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。     

基于SPEI的1961—2015年淮北地区干旱时空分布特征

基于标准化降水蒸散指数（SPEI）,利用淮北地区108个气象站逐月气温、降水观测资料,采用线性趋势、M K突变检验等方法,从不同时间尺度（年、季）和干旱程度（轻旱、中旱、重旱和特旱）分析了淮北地区1961—2015年干旱频率和时空变化特征。结果表明：淮北地区1961—2015年总体呈干旱略加强趋势,其中1998—2001年干旱发生最频繁,干旱强度、极端干旱及中等干旱的频次均呈增加趋势。2011年淮北地区干旱程度发生了突变性增强;20世纪90年代起淮北地区夏季经历了先湿后干的转变,2013年是夏季转向干旱化的突变点。秋冬两季是淮北地区发生干旱频率较高的季节。秋季干旱分布广、旱情最为严重,淮北地区北部是秋季干旱的高发区;冬季发生中旱以上干旱的地区分布较广,主要位于淮北地区内的安徽片西部和江苏片中部。春夏季发生高频率干旱的区域相对较小。     

基于SPEI干旱指数的凉山州干旱特征分析

本文采用凉山州17个国家气象站1971~2017年的气象资料,利用基于Penman-Monteith模型的标准化降水蒸散指数SPEI,分析月、季、年不同时间尺度下凉山州SPEI干旱指数的时空分布状况,并以西昌气象站为代表进行了SPEI干旱指数的突变性M-K检验。结果表明:(1)标准化降水蒸散指数能较好地反映凉山州干旱发生程度;(2)凉山州干旱的年代际变化明显,20世纪70年代、80年代和21世纪10年代总体偏旱,20世纪90年代和21世纪00年代则相对较为湿润;(3)凉山州干旱发生频率空间分布不均,中部干旱发生频率高于北部和南部地区;(4)西昌市近30年来干旱总体偏轻,最近一次干湿突变发生于1987年;⑤各季节最近一次由干转湿的突变点,冬季在1999年、春季在1996年、夏季在1994年、秋季在1991年,呈逐季提前的趋势。      

基于SPEI的陕西近40年干旱时空特性分析基于SPEI的陕西近40年干旱时空特性分析

根据1971—2012年陕西省96个气象观测站月降水、气温数据计算出标准化降水蒸散指数SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index),运用经验正交函数分解EOF(empirical orthogonal function)、线性趋势分析及Morlet小波分析等方法,分析了近40 a来陕西省干旱时空演变特征、干旱化趋势、变率及周期性特征,结果表明：（1） 陕西地区具有整体干旱变化特征一致的特点,总体呈现出干旱化趋势增强的特征,其中西安地区增强最明显,关中及陕北干旱变率最大;（2）干旱呈现明显的区域分布特征,以秦岭为界将陕西省分为秦岭以南和秦岭以北两大区域,两区域干旱呈现南北相反的分布特征,突变分析表明这种相反分布特征在1994年之后加剧;（3） 从周期上看,整个陕西地区干旱呈准10 a震荡,且关中与陕北地区呈现干旱特征相反的震荡步调。

     

基于SPEI指数分析华中地区近40a干旱时空分布特征

分析了1961-2009年华中地区降水量、气温及蒸发量变化特征,在此基础上,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)确定华中地区的干旱强度,按照SPEI指数的标准界值将干旱强度划分为4个等级并分析了各干旱等级的发生频率和空间分布。不同时间尺度SPEI指数的EOF分析表明:华中地区干旱的主要空间分布具有较好的全区一致性,且春季干旱的强度在四季中是最强的。     

基于SPEI的近百年天津地区气象干旱时空演变特征

基于1921—2016年天津地区降水、气温观测数据,对全球降水气候中心降水(GPCC-P)、东英吉利大学气候研究中心气温(CRU-T)进行适用性评估后发现GPCC-P和CRU-T均能较好地反映天津地区降水和气温的变化。在此基础上,进一步利用GPCC-P、CRU-T计算的标准化降水蒸散指数(SPEI)分析天津地区近百年干旱时空演变特征并判断其未来变化趋势。结果表明：(1)天津干旱主要发生于1940年代初期、1990年代末和2000年代初期,四季均以轻旱和中旱为主,干旱高频季节由秋、冬季逐渐转为春、夏季。(2)天津全区SPEI气候趋势在6个时期除秋季整体呈“升、降、升”分布特征外,春、夏、冬季均表现为“升、降”的分布特征,且夏季下降趋势最为显著,1961—2010年宁河每10 a下降0.30。(3)1921—1970、1931—1980、1941—1990年天津春、冬季湿润化趋势由降水主导,而夏、秋季则由气温和降水协同影响;1951—2000、1961—2010、1971—2016年春季干旱趋势主要受气温影响,夏、冬季则为气温和降水协同影响,随着全球变暖,气温升高对干旱的影响逐渐增强。(4...     

基于SPEI的陕西近40年干旱时空特性分析

根据1971—2012年陕西省96个气象观测站月降水、气温数据计算出标准化降水蒸散指数SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index),运用经验正交函数分解EOF(empirical orthogonal function)、线性趋势分析及Morlet小波分析等方法,分析了近40a来陕西省干旱时空演变特征、干旱化趋势、变率及周期性特征,结果表明:(1)陕西地区具有整体干旱变化特征一致的特点,总体呈现出干旱化趋势增强的特征,其中西安地区增强最明显,关中及陕北干旱变率最大;(2)干旱呈现明显的区域分布特征,以秦岭为界将陕西省分为秦岭以南和秦岭以北两大区域,两区域干旱呈现南北相反的分布特征,突变分析表明这种相反分布特征在1994年之后加剧;(3)从周期上看,整个陕西地区干旱呈准10a震荡,且关中与陕北地区呈现干旱特征相反的震荡步调。     

基于日值SPEI东北地区近58a干旱时空演变特征

在全球变暖的大背景下,关于灾害性天气事件的研究有利于灾害的风险性管理,对农业生产有指导作用。本文主要基于1960-2017年日值标准化降水蒸散指数（SPEI）数据,对东北地区的干旱进行时空演变分析。结果发现,日值SPEI相比月值SPEI能更加精准地识别干旱事件的发生,相较之下月值SPEI更容易低估干旱事件的强度和持续时间;干旱的时空变化,在时间上主要表现为2000年是东北地区干旱事件变化的转折点,2000年前易发生持续时间长且强度高的极端干旱,而2000年以后易发生严重干旱,持续时间和强度比极端干旱事件少,因而受到严重干旱的发生频率、强度以及持续时间的增长和极端干旱事件的发生频率和强度、持续时间减少的影响,东北地区近58年来所有干旱事件频率呈上升趋势,但是强度和持续时间呈下降趋势;干旱持续时间和强度在空间上增长的区域集中在内蒙古西部,减少的区域集中在东北地区的中东部;干旱事件的年代际变化表现为1990-1999年干旱事件的持续时间和强度是这58年来最少的,增长较明显的年代主要是在2000年以后。     

基于SPEI指数的近58 a甘肃省干旱特征分析

利用甘肃省19个气象站点1960—2018年逐月平均降水量、气温等数据,应用标准化降水蒸散量指数(Standardized Preapitation Evapotranspiration Index, SPEI)、Penman-Monteith模型、小波分析等方法分析了甘肃省近58 a不同时间尺度干旱事件的时空演变特征。结果表明：月尺度干旱频率3月最高,2月最低;季尺度上秋季干旱最严重,春季次之;冬季干旱化趋势最慢,春季最快。近58 a甘肃省SPEI指数呈下降趋势,年尺度SPEI指数存在8 a、12 a、26 a的周期。干旱发生频率在年尺度和月尺度上的分布较为一致,河西走廊东段与甘南州地区频率较低,酒泉北部地区与甘肃省东、中部地区频率较高;季尺度上,春季兰州与武威南部地区频率较高,庆阳地区频率最低;夏季为白银与武威北部地区频率最高,张掖中部地区、白银北部地区以及临夏、庆阳、平凉地区最低;秋季频率最高的地区为兰州东部、定西东北部以及嘉峪关地区,最低的地区在酒泉、张掖、武威北部及平凉中部地区;冬季高值区在平凉,低值区在武威与甘南。干旱发生强度最高的地区为张掖,其次为酒泉、庆阳及白银等地区,...     

基于SPEI的中国西南地区1961-2012年干旱变化特征分析

利用1961—2012年中国西南地区86个气象站逐月降水量和平均气温资料,引入一个新的干旱指数——标准化降水蒸散指数(SPEI)作为干旱等级划分指标,研究了1961—2012年该地区不同时间尺度干旱的变化特征。结果表明:该地区12个月尺度干旱频率在云贵交界区呈显著增加趋势,其他区域变化不显著且不一致;少雨期(11—4月)6个月尺度干旱频率在全区显著增加,而在多雨期(5—10月)大部分区域干旱频率呈缓慢减少趋势,减少最明显的区域在四川南部;3个月尺度干旱频率在春季变化不明显,在秋季和冬季显著增加,其中2000—2012年的增加趋势尤为显著,干旱化趋势严重。     

干旱指数在淮河流域的适用性对比

利用淮河流域河南、安徽、山东、江苏4省170个站1961—2010年逐日气温、降水以及土壤墒情和干旱灾情资料,从干旱年际变化、季节演变、空间分布、典型干旱过程诊断、不合理跳跃点以及与土壤墒情、干旱灾情相关性等方面,对比分析降水距平百分率 (Pa)、Z指数、标准化降水指数 (SPI)、相对湿润度指数 (MI)、综合气象干旱指数 (CI) 和改进的CI (CINew) 在淮河流域的适用性。结果表明:各干旱指数对淮河流域的典型旱年均有较好的诊断能力;在干旱季节演变及空间分布的诊断方面,Pa,MI,CI和CINew与实际较为吻合,而Z指数和SPI诊断效果较差;在典型干旱过程诊断以及不合理跳跃次数方面,CI和CINew更能刻画出干旱发生发展机制,而Pa,Z指数,SPI,MI效果较差;与土壤墒情和历史干旱灾情相关性方面,CI和CINew比Pa,Z指数,SPI,MI具有更好的相关性。即对于淮河流域的干旱监测诊断,CI和CINew要优于Pa,Z指数,SPI及MI,具有更好的适用性。     

基于CI指数的淮河流域干旱时空特征研究

本文运用淮河流域170个气象台站1961—2010年共50年逐日气温、降水资料以及历史干旱灾情资料,研究CI指数在淮河流域的区域适应性,并以此为基础运用多种统计方法分析淮河流域近50年的干旱时空特征。结果表明：基于CI指数计算得到的历年干旱日数与受灾面积和成灾面积的相关性通过了0.01的显著性水平检验,表明CI指数在淮河流域具有较好的区域适应性。淮河流域年均干旱日数基本呈纬向空间分布,流域北部多于南部;流域东部和西部的干旱日数略有增多趋势,而中部和北部的干旱日数有减少趋势,但均未通过0.05的显著性水平检验;EOF前3个模态累积方差贡献达94.4%,前3个分布型依次为全流域干旱日数一致多或少型、南北相反型以及东西相反型;1961年以来干旱日数共经历了由少到多4个循环交替,目前正处于相对偏少期;M K突变检验表明近50年来淮河流域干旱日数没有明显的突变。     

1960—2018年辽河流域日降水集中程度分析

基于1960-2018年的日降水资料,计算辽河流域降水集中指数（CI）,分析日降水集中程度的时空特征。结果表明：降水集中指数CI可以有效描述辽河流域降水集中程度,辽河流域年CI指数平均为0.67,降水集中程度总体呈现出东部和西部低、南部和北部高的鞍型空间分布特征;夏季降水集中程度最高,各站点季平均CI指数为0.65,空间分布与年分布较一致,冬季平均CI指数最低,为0.60,由东南向西北递减;研究时段内年CI指数表现为不显著的减小趋势,其中东部区域减小的趋势最大;各子区域年CI指数平均变化周期为3 a左右,其中1985年以前,变化周期较短,在2 a左右,1985年以后,变化周期超过3 a。     

江淮流域夏季严重旱涝与大气季节内振荡

利用NCEP/NCAR的再分析资料和中国气象局国家气象中心提供的中国台站降水资料,分析研究了江淮流域大范围严重旱涝的20-70天大气季节内振荡(ISO)特征。结果表明,对应江淮流域严重涝年,200hPa青藏高原北部存在ISO气旋性环流,青藏高原南部存在ISO反气旋性环流;大气ISO流型在对流层中低层850hPa主要是我国长江以南、南海和西太平洋地区为大气ISO反气旋性环流,我国长江以北到日本地区的大气ISO气旋性环流,我国江淮流域位于这两个ISO涡旋西侧偏南气流和偏北气流的交汇处;旱年反之。利用向量经验正交展开方法得到,上述大气ISO环流型分别是旱涝年大气ISO流型的第一模态,并且涝年大气ISO流型的振幅强,旱年振幅弱。进一步分析揭示,严重洪涝(干旱)年分别对应对流层中上层江淮流域及其以北的中高纬度地区有强(弱)的大气ISO活动。中高纬度地区的大气ISO在严重洪涝年向南传播,与低纬度向北传播的大气ISO在江淮流域汇合;而在严重干旱年,虽然大气ISO可向北传播,但向南的传播却很不明显。     

PDSI、SPEI及CI指数在2010/2011年冬、春季江淮流域干旱过程的应用分析

利用1951-2011年江淮流域70个测站的观测资料,计算了PDSI、SPEI及CI指数,又通过这三种干旱指数与降水异常和气象服务信息,综合分析了2010年10月至次年夏初江淮流域的旱涝情况及各指数的优缺点.结果表明,三种干旱指数都能够描述出江淮流域此次秋、冬及春季连旱过程,但对冬季干旱表现的都不够理想:PDSI指数对干旱的范围、发展及持续性的描述较好但敏感度不够,冬季中前期旱情未能反映;月尺度SPEI指数较为灵敏但过于依赖降水量的变化,干旱的持续性不够,冬季旱区有所偏差;季尺度SPEI指数表现出干旱开始时间有所滞后且偏旱;CI指数能够及时监测到干旱的发生、发展,但干旱发展过快、旱情偏重(尤其在冬季),在某些条件下干旱解除时间有所滞后.     

赣江流域水位预报模式初步研究

利用赣江流域2004～2006年4～7月气象测站的实测雨量资料,计算得到流域上、中、下流域段的面雨量,以面雨量为初值场,再利用最小二乘法原理求解方程,建立了赣江流域水位预报模式;并通过对2003年5～7月(4月份缺资料,5～7月部分资料残缺)水位预报模拟试验进行检验。结果表明:模拟值能反映出赣江流域上、中、下游的水位突变趋势,与实况值变化趋势较吻合,对防汛决策服务有一定的参考意义。     

长江流域极端强降水分布特征的统计拟合

基于长江流域147个气象站1960-2005年最大值降水序列(AM)与超门限峰值降水序列(POT),选取4大类20种分布函数,采用极大似然法和线性矩法估算了参数,经柯尔莫洛夫-斯米尔诺夫检验,确定了降水极值的最优概率模型.对AM与POT两套极端强降水序列的频率分析均表明,Wakeby分布函数能够较好的拟合长江流域降水极值的概率分布.同时指出了降水极值的拟合存在的不确定性.