气象干旱综合监测指数在湖北的本地化应用及其适用性分析

在对气象干旱综合监测指数(IMCI)特点理论分析基础上,结合湖北省干旱特点,对IMCI在湖北省应用进行了参数修订。通过与干旱监测业务中使用的综合气象干旱指数(ICI)在干旱统计特征、典型干旱过程诊断能力方面的对比分析,评估了IMCI指数在湖北省的适用性。结果表明:IMCI未改变ICI干旱监测的总体结论,但在干旱演变过程方面较ICI平缓,且对持续时间较长的大旱过程刻画较好。修订后的IMCIHB有效纠正了IMCINCC对旱情发生、发展及缓解过程反应过于迟钝、旱情监测偏重的不足,同时相对于ICINCC2对降水过于敏感又有所改善。然而,IMCINCC和IMCIHB依然存在冬季对微量降水过于敏感及旱情不连续发展的不足。干旱指数在特定区域应用时进行适当的修订和适用性检验是必要的,研究结果可为IMCI在国内其他地区应用的修订提供参考。     

2017年辽宁省春夏季精细化气象干旱监测评估

基于辽宁省1114个国家级和区域级地面台站1961年以来的逐日气温和降水观测资料,利用距离平方反比法差值生成了1717个乡镇的气象资料序列,采用气象干旱综合监测指数统计分析了辽宁省2017年4—8月精细化到乡镇的气象干旱特征。结果表明:2017年辽宁省春夏季异常高温,同时降水异常偏少,致使气象干旱不断发展;干旱在4月5日前从中部和北部开始,4月末扩展到西部,5—6月再向东南发展,波及88%的乡镇,7月以来气象干旱程度开始减轻;气象干旱持续时间长的乡镇主要集中在中部和北部,最长持续时间153d;受气温偏高和降水过程的影响,中度以上气象干旱面积呈阶段性变化,且极端干旱的发展伴随高温时段。由于气象干旱不同于农业干旱,在开展为农服务时要因地制宜采取应对措施。     

呼伦贝尔市新旧综合气象干旱指数应用对比

利用呼伦贝尔市4个气象台站1972—2013年逐日气象观测资料,计算逐日新的综合气象干旱指数MCI与旧的综合气象干旱指数CI,并对比两种干旱指数统计出的干旱日数、干旱强度,以及根据相应标准统计出的干旱过程和与实际干旱发生情况的吻合程度,分析新旧指数的优劣。结果表明,由于CI没有区分逐日降水量在指数中的权重,从而造成其跳变要多于MCI,而且MCI引入了近150天降水量的SPI并区分了冬、夏半年的权重值,避免了干旱指数对呼伦贝尔市冬季、初春干旱评价过重的问题。结合呼伦贝尔市实际的气候特点和干旱灾害发生实况,MCI更符合实际,适合业务应用。     

气象干旱综合监测指数在安徽省的适用性分析

利用1981—2016年安徽省77站日降水量、平均气温和土壤墒情资料,通过相关分析和主成分分析方法构建了该区域旱季(10月至次年3月)、涝季(4-9月)气象干旱综合指数MCI_anhui,从频率分布、干旱日数演变、不合理跳跃次数及代表站典型干旱过程等方面,对4种气象干旱指数在安徽省的适用性展开对比分析。结果表明:MCI_anhui在反映较重等级气象干旱时优于其他指数,能很好地诊断出安徽历史上典型大旱年;基于该指数的干旱日数时空演变表现为沿淮北夏旱和春末旱最多,江淮之间春末夏初旱情最多,沿江江南秋旱最多;36年所有干旱过程中不合理跳跃次数不足10次,就典型干旱过程中对降水反应的敏感性而言,它在表现干旱缓慢发展的特征时优于其他指数,不合理波动较少,且干旱后期缓和或解除过程中也不如其他指数过于敏感。综合来看,MCI_anhui对干旱过程具有较好的识别与诊断能力,在安徽省适用性良好。     

新气象干旱综合监测指数(MCI)在黔东南本地化应用

利用黔东南16县1981~2012年的干旱受灾数据,通过正交旋转主成分分析方法把黔东南干旱区划为三个区域;将国家气候中心提供的黔东南16县1981~2010年干旱实况监测文字资料数字化处理,用近60天内的有效降水、近30天相对湿润度、近90天和150天标准化降水指数进行多因子拟合,确定出三个干旱气候区各季节新气象干旱综合监测指数方程的各项系数,并利用2011~2012年黔东南干旱实况监测数据进行检验,结果表明确定的系数适用于本地。     

气象干旱指数在东北春玉米干旱监测中的改进

利用土壤相对湿度数据和县级春玉米单产数据,在气象干旱指数SWAP（standardized weighted average of precipitation）的基础上,研究我国东北地区春玉米受干旱影响的界限指标,结果表明:SWAP在春玉米播种-出苗期低于-0.9,出苗-拔节期低于-1.0,拔节-抽穗期低于-1.2,抽穗-乳熟期低于-0.7时,土壤相对湿度偏低,即气象干旱一般为中旱时,不利于春玉米生长。以此构建春玉米干旱指数,对比我国东北地区春玉米干旱指数与省级农作物干旱受灾面积的关系,发现两者相关关系显著,尤其在典型干旱年份,两者对应关系更好,说明构建的东北地区春玉米干旱指数能够较好地反映干旱对春玉米的实际影响。利用东北地区县级春玉米单产数据对春玉米干旱指数进行等级划分,划分结果可为东北地区春玉米防旱减灾和安全生产提供参考。     

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。     

干旱指标研究进展及中美两国国家级干旱监测

分析比较了国内外常用的一些干旱指数如降水量距平、标准化降水指数及PDSI等的原理和计算方法。对美国和中国国家级干旱监测业务的发展与现状进行了综述,并详细地介绍了两国干旱监测业务流程、监测方法、产品内容及各自的干旱等级规定、影响评估及预警情况等。     

西北地区气象干旱监测指数的研究和应用

为了更有效地监测西北地区干旱,综合西北地区广泛应用的Z指数方法和帕默尔气象干旱指数基本原理的优点,选取西北地区138个代表站1961—2000年40年逐月降水量资料,分东、西两片分别建立了西北地区东部和西部的单站气象干旱监测指数。在此基础上建立了区域干旱指数,确定了区域旱涝等级的划分标准。以计算得到的干旱指数与历史旱情记录进行了对比验证,并对计算结果做了进一步的统计分析。结果表明:干旱指数对西北地区旱情的反映符合历史实际;西北地区东部近几十年来干旱发生的次数和强度较西部更重;从长期演变趋势看,西北地区东部干旱发生频率呈现出上升的趋势,尤其是1990年代中期后上升趋势更为明显,而西北地区西部则呈现下降趋势;西北地区东部3、4、5、6月份的区域干旱均具有5～10年的周期,而西北地区西部区域干旱的周期性不明显。这些指数的建立,将为更好地开展西北地区的干旱监测、诊断业务提供气象意义明显且应用简便的气象干旱指数。     

干旱指数在山西逐日监测中的适用性研究

综合气象干旱指数(CI)和标准化降水指数(SPI)在逐日监测中往往会出现干旱突然加重的现象,这是由于某时段内每日降水量对当前干旱的发展贡献是等权重的。本文基于线性递减非等权重的方法对CI进行了修正,同时对加权降水量(WAP)进行了标准化(Standard WAP Index,SWI)。以山西为例,通过对比CI修正前后,即CI和CI_new(CI修正后),与SPI和SWI在不连续加重现象(UED)的总体分布、典型事例干旱演变特征以及与土壤湿度相关性等方面的差异,分析了4种干旱指数对山西逐日干旱演变的监测能力。结果表明:1)CI_new出现UED的次数较CI有了明显下降,SWI出现UED的次数也比SPI有了大幅的减少,且SWI在这4种指数中是出现UED次数最少的指数;2)CI_new和SWI较CI和SPI与同期土壤湿度的相关性均有所提高,表明修正后的CI_new和SWI更加符合土壤湿度的变化,更能反映土壤干旱的演变规律。针对干旱发展过程中不连续加重的现象,通过非等权重方法有效地减少了该现象的发生。     

K干旱指数在甘肃省干旱监测业务中的应用

利用K干旱指数及其干旱监测预测业务系统,着重介绍了K干旱指数在甘肃省干旱监测业务中的应用。从K干旱指数的定义、等级、标准、应用及其监测结果与实际干旱状况的比较方面进行了分析。结果表明,与实际的旱情比较,K干旱指数在甘肃省2008年春季、5月、6月、伏期（7—8月）以及秋季前期9月的干旱监测中有较好的监测效果。     

干旱严重指数(DSI)在内蒙古地区的适用性分析

利用MODIS遥感产品计算内蒙古地区2000-2019年植被生长季的于旱严重指数(DSI),并结合气象干旱综合指数(MCI)、植被状态指数(VCI)等干旱指数和典型干旱过程,对DSI在内蒙古地区的适用性进行分析.研究表明,DSI与MCI、VCI的平均相关系数为0.509和0.839,分别通过0.05和0.01的显著性检...     

河南省冬小麦拔节-抽穗期干旱天气指数保险研究

利用1971—2014年河南103个台站地面气象逐日观测资料和冬小麦产量资料,选择对产量有明显影响的拔节-抽穗期干旱作为天气指数保险设计的气象灾害类型,分析了河南冬小麦拔节-抽穂期干旱发生基本规律,并开展干旱风险评估。定义降水负距平百分率作为冬小麦干旱天气指数,并利用173组典型灾害样本建立了冬小麦拔节-抽穗期干旱天气指数与减产率的关系模型;在此基础上,初步设计了冬小麦干旱天气指数保险产品,并基于风险评估结果对天气指数产品费率进行修订。结果表明,河南冬小麦干旱程度总体由西南向东北增强;拔节-抽穂期,豫北地区的干旱风险最高;其次是豫西北、豫东和豫中;豫西南和豫南的风险相对较低;基于天气指数模型和历史赔付状况分析,将降水负距平百分率60%作为触发值,并确定了不同干旱天气指数等级的赔付标准;基于干旱风险评估结果修订后的河南各地区的天气指数保险费率在9. 2%～11. 2%,单位面积保费在29. 8～36. 3元·亩~(-1)。     

内蒙古高温天气成因分析

选取1971—2008年64次较强内蒙古高温酷暑天气过程,对其物理量分布特征和成因进行了分析,结果表明：300hPa高空锋区的北退或断裂与大陆暖高压系统的形成和发展有很好的相关性;对流层中层的暖平流对大陆暖高压系统的发展强盛起到关键作用,通常在暖高压系统的上游（西部、北部）维持暖平流时,暖高压系统将发展并维持强盛状态,当暖高压系统北部出现较强的冷平流时,暖高压系统将很快崩溃;500～850hPa厚度场可以更好的反映出整层气柱冷暖性质,其分布特征直接影响到内蒙古高温酷暑天气发生的部位和区域;蒙古暖高压控制区中盛行下沉气流,使得大气下沉增温,对流层中低层维持暖心结构,由于整层气柱很暖,低层减压形成了近地层的热低压,具有干热的特征。最后总结了内蒙古高温酷暑的定量预报指标。     

内蒙古地区干旱风险评估

分析了形成旱灾风险的有关因素,表明旱灾风险不仅与缺雨程度及持续时间有关,而且还有明显的季节性差异。用单位评价期内的降水距平百分率反映缺雨程度,用作物和生态系统不同季节的缺雨敏感度反映干旱影响的季节性差异,并以干旱持续期内单位时段旱灾风险的累加反映其累积效应,从而建立起旱灾风险的识别指数。应用旱灾风险指数对60年来内蒙古的旱灾风险进行了初步评估。给出了各级旱灾发生的概率,并统计出及各级旱灾对应的后果。对影响范围大、跨经两个以上作物生长年份、最大旱灾风险指数双倍于特旱的极端干旱在内蒙古的发生情况进行了分析。结果表明,20世纪80年代中期以来,内蒙古的极端干旱过程在逐渐东扩,内蒙古东部地区的旱灾出现了增多增强的趋势。     

基于CLDAS资料的内蒙古干旱监测分析

以内蒙古地区为研究区域,对中国气象局陆面数据同化系统（CMA Land Data Assimilation System,CLDAS）的土壤湿度和降水数据进行了评估,使用土壤相对湿度法和连续无降水日数法监测2014年夏季干旱,并选择干旱年（2014年）和湿润年（2013年）与标准化降水指数和降水百分位指数法进行验证分析。结果表明：CLDAS资料能够很好地再现日土壤相对湿度动态变化情况和降水落区与量级,能够满足干旱监测的需求;基于CLDAS数据的土壤相对湿度法可以方便、快捷地监测干旱日变化和区域性变化,连续无有效降水日数法对评估长时间、持续性干旱较为有效;CLDAS同化数据在时效性、分辨率、代表性上能够满足气象服务的需求,可作为观测资料的重要补充广泛应用于业务和科研,特别是对于地广人稀且气象站点相对较少的内蒙古地区气象服务潜力巨大。     

渭河流域干旱特征及干旱指数计算方法初探

利用游程分析、马尔可夫平稳概率、随机过程等方法分析了渭河流域的干旱特征。结果表明,近44年（1958-2001年）渭河流域降水连续多水（少水）期多持续2～3年,单独多（少）水年出现的概率比连续多水（少水）年的概率大,连少年的概率比连多年的概率大,平均连续少水年数大于平均连续多水年数;枯（丰）水与偏丰（偏枯）之间的转移突变较大,对用水可能带来不利影响;偏枯年出现的概率最大,偏丰年次之,丰水年最小;渭河流域连续少水2～3年不仅发生频率较高,而且干旱强度也较大。同时根据降水和同期气温、天然径流量资料建立了适用于渭河流域的S干旱指数。     

CI综合气象干旱指数在宁夏的本地化修正及应用

利用宁夏20个气象观测站近50a逐日平均气温和降水资料,采用累积频率法对CI综合气象干旱指数进行了本地化修正。通过对比分析,修正后的指数对干旱的演变反映更为合理,对干旱事件的监测效果更好,适宜在宁夏应用。其应用分析表明：麻黄山、海原、固原、西吉4地春季、夏季和秋季各季节的干旱日数均增加,强度均增强;秋季所有地区干旱日数增多,强度增强,且大部分地区秋季干旱日数增加幅度最大;固原及以北地区的干旱增加趋势明显高于南部阴湿地区,且干旱中心向西转移,21世纪以来同心和兴仁变为干旱中心。干旱事件中大部分干旱等级的日数与干旱日数和强度具有相同的变化趋势;春季大部分地区重旱和特旱日数的增加对其干旱日数的增加贡献率最大;夏季,盐池、麻黄山、固原和泾源特旱日数的变化对干旱日数变化贡献率最大;秋季,大部分地区中旱日数的变化对干旱日数变化的贡献率最大。21世纪以来,春夏季大部分地区干旱事件频率达到年代最高或次高值,且中部干旱带频率高于南部山区,大部分地区特旱日数达到年代最大值;秋季干旱事件频率减小,所有地区各干旱等级日数明显少于1980年代和1990年代。     

联合干旱指数在干旱监测中的应用——以广东韶关地区为例

气候变化影响了水循环与地区的水量平衡过程,一定程度上改变了干旱的形成与演变条件。以标准化降水量与蒸散发量差值表征水分偏离正常程度的标准化降水蒸散发指数(SPEI)为基础,从多时间尺度联合的视角建立联合干旱指数(JDI),并以广东韶关为例分析修正的新指数JDI在干旱监测中的准确性和有效性。结果表明,综合了不同时间尺度干旱特征信息的JDI能够较全面地反映干旱的形成与演进过程。通过对干旱监测的评价以及与实际旱情的对比分析,验证了联合干旱指数JDI在实际干旱监测中的准确性和有效性,其可作为未来干旱监测的新理想指标。