乌鲁木齐地区夏季气象干旱的变化特征及成因分析

为了更准确的掌握乌鲁木齐地区夏季气象干旱的变化特征并研究其成因,以乌鲁木齐地区5个站点的历史降水资料为基础,统计得到其1961-2015年夏季累积降水在100～250 mm范围内变化,并通过计算Z指数来表征干旱变化特征,利用Mann-Kendall检验和Morlet小波分析归纳了乌鲁木齐夏季气象干旱在1980年代中期的突变特征以及1986年以来12 a左右的周期性变化特征。在此基础上结合NCEP/NCAR再分析资料、JRA海表温度（SST）等数据,通过对比典型旱/涝年的异常特征,对夏季气象干旱发生的成因进行了分析,发现低纬东风输送强时水汽可由80°～90°E向北越过青藏高原影响新疆地区,反之则包括乌鲁木齐在内的天山以北地区可降水量都偏少,并且指出赤道东太平洋SST异常所导致的赤道纬向垂直环流异常是导致这一差异的可能成因。此外还对乌鲁木齐夏季气象干旱与大气环流指数存在的关联进行了讨论。这些结果为乌鲁木齐降水机理研究以及气候预报提供了重要依据,并为人工影响天气和抗旱减灾工作提供了有力支撑。     

石羊河流域极端干旱事件的时空变化特征

本文借助ArcGIS 9.2和Matlab 7.0数据软件平台,运用复值Morlet小波分析和数理统计方法对石羊河流域极端干旱事件在时空上的变化特征进行分析,结果表明:①石羊河流域的平均湿润指数自北向南逐渐增大,其湿润指数与年均降水和海拔高度具有显著正相关性(在0.01置信水平),而与年均蒸发具有显著负相关性(在0.05置信水平)。②在时间尺度上来说,极端干旱事件的频数具有19a、9a、6a、4a、15a的周期,可能是受南亚高压的准3年周期的影响;在空间尺度上来说,极端干旱事件频数与湿润指数的空间分布大体相似,略有不同是两者的最小值不同:即地表湿润指数最小值在民勤,而极端干旱事件发生频数最小值在武威。7-9月份发生极端干旱频数占年极端干旱总频数的60.62%。③年极端干旱总频数和7-9月份极端干旱总频数都呈略微上升趋势,且年极端干旱频数的线性倾向率较大,即将达到0.3/10a。通过Pettitt突变检验法对年极端干旱总频数和7-9月份极端干旱总频数进行检测,结果检验到突变点分别为2000年和1983年(在0.01置信水平)。     

松花江流域季节性气象干旱特征及风险区划研究

利用松花江流域67个代表性气象站1960~2009年气象观测资料,采用标准化降水指数（SPI）为评价指标,计算松花江流域50 a中各季干旱指数,在此基础上分析了流域季节性气象干旱演变特征及规律,研究发现,松花江流域气象干旱呈现出明显的空间分带性和季节分带性。从地域变化来看,流域干旱区主要分布在东北、西南部;从季度变化来看,春旱和夏旱是流域气象干旱的主要类型,夏季干旱最严重,春季次之。建立评价指标体系实现了基于GIS技术的气象干旱风险区划,针对不同风险区提出相应的抗旱措施,为流域有效应对干旱灾害提供依据。     

黄土高原气象干旱和农业干旱特征及其相互关系研究

选择标准化降水指数(SPI)和植被状态指数(VCI)分别作为评价黄土高原气象干旱和农业干旱的指标,使用干旱频率和Sen斜率分析了黄土高原地区干旱的分布特征与变化趋势,并探讨了气象干旱与农业干旱的相关性。结果表明:①黄土高原西部干旱频率总体上高于东部。气象干旱和农业干旱变化趋势在空间上表现有所不同,黄土高原西部、北部气象干旱呈不显著减缓趋势,东部和南部呈不显著加重趋势,但绝大部分地区的农业干旱呈减缓趋势,尤其是400 mm等降水量一线两侧区域。②季节上,黄土高原夏季和秋季气象干旱频率较高,春季和冬季气象干旱频率相对较低。黄土高原农业干旱频率春季最高,夏季其次,VCI对农业干旱实时监测的适用性更强。③不同季节,农业干旱滞后气象干旱的时间长短不同,冬季滞后约2个月,春季滞后约1个月,夏季和秋季滞后少于1个月。黄土高原一熟制种植区的SPI-12值与VCI值具有较好的正相关性。研究结果可以为黄土高原的干旱监测和预警、干旱区划以及干旱灾害风险评估提供科学依据。     

松花江区气象水文干旱演变特征

采用标准化降水蒸散指数和径流干旱指数分析了1961~2010年研究区水文干旱和气象干旱时空演变特征,并探讨了水文干旱与气象干旱的关系。结果表明：① 1961~2010年松花江区呈总体干旱化且又有明显时段性的特征,其中1967~1983年和1996~2010年气象干旱频发、覆盖范围广、持续时间长且强度大;其它时段气象干旱少有发生。其次,气象干旱空间分布差异明显,东部的平均干旱频次和强度都大于西部地区,中部（嫩江流域中下游）平均干旱持续时间最长;但在嫩江流域和黑龙江上游地区干旱略有减弱趋势。② 松花江流域和挠力河流域水文干旱呈加剧的趋势,尤其是近15 a干旱化趋势明显;挠力河流域干旱频发、强度大且持续时间很长。松花江流域水文干旱程度弱于挠力河流域,但极端水文干旱事件频发。 ③ 松花江区气象干旱与水文干旱密切相关,嫩江流域水文干旱滞后于气象干旱2个月,而第二松花江流域和松花江流域水文干旱滞后于气象干旱3个月;挠力河流域水文干旱与气象干旱无明显的时滞相关性。     

陕西年降水量变化特征及周期分析

以1959-2009年陕西省各气象站逐旬降水资料为基础,采用墨西哥帽小波函数,线性趋势分析以及Mann-Kendall检验法,对陕西省51 a降水的时空分布特征及趋势进行分析,揭示了陕西省降水变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,并确定了主要周期。结果表明：（1）陕西省年降水量年际变化大且时空分布极不均匀,降水量从北部向南部递增,呈南多北少特征,大致上为纬向分布。陕北、关中、陕南年降水量多年平均值依次为279 mm、563 mm、840 mm。三大区域年均降水变化相对较为平稳,近51 a来,研究区内年均降水总体呈北部和南部略微下降,中部微弱上升的变化格局,线性倾向率分别为-5.110 mm/10 a、-3.758 mm/10 a、1.908 mm/10 a;（2）陕西省年均降水量有3～7 a,10～17 a,17～30 a周期,以中时间尺度10～17 a的少-多交替最为明显。在微观尺度上,陕北、关中、陕南地区的周期均表现得零乱且不显著。中观尺度,关中和陕南的降水周期比较显著,为10～17 a,陕北的降水周期表现得不十分规律。宏观尺度,陕北的降水周期为23～30 a,关中和陕南较为相似,为18～25 a;（3）Mann-Kendall检验发现1993年是陕西省年均降水量增加的一个显著突变点,2009年以后陕西省将处于多雨期。     

基于标准化降水指数的陕西黄土高原地区1971—2010年干旱变化特征

利用陕西黄土高原地区68个气象站降水资料,选择标准化降水指数（SPI）为干旱指标,分析了该地区最近40年（1971—2010年）的月、季、年干旱特征,在此基础上利用经验正交函数(EOF)分解方法进行了干旱分区,并分析了全年及各季节干旱站次比和干旱强度的年际变化。结果表明:EOF分解第1、2、3特征向量分别反映了陕西黄土高原地区干旱的一致变化、南-北反向分布和中部-南北反向分布的不同特点;年度干旱站次比和干旱强度有明显的阶段性分布特点,在年代之间有重-轻-重-轻的变化趋势。2001年以来,年度和夏、秋、冬季干旱强度都有不同程度降低,春季干旱有增强趋势。陕北和关中地区的春季、夏季干旱变化趋势相反,秋季、冬季干旱变化趋势一致。地区平均每年出现干旱月3.8个,几乎每年都有干旱月出现,最多的一年可出现6—9个干旱月。     

陕西春季干旱与多雨的环流特征对比分析

选用陕西86个气象站1961-2007年3~4月降水量和NCEP/NCAR再分析资料,利用标准化降水指数确定陕西春季干旱与多雨的划分指标,并对陕西省春季干旱与多雨年的同期和前期大气环流特征进行了合成分析,结果表明陕西春季降水具有南多北少,年际变率大等特点。陕西春季干旱少雨年同期500 hPa欧亚中高纬度距平场呈"-+-"分布,反映了中亚长波脊强盛,东亚大槽偏深的主要环流特征;而陕西春季多雨年乌拉尔山和日本海为正距平,鄂霍次克海和咸海、里海为负距平,欧亚中、高纬度距平场呈反位相分布,反映乌山阻塞高压建立与崩溃过程中,中亚长波槽经高原东移的环流特征,东亚中纬度纬向环流发展,冷空气易滞留在偏北地区,暖湿气流活跃更易北上,形成了陕西春季多雨天气。从850 hPa流场分布看,陕西春季多(少)雨通常对应同期对流层低层亚洲大陆东岸偏南气流的增强(减弱)。此外前年冬季乌山高压脊偏弱(强)和东亚大槽偏浅(深)与陕西春季多(少)雨有密切联系。     

陕西暖季降水的日变化特征及南北差异

利用2008—2015年CMORPH卫星与自动观测站的逐时降水量融合产品,分析了陕西地区5～10月降水量、降水频次、降水强度的日变化特征,以及陕西南北降水日变化上的差异。结果表明:(1)降水量和降水频次从南向北明显递减,地形作用下的纬向变化是陕西地区降水最重要的特征,但降水强度呈现出南北高、中间低的分布特征,两个高值中心分别位于陕南南部和陕北的东北部,EOF分析表明陕西南部夜雨特征明显。(2)陕西南部降水量和降水频次、降水强度日变化特征一致,均以夜晚至次日清晨为高值区,而在中午前后达到最低值。陕西北部降水量、降水频次峰值则主要出现在上午,降水强度峰值出现在傍晚。区域对比分析表明,陕西南部降水量日变化主要来自于降水强度的贡献,而陕西北部日变化以降水频次的贡献为主。(3)陕西降水的南北分界线特征明显,34°N以南地区降水日变化明显且降水主要集中在夜间。34～37°N之间的中部地区降水日变化较弱,37°N以北地区降水的日变化特征和陕西南部相反。(4)除榆林、渭南和商洛东部地区外,其他大部分地方白天的降水量都明显低于夜间的降水量,特别是陕南秦巴山区夜间降水量超过白天的一倍以上。     

变暖背景下陕西极端气候事件变化分析

利用1961-2010年陕西省78个气象观测站的逐日最高温度、最低温度、平均温度以及日降水量资料,采用趋势分析方法对该地区极端气候事件的变化进行了分析。结果表明:①近50 a来陕西降水极端事件没有显著的增减变化趋势,但存在明显的阶段性。②近50 a来区域严重干燥事件在显著增加而严重湿润事件趋于减少,2000年以后严重干湿事件均偏多,区域降水有向不均衡、极端化发展的趋势。③区域年极端高（低）温事件在近50 a来呈现显著的增加（减少）趋势,其空间分布具有较好的一致性。极端温度事件的变化在各季节存在差异,冬、春季变暖的趋势比较显著。在显著变暖的20世纪90年代以后,相对于降水极端事件,温度极端事件显现地更为突出。     

基于SPEI的辽西地区气象干旱时空分布特征

干旱是辽西地区最为频繁的自然灾害之一,已严重制约人们的生活和经济发展。以辽宁省西部作为研究区域,借助该区8个气象站点1960-2015年逐月气温、降水数据,计算年、季、月时间尺度的标准化降水蒸散指数（SPEI）,并进行Mann-Kendall 趋势变化和ArcGIS空间可视化分析,揭示了辽西地区近56a气象干旱的时间变化趋势,以及干旱频率和干旱强度的空间分布特征。结果表明：近56a辽西地区干旱发生频率呈现上升趋势,尤其是21世纪以来;季节干旱变化趋势不甚明显,各季节均有干旱发生,其中秋季干旱最严重;辽西各地区均有干旱发生,在年尺度、季尺度和月尺度下发生频率分布不均,总体呈西部频率高东部频率低的趋势;21世纪以来发生连续干旱次数较多,干旱发生强度呈现西南强,东北弱的分布特征,高值中心在建平。     

气候变化背景下东北地区气象干旱的时空演变特征

基于中国东北地区98个气象站点历史数据和WCRP多模式耦合CMIP3输出的IPCC SRES A1B、A2和B1气候变化情景下的降雨资料,计算3、6、12和24个月尺度上的标准化降水指数(SPI),结合M-K检测、EOF分解和小波分析,研究东北地区干旱的时空变化格局及其对气候变化的响应特征。结果表明：① SPI能较好地检测东北地区干湿变化状况,4个时间尺度上主要的空间模态具相似的分布型,其中12个月尺度SPI显示东北大部分地区在过去50 a干旱程度呈显著加剧、范围有明显扩大的趋势,其中南部和中部辽河流域是干旱严重区;② 干旱时间变化特征具明显的空间差异,南部干旱第一主周期为11 a,北部则为3.5 a;③ 气候变化情景下,2011~2060年的干旱以前30 a趋强,之后趋缓,且干旱高发区存在一定的北移趋势。     

西北地区东部干旱半干旱区极端降水事件的变化

应用面积权重方法,利用西北地区东部80个测站1960-2000年的资料,对降水的变化及极端降水事件进行了分析。结果表明:西北区东部的气候在近十几年变得更加极端。降水量虽然没有一致的增加或减少的趋势,但自从1990年开始,降水距平百分率低于气候平均值,变化异常;降水异常偏多的区域呈减少趋势,到20世纪90年代中期以后,就几乎没有出现过降水异常偏多的区域;1960-1962年连续3年降水异常偏少的情况是近40a来少见的,这种偏少主要发生在干旱地区;90年代的异常偏少则是全区域的,特别是在湿润、半湿润地区,降水偏少尤其明显;1997年降水偏少最为明显,偏少的区域达20%以上。而在这种气候背景下,90年代极端降水事件并没有减少。     

广东省干旱趋势变化和空间分布特征

利用广东省86个地面站的降水和气温资料,定义广东省月干湿气候指数。定义的干湿气候指数可以明显地区分广东省干湿季,而且对春季粤南偏旱、秋季粤北偏旱也有反映,体现指数定义的合理性。趋势分析表明:全省2~3月、7~8月和12月明显变湿,而10~11月显著变干,其余月份趋势不明显。趋势分析结果指出,广东省未来的秋季旱情可能有加重的趋势,而冬春季旱情会有所缓解。各月趋势的空间分布有很大差异,分析结果指出,其年际变率的主要影响因子可能为海-气相互作用过程和陆-气相互作用过程。     

印度河流域气温、降水、蒸发及干旱变化特征

基于印度河流域及周围54个地面气象站气温、降水资料,结合CRU气温和GPCC降水全球格点化陆面再分析资料,通过插值构建了一套0.5°×0.5°分辨率1980—2016年逐月格点数据集。采用Thornthwaite方法计算了潜在蒸散发,基于标准化降水蒸散指数(SPEI),探讨了印度河流域气候变化及干旱演变特征。结果表明:(1)1980—2016年,印度河流域年平均气温以0.30℃·(10 a)^-1的速率呈显著上升趋势,21世纪初增温幅度最大;干季(11月～次年4月)升温速率较快,达0.36℃·(10 a)^-1,湿季(5～10月)增速0.25℃·(10 a)^-1。年降水量呈现少雨—多雨—少雨—多雨年代际振荡。伴随着持续升温,年和各季的潜在蒸发量增加显著。干季干旱频率较多,但湿季干旱强度高,各季干旱频率与降水呈现较一致的年代际波动;干旱的影响面积在干季呈现微弱地增加趋势,湿季却略有减少趋势。(2)空间上,除西北局部,流域其他区域的年和季平均气温、潜在蒸发量增加趋势显著,均达到95%置信水平。其中南部平原和东北山区升温幅度较高,...     

中国北方近50年干旱变化特征

根据1950～2000年我国629个站逐月降水资料,采用Z指数作为旱涝等级划分标准,根据计算出的Z指数把各地的旱涝情况划分成7个等级,并在此基础上计算了干旱发生的范围.通过研究干旱范围变化趋势和特征,进而诊断干旱发生严重程度的变化.通过对近半个多世纪来的资料进行分析,发现我国北方主要农业区不同程度的干旱面积均有扩大趋势,在不同季节以及北方区内的其它区域干旱的发生发展还有不同的特征.     

福建省未来气候情景下干旱事件的时空特征

气候变化将增加干旱的风险及加剧干旱,探索未来气候变化下的干旱状况是制定长期气候适应策略的关键。本研究基于CMIP6(耦合模型相互比较项目的第六阶段)强迫情景下的气候因子数据,不仅考虑了降雨因素,还考虑了温度等引起的蒸散发因素,使用日SPEI算法预测了2016—2100年福建省的干旱状况,并分析福建省干旱的时空特征。结果表明：1)研究区未来干旱严重程度、持续时间和频次均波动较大,其中干旱严重程度及上升趋势最为显著;2)MPI-ESM1-2-HR模型预测的福建省未来干旱严重程度最高,AWI-CM-1-1-MR模型预测的年干旱持续时间最长,预计福建省每年将经历6～8次干旱事件。3)3种模型下的干旱特征在空间格局上有所差异,干燥和湿润的区域均发生干旱。本研究有助于提高对未来干旱条件的理解,并为后续利用先进的CMIP6气候模型和情景提供技术参考。     

河西走廊东部低温事件变化特征

根据1960-2015年河西走廊东部5个气象站逐日最低、平均气温资料,通过固定阈值和百分位阈值法定义了低温事件,采用气候统计学方法,分析了该区域低温事件的强度、极值和日数的变化特征,统计结果显示,受海拔高度、地形地势和植被覆盖的影响,河西走廊东部低温事件的空间分布均存在明显地域差异,均为高寒山区天祝强度和极值最强,日数最多,绿洲平原区凉州强度和极值最弱,日数最少。河西走廊东部年代和年低温事件强度和极值呈减弱趋势,日数呈减少趋势,2010-2015年减弱和减少的趋势尤为明显。年低温事件强度、极值和日数的时间序列均存在着周期性变化,但都没有发生气候突变,只出现了转折年份。两种标准的低温事件均出现在1~3月和11~12月,强度、极值和日数高峰值均在1月或12月。年低温事件存在一定的异常性,正常低温事件强度、极值和日数的年份概率在64.3%～80.4%,对安全生产造成危害的低温事件强度、极值偏强和特强年份的概率在7.1%～16.1%,日数偏多和特多年份的概率共为16.1%。本研究可为低温的预报预警提供技术支持,同时可为地方政府提供准确的决策依据,对区域气候变化研究和经济发展有重要意义。     

京津风沙源区干旱时空特征及对植被变化的影响

本文基于京津风沙源区27个站点1960—2014年逐月气温和降水数据,采用标准降水蒸散指数(SPEI),从干旱趋势、干旱面积和干旱频率等方面分析了研究区干旱的时空变化特征;在此基础上,利用SPEI和NDVI指数,分析了干旱对区域植被变化的影响。结果表明:(1)1960—2014京津风沙源区SPEI呈显著下降的趋势,多次严重干旱均出现工程实施的近15年。过去55年京津风沙源区大部分区域SPEI呈下降趋势,显著下降的区域主要集中在内蒙古草原地区。(2)1960—2014年轻度干旱、中度干旱和严重干旱的面积均呈上升的趋势。2001年和2009年严重干旱面积分别占整个研究区的49.00%和41.10%。(3)1960—2014年干旱频率从西北向东南呈递减趋势。1996—2014年干旱频率比1978—1995年和1960—1977年分别增长了7.59%和9.09%。京津风沙源区最长干旱持续时间都接近或超过半年。(4)1982—2014年研究区92.52%的区域SPEI和NDVI呈正相关关系,表明干旱会对区域植被产生重要影响。干旱趋势、干旱面积和干旱频率均表明,京津风沙源区干旱情况加重,尤其治理工程实施的近15年干旱程度更加严重。本文研究结果对京津风沙源区植被恢复重建具有重要的指导意义。     

2001−2018年西北地区植被变化对气象干旱的响应

基于2001?2018年逐月的MODIS NDVI数据,以归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）和植被状态指数（Vegetation Condition Index, VCI）作为植被生长状况指标,结合2001?2018年的月降水和月均温数据计算的标准化降水蒸散指数值,分析西北地区植被状况和气象干旱指数的变化趋势及其空间分布特征,以及多时间尺度下植被对气象干旱的响应。结果表明：2001?2018年西北地区植被的生长状况整体呈好转趋势,但空间分布上差异明显,东部植被改善状况高于中西部地区。近18 a西北地区5种不同时间尺度标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）均值整体上均呈增加趋势,表明干旱程度降低;空间上,干旱化趋势整体上表现为中西部高,东部低。植被生长状况在大部分区域均与SPEI呈现不同程度的正相关,总体表现为,西北地区东部植被对气象干旱的响应程度最高,西部次之,中部最低;不同植被类型中,草地对SPEI-12的响应最强,耕地次之,而林地的响应最弱;各植被类型在生长季的多数月份中对SPEI-3和SPEI-12的响应普遍较高。