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。     

基于SPI指数的粤东北地区旱涝变化特征分析

基于近55年粤东北12个国家气象站逐月降水量资料,通过计算标准化降水指数(SPI),并利用小波分析、相关性分析等方法,探讨了粤东北旱涝的时间变化、周期变化和空间分异特征.结果表明:粤东北旱涝事件出现频率高,不同时间尺度旱涝事件出现的平均频率为58.92％.季节尺度上,夏秋季出现洪涝事件频率较春冬季高,春冬季出现干旱事件...     

洪湖水位对不同时间尺度SPEI/SPI干旱指数的响应研究

流域洪涝与干旱对流域水资源利用及生态平衡具有重要影响。探讨流域水文要素与气候因子的关系,是应用气候指数进行流域旱涝监测和影响评估的重要前提。基于四湖流域8个气象站及洪湖湖区水位代表站逐月观测资料,从月、季及连续时间序列月平均标准化水位距平与不同时间尺度SPEI/SPI干旱指数的相关分析,研究洪湖水位对不同时间尺度SPEI/SPI指数的响应。结果表明：四湖流域洪涝与干旱主要受降水控制,洪湖水位与SPEI/SPI干旱指数具有较好的相关性,但其相关程度因不同月份和季节及干旱指数的时间尺度存在一定差异,总体上洪湖水位与4~6个月时间尺度SPEI/SPI干旱指数相关性最为密切,表明洪湖水位对降水及蒸散发导致的水分盈亏的响应具有时滞效应和累积效应,当前月洪湖水位受当月及前3~5个月水分盈亏的共同影响。基于5个月时间尺度的SPEI/SPI干旱指数监测历史时期洪湖水位变化具有很好的一致性。研究结果为基于常规气象观测资料进行四湖流域旱涝监测提供了理论依据,同时可为其他流域旱涝监测与评估提供借鉴。     

赣江流域旱涝时空变化特征研究

基于赣江流域40个气象站点1966—2005年的月降水、气温资料, 采用多时间尺度的标准化降水蒸散指数反映不同时间尺度的旱涝状况。再应用小波分析和GIS空间分析技术, 对其旱涝特征进行定量化分析, 阐述其时空变化格局。结果表明:40 a共出现6次中旱以上级别的干旱事件, 7次中涝以上级别的雨涝事件。在流域旱涝演变过程中主要存在3类尺度的周期变化规律。通过小波方差检验得出10 a时间尺度的周期振荡最强烈, 为该指数时间变化的第一主周期。重涝主要分布在赣江流域南部, 而重旱主要分布在西南地区。季节性旱涝变化以夏涝最为严重, 主要分布在流域总出口, 即南昌、丰城一带, 而伏旱、秋旱波及范围较大, 持续时间较长。     

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SPI的青海省春季干旱时空演变特征及环流诊断

利用青海省非常年干旱区39个气象站1981—2017年春季逐月气温、降水资料,采用标准化降水指数(SPI),探讨青海省不同功能区春季干旱频率、干旱站次比的时空演变特征,并着重分析影响青海省不同功能区春季旱涝分布的环流异常特征。结果表明:春季青海省干旱发生频率在18.9%～40.5%之间,干旱站次比以4.9%·(10 a)~(-1)的速率下降,各功能区均呈现增湿特征,增湿幅度最大的地区为青南牧区,其标准化降水指数(SPI)线性倾向率为0.23·(10 a)~(-1)。春季影响青海省南、北部地区旱涝分布的500 hPa环流系统配置总体一致(偏涝年欧亚中高纬呈"正、负、正"分布形势,中国大部地区形成西低东高的配置,偏旱年相反),但中高纬度极涡强弱对北部地区旱涝分布影响较明显,中低纬度西亚槽对南部地区旱涝形势的影响较大。春季SPI与前冬(前一年12月至当年2月)的副热带西风急流位置存在明显负相关,前冬中东急流指数与SPI的相关性较东亚急流更显著(中东急流指数、东亚急流与SPI相关系数分别为-0.514和-0.332),前冬副热带西风急流位置若较常年偏南,则次年青海省发生春旱的可能性很大。     

近49年来河北省干旱时空变化特征研究

基于河北省及邻近地区73个气象站1961—2009年逐季、年降水资料,应用降水Z指数、经验正交函数分解、小波分析等方法分析了河北省干旱的时空变化特征.结果表明:近49年来河北省年、各季的干旱空间分布特征,最常见的是全省一致的干旱(雨涝)型,其次是南涝(旱)北旱(涝)的南北相反分布型;小波分析方法得出年、各季干旱的出现不仅存在明显的年代际尺度变化,而且年际变化也显著;河北省年干旱指数呈下降趋势,1979年后,年干旱指数发生突变,该区域进入干旱期.     

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。     

近40a铜仁夏季旱涝时空分布及典型旱涝年环流特征分析

本文基于铜仁市10个国家自动观测站1981-2020年近40a降水资料,计算多时间尺度标准化降水指数（SPI）,确定旱涝程度,分析旱涝时空分布特征,筛选典型旱、涝年进行环流分析。结果表明：(1)铜仁市20世纪80年代后期总体偏旱,90世纪后期总体偏涝。铜仁市夏季呈现出旱涝交替变化特征。(2)铜仁市中西部、东北部干旱相对频繁,并向四周逐渐减弱;市中西部、东南部发生雨涝的频率相对较高,西北部最低。夏季的干旱和雨涝均以轻、中程度为主,特重程度情况发生很少。(3)夏季偏涝年整个欧亚中高纬均为位势高度的负异常,偏旱年欧亚中高纬的乌拉尔山和中国东北的位势高度异常中心转为正异常分布。（4）赤道中东太平洋的厄尔尼诺现象与南、北太平洋海温异常分布对铜仁夏季偏涝现象的发生发展有密切关系;赤道中东太平洋拉尼娜现象、印度洋及西太平洋的海温异常分布对铜仁夏季偏旱现象的发生发展有密切关系。     

我国东部4-9月大尺度南北旱涝的特征及变化

研究了我国东部4—9月逐月、逐季降水的跷跷板结构和气候特征,结果表明:不同时段跷跷板结构的位置和强度不同。当时间尺度加大时,南北旱涝特征更明显。定义并计算了1951—2003年我国的南北旱涝指数。对夏季和8月典型南北旱涝年进行差异的显著性t检验,表明南北旱涝年的划分是合理的。研究了1951—2003年我国南北旱涝特征的长期趋势和年代际变化;研究了南北旱涝指数与冷暖事件年的关系。结果表明,冷暖事件年对6月、6—7月以及夏季大尺度南北旱涝有影响,暖事件年有利于发生北旱南涝;而冷事件年则相反。结果还表明,冷暖事件仅是我国南北旱涝分布的一个影响因素。     

关中平原旱涝时空变化分析

基于陕西省关中地区39个气象站点逐月降水观测数据,计算各站月、季及年尺度标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,简称SPI),结合该区域旱涝灾害的已有研究,利用标准降水指数及线性趋势分析等统计方法,对关中地区1961—2012年旱涝灾害的时空演变规律进行分析。结果表明:(1)1961—2012年,关中平原多年平均降水量为537mm,多年来年平均降水量呈下降趋势,表明关中平原干旱频次增加。(2)关中平原无雨日数和暴雨日数呈现上升趋势,小雨日数和大雨日数呈下降趋势,表明关中平原极端降水发生频次增多。(3)春季、秋季、年SPI整体呈现较为一致的下降趋势,这表明关中平原春季、秋季、年尺度均呈干旱化的趋势;而夏季、冬季SPI则呈上升趋势,表明这两季趋于湿润化。(4)渭南西部、咸阳东部、宝鸡东部发生干旱的频率较高;西安中部户县、长安等地,宝鸡西部、咸阳北部发生雨涝灾害的频率则更高。     

CI指数及SPEI指数在长江中下游地区的适用性分析

根据综合气象干旱指数(CI)在长江中下游地区应用中存在的不足,首先对CI中SPI指数等权累积降水进行合理的非等权处理及MI指数的优化,得到改进的综合气象干旱指数。然后利用1962—2013年长江中下游地区164个气象站的观测资料,对比分析了改进的综合气象干旱指数和标准化降水蒸散指数(SPEI)在长江中下游地区的适用性效果。结果表明:改进的综合气象干旱指数物理意义明确,解决了原CI指数对干旱开始时间、旱情发展中不连续加重现象和旱情解除时间滞后等不足,特别是对长江中下游地区的旱涝急转现象反映及时准确;设计的多时间尺度综合气象干旱指数与SPEI指数相关系数平均达0.8以上,说明得到的多时间尺度综合气象干旱指数对旱情的分析评估能力较强。经过适用性对比分析证明,月尺度综合气象干旱指数在江苏和安徽省应用效果要优于SPEI指数,湖南、江西和湖北省月尺度综合气象干旱指数在10—4月间的评估效果更好,SPEI指数在5—9月更优。因此,改进的综合气象干旱指数对长江中下游地区干旱分析与监测、预报预警等具有良好的推广应用价值。      

标准化降水指数在黑河地区的适用性研究

对黑河地区6个气象站1967-2015年的逐月降水数据资料计算标准化降水指数,分析了SPI指数的时间序列特征,探讨了SPI指数的适用性。结果表明:(1)SPI指数在不同时间尺度下,对降水量的敏感性各有不同,较长时间序列指数能够更好的表现阶段性的干旱与雨涝持续时间。(2)在适用性方面,SPI在评价过程中比pa指数更加敏感,评价等级相对较高,而SPI指数和土壤墒情指数结合使用对判断旱涝分布评价效果会更好。     

不同时间尺度下气象旱涝强度评估指数

基于逐日气象干旱指数,构建了可以反映某一时段内气象旱涝强度的标准化阶段气象旱涝强度指数 (staged meteorological drought intensity index, I_SD) 和阶段气象旱涝时间分布状态的标准化阶段气象旱涝空间分布差异指数 (staged meteorological drought discrepancy index, I_SDD)。以构建昆明月尺度的I_SD和I_SDD为例说明了阶段气象旱涝指数的构建方法,通过对不同时段降水距平百分率、I_SD, I_SDD和标准降水指数 (standardized precipitation index, I_SP) 的对比分析,结合降水及逐日气象干旱指数 (multi-scale standardized precipitation index, I_MSP) 的演变,验证了I_SD和I_SDD的有效性。对于任一站点的不同时间尺度,两个指数可以在日尺度到年尺度乃至更大的时间尺度上进行计算,通过Boltzmann函数来构建I_SD和I_SDD的方法具有很好的拓展应用性,其他气象干旱指数也可以采用该方法来构建阶段干旱指数。     

基于Z指数的江西省旱涝指标与时空分布特征

利用1961—2020年江西省逐日降水资料,基于Z指数分析确定了适用于江西省的旱涝指标。运用M-K检验、小波分析和EOF等方法分析了江西省旱涝时空分布特征。结果表明,1961—2020年江西省降水量年际变化大,20世纪90年代出现突变,但未出现显著的持续增加或减少。江西省干旱、雨涝事件存在准20 a主周期,从90年代开始偏涝年份明显增多,且雨涝呈增强的趋势。江西省旱涝主要存在4种空间分布型,分别为全区型、北涝（旱）南旱（涝）型、西涝（旱）东旱（涝）型、中心涝（旱）南北旱（涝）型,累计贡献率为83.61％。Z指数作为表征江西省旱涝指标的方法具有一定的适用性。     

基于SPEI和SPI指数的西江流域干旱多时间尺度变化特征

利用1959 2016年西江流域34个国家气象站的月降水和月平均气温资料,计算了西江流域近57年来不同时间尺度(1个月、3个月、6个月和12个月)的标准降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI)和标准降水蒸发指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)。在此基础上,对比分析了干旱的时空演变特征及干旱指数的表征差异。结果表明:(1)在12个月尺度上,近57年来西江流域大部分地区干旱强度呈现极显著的加重趋势,干旱频率也呈现极显著的上升趋势。(2)在3个月尺度上,西江流域春旱和秋旱较为频繁,影响范围广,而夏旱和冬旱频率低,影响范围小。在12个月尺度上,2000年以后,干旱频率最高,影响范围也更广。(3)干旱频率高、易旱区范围最广的时期为20世纪80年代,其次分别为2010 2016年、20世纪60年代和21世纪00年代,在20世纪70年代和90年代易旱区影响范围较小,干旱频率较低。在12个月的尺度上,SPEI和SPI指数旱涝评价结果整体比较接近。(4)在1个月、3个月和6个月的尺度上,SPEI指数整体上低于SPI指数。尤其在冬季和春季各月SPEI指数远远低于SPI指数。     

多种干旱指数在三穗县干旱分析中的比较

利用1958—2013年三穗气象站逐日降水、温度和蒸发资料,计算降水距平百分率、标准化降水指数、MCI指数和K指数;并将计算结果与实况干旱资料进行详细对比、综合分析。结果表明:三穗县一年四季都可能发生干旱,历年平均有4—6个月发生干旱,且以轻旱和中旱为主;4种干旱指数对三穗县干旱监测均有一定的指示作用,采用"综合评定、侧重考虑"的原则监测三穗县区域干旱效果较好。对月尺度干旱,运用MCI指数和K指数综合评定较符合实际;对季尺度干旱,SPI指数对春、秋季干旱的评估效果较好,K指数对夏季干旱的评估效果较好。     

玉屏县近50 a旱涝特征和旱涝急转及其响应因子浅析

利用玉屏站1965—2014年地面气象观测资料及大气环流指数资料,运用统计学及Morlet小波方法,分析玉屏县旱涝特征得出:玉屏县年降水量存在明显的年际变化,有2~3 a的震荡周期;玉屏县持续性干旱过程平均32个月发生1次,大多数持续时间为4~6个月,属季度尺度的干旱,以夏秋干旱、秋冬干旱和冬春干旱发生频率高;玉屏县洪涝过程约35个月发生1次,持续时间1~3个月,开始时间集中发生在下半年,大多数过程并未发生在降水偏多年,阶段性特征明显;玉屏县典型旱涝急转事件有3次,均未发生在降水异常年;在旱涝急转事件中,气温、最高气温和日照的阶段性波动对本区域前旱后涝的响应程度强,而西太平洋副高脊线、西伸脊点和印缅槽指数的演变,单要素对玉屏县前旱后涝的响应不明显,但若综合考虑各指标的配置情况,对玉屏县旱涝急转事件前、后响应程度增强。     

1953-2010年浙西南山区降水与旱涝变化特征

根据1953-2010年浙西南山区逐月降水资料,在对不同时间尺度降水进行气候分析的基础上,利用降水距平百分率研究年、季和月尺度上旱涝分布特征,并通过Morlet连续小波变化探讨旱涝演变趋势。结果表明：近58 a来,浙西南山区降水量和雨日均呈下降趋势,且雨日减少幅度较明显,约每10 a减少3.39 d。其中降水量以8月增多最显著,5月下降最明显;雨日则以5月和12月的减少最为突出。用Morlet小波分析得出旱涝存在不同尺度的周期分量,并且各周期强度有所不同,其中以4-8 a周期和16-20 a周期最为强烈,2010年后浙西南山区旱涝将向偏涝方向发展。年际尺度上,浙西南山区旱涝主要表现为轻旱和轻涝;季和月尺度上,以8-12月旱涝发生最为频繁,其中干旱概率多于洪涝,但洪涝强度大于干旱。     

标准化降水蒸散指数在中国干旱监测的适用性分析

针对国际上最新提出的干旱指数——标准化降水蒸散指数(SPEI),从拟合优度检验、对历史干旱事件的刻画、以及SPEI与SPI、PDSI指数的关系角度出发,全面分析了SPEI指数在中国区域的适用性。结果表明,只有在冬季且时间尺度小于3个月时,新疆南部、西藏西北部和华北至河套地区的样本不服从Log-logistic分布;而在冬季且时间尺度大于3个月以及夏季的任何时间尺度,中国范围的样本都符合Log- logistic分布,所得SPEI指数可靠。SPEI指数能够准确刻画几次特大干旱事件的地域中心、影响范围和强度。与SPI指数相比,SPEI指数引入了影响干旱的潜在蒸发项,能够更精确地刻画干旱。而与PDSI指数相比,SPEI指数具有多时间尺度特征,计算更简便。