1368—1948年陇中地区干旱灾害时间序列分形特征研究

采用标度变换法对陇中地区1368—1948年(明代至新中国建立前)各等级干旱灾害及旱季序列的时间分维值进行测算。并深入讨论了各旱灾序列时间分维与其线性特征之间的关系,以及分维随时间演进的变化趋势。对4个干旱等级、4个旱季序列的分维值进行研究,发现:①干旱灾害具有客观的分形结构,其时间序列是具有自组织性质的,干旱灾害是自组织系统;②各等级干旱灾害有自己的时间重演律,干旱灾害越轻,无标度区越宽,分维值越高,短周期更明显;③各旱季分维值与其发生频次成正比;④整个时期的动态总体上表现为:各旱灾序列(旱灾、大旱灾、中度干旱、春旱及伏旱)分维值逐渐增大,旱灾发生趋向混沌无序,旱灾系统趋向平衡态,稳定性减小;⑤分形分析法与常规统计方法之间有着内在联系。     

旱灾风险定量评估总体框架及其关键技术

作为旱灾风险管理的核心内容和关键环节,旱灾风险评估逐渐成为旱灾研究的热点问题。从科学界定旱灾风险概念入手,辨析了干旱风险与旱灾风险之间的关系,并从机理上对旱灾风险形成机制进行了剖析和阐述;首次提出了旱灾风险定量评估总体框架,即通过建立干旱频率~潜在损失~抗旱能力之间的定量关系实现对旱灾风险的定量评估,并探讨了该评估框架所涉及的干旱频率分析技术、灾损评估技术、抗旱能力评估技术和旱灾风险表征技术等关键技术及其难点。     

旱灾风险定量评估总体框架及其关键技术

作为旱灾风险管理的核心内容和关键环节,旱灾风险评估逐渐成为旱灾研究的热点问题。从科学界定旱灾风险概念入手,辨析了干旱风险与旱灾风险之间的关系,并从机理上对旱灾风险形成机制进行了剖析和阐述;首次提出了旱灾风险定量评估总体框架,即通过建立干旱频率~潜在损失~抗旱能力之间的定量关系实现对旱灾风险的定量评估,并探讨了该评估框架所涉及的干旱频率分析技术、灾损评估技术、抗旱能力评估技术和旱灾风险表征技术等关键技术及其难点。     

清代华北蝗灾时空分布及其与水旱灾害的关系*

利用《清史·灾赈志》中的历史灾害信息,重建清代(公元1644—1911年)华北蝗灾、水灾和旱灾的逐年频次序列,并以核密度估计法刻画3种灾害的空间分布,在此基础上展开时空对比分析。结果表明,蝗灾频次体现出一定的阶段性,1640s—1690s与1800s—1850s为2个多发时段,空间上主要分布于冀鲁豫三省的平原地区及山西的汾河谷地。年际尺度上蝗灾与旱灾呈显著正相关,干旱对于蝗灾的触发作用较为明显,但极端干旱会在一定程度上抑制蝗灾的规模;水灾对于当年灾区的蝗情有显著抑制,但灾后由涝转旱的气候背景可能诱发大面积蝗灾。在空间上,蝗灾与水旱灾害多发区有良好的对应,但水旱灾害的不同影响机制以及蝗虫的迁飞特性,使得3种灾害的极端多发区并不重合。蝗灾最集中的区域呈新月状分布于河北省西部,可能是蝗虫从孳生地(海河水系下游近水荒滩)迁飞于此,在太行山脉的阻隔之下形成。上述结论有助于推进对历史时期蝗灾发生机制的科学认识,以及指导气候变化背景之下的蝗灾防治工作。     

中国西北地区的干旱与旱灾——变化趋势与对策

干旱与水资源短缺是西北地区的基本环境特征。西北地区在气候变暖的背景下,区域降水量出现了明显的区域差异:西北西部的新疆地区,20世纪80年代以来降水量增加;西北东部大部分地区降水量持续减少,干旱、连旱趋势增加;黄河流域西北区域降水量减少,干旱化趋势最为显著。在气候干旱化增强的背景下,新疆地区总体上经过70年代的枯水期后,在80年代中期开始较大范围内径流量呈现增加趋势;河西东部、西北东部的黄河流域等地区,70年代以来径流持续减少,大部分河流枯水频率在78%以上,水文干旱化趋势显著。水资源的开发利用、水土保持以及土地利用等人类活动使得西北地区水文干旱进一步加剧。干旱是西北地区最为严重的自然灾害之一,受干旱化气候和水文变化趋势的影响,黄河流域和内陆流域干旱灾害不断加剧,近50a干旱灾害受灾面积急剧扩张,旱灾造成的农业粮食损失不断增加。从创新水资源开发利用途径与管理等角度,提出了提高气候变化的地区适应性和区域水-经济系统旱灾抵御能力的对策与建议。     

甘肃省河东地区气象-水文干旱时空演变特征

干旱半干旱区是气候变化和人类活动的敏感和脆弱区,研究地区干旱时空演变特征有助于成灾机理分析。甘肃省河东地区是我国典型干旱半干旱区,主要依靠自然降水维持农业生产,旱灾尤为突出。基于标准化降水指数和标准化径流指数探讨河东地区气象-水文干旱的时空演变特征,结果表明：（1）气象干旱多发生于春夏两季及陇东地区,较少发生季节型以上气象干旱;（2）水文干旱较气象干旱历时更长,多年尺度干旱时有发生;（3）不同季节气象-水文干旱滞时不同,春夏两季几乎无滞后,秋季约滞后1个月,冬季约滞后4个月;（4）陇中和陇东地区历史受灾/成灾面积较大。本研究可为干旱半干旱区的旱灾预警评估和旱灾防控工作提供参考。     

线性回归模型和灰色预测系统GM(1,1)模型在旱灾预测中的比较应用

为了比较不同预测方法在洛阳旱灾预测中精度和优缺点,根据1368—2016年河南干旱灾害发生时间及灾情统计数据,在分析河南省干旱灾变特点、规律和成因的基础上,建立线性回归模型和灰色预测系统GM(1,1)模型对干旱年份进行预测,利用回归模型理论,经Excel求解得到回归方程。该模型具有很高的精度,可以用来预测旱灾发生年份。利用灰色系统理论,建立GM(1,1)模型模拟洛阳市灾变年份,经Matlab求解得到时间响应序列函数。通过计算机仿真发现预测值和实测值拟合良好,具有很高的精度。最后对数据预测精度进行一个比较分析,得出结论:灰色建模和灰色预测在一些特定的情况下,是一种较一元线性回归预测精度更好的实用预测方法。     

农业干旱灾害风险模糊集对评价法及其应用

开展农业干旱灾害风险评估,有利于定量认识农业旱灾和科学指导防旱抗旱工作。基于集对分析原理和模糊理论建立的模糊集对评价法,兼顾了信息的多尺度特征和评价等级的模糊性,概念清晰,计算简洁。构建了由旱灾危险性子系统、旱灾暴露性子系统、灾损敏感性子系统和抗旱能力子系统组成的干旱灾害风险评估体系和评价指标。将模糊集对评价法应用于2012年安徽省亳州市农业干旱灾害风险评估,研究结果表明,建议方法是可靠的,为农业干旱灾害风险评估提供了一种新途径。     

鄂尔多斯高原西南部清代霜雪灾害研究

通过对鄂尔多斯高原西南部清代文献资料的搜集、整理和定量分析,研究了该区霜雪灾害等级、阶段、时空变化、周期及其成因。结果表明,鄂尔多斯高原西南部共发生霜雪灾害57次,其中轻度10次,中度43次,重度4次。灾害变化可分为1644-1733年、1734-1783年、1784-1833年、1834-1863年及1864-1912年等5个阶段。时间上,灾害主要发生在秋末冬初和初春;空间上,灾害主要分布在银川、中卫、平罗、永宁、盐池和定边,共6个地区。同时,小波分析结果表明,灾害存在着4个明显的发生周期,即3 a、6 a、27 a和58 a的周期。降雪或寒流引起的气温骤降至0℃以下是造成鄂尔多斯高原西南部霜雪灾害发生的主要原因。     

旱灾、天空水资源开发及人工降水研究

旱灾是各种气象灾害中危害最大的一种。解决干旱问题,重大措施之一是充分开发天空水资源。本文重点阐述了提高人工降水意识问题和加强人工降水的科学研究问题,以缓解我国重点地区用水异常紧张的情况。     

内蒙古东部半干旱区旱灾与厄尔尼诺相关性研究

本文利用近４５年的水灾害资料，通过对海—气耦合事件与特定区域的旱灾发生年份的统计分析，发现了在半干旱区（０．６）Ｋ≥０．３）东部，即昭乌达盟、哲里木盟的干旱年与厄尔尼诺年份存在着较好的遥相关，这对研究本区的旱情进行超长期预报有重要意义。     

基于蝙蝠算法-投影寻踪模型的庄河市旱灾评估

通过引入BA蝙蝠算法解决了传统的PP模型最佳投影方向a变化范围较大的问题,然后选择经济作物损失、粮食损失、成灾面积以及农作物受灾面积4个基本参数评估了庄河市1995~2017年的旱灾状态,其中旱灾评估分级标准利用旱灾投影系列标准差与均值构造,通过对比分析PSO-PP模型评估结果验证了该方法的可行性与准确性。研究表明:BA算法具有更高的计算精度与寻优能力,对最佳投影方向a利用BA算法选取可避免出现寻优结果变化区间过大的问题,且能够显著提升PP模型的精度;研究期间庄河市平均每5年发生一次重大旱灾,随着时间的推移该区域旱灾程度呈不断增大趋势,且变化幅度较为明显。     

延安地区明代干旱灾害与气候变化研究

通过对陕西省延安地区明代（公元1368—1644年）历史资料的搜集和整理,对该时期干旱灾害等级、时间变化及成因进行了分析。结果表明：在明代的277年中,延安地区共发生干旱灾害91次,平均每3年发生1次。轻度干旱灾害发生17次,中等干旱灾害发生30次,大干旱灾害发生29次,特大干旱灾害发生15次,分别占到干旱灾害总数的18.7%、32.9%、31.9%和16.5%。大干旱灾害与特大干旱灾害发生频次高是明代延安地区干旱灾害的突出特点,指示明代总体为干旱气候期。延安明代干旱灾害可分为4个阶段,第一阶段为公元1368—1420年,为干旱灾害少发期;第二阶段为公元1421—1520年,为干旱灾害多发期;第三阶段为公元1521—1617年,为干旱灾害少发期;第四阶段为公元1618—1644年,为干旱灾害多发期。各等级干旱灾害特别是大与特大干旱灾害显著增加,指示第二、四阶段气候显著变干,降雨量明显减少。延安地区明代出现了2个极端干旱气候亚阶段,分别在1480—1499年和1626—1641年之间,当时年均降水量比现今少200 mm左右。     

近年来山西中部地区水雨情及旱情旱灾分析

分析了山西中部地区20世纪70年代以后的降雨、流量、蒸发量的时空分布。山西中部地区降雨偏少,年际丰枯变化大,年内分布不均。70年代以来径流在逐渐减少,2000年以后径流的减少更为明显。90年代以后蒸发量增大。分析了90年代以来该地区发生的农业受旱、粮食旱灾情况,降雨、流量、蒸发量是影响旱情旱灾发生的重要因素。     

青藏高原地区气象干旱研究进展与展望

青藏高原是承受自然灾害脆弱性较高的地区。该区域经常遭受雪灾、干旱、大风、雷电、冰雹和洪涝等气象灾害的危害,其中,干旱是该区域除雪灾外影响最为严重的气象灾害。随着气候变化和人类活动的加剧,青藏高原由气象灾害造成的损失不断加剧。为此,着眼于青藏高原的区域特点,对其气象干旱研究现状进行了梳理与分析,系统总结了青藏高原气象干旱的主要研究成果,揭示了青藏高原气象干旱时空分布的基本特征：干旱的高发区在高原的北部、东北部、西南部和东南部,高发时段为1980年代和2000年代;归纳了青藏高原气象干旱监测和预测的主要技术方法：基于干旱指数开展的干旱监测评估和基于干旱影响因子利用气候模式进行的干旱预测;给出了青藏高原干旱灾害风险的发生规律：青藏高原东北部偏南地区是农牧业干旱灾害的高风险区,东北部、西南部和东南部是较高风险区;高寒草原比高寒草甸面临的干旱灾害风险高。基于数值模式和未来情景,预估21世纪青藏高原气温升高、降水增加;但由于降水增加表现出明显的时空分布不均匀性,未来发生季节性和区域性气象干旱的可能性仍然很大;同时,提出了青藏高原气象干旱研究在资料、技术方法和模式应用等方面存在的问题,并结合国际前沿...     

“拉尼娜”与“厄尔尼诺”

从2007年夏天开始,“怪天气”频繁造访世界各地。南亚次大陆和半个非洲遭遇洪水袭击,澳大利亚持续干旱。到了2008年年初,我国南方遭遇雨雪冰冻灾害,澳大利亚又从旱灾变成了涝灾,而这一切背后都有着“拉尼娜”的神秘身影。2008年的冰冻灾害和今年的极端干旱让人联想到了全球变暖。     

浙江省历史旱情评估及成因分析

通过对1956～2004年水文要素系列进行分析,评估浙江省历史旱情等级及时空分布规律,并分析旱灾成因。结果表明,浙江省干旱频繁,1956年以来出现4次较大范围的干旱,枯水年份占40%;干旱时间长,出现连续2年、3年的干旱现象比较普遍,最长为4年;时空分布不均,夏秋季旱情重于冬春季,平原、海岛更易出现旱情。     

1983-2013年西藏自治区气象灾害时空分布特征与变化趋势

西藏自治区地处青藏高原这一独特的孕灾环境中,气象灾害的频发对当地农牧业、生态环境等敏感领域的影响尤为显著。通过收集西藏自治区1983-2013年气象灾害事件,分析了干旱、雪灾、霜冻、冰雹和洪涝五种灾害的年际、月际、空间分布特征。结果表明：在时间分布上,研究区五种气象灾害在1983-1995年发生总频次呈增涨趋势,1995年后趋于稳定,其中干旱多发生在3-6月,雪灾全年均有发生,霜冻多发生在4月、5月和8月,冰雹和暴雨洪涝灾害季节性强,主要发生在6-9月;在空间分布上,气象灾害高发区分布于西藏自治区南部,其中,干旱多发区分布于日喀则市中东部和山南市北部,雪灾多发区分布于那曲、阿里以及西藏自治区南部边缘地区,霜冻多发区分布于西藏自治区东、南部少数地区,冰雹频发区多呈带状且分布于雅鲁藏布江流域,暴雨洪涝多发区分布于西藏自治区中、东部河谷地带。基于历史气象灾害事件,开展西藏自治区气象灾害的时空分布特征及趋势研究,其结果对农业气象灾害预测预报,区域农业防灾减灾等具有重要的意义。     

1949-2007年我国干旱灾害特征及成因分析

利用我国1949-2007年的干旱灾情资料,分析了干旱灾害的时空分布特征及发展趋势.结果表明:1949-2007年我国受灾面积、成灾面积、经济损失均有逐步增加的趋势,其中2000年最为严重,受旱面积和成灾面积高达4 054.1×104 hm2和2 678.4×104 hm2,灾害发生的频率也在不断加快.空间分布上,陕西、甘肃,宁夏、内蒙、山西、青海、黑龙江、吉林、辽宁、重庆、山东、河北、北京、天津等是成灾严重的省区;北方的黄河流域、松辽河流域、海滦河流域、淮河流域受灾严重,南方的长江流域、珠江流域、太湖流域等受灾相对较低,但总体上都有不断加重的趋势.最后,从天气气候因素、环境资源因素、社会经济因素等方面探讨了中国干旱灾害的成因.     

大布苏地区土地利用及其景观格局变化研究

利用大布苏地区1996年和2001年两个时相的TM遥感图像,获取不同时期的土地利用信息,分析了大布苏地区土地利用时空变化,借助FRAGSTATS软件进行了景观格局变化研究。研究结果表明,土地利用变化的总趋势是水域、荒草地减少,居民用地、耕地增加,土地利用综合程度指数降低;从景观尺度上看,斑块密度、多样性指数、优势度和均匀度指数减小,最大斑块指数、景观形状指数增加。