五种干旱指标在安徽省应用研究

运用安徽省78个代表站1961-2008年逐日气温和降水资料,采用累积频率法对五种干旱指标的阈值进行修正,用修正后干旱指标来分析安徽省干旱的年际变化、季节演变及空间分布等特征.结果表明:五种干旱指标按照干旱过程计算得到历年总干旱日数的演变趋势基本一致,干旱日数较多的年份与安徽省历史典型大旱年记录非常吻合;Z指数和SPI指数无明显季节变化趋势,而Pa,MI和CI三种指标季节变化趋势明显且基本一致,安徽省秋旱最多,夏旱次之,冬、春旱相对较少;Z指数和SPI指数尤明显的空间分布特征,Pa,MI和三种指标的空间分布基本一致,呈现纬向空间分布,干旱频率自北向南递减;对于安徽干旱监测业务来说,五种干旱指标中CI指数为最优.     

1961—2016年祁连山区季节性干旱综合指数特征分析

采用Z指数和熵权理论,构建了干旱综合指数作为干旱强度评价标准,对祁连山区季节性干旱特征及其空间分布规律进行了深入剖析。结果表明:1961—2016年季节性干旱强度普遍减弱,其中春秋两季显著减弱,夏季明显减弱;尽管20世纪60—70年代、90年代为季节性干旱频发与重发时段,但从2000年以来夏旱与冬旱却比较频繁,不容忽视。干旱强度由强到弱依次为冬季、夏季、春季和秋季,冬季干旱程度最强;在干旱波动性上秋季最强,冬季次之,春季最弱。春夏秋三季南侧比北侧干旱,冬季北侧比南侧干旱,其中冬季干旱范围最为广泛,尤以酒泉为中心的北侧区域最为显著。在研究时段内祁连山南北两侧干旱强度逐渐减弱,南侧明显减弱,枯草期干旱强度减弱程度尤为显著。本研究为祁连山区干旱评价提供了参考依据。     

基于SPI的1961－2020年昌吉地区作物生长季气象干旱时空特征研究

基于昌吉地区7个气象站1961－2020年降水量资料，计算昌吉地区作物生长季标准化降水指数（SPI-7）。运用趋势分析法、M-K突变检验法和小波分析法探究了昌吉地区作物生长季SPI-7指数的年际和年代变化特征；在此基础上分析了作物生长季干旱的站次比和干旱强度的年际变化,并结合该区实际发生的旱灾对SPI进行了验证。结果表明：1961—2020年昌吉地区作物生长季标准化降水指数以0.08/10 a的速率呈微弱的正趋势（变湿），在年代变化趋势中呈现出变干-变湿-变干的变化波动, 1981年标准化降水指数由低到高突变；干旱强度呈增加趋势，干旱发生的区域面积有轻微减少的趋势；干旱强度在全区范围内主要为轻旱和中旱等级，并表现为全域性干旱和区域性干旱；空间分布上看干旱率最高区域在东部地区，轻旱主要集中在东部，中旱、重旱和特旱集中在西部地区，干旱强度大的区域大致分布在西部地区；在周期性变化方面，SPI指数存在着6年、9年、16年周期震荡；历史旱灾与SPI指数干旱评价结果吻合率较高，SPI指数在昌吉地区作物生长季的干旱监测与分析中具有较好的实用性。     

北疆绿洲农业区气象干旱指数的确定及干旱特征分析

气象干旱指数是衡量农业干旱程度的指标之一。选取降水距平百分率PA、标准化降水指数SPI、标准化降水蒸散指数SPEI、通过SPI和SPEI构建的综合指数nSPEI（新的标准化降水蒸散指数）四种干旱指数,利用北疆绿洲农业区1961－2020年的气象数据,进行相关性、回归拟合、不同等级干旱频率分布等方面的对比,优选出对旱情描述更符合实际的干旱指数,并进而分析研究区的干旱变化特征。结果表明：（1）PA的干旱标准低估了干旱程度,SPI对温度上升引起的干旱加剧不敏感,SPEI计算蒸散发选用的Thornthwaite方法会高估温度对干旱的影响,nSPEI克服了SPI和SPEI的不足,对研究区的适用性最优。（2）近60年,研究区季尺度气象干旱随时间呈波动性变化特征,进入21世纪以来,春、夏季表现为湿－干变化,秋季表现为弱的干－湿变化,在干旱强度上,春、夏季由弱增强,秋季略减弱,在干旱范围上,以全局性干旱为主,春季局域性干旱增多,夏、秋季局域性干旱减少,在干旱频次上,春季特旱多,夏季重旱多,要注意相伴随的大风灾害和高温灾害,都会进一步加重农业旱情和灾情。     

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。     

长治地区干旱分析和降水预报

对长治、沁县等11个测站1960~2000年3~8月逐月降水资料进行统计分析,根据旱月出现个数、发生月份、干旱程度、持续时间和对农业生产危害程度,将长治地区的春旱和夏旱各分6个等级,从中寻找春夏两季干旱发生的规律。利用最优子集回归方法建立了春夏两季降水预报方程,对长治地区春夏两季降水定量预报进行了初步研究,并初步确定了影响长治地区春夏两季降水的主要因子是西北太平洋平均海温、长治县的地温等因子,2001~2004年预报准确率达87.5%。     

干旱典型山区CFSR降水数据的偏差校正方法研究——以新疆开孔河流域为例

CFSR降水数据在西北干旱半干旱区存在较大偏差,需要寻求合适的偏差校正方法。基于新疆开孔河流域内4个不同海拔高度的雨量站1981—2010年日观测数据,与同期CFSR降水数据对比分析后,分别采用LOCI法、Gamma分布映射法以及这2种方法的耦合(gamLOCI法)对CFSR降水数据进行偏差校正和检验。结果表明:新疆开孔河流域内原始CFSR降水数据表现出低估强降水、高估弱降水的特征,且春秋两季与观测值的相关性优于夏冬两季,高海拔山区的相关性优于平原地区,夏秋两季的偏差小于春冬两季,山区和低海拔平原区的偏差大于较低海拔平原区;gamLOCI法综合了LOCI法和Gamma分布映射法的优点,既能校正CFSR降水数据的湿日频率和湿日降水强度,又能保留降水序列中的极值;在平原区,3种校正方法的效果均较好,无显著差别,而在高海拔山区,gamLOCI法校正效果最优。     

近54年柳州干旱的时空特征分析

基于1961-2014年逐日降水资料,用降水量距平百分率作为划分干旱的指标,对柳州各季节干旱的时空特征进行了分析,结果为:(1)春季柳州干旱频数的空间分布特征是北部和东部多、其他地区少,夏季西多东少,秋季东北部最多、其他地区接近,冬季西南部多、东北部少、其他地区居中。柳州北部的干旱事件以轻旱、中旱为主,重旱、特旱事件主要发生在在中部和南部地区。(2)从春季到冬季,柳州的干旱发生严重程度有随时间递增的趋势,全市性的中旱、重旱、特旱事件主要发生在秋季和冬季,春季、夏季干旱事件全部为轻旱。(3)近54年柳州全市性干旱总频数的年代际变化呈单峰型,1980年代为波峰,1960年代和2010年代波谷。各季节干旱频数的年代际变化趋势是:春季和秋季1980年代以前干旱发生较多,1990年代以后干旱发生较少,夏季和冬季1980年代以前干旱发生较少,1990年代以后干旱发生较多。     

西北干旱特征分析

本文用我国西北地区五省２９个气象台、站１９５８～１９８０年２５年逐旬降水资料，采用以旬降水距平为基础的干旱指标系统，计算分析西北五省干旱的年季分布特征。认为西北干旱呈东南少西北多；高山高原少旱，沙漠盆地多旱且多大旱的分布．春季多旱，夏季次之，秋季少旱。但关中陕南和北疆则夏旱多于春旱。     

基于SPI的1979—2020年广东气象干旱的时空特征

基于1979—2020年的月降水数据计算标准化降水指数(SPI),分析了广东省近42年不同尺度的干旱时间和空间特征,结果发现：(1)1979—2020年广东省有略湿润趋势;SPI10年干旱倾向为“三明治”状分布,珠三角和粤北地区逐渐湿润化,粤东和粤西呈略干旱化。(2)广东省年际SPI分布主要有6种表现类型：模态1反映南涝北旱或北涝南旱2种类型;模态2反映东旱西涝或西旱东涝2种类型;模态3反映沿海涝内陆旱或沿海旱内陆涝2种类型。(3)基于季节尺度：春季的干旱化趋势最为明显,夏季非干旱化趋势明显;秋季是广东地区干旱的高发时期,干旱分布最广;春季发生轻旱以上等级的地区主要位于雷州半岛一带;秋冬连旱在广东普遍发生。     

2010年龙里县异常春旱特征分析及防御对策

分析龙里县2010年春旱发生的气象指标,通过对降水、气温、蒸发量、土壤水份的分析,发现2010年春旱是龙里县自1960年有气象记录以来,夏末、秋、冬、春连旱的最重之年,进一步反映了龙里县干旱现状。提出防御或减轻干旱的具体对策,对龙里县干旱监测、预估及防御措施的实施意义重大。     

福建省几种气象干旱指数的对比分析

选用合理的干旱指数对干旱进行监测一直是干旱研究的难点之一,对不同指数的适用性进行研究可以为干旱监测提供一定的参考依据。基于1960—2017年福建省气象站的逐日气象观测数据,采用频率累积法对五种干旱指数的阈值进行修正,利用层次分析法计算不同等级干旱事件的权重,结合120个典型历史干旱事件,对降水距平百分率(P_a)、标准化降水指数(SPI)、标准化降水蒸散指数(SPEI)、相对湿润指数(MI)、改进综合气象干旱指数(CI_(new))在福建省的适用性进行了分析。结果表明:CI_(new)适用于春秋冬季和年际的干旱监测,MI适用于夏秋冬季的干旱监测,这两种指数对重旱和特旱事件的监测效果比较好,SPI和SPEI对中旱和轻旱事件的监测效果比较好。五种指数均能比较好地描述干旱的发展过程,CI_(new)的监测结果更贴合实际,并且较符合干旱发生的机制。因此CI_(new)在福建省的干旱监测中比较适用,MI次之。     

SPI与K指数在阿勒泰地区应用的对比分析

干旱是限制新疆阿勒泰地区农牧业生产可持续发展最主要的自然灾害之一,研究适合该区的干旱指标,是进行有效干旱监测的基础。利用阿勒泰地区7个气象台站1961-2009年的月降水量、气温资料,计算SPI和K指数,比较分析了SPI和在该地区应用较好的K指数。结果表明：SPI计算简单,资料容易获取,而且计算结果与K指数有较好的一致性,能够较好地反映该地区干旱状况,特别是SPI可以计算不同时间尺度的指标值,能够满足不同水资源状况分析的要求。对比分析了5种时间尺度的SPI值,发现SPI能较准确地反映该地区的旱涝趋势,尤其是3、6个月时间尺度的SPI值,能较好的反应该地区的干旱发展,12个月尺度对长期连续干旱监测较好。     

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。     

气候变化影响下极端水文事件的多变量统计模型研究

以黄河流域太原气象站和淮河流域鲁台子水文站为研究对象,利用Copula函数构建气候要素（降水）同极端水文事件（干旱和洪水）之间的多元统计模型,分析不同降水条件下不同等级干旱和洪水的发生概率变化。结果表明,Gumbel Copula能够较好地描述太原站7月份的前期累加降水量和帕默尔干旱指数（PDSI）的相关结构。随着降水量的增加,极端干旱的发生概率逐渐减小,重旱、中旱和轻旱的发生概率则先增加后减小。Clayton Copula能够较好地描述鲁台子水文站前期累加降水量和洪峰流量之间的相关结构。当前期累加降水量大于等于某一定值时,随着年最大洪峰x的增大,发生洪峰≥x的极端洪水事件的概率逐渐减小。在同一个极端洪水发生概率下,前期累加降水量越大,洪峰流量出现大值的可能性越大。     

基于SPI的金沙江下游气象干旱时空分布特征及预测方法

基于金沙江下游地区30个气象观测站1960~2020年逐月降水数据,选用标准化降水指数（SPI）作为气象干旱指标,分析了该流域干旱在3个月和12个月时间尺度上的时空演变特征,并分别构建了流域南、北部旱涝的均生函数预测模型。结果表明：金沙江下游干旱主要表现为全域一致型和南北反相型两种模态。在3个月时间尺度上,干旱频次较高,范围较广,以轻旱为主;在12个月时间尺度上,干旱频次大幅降低,流域北部中旱及重旱的比例增加。年度干旱强度和范围均呈增加趋势。季节干旱强度除冬季为减弱趋势外,其他季节均呈增强趋势;秋季干旱范围表现为增加趋势,春季和冬季表现为减小趋势,夏季变化不明显。夏季干旱发生频次最高,且对年度干旱影响最大。均生函数预测模型可以较好地模拟和预测金沙江下游旱涝变化趋势,流域南部模拟效果优于北部,对极值的模拟效果更佳。     

基于前期降水指数的气象干旱指标及其应用

从气象干旱定义出发,考虑干旱累积效应,借鉴前期降水指数（API）和标准化降水指数（SPI）,建立基于标准化前期降水指数（SAPI）的逐日气象干旱指标,并利用1961-2010年全国632个台站的气象资料分析SAPI的适用性特征。结果表明：逐日SAPI曲线呈典型“锯齿型”特征,在降水持续偏少时段平稳下降,克服了基于“等权累加”建立的综合气象干旱指数由于前期降水移出计算窗口而导致的“不合理旱情加剧”问题,能够精细刻画干旱发生、发展和结束过程。SAPI敏感性分析表明,加剧一个干旱等级需要的无雨日数在降水越少的季节（地区）越多, 减缓一个干旱等级需要的日降水量在降水越少的季节（地区）越少。各等级旱日频率总体上与理论频率一致。降水量较少的季节（地区）,轻旱、中旱及总旱频率略高于降水量较多的季节（地区）,而重旱、特旱频率时空特征相反。1961-2010年全国平均各等级旱日频率均呈下降趋势,其中特旱较为明显,但具有复杂的时空特征：9-11月各等级旱日频率显著增加,其余月份以减少为主;各等级旱日频率总体上呈“西减东增”趋势。     

基于SPI的黔东南州近52a的干旱特征分析

基于1961—2012年黔东南州16站的逐月降水资料,从单站干旱SPI指数出发,分析了黔东南州52 a来年际干旱和季节性干旱的时间变化趋势和空间变化特征,结果表明:152 a间,年际干旱和季节性干旱呈上升趋势,干旱主要集中在1985—1989年和2001—2012年;2除冬旱以外,无论是年际干旱还是季节性干旱,干旱发生频率较高地区位于黔东南州中部以北地区,州南部年际干旱、春旱、夏旱和秋旱发生频率较低;3森林覆盖率较高的地区发生干旱的频次最低,降水较少地区发生干旱的频次较高。     

聊城近50年夏季旱涝特征分析

利用旱涝指标Z指数和降水距平百分率指标对聊城市1962—2010年夏季单站旱涝和区域旱涝进行对比分析,结果表明:Z指数能较客观地反映旱涝程度,表明聊城地区夏季气候特征为易旱易涝,干旱灾害略重于洪涝灾害,且存在旱涝临界年,即1981年以前洪涝较多,干旱较少,1981年开始呈洪涝减少,干旱增多的趋势。     

干旱指标及其在浙江省干旱监测分析中的应用

对浙江省气候业务中经常使用的距平百分率指标、Z指数指标、干燥度指标三种干旱指标进行比较分析,认为Z指数指标能较确切反映出干旱程度,距平百分率指标反映干旱程度较轻,干燥度指标反映干旱程度过于敏感。在此基础上,基于Z指数指标建立了浙江省干旱监测评价的强度指数、面积指数,对浙江省自1952年以来的干旱进行了逐年分析,发现浙江省夏秋连旱几率较高,干旱具有阶段性特征,1990年以来发生干旱频率有增多趋势,且旱情也加重,其中秋旱更为明显。