区域干旱预警标准研究Ⅱ:区域旱涝强度等级划分及其在干旱预警中的应用研究

基于区域气象干旱指数的基本概念和构建方法,计算了中国11个一级气象地理区划的逐日标准化区域气象旱涝强度指数(Regional meteorological Drought Intensity Index,RDI)及标准化区域气象旱涝空间分布差异指数(Regional meteorological Drought variance Index,RDVI),并给出各区域的逐日标准化RDI的旱涝等级划分规则,进一步将区域逐日的RDI和RDVI指数综合使用,对区域气象干旱过程进行较好的分析和判断。通过分析区域RDI和RDVI指数逐日演变,将干旱预警分为三个等级,即红色预警(一级)、黄色预警(二级)和橙色预警(三级),对应于当前时刻的区域RDI指数达到"特别干"、"严重干"和"中等干"等级且未来一周气象干旱等级不会下降,给出了相应的RDVI指数的识别依据,研究了各级区域干旱预警标准,从气象干旱角度进行研究得到的气象干旱预警标准可以为干旱的监测、预警提供科学依据。     

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。     

我国单站旱涝指标确定和区域旱涝级别划分的研究

根据1951～1995年各月降水资料，在全国选取8个代表站，测试了3种单站旱涝指标，并作了相互比较，认为Z指数方法最优。在此基础上，以华北地区为例，选取80个站点，探讨了能反映区域旱涝时空分布和强度的区域旱涝指标以及旱涝等级。     

基于Copula函数的中国南方干旱风险特征研究

利用1961—2012年1710个地面气象台站观测的逐日降水资料,对中国大陆雨季特征进行了分析。结果表明,雨季最早到来的地方是藏东南、滇西北的横断山脉中西部地区;接着江南地区进入雨季;之后随着夏季风的爆发,全国大部分地区进入雨季。而雨季结束最早的地区在江南地区,较迟结束的地区在华西地区、南海地区,最迟是在新疆西北部地区。就雨季持续时间而言,华北地区和西藏西部及其与新疆南部相接的部分地区雨季持续时间最短,横断山脉中西部地区、华西地区和南海地区雨季较长。通过对多年平均逐候降水进行经验正交函数(EOF)分解,能较好地将主要的降水季节演变特征分离出来,分析发现,第1、第2和第3模态分别反映了夏季、春季和秋季降水为主要特征的降水空间结构。     

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。     

基于SPI指数的粤东北地区旱涝变化特征分析

基于近55年粤东北12个国家气象站逐月降水量资料,通过计算标准化降水指数(SPI),并利用小波分析、相关性分析等方法,探讨了粤东北旱涝的时间变化、周期变化和空间分异特征.结果表明:粤东北旱涝事件出现频率高,不同时间尺度旱涝事件出现的平均频率为58.92％.季节尺度上,夏秋季出现洪涝事件频率较春冬季高,春冬季出现干旱事件...     

基于SPEI指数的华南春季旱涝时空特征

基于1961-2016年逐年华南春季SPEI指数,采用滑动t检验、Morlet小波分析、EOF分解等方法,讨论华南春季旱涝时空变化特征.结果表明:(1)华南春季在20世纪60年代处于干旱期,70年代至90年代初处于雨涝期,90年代初至21世纪初出现大幅度旱涝转换,以后又进入干旱期.华南春季1983年以前呈现趋湿润化;在...     

干旱的定量化:干旱指数的评价

讨论气象、农业和水文干旱强度的各种客观定量指数。依照6个权重评价标准(普适性、实用性、易理解性、理论性、时效性和无量纲性),对每一种干旱形式的指数进行了评价。计算了俄勒冈州两个气候区24个水年(1976～1999)的一些最优的干旱指数。研究结果认为,描述气象干旱、水文干旱和农业干旱最有价值的指数分别是降水成数、总缺水量和计算土壤水分。     

基于区域自动气象站观测资料的农业气象旱涝监测判定方法研究

进入21世纪后贵州地区降水极端事件频发,旱涝灾害不仅对农业生产、农民收入造成了严重影响,而且对旱涝的监测评判也成为气象服务中的难题。该文以贵州省阳河下游地区的岑巩县为例,基于区域自动气象站观测资料开展旱涝监测判定方法研究,建立了旱涝监测判定方程和指标,并计算了岑巩县气象站1971—2013年共43 a夏季逐侯旱涝指数和岑巩县11个乡镇2013年夏季逐侯旱涝指数。结果表明:1基于区域自动气象观测站观测资料构建的区域夏季旱涝指数能较好地反映岑巩夏季旱涝变化,作为贵州特殊地形下的夏季旱涝监测判定指标是比较合理的;2岑巩县夏季旱涝有明显的侯际变化特征,并且旱涝的侯际变化与西北太平洋副热带高压季节性北跳和西风槽活动有密切关系。     

西北地区气象干旱监测指数的研究和应用

为了更有效地监测西北地区干旱,综合西北地区广泛应用的Z指数方法和帕默尔气象干旱指数基本原理的优点,选取西北地区138个代表站1961—2000年40年逐月降水量资料,分东、西两片分别建立了西北地区东部和西部的单站气象干旱监测指数。在此基础上建立了区域干旱指数,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了对比验证,并对计算结果做了进一步的统计分析。结果表明:干旱指数对西北地区旱情的反映符合历史实际;西北地区东部近几十年来干旱发生的次数和强度较西部更重;从长期演变趋势看,西北地区东部干旱发生频率呈现出上升的趋势,尤其是1990年代中期后上升趋势更为明显,而西北地区西部则呈现下降趋势;西北地区东部3、4、5、6月份的区域干旱均具有5～10年的周期,而西北地区西部区域干旱的周期性不明显。这些指数的建立,将为更好地开展西北地区的干旱监测、诊断业务提供气象意义明显且应用简便的气象干旱指数。     

广西春夏季旱涝的等级划分及时空分布特征分析

利用广西80多个站点1961～2006年的逐月降水资料,采用Z指数定义方法,对广西春夏季的旱涝进行等级划分.利用经验正交函数(EOF)分析方法对春夏季旱涝等级的时空分布进行研究,给出了四个旱涝典型场的分布特征.分析结果表明:全区性偏涝或偏旱是春夏季早涝分布的最主要型态;春季和夏季的前4种分布形态都通过了显著性检验,两个季度的第一、第二分布形态都是全区一致型和南北反向型;春季近5年时间系数多为正值,说明近年来全区春季表现为偏旱;1990年以后,夏季第一特征向量时间系数只有3年为正值,其余均为负值,说明近16年广西夏季降水较多,以偏涝为主,年代际变化也较明显.     

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。     

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。     

海南省芒果寒害气象指数保险费率厘定及保险合同设计研究

寒害严重影响和制约海南芒果种植业的发展,芒果寒害气象指数保险费率的厘定及其合同设计对于转移灾害风险、减少农民损失、促进海南经济发展具有重大意义。利用海南省18个市(县)1990-2010年的芒果产量数据和1961-2010年的气象数据,基于极值理论构建产量风险分布模型,厘定了各市(县)的纯保险费率及其空间分布。结果表明:纯保险费率高值区主要分布在中部山区的五指山、琼中和白沙,以及北部的澄迈,其中白沙最高,这些地区芒果寒害风险较高,且种植技术或防灾减灾能力较差,建议采用高免赔额费率;纯保险费率低值区主要分布在南部和东部,其中南部三亚和陵水无寒害,其他市(县)寒害风险较低,建议实行低免赔额费率。同时,设计了基于不同免赔额的保险产品及合同,可为海南建立和完善芒果政策性农业保险方案提供技术支撑。     

基于CI指数的昔年地区1961-2012年春季干旱分布特征

_{选用1961-2012年西南片区(四川、贵州、云南和重庆市)90个地面气象观测台站的逐日降水、日平均气温的实测气象要素资料,运用综合气象干旱指数(CI) 来统计分析近52年来西南春季干旱的时空变化特征。研究得出：西南地区干旱主要发生在春季和冬季,其中春季干旱的频次最高,而冬季的干旱强度最强,春季干旱的频次和强度均为3级干旱(中旱)较偏多偏强;春季干旱的频次和强度均为略有下降趋势;年代距平均在20世纪60至80年代的为正,而后为负;频次在1980年左右有个突变,而强度在1981年左右有突变;频次主要在21世纪初之前具有8a的年际周期变化,有明显的缩短趋势,强度主要具有8a的年际周期变化和12a的年代际周期,也均具有明显缩短的趋势;频次和强度指数均在云南中部、贵州东部和四川西北部边缘有3个明显的高值中心,而四川南部和重庆东北部为低值中心。}     

基于标准化降水指数的近51a山东临沂市旱涝时空特征

基于1961—2011年临沂市10个气象观测站的逐月降水数据,采用标准化降水指数（SPI）,分析了临沂市旱涝时空分布特征。结果表明：临沂市旱涝变化具有阶段性特征,1960年代初中期和1970年代初中期,雨涝频繁;1960年代中后期和1970年代中后期及整个1980年代,干旱频繁;1990年代到21世纪初早期旱涝交替发生,2003年以后以雨涝为主。冬春季干旱呈弱的减轻趋势,秋旱呈弱加剧趋势,夏季旱涝变化趋势不明显。北部山区、西部丘陵、南部平原的旱涝变化总体上具有相对一致的趋势,但在1960年代中期、1980年代中期、21世纪初早期西部丘陵的旱涝变化幅度较其他2个区域要大。全市旱涝变率在21世纪初早期最大,1970年代中后期最小,3个区域的变率总体上表现出与全市大致相同的趋势,2004年以后南部平原旱涝变率持续增大。     

基于CI指数的河南省近40a干旱特征分析

基于河南省113个气象站1970～2007实测气象资料,利用气象干旱综合指数对河南省近40 a的干旱特征进行了统计分析.首先计算了历史逐日的CI指数,统计近40 a各站点出现的干旱过程、各时段的干旱事件,在此基础上统计了河南省历年各地区干旱发生的频率、覆盖范围,分析了干旱发生范围的年际变化和不同强度干旱的空间分布特征.分析结果表明:河南省伏旱发生频率最高为63.6%,冬季干旱发生频率最低为48.8%,春旱和秋旱发生频率相近,分别为55.4%和56.9%;全省大范围干旱发生的年份春季和秋季较多分别有9 a,冬季最少只有5 a;春季豫北各等级干旱发生天数均较高,夏季和秋季全省易发生大范围轻旱,重旱发生较少,冬季轻旱和中旱呈显著的纬向分布,南少北多,和降水的分布有较好的负相关性.     

陕西苹果干旱指数研究及基于县域单元的苹果干旱风险分布

为了有效利用气候资源,趋利避害,合理规划和发展陕西苹果产业,促进县域苹果种植布局优化和健康、可持续生产,结合陕西省苹果种植区地理、气候的实际特征,计算和分析了代表不同气候类型的4个代表县的苹果各生育期的干旱指数;并对4个代表县进行了分生育期的苹果干旱风险分布分析。结果显示:萌芽—幼果期是陕西苹果全生育期旱情最重时段,其次是果实膨大期和着色—成熟期,再次是越冬期;延安果区苹果全生育期的旱情在整个陕西果区最为严重,其次是渭北东部果区,再次是渭北西部果区,关中果区苹果全生育期旱情相对最轻。研究成果可为陕西苹果不同生育期、不同果区的防旱抗灾工作开展和县域单元内苹果产业防灾减灾决策提供参考。