RDI指数在新疆5个地区干旱监测的应用

为加强新疆地区干旱动态监测与评估,基于阿勒泰、伊宁、乌鲁木齐、和田、哈密5个气象站近49 a的逐日降水与蒸散数据,采用计算简单、敏感性与稳定性较强的RDI指数分析了5个地区季尺度以及年尺度的干旱特征,并指出了未来新疆地区干旱评估的发展方向。结果表明:(1) 5个地区在年尺度和4个季尺度上的干旱强度与频率略有差异,但干旱程度均有所下降,都存在湿润化趋势,乌鲁木齐湿润化程度最高,和田地区湿润化程度最低。(2)从季节上看,阿勒泰地区夏、秋两季湿润化程度较高,春、冬两季湿润化程度较低;伊宁和乌鲁木齐两地夏、冬两季湿润化较明显,春、秋两季湿润化程度较低;和田、哈密两地春、夏、秋三季都比冬季湿润化程度高。     

中国北方地区农业干旱脆弱性评价

在调查和分析中国北方地区农业生产现状的基础上,选择水资源、农业经济、社会和防旱抗旱能力4个准则层共16个指标构建农业干旱脆弱性评价指标体系。运用主成分分析法对高维变量系统进行有效降维,根据方差贡献率建立中国北方地区农业干旱脆弱性评价模型,获得中国北方地区水资源、农业经济、社会和防旱抗旱能力脆弱性评价结果,获得各省(自治区、直辖市)干旱脆弱性分级阈值和区划。结果表明:(1)通过主成分分析得到农业经济、水资源、防旱抗旱能力、社会等5个主成分,方差贡献率分别为41.99%、19.25%、14.06%、8.07%和5.32%。(2)中国北方地区农业干旱脆弱性从小到大依次为北京、天津、山东、辽宁、吉林、山西、内蒙古、安徽、河北、河南、陕西、宁夏、青海、黑龙江、新疆和甘肃。     

1901-2012年中国西北地区东部多时间尺度干旱特征

以干旱的多时间尺度特征出发,利用CRU最新数据,计算了考虑降水和气温双因子影响的标准化降水蒸散指数(SPEI),并与标准化降水指数(SPI)进行对比,分析中国西北地区东部1901-2012年不同时间尺度的干旱特征。本文不仅对百年来CRU资料的可靠性进行检验,而且对SPEI在西北地区东部的适应性进行讨论。结果表明:CRU资料可靠性较好,但由于CRU资料本身的属性,1920年以前资料的可靠性不确定。从干旱事件的发生强度及干旱范围分析,SPEI在西北地区东部具有较好的适用性。SPEI与SPI在不同时间尺度下的波动变化一致,短时间尺度主要表现年内或季节特征,长时间尺度则侧重表现年际、年代际特征。将研究区分为高原东北区和陕南区进行分析,1901-2012年高原东北区有4个干期,陕南区有5个干期。针对温度变化对西北地区东部干旱的影响及与SPI对比表明,高温对干旱的贡献不容忽视。     

农户尺度的黄土高原乡村干旱脆弱性及适应机理

干旱脆弱性及人类对干旱的适应机理分析是干旱及半干旱地区人地关系研究的重要内容,也是西北地区乡村人地系统可持续性研究的新视角。本文运用Turner脆弱性分析框架,将其改进应用到黄土高原乡村农户的干旱脆弱性及其适应领域,选取榆中县和长武县气象数据和农户调查数据,应用主成分分析、综合指数法、差异性分析和鲁棒性分析等方法分别对指标权重、农户干旱脆弱性指数及其差异性与脆弱性指数的不确定性进行分析与检验,并从适应能力、适应策略和适应模式三个层面揭示适应机理。主要结论为：①中连川乡农户干旱脆弱性指数大于洪家镇,且不同村落间农户干旱脆弱性指数差异显著;②农户干旱适应机理为暴露—敏感性影响农户收入,农户生计系统是适应干旱暴露扰动的决定因子,农户类型、生计方式、土地利用、灌溉设施和政策扶持的差异性产生不同的适应模式和适应效果;③农户干旱脆弱性指数排名出现频率较高且排名变化范围较小,具有较强的鲁棒性,表明农户干旱脆弱性计算结果具有稳健性。     

20世纪下半叶干旱对新疆农业的影响及灾害链效应

利用历史灾害数据对20世纪下半叶新疆农业的干旱影响及灾害链效应进行了评价。同时对干旱灾害的时间特征也做了分析。结果表明,1950-2001年的52年里,新疆年平均农田旱灾成灾面积为109.25×103hm2,其中.2000年最高达312.0×103hm2,1950年最低仅为2.01×103hm2。1950-1997年48年年平均受灾人口与减产粮食分别为285.63×103人和174.85×103t。从1950-2001年,新疆农田成灾面积大致上呈上升趋势,虽然其间也有暂时的下降时段,即20世纪70年代早期和90年代早期。1950-1997年受旱人口和减产粮食也存在大致的上升趋势。有两个时期(20世纪60年代和80年代到90年代早期)干旱灾害相对较严重。另外,还发现干旱灾害与沙尘天气和草原蝗灾有明显的相关性,表现出了明显的干旱灾害链性。本评价的结果暗示干旱及其相关灾害的增多可能意味着天气和气候极端事件的增多;20世纪80年代中期以来,尽管区域年降水和径流量的增多对减轻干旱及其灾害具有很大的正效应,但由于降水和径流的年内分布不均匀性,加上耕地向易旱区的扩张,区域干旱灾害还是比较严重,并表现出了与降水和径流增加不一致的趋势。     

新疆绿洲城市生态环境系统脆弱性分析

基于对脆弱性概念的理解,在对绿洲城市生态系统脆弱性概念的界定的基础上,运用熵值法,对新疆绿洲城市生态环境系统脆弱性进行评价研究。结果表明:①绿洲城市规模越大,生态环境系统脆弱性越大;②在不同发展类型城市中以工业、石油开采业为主导产业的城市脆弱性较大,以商贸、旅游和农畜牧业加工为主导产业城市脆弱性较小;③从空间分布来看,生态环境系统脆弱性呈现出东疆>北疆>南疆的特征;④绿洲城市生态环境系统对环境污染、能源和水资源消耗量等扰动具有较高的敏感性,这一特征对绿洲城市生态环境系统脆弱性的影响更为显著。最后根据不同城市脆弱性特征将其划分为4种类型。     

1961-2015年新疆降水及干旱特征分析

基于1961-2015 年新疆地区51 个气象站过去55 a 逐日降水资料,借助标准化降水指数、降水距平百分率表征干旱,利用线性趋势,K-means 聚类,Mann-Kendall 非参数检验,Morlet 小波分析等方法,分析过去55 a 降水及干旱变化特征。研究表明：（1）过去55 a 新疆降水量、雨日整体呈上升趋势,相关系数为0.83,降水量增加主要表现为雨日增长;降水空间分布和聚类得出,降水呈现显著“北多南少”格局,3 个降水分区的降水量表现为III 区 > II 区 > I 区。（2）干旱指数SPI、降水距平Pa极显著相关,干旱频次、影响范围、严重性总体呈现下降趋势;干旱变化率空间分布整体存在一致性,由南向北干旱缓解趋势增大,但局域上又有异质性,北疆个别站点干旱加剧;（3）干旱变化具有周期性,主周期为8 a,次主周期为4 a、16 a。     

云南省2009/2010年秋冬季罕见干旱诊断分析

利用气候诊断方法,对云南省2009/2010年秋冬季干旱的成因进行初步分析。结果表明:云南出现严重干旱与西太平洋副高、西风带环流等大气环流系统出现异常有直接关系。副高出现明显异常,较常年同期偏强、偏西,700hPa流场上孟加拉湾长时间为东北气流控制,不利于将暖湿气流输送到云南;2009/2010年秋冬北半球500hPa极涡偏于西半球,强度偏弱,不利于冷空气向云南输送,由于冷空气和暖湿气流的输送都受到阻碍,冷暖空气难以在云南上空交汇;云南上空为较干燥的气流控制、云南及孟加拉的OLR值偏高,对流活动受到抑制,降水云系偏少等是云南降雨异常偏少,高温干旱的重要原因。     

1961-2010年新疆极端降水过程时空特征

采用新疆50个气象测站1961-2010年逐日降水资料,选用14个极端降水指数探讨新疆极端降水事件的发生与变化。结果表明：无论平均降水过程还是极端降水过程,均能反映新疆明显的湿润化趋势。伴随降水量的增加,降水强度及降水频率均增大,除CDD变化表现为下降趋势外,其他指数变化均呈上升趋势。分析各极端降水指数序列变化,20世纪60-70年代年际变化幅度小,稳定性好;80-90年代年际差异大,稳定性差;新疆东部各极端降水指数上升与下降趋势小幅交替出现,而北疆、南疆及全疆极端指数序列则呈明显且单一的上升趋势。各极端降水指数最大概率变异年为1986年、2009年;降水变异后,新疆弱降水过程变化不明显,但强降水过程变幅增大,易导致洪旱灾害等极端气象水文事件的发生。     

2001-2010年黑龙江省城市创新能力格局与发展过程

随着全球化和知识经济的发展,创新已经成为国家、区域和城市经济增长的关键动力,是各国发展的首要战略选择。通过构建城市创新能力评价指标体系,分析2001-2010 年间黑龙江省12 个地级市城市创新能力的分布格局和发展过程,结果显示：黑龙江省城市之间创新能力绝对差异十分明显,其中哈尔滨市创新能力远高于其他城市,大庆、齐齐哈尔和牡丹江市次之,其他城市创新能力普遍较低;黑龙江省的创新高值区域分布在哈大齐工业走廊;2001-2010 年间黑龙江省城市创新能力格局较稳定,但其区域差异和极化程度呈增大趋势。最后,分析了提高城市创新能力上存在的问题,并提出对策建议。     

1961-2012年北疆干旱时空变化

基于北疆38个气象站1961-2012年逐日的气象数据和综合气象干旱指数,探究了北疆干旱的时空演变特征。结果表明：1961-2012年,北疆旱情有所缓解,但干旱仍然频发,且全域性干旱较多,其中夏旱和秋旱较多且覆盖范围较大。干旱频次和干旱覆盖范围呈减少趋势,干旱强度逐渐减弱。四季中,冬季干旱缓解最为明显,其次是春季和夏季,秋季干旱略有缓解。空间上,自东南和东部向西北,旱情逐渐减轻。干旱强度和干旱频次中南部减势最明显,干旱频发会有所改善;东部减势较弱,干旱频发将会持续;西北部减势最弱,旱情仍持续较轻。气候变化下,北疆降水量和潜在蒸散量分别与综合气象干旱指数存在显著的正相关和负相关,北疆降水量的增加趋势和潜在蒸散量的减少趋势对北疆干旱缓解有重要的作用。     

新疆洪旱灾害与大尺度气候强迫因子的联系

通过对新疆洪灾灾害历史资料和太阳黑子、ENSO事件年数据以及北大西洋涛动指数的分析,表明在太阳黑子极低值年或不活跃年,新疆易发生重大洪灾,而在太阳黑子低值年或相对不活跃年,新疆也易发生重大旱灾。近200a来,新疆重大洪旱灾害绝大部分都发生在太阳黑子的低谷时期。ENSO事件对新疆夏季降水的影响效应明显。因而该事件对新疆的洪旱灾害也产生了影响。对近50年来灾害统计资料分析显示,与拉尼娜年相比,在厄尔尼诺年新疆更易发生洪旱灾害。20世纪后半段新疆洪旱灾害指数与北大西洋涛动指数进行对比可以发现．夏季NAO指数与新疆洪水灾害之间存在大致上的反相关系。而冬季NAO指数与新疆干旱灾害之间存在比较明显的反相关系。     

1961~2010年中国农业洪旱灾害时空特征、成因及影响

搜集并分析了全国29个省份（不包括港、澳、台地区）1961~2010年农业洪旱灾害数据,深入探讨了中国洪旱灾害时空变异规律及其对粮食产量的影响。研究结果表明：中国大部分省份农业洪涝、干旱灾害具有明显的突变和趋势特征。中国中部、中西部及西北部洪涝灾害呈显著上升趋势;西北、东北地区及云南等地区干旱灾害呈显著上升趋势。除华北和东北地区外,洪涝灾害对农业的威胁日益严峻,而干旱灾害则无显著变化。这对中国粮食安全形成了重大挑战,尤其是西部以及北部地区粮食灾损率和灾损量显著上升。降水时空分布发生变化以及人类活动共同影响了中国农业洪涝、干旱时空变化特征。     

近50年新疆日照时数时空变化分析

利用新疆101 个气象站1961-2010 年的逐月日照时数、总云量和低云量资料,使用线性趋势分析、Mann-Kendall 检测以及基于ArcGIS 的混合插值法对春、夏、秋、冬四季和年日照时数的变化趋势、突变特征以及日照时数多年平均值和突变前后变化量的空间分布及其与云量的关系进行了分析,结果表明：（1）新疆春季日照时数总体呈现“从东北向西南递减”的空间分布特点;夏季为“北疆多,南疆少,东部多、西部少,平原和盆地多,山区少”的格局;秋季呈现“由东南向西北递减”的分布格局;冬季具有“东部多,西部少”的特点。新疆各地年日照时数2450~3450 h,其空间分布总体呈现“东部多,西部少;平原和盆地多,山区少”的格局。（2）1961-2010 年,除春季日照时数呈不显著的略增趋势外,新疆夏季、秋季、冬季和年日照时数分别以-4.27 h·（10a）^-1、-4.30 h·（10a）^-1、-14.36 h·（10a）^-1和-19.42 h·（10a）^-1的倾向率呈显著的减少趋势。并且,夏季、秋季、冬季和年日照时数分别于1988 年、1986 年、1987 年和1982 年发生了突变。突变年前后,全疆各地日照时数的变化具有明显的区域性差异,以年日照时数为例,1982 年后较其之前,除吐鲁番、哈密盆地,塔里木盆地南缘等少部分区域年日照时数有所增多外,全疆大部为减少的态势。（3）云量是影响新疆日照时数的主要因素,总体来说,新疆总云量和低云量较少的区域日照时数相对较多;反之,亦然。近50a,新疆总云量变化不明显,但低云量明显增多,这是导致日照时数减少的主要成因。     

近50 a新疆气温精细化时空变化分析

利用新疆93个气象站1961-2010年的逐月平均气温资料,使用线性趋势分析、Mann-Kendall检测以及基于ArcGIS的混合插值法对春、夏、秋、冬四季和年平均气温的变化趋势、突变特征以及各气温要素多年平均值和突变前后变化量的空间分布进行了分析。结果表明：（1）新疆春、夏、秋、冬四季和年平均气温的空间分布总体呈现“南疆高,北疆低;平原和盆地高,山区低”的格局。（2）在全球变暖背景下,1961-2010年新疆春、夏、秋、冬四季和年平均气温分别以0.24 ℃/10 a、0.21 ℃/10 a、0.39 ℃/10 a、0.49 ℃/10 a和0.33℃/10 a的倾向率呈显著的上升趋势,并分别于2004年、1997年、1995年、1985年和1994年发生了突变性的上升,突变后较突变前,各季和年平均气温分别升高了1.5 ℃、0.8 ℃、1.2 ℃、1.6 ℃和1.0 ℃,但气温上升幅度具有明显的区域性差异,其空间分布总体呈现“北疆大,南疆小”的格局。