利用方式和家畜等方面的资料,根据目前国际上Ｎ２Ｏ的研究进展,分析了内蒙古典型草原区影响Ｎ２Ｏ收支作用的可能控制因子,认为：（１）作为Ｎ２Ｏ主要来源的土壤,其理化性状,尤其是土壤温度、水分状况、土壤有机质和土壤结构等,是影响该地区Ｎ２Ｏ收支平衡的主要控制因子;（２）土地利用方式的改变对Ｎ２Ｏ的释放的影响还不十分清楚。草场农用与一定的耕作管理措施以及对天然草场的人为影响（割草、放牧等）是对Ｎ２Ｏ收支平衡影响的主要方面;（３）家畜排泄物,无论作为本地区的主要燃料,还是作为肥料,在典型草原区Ｎ２Ｏ的释放中起着不可忽视的作用。     

基于温度植被干旱指数（TVDI）的甘肃省农业干旱监测方法研究

改进温度植被干旱指数（Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI）并明确TVDI的农业干旱等级阈值,对提高TVDI指数监测农业干旱能力有重要意义。利用近19 a的MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectro-radiometer,MODIS)遥感数据,基于单时次和多时次方法构建NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)-LST(Land Surface Temperature,LST)、EVI(Enhanced Vegetation Index,EVI)-LST、RVI(Ratio Vegetation Index,RVI)-LST、SAVI(Soil-Adjusted Vegetation Index,SAVI)-LST等几种特征空间,讨论TVDI计算方法,分析TVDI在甘肃省农业干旱监测中的适用性,并明确甘肃省夏季TVDI农业干旱分级标准。结果表明：（1）基于多时次方法构建的SAVI-LST特征空间TVDI更适合甘肃省农业干旱监测,其对土壤相对湿度（...     

基于气候系统内在层次性的气象干旱指数研究

气候系统除了具有非线性/非平稳性,还有层次性,许多大小不一的时空尺度构成了多层次结构,不同层次的气候系统具有不同的可预报性和稳定性。对于一种气象干旱指数而言,主要考虑从某一时段(尺度)内降水、温度、土壤湿度等要素测量值来建立干旱指数。本文首先从气候系统的非线性/非平稳性和内在层次性出发,针对中国不同地区的区域气候及其变化特征,使用信息熵方法从降水观测资料中提取出区域降水的两个(均态和变化)本征尺度,提出一种基于区域气候系统层次性内在特征的气象干旱指数MSPI。以2011年长江中下游春季严重气象干旱的发生、发展、持续、缓解情况为例,对MSPI的干旱监测能力进行检验。发现MSPI对不同程度的干旱都有较好的表征能力,并且对于干旱过程也有较好的识别能力。从各方面综合考虑,MSPI是一种可以较好满足逐日气象干旱监测、检测需求的气象干旱指数。在实际应用中,气象干旱指数MSPI可以作为其他不同时间尺度上的各种干旱指数的有益补充。     

哈密地区气象干旱监测指数研究

应用Z指数方法和帕默尔气象干旱指数基本原理的优点,选取哈密地区6个代表站1961—2010年逐月降水量资料,分南、北两个区域建立区域修正帕默尔气象干旱指数,确定了区域旱涝等级的划分标准。以计算得到的干旱指数与历史旱情记录进行对比验证,并与Z指数、降水距平百分率干旱指数对比分析,结果表明该干旱指数对干旱的反应符合历史实际,较Z指数、降水距平百分率干旱指数更适合当地应用。在此基础上,对哈密地区修正帕默尔气象干旱指数与旱情的关系及干旱发生的特征作了更进一步分析。     

综合气象干旱指数修正及在西南地区的适用性

以我国西南地区为例,在用加权降水量 (W_AP) 改进标准化降水指数的基础上,对综合气象干旱指数 (I_C) 进行了修正,定义为I_CW。通过对比指数修正前后在干旱频率、年干旱强度和干旱发展过程中的不连续加重、以及与同期土壤湿度相关性的差异,分析了I_CW在修正后的改进效果及在西南地区的适用性。结果表明:修正前后的综合气象干旱指数在多年干旱频率和年干旱强度两方面没有显著差异,但I_CW减少了干旱发展过程中的不连续加重现象,且与同期土壤湿度有更好的相关性,即I_CW比I_C更加接近实际干旱的演变规律,I_CW比I_C更适合在西南地区实时干旱监测业务中使用。然而,由于该研究未对I_C中的相对湿润度指数进行修正,而相对湿润度指数的突变同样可以导致不连续加重的出现,因此,I_CW只是在一定程度上减少了不连续加重的影响。