基于SPEI指数的河北省南部夏玉米生长季干旱特征分析

利用河北省南部8个气象站点1962—2018年的逐月气温、降水量数据,采用标准化降水蒸散指数(SPEI),通过小波分析、Mann-Kendall检验等方法,分析了河北省南部夏玉米生长季(6—9月)干旱变化特征以期为干旱灾害的监测、预报预警及防御提供理论依据。结果表明:夏玉米苗期干旱发生频率为31.5%,1966年后苗期气候呈湿润化趋势,在1968和2009年附近可能发生了气候湿润化的突变,整个分析期(1962—2018年)干湿变化包含13～18a、5～8a周期振荡;夏玉米穗期干旱发生频率为40.3%,2006年后穗期气候呈持续干旱化趋势,在1980和1997年附近可能发生了气候干旱化的突变,整个分析期干湿变化包含15～22a、6～10a周期振荡;夏玉米花粒期干旱发生频率为29.8%,1989年后花粒期气候呈持续干旱化趋势,可能在1992和2002年附近发生了气候干旱化的突变;夏玉米生长季干旱发生频率约为30%,生长季气候总体呈干旱化趋势,特别是1997年后持续干旱化,可能在1996年附近发生了气候干旱化的突变。     

近50a黑龙江省5—9月气象干旱及大气环流异常特征

黑龙江省是我国主要的粮食生产基地，研究该区域干旱气候特征对科学开展旱灾防御治理具有重要作用。基于1971—2020年农作物生长季(5—9月)黑龙江省80个国家气象站逐日气温、降水资料，计算黑龙江省逐日气象干旱综合指数(Meteorological Drought Composite Index,MCI)，分析黑龙江省中旱、重旱、特旱日数时空分布特征，进一步对比分析典型干旱、湿润年的环流特征。结果表明：1971—2020年5—9月，黑龙江省大兴安岭南部、松嫩平原西部是干旱多发区；干旱日数月际空间分布西多东少、中部腹地局部偏多；中旱、重旱、特旱日数年代际特征明显且均呈减少趋势，中旱减少趋势最明显，变化速率为-1.7 d·(10 a)^-1。典型干旱年与典型湿润年的环流存在显著差异，典型干旱年，贝加尔湖以西地区受反气旋控制，黑龙江上空受西风带气流控制，盛行下沉气流，不利于冷暖空气交汇，水汽输送通道不明显，水汽难以到达黑龙江地区；典型湿润年情况则相反。     

基于SPI的1979—2020年广东气象干旱的时空特征

基于1979—2020年的月降水数据计算标准化降水指数(SPI),分析了广东省近42年不同尺度的干旱时间和空间特征,结果发现：(1)1979—2020年广东省有略湿润趋势;SPI10年干旱倾向为“三明治”状分布,珠三角和粤北地区逐渐湿润化,粤东和粤西呈略干旱化。(2)广东省年际SPI分布主要有6种表现类型：模态1反映南涝北旱或北涝南旱2种类型;模态2反映东旱西涝或西旱东涝2种类型;模态3反映沿海涝内陆旱或沿海旱内陆涝2种类型。(3)基于季节尺度：春季的干旱化趋势最为明显,夏季非干旱化趋势明显;秋季是广东地区干旱的高发时期,干旱分布最广;春季发生轻旱以上等级的地区主要位于雷州半岛一带;秋冬连旱在广东普遍发生。     

基于SPI的黔东南州近52a的干旱特征分析

基于1961—2012年黔东南州16站的逐月降水资料,从单站干旱SPI指数出发,分析了黔东南州52 a来年际干旱和季节性干旱的时间变化趋势和空间变化特征,结果表明:152 a间,年际干旱和季节性干旱呈上升趋势,干旱主要集中在1985—1989年和2001—2012年;2除冬旱以外,无论是年际干旱还是季节性干旱,干旱发生频率较高地区位于黔东南州中部以北地区,州南部年际干旱、春旱、夏旱和秋旱发生频率较低;3森林覆盖率较高的地区发生干旱的频次最低,降水较少地区发生干旱的频次较高。     

近58年柳州市汛期降水特征分析

利用柳州市1951～2008年的月降水量资料,采用线性倾向估计和小波分析方法,分析了近58a柳州市汛期（4～9月）降水的变化特征。结果表明：近58a来柳州市汛期降水主要呈波动性变化,线性趋势变化不明显,但前汛期降水总体呈上升趋势,降水量约增加87mm;后汛期降水量总体呈下降趋势,约减少了89mm。因此,前汛期有变涝趋势,后汛期有变旱趋势。近58年柳州市汛期降水年代际变化的主要周期为20～25a,20世纪80年代以后,汛期降水存在周期10-15a的年代际变化。20世纪80年代以前,柳州市汛期降水主要的年际变化周期2～4a,以后的年际变化周期是4～8a。     

近55年来中国10大水文区域干旱化分析

根据1951—2005年我国629个气象观测站逐月降水资料,采用Z指数方法,对我国10大水文区的干旱变化特征进行了研究。研究表明,近55年来,海河流域、辽河流域、松花江流域、淮河流域和黄河流域干旱范围趋于扩大,其中松花江流域、淮河流域、海河流域扩大的趋势更明显,西北诸河流域的干旱范围明显缩小,而长江流域、珠江流域、西南诸河区以及东南诸河干旱范围没有明显的变化趋势,各流域都有明显的阶段变化特征。淮河流域、海河流域和辽河流域干旱范围变化的年际间振幅较大,西南诸河流域和长江流域的年际间振幅较小。松花江流域、辽河流域、海河流域和淮河流域20世纪90年代开始干旱范围扩大迅速,进入21世纪后又都有明显的下降趋势。从线性变化趋势、阶段变化特征分析,预计到21世纪初期海河流域、辽河流域、松花江流域、淮河流域、西北诸河流域和黄河流域干旱范围趋于缩小,降水可能增多,东南诸河和珠江流域干旱范围趋于扩大,降水可能减少,长江流域和西南诸河流域变化不明显。     

基于SPEI的广西喀斯特地区1971—2017年干旱时空演变

利用广西喀斯特地区64个气象站1971-2017年逐日气温和降水量观测资料,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)作为干旱评价指标,分析该地区干旱时空演变规律。结果表明,广西喀斯特地区年尺度干旱基本为2 a一遇,发生频率中部低、东西部高,以轻旱和中旱为主。秋旱发生频率最高,冬旱次之,春旱和夏旱发生频率较低,各季节干旱多以轻旱为主。其中,春旱3~4 a一遇,发生频率由西南向东北呈递减趋势;夏旱3~4 a一遇,发生频率由东向西呈减弱趋势;秋旱接近1 a一遇,发生频率中东部高于西部,该季节中旱、重旱和特旱发生频率也明显高于其他季节;冬旱1~2 a一遇,发生频率西北部较高,且由西向东呈递减趋势。1971-2017年,广西喀斯特地区冬旱、夏旱呈波动减弱趋势,春、秋旱呈增强趋势。在15~20 a时间尺度上,年和各季节的干旱存在明显的干湿循环,5 a以下小尺度干旱周期振荡更频繁。SPEI与土壤湿度呈显著正相关,利用SPEI可较客观反映该地区旱情。     

多时间尺度下黑龙江省1980—2014年干湿演变特征及主导因子分析

利用黑龙江省1980—2014年28个气象台站常规观测资料,计算得到全省的相对湿润度指数。运用ArcGIS反距离权重空间插值法、趋势系数及相关分析法对全省作物生长季及各个季节干旱分布、干湿发展趋势及主要影响因素进行具体分析。结果表明:就相对湿润度指数年际分布而言,生长季干旱主要集中在2000—2010年,夏季和秋季干旱主要集中在1995年之后,春季干旱则在全时段均有发生,其中重旱和特旱居多;就相对湿润度指数变化趋势而言,春季全省整体呈微湿润化的趋势,冬季呈显著地湿润化发展趋势,其余时段则呈现干旱化发展,但不同时段空间差异显著;分析降雨量、潜在蒸散量与相对湿润度指数的相关系数发现,降雨量始终是黑龙江省生长季及各个季节相对湿润度指数变化的主导因子,但夏季潜在蒸散量的影响有所增加。     

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.     

基于标准化降水指数的沧州干旱时空特征

使用河北省沧州市14个气象站1966—2017年逐月降水数据,采用标准化降水指数(SPI)分析该区域干旱时空特征。结果表明:(1)沧州年际干旱频率为26.9%,全域性、区域性、局域性干旱出现几率接近,轻旱、中旱较多,干旱范围与强度呈正相关,2003年后旱情减轻。干旱频率与强度呈负相关,西部干旱频率高、强度低,中部、东部频率低、强度高。(2)季节干旱频率为69.2%,春旱、冬旱发生频率高,多为全域性,但夏旱、秋旱发生后平均干旱强度更大。1980、1990年代和21世纪初旱情较重,2007年以后旱情减轻。空间分布上,夏旱的频率、强度分布与年际分布较为相似,与春旱分布几乎相反,秋旱、冬旱分布较为平均。全市旱涝变化较为一致,中部区域最为同步。     

白银市近48 a地表干湿状况及变干趋势

利用1958~2005年48 a白银市4个站的月降水量、月平均气温和相对湿度资料,计算了各站历年的湿润度指数,并利用湿润度指数对地表干湿状况进行分析。结果表明,白银市地表状况整体上反映出明显的干旱特征。在此背景下,不仅呈现“北干南湿”地域分布上的差异性,而且在干湿交替中出现了景泰、白银、靖远偏北地方有8~10 a的年代际准周期变化,偏南地方有3~5 a的年际准周期变化,并在年际变化中呈缓慢变干趋势,这种状况可能是由于降水量减少和气温升高直接造成的。     

基于SPEI的开都河流域干旱时空演变特征分析

基于开都河流域5个国家基本气象站1961—2020年的逐日气象资料，计算了年和季节为主要时间尺度的SPEI指数数据，并利用Morlet小波分析、Mann-Kendall检验、趋势归因等方法，研究该区域的干旱时空演变规律及其原因。结果表明：近60 a，除冬季外，其余时间尺度上的开都河流域均呈干旱化趋势。在空间分布上，流域的年和夏季变化一致，自北向南呈“偏湿—偏干”趋势；春季与秋季变化趋势相同，自西向东呈“偏干—偏湿”趋势；冬季则整体呈“偏湿”趋势。气温是开都河流域干旱变化的主导因素，但流域北部地区干旱变化以降水影响为主，南部地区则受气温影响为主；同时，和静与焉耆区域除冬季外，气温对干旱趋势的贡献均远高于降水贡献，表明该区域干旱化较为严重。开都河流域各时间尺度上的干旱均基本2~6 a一遇，干旱特征多以轻旱为主，中旱次之。其中，春季不仅是重旱事件发生最多时期，还是流域干旱事件发生的主要时期。     

东亚、北非干旱半干旱区边界层高度的特征研究

采用再分析资料ERA-20C对东亚、北非干旱半干旱区一百多年边界层高度(Boundary Layer Height,BLH)的时空变化特征进行比较研究,结果揭示了两个地区不同气候区BLH空间分布和时间变化的差异性。结果表明,BLH的空间分布与气候干湿程度密切相关,同时受海拔以及河流、湖泊分布等的影响;干旱区、半干旱-半湿润过渡区的BLH在东亚和北非均为升高趋势;极端干旱区、干旱-半干旱过渡区、半干旱区的BLH在东亚为升高趋势,在北非为降低趋势;极端干旱区对干旱半干旱区整体BLH年际变化贡献最小,东亚为11. 05%,北非为3. 68%;东亚半干旱区年际变化贡献最大23. 74%,北非半干旱-半湿润过渡区年际变化贡献最大28. 89%。两个地区BLH的变化均包含周期为60年、30年、10年、5～7年和2～4年的振荡,在长时间尺度的周期变化中,两个地区的BLH基本呈反位相关系,在短时间尺度的周期变化中,呈反位相、同位相交替转换的关系; BLH的长期变化趋势,东亚各季节均为升高趋势,北非只有冬季为升高趋势; BLH年际变化,夏季占主导地位,东亚年际变化贡献率是58. 50%,北非年际变化贡献率是57. 52%,北非秋季年际变化贡献率是东亚地区的2倍多。     

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。     

河南省冬小麦干旱规律分析

根据河南省104个气象站19572000年降水量资料,以冬小麦全生育期降水负距平(%)为干旱指标,提取不同等级干旱的资料矩阵进行经验正交函数分解,并取主要模态特征向量值和时间系数进行分析,结果表明:河南省冬小麦干旱以轻旱和中旱为主要特征,40余年轻旱、中旱发生频率达59.71%和32.24%;各等级干旱的空间分布均表现为豫北、豫东以及豫西北的部分地区是干旱频发区,而豫西南和豫南地区则是干旱低发区;干旱的时间变化呈波峰波谷交替的振动形式,大规模轻旱2～3 a一遇,中旱3～4 a一遇,重旱约10 a一遇.降水负距平(%)平均值的分布特征可从总体上体现干旱的时空变化规律.     

中国西南和华南地区秋季干旱变化规律

利用我国西南和华南地区131个测站1961~2010年近50 a降水和NECP资料,采用线性趋势分析、合成分析、功率谱分析等方法,基于秋季降水距平百分率,研究分析了近50 a我国西南和华南地区各级别秋旱的空间分布及时间变化特征,并初步讨论了各级别干旱形成的原因。结果表明：秋季干旱集中在川东、贵州中东部—华南,中旱、重旱、特旱主要出现在华南;近50 a来秋旱有显著增多的趋势,主要体现在轻旱的增多,而重旱和特旱趋势不明显。1960年代秋旱相对较多,1970年代初至1980年代后期秋旱较少,此后秋旱频繁,其中2002年以后秋旱突变性增多,干旱范围扩大的同时,其强度也在增强;秋旱频率具有显著的2.2 a周期,其中重旱有显著的12 a周期,特旱有显著的2.7 a周期;秋旱频率高的地方连旱频率也高,连旱高频区在川东—渝北、黔中—华南,连续5 a以上的秋旱较少,个别地方可达到6 a。700 h Pa上,西太平洋副热带高压、印缅槽、高原东部槽等是影响西南、华南地区秋季干湿的主要环流因子。     

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。     

基于SPEI的1960—2018年赣江流域干旱特征

基于赣江流域39个气象站点逐月降水和气温数据,计算不同时间尺度标准化降水蒸散发指数(SPEI),采用Mann-Kendall突变检验、主成分分析(PCA)等方法,分析了赣江流域1960—2018年干旱时空变化特征.研究表明:不同时间尺度SPEI均有微弱升高的趋势,干旱形势有所缓解,SPEI能够较好地表征赣江流域旱涝情况.赣江流域中部的轻旱和特旱发生频率要高于其他地区,中旱主要高发地区主要分布在南部和西部区域,重旱主要集中在东部和北部.赣江流域干旱的空间分布具有较好的一致性,旱涝变化整体保持一致,南部与北部旱涝状态存在相反的纵向差异,且中部与南部、北部旱状况涝存在空间差异.     

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。     

西藏雅江中西段流域夏季降水量变化特征

利用西藏雅鲁藏布江流域6个代表站降水资料,研究了雅江流域近53年的夏季降水量变化特征。主要结论包括:1963~2014年雅江流域6个站各站年平均降水量在286.2~447.9mm,夏季(6~8月)平均降水量在221.4~355.4mm,占年降水量的71%~85.5%。年最大降水量出现在拉萨,其次是日喀则和泽当,位于雅江偏西段的定日和江孜降水量最少;夏季降水量空间分布特征与年降水量的分布特征基本一致。雅江流域年降水量存在显著的年际和年代际变化特征,降水总量呈增多趋势。夏季降水量对年总降水量的贡献最大,占年降水总量的77%。夏季(6~8月)降水量变化与年降水量的变化趋势一致,即总体呈增多趋势。拉萨、定日、日喀则、浪卡子夏季降水量的变化趋势与雅江流域整体趋势特征一致,其中拉萨最明显,而泽当和江孜降水量呈减少趋势。雅江流域夏季降水量在1998年出现了明显突变,21世纪以来的十几年内存在短时间的突变现象。雅江流域夏季降水量主要存在2~4a和7~8a的变化周期。