中国北方夏半年干旱的时空变化

利用1951-2008年中国北方348个站的夏半年逐日降水资料,首先把整个北方分几个区分别建立夏半年最长连续无降水日数时间序列;然后采用经验模态分解（EMD）方法求出该序列的本征模态函数（IMF）,分析各序列的不同时间尺度的变化,又用小波变换等方法分析各序列的转折点。结果表明,北方4个区（东北、华北、西北东部和西北西部）夏半年最长连续无降水日数的变化主要是由前2个较高频的本征模态函数分量构成,它们的方差贡献占总方差的80％左右,说明3—4年、7年左右尺度的振荡对整个序列的变化起主要作用。较低频的分量则反映10～15年以上的年代际变化。近58年来,东北、华北、西北东部的最长连续无降水日数都呈增加趋势,北方大部分地区干旱化加剧;而西北西部则呈减少趋势,干旱趋于缓解。近十几年来较明显的变化是东北趋于变干,西北东部趋于变湿。各区最长连续无降水日数显著增加的年份,东北、华北在1992年前后,西北主要在1960年前后,相应地,这些地区发生明显的干旱情景。分析所用的时间．空间尺度不同,所得到的结果可能有所不同。     

近58a我国西北地区干期与湿期变化特征

利用西北地区1960—2017年68个站点逐日降雨气象数据,分别将日降雨小于（大于等于）0.1 mm和1 mm定义为旱日（湿日）,从干期和湿期变化特征的角度分析西北地区雨日年内分配变化。结果表明：西北地区东部年降雨量变化不明显,降雨频率下降,平均降雨强度增加;西北地区西部年降雨量、降雨频率和平均降雨强度均呈现增加趋势,平均降雨强度增加主要是由于降雨量增加速率快于降雨频率增加速率。结合干期和湿期变化特征,发现西北地区东部虽然干期旱日总数增加,但干期平均长度、干期次数和最长干期旱日数变化不明显,同时湿期湿日数和次数减少,说明西北地区东部在降雨量不变情况下,降雨更加集中。在西北地区西部,干期次数增加,但干期旱日总数、干期平均长度以及最长干期旱日数减少,湿期湿日数和湿期次数增加,湿期平均长度不变,西北地区西部在降雨量和降雨频率增加过程中,干期持续时间缩短,对该区域农业生产和生态环境有利。另外,使用不同阈值会影响特征值变化趋势大小及其显著性,甚至会得到相反的变化趋势,说明选择合理阈值对于研究降雨、干期以及湿期变化十分重要,需要结合区域气候特征进一步研究。     

降雨信息空间插值的不确定性分析

文章以潮白河流域为样区,根据58个雨量站1990年的降雨观测数据,采用反距离权重法、克立格法、样条函数法、趋势面法等插值方法,分析了站点数量变化、时间尺度变化、栅格像元的尺度变化、插值方法的差异对降雨数据空间插值结果的影响,剖析降雨插值中的不确定性。结果表明：（1）插值站点数量越大,区域降雨插值的不确定性越小;（2）像元尺度在50m~1000m间变化对降雨插值的不确定性只有微弱的影响;（3）对应于时间尺度由年到月到日的变化,降雨插值的不确定性随时间尺度的减小而显著增大;（4）不同插值方法影响到降雨空间插值的不确定性水平。为了减少降雨信息空间插值的不确定性,根本途径是要引入第三方相关变量,并将其整合到现有的插值算法中。高相关性变量的选取及其与插值模型的整合方式将成为降雨插值研究的主导方向。     

1765-2010年黄河中游5-10月面降雨序列重建与特征分析

基于清代黄河流域水位志桩设置与报汛制度运作情况考证,梳理出清代陕州（陕县,今三门峡市）“万锦滩”水位志桩水尺记录数据,重建了黄河中游1765-2010年5-10月面降雨量变化序列。累积距平法分析显示,面降雨量变化具有较明显阶段性,3个降雨趋增阶段为1816-1863年、1902-1918年、1938-1989年;3个降雨趋减阶段为1765-1815年、1864-1901年、1919-1937年;Morlet小波分析显示,面降雨有5种时间尺度的周期特征,平均周期分别为72.7年,46.8年,30.3年,22.5年和11.2年;滑动t-检验显示面降雨序列存在1824-1826年、1856-1874年和1933-1937年3处突变时段最显著。通过与其他代用指标反映降雨序列及外部因子比对,在1810s、1840-1850s、1880-1900s、1920s、1970s及1990s等几个时段,各序列十年尺度变化趋势比较吻合,显示出基于历史文献和自然指标等不同代用资料重建结果基本一致,亦反映了历史气候变化研究中的不确定性特征。     

文山州降雨侵蚀力时空分布规律浅析

降雨是导致土壤侵蚀的主要动力因素,降雨侵蚀力反映降雨引起土壤侵蚀的潜在能力。利用文山州内21个雨量代表站月降雨资料,估算文山州降雨侵蚀力,对该地区降雨侵蚀力的年内分布、年际变化特征和空间分布变化规律进行分析。结果表明：文山州降雨侵蚀力空间分布基本与降雨一致,山区为高值区,坝区为低值区;降雨侵蚀力主要集中在汛期（5～10月）,各月的差异大于降雨量的差异;文山州降雨侵蚀力长期变化为略减小趋势但不显著,年际变化较年降雨量年际变化显著。     

黄河流域降雨侵蚀力对全球变化的响应

分析土壤侵蚀力对全球变化的响应,有助于国家和区域未来水土保持宏观战略的决策.本文利用Had-CM3模型,在A2和B2情景下系统研究了未来不同时期（2020年、2050年和2080年）黄河流域降雨侵蚀力的潜在变化.结果表明在全球气候变化条件下,黄河流域的降雨侵蚀力有显著的增加;增加的幅度随着GCM情景和研究时期的不同而不同,从南向北逐渐增大;A2情景下,黄河流域的降雨侵蚀力分别增加11.5%（2020年）、24.8%（2050年）和40.6%（2080年）,B2情景下的相应变化分别为20.9%、12.5%和20.8%;加强中、长期土地利用规划、植被建设和水土保持是应对全球变化的基本方略.     

ENSO对韶关市1951~2013年降雨侵蚀力影响研究

选取1951~2013年韶关市分月降雨量数据,采用月降雨侵蚀力模型计算降雨侵蚀力,分析ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）对韶关市降雨侵蚀力的影响。研究表明：① 韶关市降雨侵蚀力年际变化和年内变化较大,总体呈现波动上升趋势;② 降雨侵蚀力与赤道太平洋SST距平值呈现极显著相关,降雨侵蚀力随SST距平值增加呈现先增加后递减的趋势。ENSO冷暖事件发生时降雨侵蚀力较小,在其它土壤侵蚀因素不变的条件下,此时期的土壤侵蚀相对较轻;③ 降雨侵蚀力与SOI存在显著相关,降雨侵蚀力随着SOI增加而减小;④ 降雨侵蚀力与MEI呈现极显著的正相关关系。     

中国降雨侵蚀力空间变化特征

降雨是导致土壤侵蚀的主要动力因素，通用土壤流失方程（USLE）中降雨侵蚀力因子R反映了降雨气候因素对土壤侵蚀的潜在作用。为更精确估算降雨侵蚀力，以全国564个测站1971－1998年的逐日降雨资料为基础，采用一种新方法估算降雨侵蚀力，分析全国降雨侵蚀力空间变化特征。结果显示全国降雨侵蚀力的空间分布与降雨量近似，但降雨降雨侵蚀力取决于降雨量和降雨强度两个方面，因此二者的空间分布又存在许多差别。一般在降雨侵蚀力较小地区，降雨侵蚀力的年内分配非常集中，全国大部分地区降雨侵蚀力年际变化表现出正的趋势，江西和湖南等交界的部分地区为明显的正趋势中心。     

陕西省降雨侵蚀力时空分布特征

根据陕西省全省96个数据序列较完整的气象站点逐日降水资料,利用章文波提出的基于日降雨侵蚀力模型估算陕西省的降雨侵蚀力,并采用反距离权重空间插值方法,借助GIS工具绘制全省侵蚀性降雨量以及侵蚀性降雨量空间分布图,分析其全年和四季空间分布特征,并分析了年内变化特征。结果表明:(1)陕西省降雨侵蚀力的空间分布与侵蚀性降雨量的空间分布基本一致,均呈由南向西北递减态势,降雨侵蚀力与降雨量、侵蚀性降雨量均达极显著相关水平;(2)降雨侵蚀力年内集中度高,夏秋季降雨侵蚀力较大,冬春季降雨侵蚀力较小,陕北地区和关中发生水土流失的时期主要集中在7~9月份,而陕南地区5~10月份均可能发生较大的水土流失,侵蚀潜在危险性由北向南递增;(3)陕西省降雨侵蚀力的年际变化也较为明显,年际变率CV在33.1%~77.3%,不同地区的年降雨侵蚀力差异及波动程度都比较大,北部地区降雨侵蚀力的年际变化大于南部地区。     

青海湖沉积柱Dinoflagellate藻类基因丰度变化及其古气候环境的指示意义

近年来,有学者通过古DNA方法成功地重建了海洋沉积记录中古微生物群落变化,并借此反演了当地古环境-气候变化。然而,此种方法对于陆地湖泊沉积记录是否适用仍然有待研究。本文采用聚合酶链式反应（PCR, Polymerase Chain Reaction）、变性梯度凝胶电泳（DGGE,Denaturing Gradient Gel Electrophoresis）与实时荧光定量聚合酶链式反应（Q-PCR,Quantitative PCR）相结合的综合分析技术手段,系统研究青海湖5.8米（时间跨度为～18500年）沉积柱dinoflagellate真核藻类多样性和丰度变化。研究结果显示青海湖Dinoflagellate藻18S rRNA基因序列主要与海洋型藻类Woloszynskia halophila和Scrippsiella hangoei相近（～98%序列相似性）。定量Q-PCR结果显示,每克沉积物含有dinoflagellate藻类18S rRNA基因丰度范围为2.27×103～8.55×106拷贝。另外,Dinoflagellate藻类18S rRNA基因丰度与总有机碳含量成显著正相关（r = 0.408,p = 0.0001）。对比分析揭示较高的藻类丰度对应高总有机碳含量和较低的可溶解性盐电导率;反之,较低的藻类丰度对应较高的可溶解性盐电导率和较低的总有机碳含量。在青海湖区,总有机碳指示着季风降雨变化并间接地指示着外源输入和湖泊营养状况变化,然而可溶性盐电导率则指示着湖泊盐度变化。综上所诉,青海湖沉积柱Dinoflagellate藻类丰度可能响应着历史时期湖泊营养状况和盐度波动情况。     

文献记录的河西地区小冰期旱涝变化及其机制探讨

基于文献资料重建了河西地区AD 1436-1949旱涝灾害等级序列,结果表明所研究的500余年内河西地区大体出现三次明显的干旱时段,分别为AD 1460-1539、AD 1616-1665和AD 1907-1949,而AD 1725-1748以及AD 1879-1906则为相对湿润时期。重建的旱涝等级序列与毗邻祁连树轮记录的干湿变化存在高度一致的对应关系;将其与NAO指数对比发现,冷期NAO高指数年对应旱灾多发,NAO低指数年对应涝灾多发。     

Summer Moisture Variability in East Central Sweden Since the Mid-Eighteenth Century Recorded in Tree Rings

To make predictions of future climate it is necessary to understand the past climate—temperature as well as precipitation. While a wealth of temperature proxies exist from northern latitudes, there is still a lack of information about past precipitation variability. Here we present a 300‐year‐long tree‐ring width chronology from xeric‐site Scots pines (Pinus sylvestris L.) in Tyresta National Park, east central Sweden. Tree‐ring widths were compared to the long observed temperature and precipitation records from Stockholm during 1786–2000. Analyses of the climate/growth relationship showed that, in general, May–June precipitation had a dominating influence on pine growth. However, during dry periods, negative responses to June–July temperature were stronger, especially evident in the late nineteenth century. Periods of below‐average growth were associated with dry conditions in May–June, but occasionally periods of wet and cool summers also produced narrow rings. Periods of above‐average growth were linked to wet, but sporadically also cool and dry, early summers. The years between 1815 and 1833 appear to be particularly dry in the 300‐year context. Since growth anomalies are found in other Swedish drought‐sensitive tree‐ring chronologies during this period, it is likely that this dry period had a regional extent. This is the first tree‐ring chronology from southern Sweden that provides multi‐century information of past summer drought and moisture variability with high resolution and the study will add important information regarding past climate variability in southern Sweden.     

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。     

气候波动对莱州湾地区水资源及极端旱涝事件的影响

通过对莱州湾地区１９６０～１９９３年气候波动水资源及极端旱涝事件的影响分析,楞以看出该地区水资源对气候波动敏感。当降水增加１０％,全区水资源总量可增加２２％;若降水减少１０％,全区水资源总量则减少２３％。在气候处于少雨时期,极端干旱频高远高于多雨时期。同时还分析了未来气候变化对莱州湾地区水资源的可能影响。     

Agricultural adaptation to drought in the Sri Lankan dry zone

Droughts affect more people than any other natural disaster. Drought severity is not merely a function of precipitation; it emerges from a web of interrelations between human and natural systems. The impacts of drought are equally complex, shifting across temporal scales, economic sectors, and regions. Even in regions with similar hydroclimatic characteristics, there is tremendous variation in the effects of drought. This study combines satellite imagery, geospatial data, and qualitative data to identify the multi-scalar factors that drive variations in agricultural responses to drought. We analyzed eleven years of remotely sensed imagery to identify agricultural areas in which cultivation occurred during an extreme drought in Sri Lanka. We visited a subset of these communities and conducted interviews with officials and farmers to identify the factors that influenced agricultural adaptation. Results suggest that though structural factors such as infrastructural capacity and physical environment significantly affect agricultural adaptation, dynamic factors such as local control of water supply, perceived risk, community cohesion, and farmer experience explain significant variation in the adaptive capacity of agricultural systems.     

1992—2018年中国旱作农田土壤湿度的时空模式及气象驱动因素

土壤湿度作为影响陆气水热交换的重要变量,指示了干旱的演变特征。为揭示中国旱作农田土壤湿度的变化特征及其气象驱动要素,本文利用站点数据研究了1992—2018年中国旱作农田土壤湿度变化趋势的时间和空间特征,采用相关性、敏感性分析等方法探究了土壤湿度的驱动机制。结果表明：2001年中国旱作农田土壤湿度的变化趋势发生转折,土壤湿度年际变化普遍由下降趋势变为上升趋势,主要由夏季和秋季土壤湿度主导。而且土壤湿度的变化存在空间异质性,2001年后东北地区的土壤湿度在显著增加,而西南地区在显著下降。降水量和蒸散发的时空变化是土壤湿度趋势发生时空变化的主要原因,二者存在协同作用,北方地区由降水主导,南方地区由蒸散发主导。     

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,南部平原区潜在蒸发量增加也较大。新德里到喀布尔的东南至西北带状区域的年和湿季降水量,以及喀布尔周围地区的干季降水量呈显著增加趋势。东南平原区和东北局部山区的干季,以及东北和西南局部山区的湿季呈现显著的干旱化态势,需要加强防灾减灾的意识并采取相应措施,以规避干旱增多带来的不利影响。     

过去45年中国干湿气候区域变化特征

利用中国1960-2004年降水、平均气温、风速和相对湿度等资料,分别采用降水指数和干湿分类函数作为干湿区域的划分标准,将中国划分成三个干湿等级的区域:干旱区、半干旱区和湿润区。结果发现无论以哪种指数作为衡量干湿的标准,我国过去45年的干旱总面积,即干旱区面积和半干旱区面积之和,均为扩大趋势,湿润面积则为减小趋势,这种情况在近十年表现得尤为显著。而半干旱区面积在分析时段变化的幅度最大,是干湿变化的敏感区。但两种结果之间也存在不同:降水指数的结果表明干旱区和湿润区的面积减小,半干旱区的面积增大;而干湿分类函数得到的各个干湿区域的面积则表明干旱区的增大,半干旱区和湿润区的减小。从定量的角度讲,干湿分类函数估算的干旱区面积的45年平均值比降水指数估算的干旱区面积的45年平均值约大15%,其估算的半干旱面积的45年平均值比降水指数的结果约小9%,而两者湿润区面积的45年平均值相差约6%。最后给出了仅分析降水指数就能反映干湿状况的地区和必须分析干湿分类函数才能确定干湿状况的区域。     

湖北省近500年区域干湿序列重建及其比较分析

在历史旱涝记载资料可靠性检验的基础上,重建了湖北省3个区域近500年来的干湿气候变化序列,并比较分析了各区域干湿气候变化的趋势特征、准周期性及跃变现象。结果表明:在3个区域中,鄂东区1570~1770、1890~1950年两个时段偏湿,1470~1520、1790~1830年则偏干;鄂北区偏湿时期主要在1470~1530、1710~1750、1850~1910年三个时段,1470~1530、1770~1830年则偏干;鄂西南区有1550~1610、1650~1710、1830~1890、1930~1990年4个主要偏湿时期,而无明显的偏干时段。运用功率谱和小波分析对3个干湿序列研究后发现,3个区域干湿变化具有多个气象周期,区域间周期类型差异显著,但50~70年左右的周期在3个区域上均表现突出;采用滑动t检验方法辨识干湿气候跃变现象,在"世纪尺度"和 30年尺度上检测到各区域干湿变化存在多个跃变事件,且同一跃变事件对不同区域向干(或向湿)影响的趋势相同。