过去千年中国东部持续性严重干旱事件的模拟研究

文章利用CESM1.1（公共地球系统模式）模式过去千年集合试验结果,对模拟的过去千年中国东部持续性严重干旱事件的时空特征及发生机制进行了初步分析。模式模拟出过去千年中国东部发生了7次持续性严重干旱事件,分别为883~910年、951~977年、1253~1305年、1327~1346年、1471~1488年、1587~1610年和1688~1699年干旱事件,其中仅1471~1488年干旱事件与中国东部旱涝指数对应较好,表明模式对中国东部干旱事件的模拟能力较低。这7次干旱事件均与模拟的ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）负位相状态相对应,揭示ENSO可能对中国东部干旱事件的发生起了非常重要的作用。模拟分析结果显示,1253~1305年干旱事件前期可能主要受火山活动驱动,后期则可能受到太阳活动和自然内部变率的影响。另外,1587~1610年干旱事件后期可能也受到火山活动的影响;883~910年和951~977年干旱事件则完全受自然内部变率的影响。对1327~1346年、1471~1488年和1688~1699年这3次干旱事件,无法分辨外强迫和内部变率ENSO的各自贡献。

     

基于CI指数和K指数的近40a贵州安顺区域干旱演变特征

利用综合气象干旱指数(CI指数)和K干旱指数, 对贵州安顺地区1971-2011年41 a来气象干旱的时空分布状况、演变特征及突变情况进行了比较分析. 结果表明: 对严重的干旱时段, 两种指数均能表现出来, 对历年干旱过程及灾害的评定结果基本一致;CI指数对干旱的评定更为精细, 但K指数延续性更好;分季节的干旱分析中, 两种指数对于夏季出现干旱概率较小的结论一致, 对各季节平均干旱长度的评判基本一致. 对时间演变的线性变化趋势以及M-K检验结果对比分析表明, 春季和秋季干旱强度增强、夏季干旱强度减弱、年度平均干旱长度及春、秋季干旱长度增加的这几个趋势, 两种方法两种指数结果一致, 结论被认为是可信度较高的. M-K曲线检测表明: 年度干旱长度在2008年后为增加的趋势, 20世纪90年代以来春季干旱强度增强, 20世纪末以来夏季干旱强度趋于减轻, 秋季干旱强度增强, 1970年代中期后春季干旱长度有增加的趋势, 秋季干旱长度在20世纪80年代中期到90年代后增加的趋势可能发生了突变. 年度干旱强度存在12~14 a的长周期和年度干旱长度4~6a的短周期较为可信.     

区域气象干旱评估分析模式

为应对全球范围内日益严重的干旱问题,对区域气象干旱相对完整的评估分析模式开展了探讨。提出了从区域气象干旱识别到干旱特征值计算,再到干旱特征多变量分析的3个分析评估步骤。并以渭河流域为例,对研究区域进行了矩形干旱评估单元划分,选取了RDI（Reconnaissance Drought Index）为评估指标对区域内各单元各时段的干旱状态进行了识别,结果与历史记载的干旱年份吻合较好。分别采用了分布拟合、相关系数和Copula函数等统计学方法对区域干旱的干旱特征值（干旱历时、干旱面积、干旱强度和干旱频率）进行了特征分析,得出了一系列的单变量、双变量及多变量特征分析对比结果。通过对各类分布函数的计算和绘图,得到了渭河流域干旱事件发生的条件概率和重现期,形成了一套相对完整的区域干旱评估分析模式。     

区域干旱统计特征初步分析

提出了区域干旱指标和分级,并在此基础上,初步分析了流域、南北方地区和全国不同层次地区近500年和分世纪的干旱事件发生的阶段性、持续性与各区干旱遭遇的可能性.文中对近500年来上述地区干旱笼罩面积的历时分布和历史上最严重的12个典型干旱年的地区分布进行统计和分析.     

近30年雷州半岛季节性气象干旱时空特征

为进一步分析日尺度有效干旱指数(Effective Drought Index,EDI)的适应性,基于雷州半岛1984~2013年逐日降水资料进行验证,对比EDI和月尺度标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI)的干旱识别效果,进而结合线性趋势、M-K趋势检验和空间插值方法 ,分析雷州半岛季节性气象干旱时空特征。结果表明:(1)日尺度EDI和6个月时间尺度SPI(SPI-6)适用于雷州半岛的干旱监测,但EDI对严重干旱和突发干旱的识别比SPI-6更准确;(2)1984~2013年,雷州半岛秋冬季干旱频率和干旱站次比均呈减少趋势,但春夏季干旱频率和干旱站次比略有增加趋势;(3)春旱频率从南向北递增,重旱高频地区位于西北部,而夏季重旱高频区位于西部沿海;秋旱南部重于北部,高频中心在雷中西部沿海和曾家周边;冬季重旱以西部沿海、雷州市和徐闻县交界处频率最高。     

中国极端降水事件的区域性和持续性研究

利用中国542个站1960-2003年逐日降水资料,分析中国极端降水事件的区域性和持续性,研究发现:滇西藏东一带极端降水的持续性较好,但该地区极端降水的区域性较差;长江以南地区夏季极端降水的区域性与持续性均较好,容易导致区域性洪涝灾害的发生;东南沿海冬季极端降水的区域性与持续性均较好,易形成成片且持续时间在3d或3d以上的极端(较强)降水事件;黄河中下游秋季极端降水的区域性与持续性均较好,该地区秋季发生洪涝的可能性较大;除新疆以外,东北、华北以及西北等大部分北方地区极端降水的持续性以及区域性均较差。     

基于标准化降水指数的内蒙古地区干旱时空变化特征

利用内蒙古及周边地区70个气象站1951~2014年降水数据,采用标准化降水指数等方法,对内蒙古近64年气候干旱时空变化进行分析。结果表明:研究区近64年来除西部年际、春、秋、冬季,中部春、秋季及东部春、冬季气候趋于湿润外,其他均趋于干旱。中、东部年际、植(作)物生长期SPI在2001年和1990年左右发生突变,东部突变后趋于干旱并在2006年左右又发生明显转折后趋于湿润。西部在1960s干旱严重,中、东部在1990s至2000s干旱严重。西部年际SPI由西北向东南、东部由南向北干旱趋势速率呈阶梯状下降,中部干旱趋势速率较西、东部快;植(作)物生长期SPI空间变化与年际一致,但西、中部干旱趋势明显的区域有所扩大。     

水文干旱研究进展

水文干旱是自然干旱中的一种重要类型,影响自然界水循环过程中蒸发、下渗和径流三大环节,关系着水文循环和水量平衡。当前的干旱研究多集中在气象干旱、农业干旱上。鉴于水文干旱研究的重要性和目前水文干旱研究的不足,对当前水文干旱研究进行了分类评述,提出了研究中存在的问题及主要发展方向,可为水文干旱的进一步研究提供参考。     

青海夏季干旱特征及其预测模型研究

利用1961-2008年青海非干旱区(除柴达木盆地)地面气象观测资料、 74个环流特征量、 海温资料、 北半球500 hPa高度场网格点资料以及500 hPa高度场遥相关, 对夏季干旱的变化趋势和干旱发生的机理进行了研究.结果表明:1961-2008年夏季青海省非干旱区、 东部农业区分别发生干旱15 a、 18 a, 发生干旱的年几率为31.3%、 37.5%; 东部农业区发生干旱的几率较大, 中轻度干旱发生几率大于特大、 重度干旱.夏季典型干旱年500 hPa欧亚中高纬度上空高度距平分布为正距平, 极涡偏弱; 非干旱年蒙古到青藏高原上由负距平控制, 极涡偏强, 偏向东半球, 印缅低压槽十分活跃.当夏季西大西洋型、 上年秋季欧亚纬向环流指数偏弱, 而4月西太平洋型偏强, 8月青藏高原地面加热场强度距平指数偏强, 夏季容易发生干旱; 反之, 当夏季西大西洋型、 上年秋季欧亚纬向环流指数偏强, 而4月西太平洋型偏弱, 8月青藏高原地面加热场强度距平指数偏弱, 则夏季不易发生夏季干旱. 1961-2008年模拟方程的准确率为83.3%, 2009-2010年预测结果与实况接近, 趋势预测准确.     

区域干旱特征理论及其应用

对区域干旱的概念和计算方法进行了研究,认为干旱问题应根据不同的干旱特征分区进行研究并提出针对性的解决措施。干旱研究不仅要考虑到干旱的水文特征,而且要考虑干旱风险所带来的后果。提出了分析干旱问题的理论框架。并将黄河下游引黄灌区划分为6个子区,应用多变量随机模型生成了月降水量资料系列。利用了33年的月降水量资料率定模型参数。应用生成的月降水量系列从理论风险性的观点研究了区域干旱问题。     

A probabilistic model for the prediction of meteorological droughts in Venezuela

Droughts occur when rainfalls diminish or cease for several days, months or years. In the last five years several meteorological droughts have occurred in Venezuela, impacting negatively water supply, hydro-power and agriculture sectors. In order to provide institutions with tools to manage the water resources, a probabilistic model has been developed and validated to predict in advance the occurrence of meteorological droughts in the country using monthly series of 632 rainfall stations. The standardized precipitation index (SPI) was used to identify dry events of each rainfall series. A principal component analysis associated to a geographic information system was used to define geographically continuous homogeneous sub-regions (HS) for the values of SPI. For each HS a representative station was selected (reference station, RS). A lagged correlation analysis was applied to the SPI series of the RS and the corresponding series of anomaly indices of 10 macroclimatic variables (MV). The four MV with higher correlation in each RS were organized into three levels (-1, 0 and +1), using the quartiles Q₂ and Q₄ as values of truncation. The SPI series are expressed in four ranges: non-dry, moderately dry, severely dry and extremely dry. The conditional probability of occurrence of the four ranges of SPI was determined in every combination that can occur in the four VM best correlated. The resulting model in each RS was validated using the SPI series from 20 meteorological stations operated by the Servicio de Meteorología de la Fuerza Aérea Venezolana (Meteorological Service of the Venezuelan Air Force) which were not used in the development of the models. Results indicate that models detected the occurrence of ES with an accuracy ranging from 85.19 to 100%; the success is directly proportional to the length of records used in the development of the model. This methodology could be applied in any country that has long, continuous and homogeneous rainfall series.     

中国农业干旱脆弱性分区研究

根据各地水资源的特点、农业受旱成灾的情况及水利设施抗旱能力,确定农业干旱脆弱性分区的原则和指标,构造层次分析模型。应用MapInfo6.0软件绘制了中国农业干旱脆弱性分区图,结果表明:在全国340个农业干旱脆弱性分区中,极严重脆弱区47个,严重脆弱区104个,一般脆弱区175个,轻度脆弱区14个。     

中国旱灾分维及其灾情演变趋势研究

根据分形理论,首先分析了中国旱灾中的分形结构,然后运用常规统计方法分析了中国旱灾灾情的趋势,在此基础上探讨了对我国实施可持续发展战略的有益启示。     

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。     

西北地区东部季节干旱的时空变化特征分析

干旱作为我国西北地区东部影响最大的气象灾害, 可引起农业减产、水资源短缺、土地荒漠化和生态环境恶化等严重问题.在国家新一轮西部大开发战略实施之初, 在全球气候变暖背景下, 有必要对干旱发展的最新特征和演变趋势进行详细分析研究, 为加强防旱、抗旱,促进经济发展提供科学决策依据和参考.采用国家干旱标准综合干旱指数(CI指数), 利用西北地区东部74个气象代表站逐日气温、降水资料, 分析了西北地区东部不同级别干旱日数在各个季节的时空分布和变化趋势. 结果表明: 在气候变暖背景下, 西北地区东部从长期趋势看, 春、夏、秋季干旱呈加剧趋势, 冬季干旱呈减轻趋势. 21世纪以来春、夏季干旱进一步加剧, 尤其是夏季加剧更显著, 而秋、冬季干旱出现了减弱的新趋势. 在西北地区东部主降水期3-11月重-特旱加剧趋势比轻-中旱加剧显著, 南部干旱化趋势比北部更加明显. 尤其是宁夏同心地区春旱加剧非常显著, 已成为西北地区东部重-特旱最严重的地区.对于干旱发展的这一新动态, 必须引起有关部门的高度重视, 采取科学、有效手段加强防旱、抗旱.     

中国干旱预警水文方法探析

干旱预警是抗旱工作的首要环节和重要的非工程措施,但由于相关技术方法研究比较薄弱,在实际工作中往往缺乏针对性和可操作性,其作用难以得到充分发挥。为满足抗旱工作的需要,从中国抗旱工作实际出发,在阐述抗旱工作中干旱概念及成因的基础上,分析了中国干旱预警现状及存在问题,集成构建了干旱预警水文指标体系,提出了水文干旱预警水位（流量）的新概念及确定办法,填补了江河湖库干旱预警空白,并在抗旱工作中进行了实践应用,为干旱预警开辟了水文方法新途径。     

东北暴雨的研究

系统性研究东北暴雨将提高对东北灾害性天气的认识,有利于加深对中国暴雨的全面研究。对我国气象工作者在东北暴雨研究方面的工作进行了综述,并回顾了影响东北暴雨的几类主要天气系统,分别为气旋、台风、冷涡,着重回顾了在过去几十年中东北冷涡暴雨方面研究的进展。指出目前待解决的问题是：影响东北地区台风暴雨强度、分布及转向问题;东北冷涡的内部结构特征及其发生发展的物理机制、东北冷涡下中尺度对流系统的结构特征与暴雨的关系;引发东北地区强暴雨过程的水汽源地等问题。这些问题需要通过今后深入和细致的加密观测分析研究,以及利用长时间卫星遥感观测资料和雷达资料的论证才能逐渐认识清楚。     

The spatio-temporal variability of droughts using the standardized precipitation index in Yunnan,China

As the main greenhouse gas, carbon dioxide (CO₂) has been under intensive studied in the last two decades. This paper addresses the research that whether the environmental Kuznets curve (EKC) for CO₂ emissions exists in G20 group—an international forum for governments and central banks from 19 countries and European Union. To analyze the studied relationship thoroughly, other four explanatory variables—two trade openness terms, the ratio of secondary industry value-added to GDP and population density—are employed to investigate whether they have any influences on the existence and shapes of EKC. In the empirical study, two multinational panel data sets covering the periods between 1960 and 2010 (50 years) and between 1990 and 2010 (20 years) are utilized, and the panel data fixed effects and generalized method of moments estimators are employed. The estimation results indicate that the EKC indeed exists in the G20 members as a whole. To investigate whether the existence of EKC depends on the level of economic growth, the G20 countries are further divided into two subgroups: developed and developing countries. Although the estimation results suggest that there exists EKC in developing countries during both 20- and 50-year period, there is no persuasive evidence to prove the existence of EKC in developed countries during the 20-year period. For the time periods we studied, most developed countries have seen relatively stable or even decreasing CO₂ emissions, while for the majority of the developing countries, the peak of CO₂ emissions could not be reached in the near future.