西南地区1971—2012年干旱变化特征分析

利用西南地区378个气象观测站1971—2012年逐月降水量和气温资料,计算标准化降水蒸散指数（SPEI）,分析西南地区干旱气候及气候变化特征,结果表明：1971—2012年西南地区干旱强度中部最高,西部次之,东部最低;干旱强度增强,中部地区干旱强度增强最为显著,东部地区干旱强度增强趋势明显强于西部地区;干旱面积明显增大,干旱面积比率线性趋势率为（47%）/10 a,2000年以后该地区干旱发生范围增大最为明显;干旱持续时间中西部长、东部短,随时间变化呈明显上升趋势,中部地区增长最明显,东部次之,而北部减少。总之1971—2012年西南地区干旱强度增强,干旱面积增大,持续时间增长,中部地区干旱化最为明显,其次为东部地区。     

三种干旱指数对西南地区适用性分析

利用1951年1月2011年12月中国160个气象站的月降水量和平均气温资料,计算了近61年西南地区18个气象站逐月M指数和季、半年和年尺度的逐月SPI和SPEI指数。参考过去该地区发生的干旱灾害历史资料,研究了三种指数对不同时间尺度干旱的表征能力。结果表明:(1)SPEI指数能抓住降水和蒸发这两个影响干旱的重要决定因素,对西南地区季、半年、年尺度的干旱有较好的表征能力;(2)SPI指数在分析西南地区不同时间尺度干旱时,对年尺度的干旱表征是适用的,对半年尺度的干旱也适用,但表征能力不及SPEI指数,对季节尺度的干旱,春、秋季是适用的;(3)M指数在分析西南地区不同时间尺度干旱时,对年尺度的干旱,部分站点是适用的,对半年尺度的干旱,夏半年是适用的,对季节尺度的干旱,春、夏季是适用的。     

西南地区农业旱情的气象干旱指数适应性研究

利用西南地区60站1961—2011年的日平均气温、降水量资料求得半年尺度的气象干旱指数值,包括帕尔默干旱指数、标准化降水干旱指数、Z指数、降水距平百分率指数。采用超前相关、相似和技巧评分两种计算方法检测与西南地区农业灾情最适宜的气象干旱指数。基于最适宜的干旱指数,给出西南地区农业干旱灾害可能发生的风险分布。结果表明:Z指数定义的冬半年气象干旱对西南地区农业旱情的指示性较其他3种气象干旱指标更优。冬半年Z指数小于等于-0.84时引发的西南地区农业干旱灾害成灾率大于8%的风险平均达0.53,农业干旱绝收率大于5%的风险平均达0.37,风险最大地区位于贵州西北部。结论有助于深入认识气象干旱指数与农业干旱灾情的联系,对于西南地区农业干旱的检测预测有一定的应用价值。     

综合气象干旱指数修正及在西南地区的适用性

以我国西南地区为例,在用加权降水量 (W_AP) 改进标准化降水指数的基础上,对综合气象干旱指数 (I_C) 进行了修正,定义为I_CW。通过对比指数修正前后在干旱频率、年干旱强度和干旱发展过程中的不连续加重、以及与同期土壤湿度相关性的差异,分析了I_CW在修正后的改进效果及在西南地区的适用性。结果表明:修正前后的综合气象干旱指数在多年干旱频率和年干旱强度两方面没有显著差异,但I_CW减少了干旱发展过程中的不连续加重现象,且与同期土壤湿度有更好的相关性,即I_CW比I_C更加接近实际干旱的演变规律,I_CW比I_C更适合在西南地区实时干旱监测业务中使用。然而,由于该研究未对I_C中的相对湿润度指数进行修正,而相对湿润度指数的突变同样可以导致不连续加重的出现,因此,I_CW只是在一定程度上减少了不连续加重的影响。     

1961-2018年西南地区夏季干旱变化特征及其与环流异常的联系

利用1961—2018年中国西南地区312站降水观测资料、NCEP/NCAR再分析资料及海表温度资料,采用夏季SPI(Standardized Precipitation Index)指数作为干旱指数,研究了西南地区夏季干旱变化特征及其与环流异常的联系。结果表明:西南地区夏季总体呈现变干趋势,尤其在云南、四川东南部干旱化趋势显著。当西南地区夏季显著干旱时,该地区对流层低层辐散、上层辐合,且向该地区的水汽输送偏少。造成西南地区干旱维持的原因可归结为大气波动活动异常和海温异常强迫。前者通过西风带扰动向下游的能量频散,为西南地区低层辐散、上层辐合的环流异常的形成和维持提供了必要的扰动能量积聚;后者通过热带西北太平洋异常热源对大气的强迫,使得该地区对流层低层(上层)形成异常辐合(辐散),在西南地区和热带西北太平洋形成了斜向垂直环流,使西南地区受下沉气流控制,从而形成了利于降水显著偏少和干旱发生并维持的条件。     

梧州市夏季干旱对水稻产量影响分析

利用梧州市5个代表站1961～2008年的气温、降水资料,用降水距平百分率（R指标）的干旱等级划分方法,并引入考虑气温的P指标对干旱等级进行划分,揭示区域内夏旱发生的基本特征。结果表明：梧州夏旱频次高,夏旱存在自身的周期性和连续发生的规律,在地理分布上为中南部重于北部。并据此初步探讨夏季干旱的成因及对水稻产量的影响。     

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。     

四川水稻不同生育期干旱与产量灰色关联分析

为克服灾情资料收集不足和不同生育期旱情影响分离困难,本文利用1981—2015年四川省气象站逐日气象观测资料、农业气象观测站水稻生育期资料和各县水稻产量资料,以改进的水分盈亏指数为干旱指标,采用灰色关联分析法,探究四川水稻各生育期干旱与产量的关系。结果表明：四川水稻各生育期干旱频率从高到低依次为移栽—分蘖期、分蘖—拔节期、孕穗—抽穗期、抽穗—成熟期、拔节—孕穗期。各生育期水稻干旱频率同水分盈亏指数与产量灰色关联度的空间一致性较低,干旱高频区出现在盆地中部或东北部,而关联度较高区域则位于盆周、攀西等山区。伴随着水稻生长发育进程,干旱对水稻产量的影响逐渐减弱,移栽—分蘖期和分蘖—拔节期干旱对水稻产量影响最明显。不同稻作区各县干旱对水稻产量影响最大的生育期不同,各地区应根据水稻各生育期干旱影响特点加强水稻干旱防御。其中,成都平原、盆中丘陵稻作区应重点关注分蘖—拔节期水稻干旱防御,而其他5个稻作区应重点关注移栽—分蘖期水稻干旱防御。     

田阳干旱指数对早玉米产量影响的农业气候评价

利用田阳1987年至2012年早玉米产量与其生育前期易旱的3月上旬至5月中旬的旬干旱指数,釆用数理相关统计法,计算旬干旱指数与早玉米产量的相关系数及多元回归方程模式的建立,评价干旱指数对早玉米生产利蔽的影响。结果表明：干旱主要影响早玉米生理需水敏感的抽雄吐丝期,俗称＂卡脖子旱＂,其次干旱影响早玉米播种后全苗齐苗。这对充分开发利用当地农业气候资源,科学规避干旱的影响,趋利避害,夺取早玉米高产稳产意义重大。     

近半个世纪我国干旱变化的初步研究

利用我国地面606个气象观测台站1951—2006年的逐日降水量和平均气温资料, 使用《气象干旱等级》国家标准中推荐使用的综合气象干旱指数（I_C）, 分析了近半个世纪以来全国及不同地区干旱变化情况。结果表明:总体而言, 全国干旱面积在近50年没有显著增加或减少的趋势, 但不同地区差异较大; 其中东北和华北地区干旱化趋势显著, 特别是20世纪90年代后期至21世纪初, 上述地区发生了连续数年的大范围严重干旱, 在近半个世纪中十分罕见; 东北、华北和西北地区东部的大部分地区在近50年中持续时间最长的干旱事件多发生在1980年以后的20多年中, 而且上述地区在近20多年来干旱发生得更加频繁。另外, 我国干旱化趋势最显著的地区与增暖幅度最大的地区有很大的一致性, 表明区域增暖在干旱变化中起着一定作用。     

西南地区秋季干旱的年代际转折及其可能原因分析

采用1961~2012年中国气象局753站降水和温度资料、NCEP/NCAR全球大气再分析资料、NOAA海表温度资料等,应用观测统计分析和全球大气环流模式NCAR CAM5.1数值模拟,基于标准化降水蒸散指数(SPEI),对我国西南秋季干旱的年代际转折及其可能原因进行了分析。观测分析结果表明:(1)西南秋季干旱的主要分布型为全区一致型;西南秋季SPEI在1994年发生年代际突变,突变后(前)为偏旱(涝)期。(2)西南秋季偏旱期的主要环流特征是,西太平洋副热带高压位置偏西、面积偏大、强度偏强,南支槽偏弱,西南地区存在下沉运动。(3)热带东印度洋-西太平洋的海表温度年代际升高对西南秋季SPEI在1994年发生年代际突变有重要作用,该关键海区海表温度异常升高,一是会使秋季西南地区500 hPa高度场偏高,南支槽减弱;二是产生偏强的Hadley环流,使得我国西南地区存在下沉运动;三是会在西太平洋激发气旋性环流,使我国西南地区被偏北气流控制,削弱了向我国西南地区的水汽输送,容易造成该地区的秋季干旱。应用NCAR CAM5.1全球大气环流模式进行了关键海区海表温度年代际变化的敏感性试验,验证了观测分析结果,即秋季关键海区海表温度年代际升高对西南秋季年代际变旱有重要作用。     

Characteristics of the Regional Meteorological Drought Events in Southwest China During 1960–2010

An objective identification technique for regional extreme events(OITREE) and the daily compositedrought index(CI) at 101 stations in Southwest China(including Sichuan, Yunnan, Guizhou, and Chongqing)are used to detect regional meteorological drought events between 1960 and 2010. Values of the parameters of the OITREE method are determined. A total of 87 drought events are identified, including 9 extreme events. The 2009–2010 drought is the most serious in Southwest China during the past 50 years. The regional meteorological drought events during 1960–2010 generally last for 10–80 days, with the longest being 231days. Droughts are more common from November to next April, and less common in the remaining months.Droughts occur more often and with greater intensity in Yunnan and southern Sichuan than in other parts of Southwest China. Strong(extreme and severe) regional meteorological drought events can be divided into five types. The southern type has occurred most frequently, and Yunnan is the area most frequently stricken by extreme and severe drought events. The regional meteorological drought events in Southwest China have increased in both frequency and intensity over the study period, and the main reason appears to be a significant decrease in precipitation over this region, but a simultaneous increase in temperature also contributes.     

Features of the Extremely Severe Drought in the East of Southwest China and Anomalies of Atmospheric Circulation in Summer 2006

The spatial-temporal features of the extremely severe drought and the anomalous atmospheric circulation in summer 2006 are analyzed based on the NCEP/NCAR reanalysis data, the characteristic circulation indices given by the National Climate Center of China, and the daily precipitation data of 20 stations in the east of Southwest China (ESC) from 1959 to 2006. The results show that the rainless period started from early June and ended in early September 2006 with a total of more than 80 days, and the rainfall was especially scarce from around 25 July to 5 September 2006. Precipitation for each month was less than normal, and analysis of the precipitation indices shows that the summer precipitation in 2006 was the least since 1959. The extremely severe drought in the ESC in summer 2006 was closely related to the persistent anomalies of the atmospheric circulation in the same period, i.e., anomalies of mid-high latitude atmospheric circulation, western Pacific subtropical high (WPSH), westerlies, South Asian high, lower-level flow, water vapor transport, vertical motion, and so on. Droughts usually occur when the WPSH lies anomalously northward and westward, or anomalously weak and eastward. The extreme drought in summer 2006 was caused by the former. When the WPSH turned stronger and shifted to the north and west of its normal position, and the South Asian high was also strong and lay eastward, downdrafts prevailed over the ESC and suppressed the water vapor transfer toward this area. At the same time, the disposition of the westerlies and the mid-high latitude circulation disfavored the southward invasion of cold air, which jointly resulted in the extremely severe drought in the ESC in summer 2006. The weak heating over the Tibetan Plateau and vigorous convective activities over the Philippine area were likely responsible for the strong WPSH and its northwestward shift in summer 2006.     

西南区域气候变化原因分析

总结了近年来西南区域气候变化原因分析上的主要进展.从自然原因和人为原因两方面展开分析,在自然原因方面,分析了海温外强迫、主要天气影响系统自身的变化以及太阳活动、冰雪覆盖等因子的影响;在人为原因方面,主要分析了温室气体、大气气溶胶的排放、土地利用的变化、城市化进程以及城市热岛效应等方面的影响.同时指出引起观测到的气候变化的因子十分复杂,相关问题的研究仍存在大量不确定性.     

2009/2010年西南地区秋冬春持续干旱的成因分析

利用国家气候中心提供的1951—2010年逐日综合气象干旱指数（CD和大气环流监测指数,结合西南地区335个站的逐日降水资料、逐日NCEP／NCAR再分析资料、NOAA提供的逐日OLR资料,通过REOF提取干旱空间分布型,采用合成分析和相关分析等方法,从西太平洋副热带高压、印缅槽、对流活动、水汽输送及垂直运动等几个方面,揭示了2009／2010年西南地区秋冬春持续干旱的大气环流异常特征。研究发现此次极端干旱事件发生在中等强度中部型E1Nifio背景下,受其影响,反walker环流导致赤道120°E附近形成显著异常的下沉运动,菲律宾周边地区存在一个强大的异常反气旋,同时,西南地区受异常西北气流控制,两者的共同作用,使对流层低层存在明显气流辐散区,其持续异常是极端干旱发生的重要原因。     

干旱及灌溉对冬小麦根系和产量的影响研究

在郑州农业气象试验站开展不同程度干旱、灌溉试验,研究了不同水分条件对冬小麦根系活力、形态及产量的影响。结果表明,干旱条件下,冬小麦根系活力和根直径均有明显的降低,根长有明显增加,土壤下层所占根系总体积比例增大,且随着发育期的推进,下层根系所占比例呈现增大的趋势,水分利用效率有明显提高;随着干旱程度的增加,上述变化趋势更加明显。在灌溉量相同的情况下,越冬期灌溉,有利于冬小麦根系活力和根直径增加,但不利于根系的向下伸展;返青期和拔节期灌溉有利于根系向下伸展、水分利用效率提高、理论产量增加,但不利于根系活力和直径的增加;拔节期灌溉,可适当增大灌溉量,减少灌溉次数,以提高水分利用效率。综合根系形态和活力、水分利用效率及产量,在冬小麦干旱持续发生条件下,在返青期、孕穗期灌水600 m~3·hm~(-2)左右,可根据干旱程度适当增减灌水量,重旱条件下适当增加灌水次数,少量多灌缓解旱情,而重大干旱年份灌水困难条件下可只在拔节期灌水600 m~3·hm~(-2),以实现产量的减损和节水效果。     

不同品种双季晚稻产量结构对干旱胁迫的响应

干旱是湖南双季晚稻分蘖-幼穗分化期主要农业气象灾害,对晚稻生长和产量形成产生不利影响。本研究以常规晚稻和超级晚稻在分蘖-幼穗分化期进行干旱胁迫试验,于20142016年连续3年开展15、20、25、30d4个干旱处理水平试验,探讨了干旱强度与不同品种双季晚稻产量结构的关系,从而确定双季晚稻干旱指标。试验研究结果表明,相同干旱胁迫处理下,土壤相对湿度是影响双季晚稻产量结构的关键因素,常规晚稻和超级晚稻产量结构对干旱胁迫的响应存在差异性。自晚稻分蘖普遍期开始干旱处理,对常规晚稻理论产量、有效穗数和结实粒数产生不利影响的土壤相对湿度阈值分别为92.5%、87.2%和98.6%;对超级晚稻理论产量、有效穗数和结实粒数产生不利影响的土壤相对湿度阈值分别为96.8%、97.1%和89.3%。根据晚稻产量结构对干旱持续时间和土壤湿度的响应,构建了常规晚稻和超级晚稻的分蘖-幼穗分化期干旱等级指标,可为双季晚稻的干旱监测和抗旱救灾提供理论依据和实践指导。