基于干旱自然过程的干旱指数研究和应用

提出了"干旱自然过程"概念.取"干旱自然过程"长度、该过程和过程前60 d水份主要自然收支水平等要素综合成干旱指数,用逐步回归方法,按点、时段分别建立干旱预测模式群,采用非等权集成方法对模式集成,利用最优化理论,结合有关数学方法,求解了较优集成权重组合.结果表明,所得干旱指标与有关文献记载均吻合较好,模式集成效果良好,连续5 a试用均准确.     

广西农业干旱动态评估模型

以自然条件下大气-作物-土壤系统的水量平衡方程为基础，结合广西干旱灾害特点，建立广西农业干旱评估模型。与广西历史农业旱情实况对比分析表明，该模型能够较客观、定量地对农业干旱的发生、发展过程进行逐日动态监测和灾中、灾后评估。     

广西农业干旱动态评估模型

以自然条件下大气-作物-土壤系统的水量平衡方程为基础,结合广西干旱灾害特点,建立广西农业干旱评估模型。与广西历史农业旱情实况对比分析表明,该模型能够较客观、定量地对农业干旱的发生、发展过程进行逐日动态监测和灾中、灾后评估。     

基于旬尺度的冬小麦干旱评估指标探讨

探讨精细尺度上的干旱评估指标对于开展冬小麦干旱动态评估具有重要意义。在河南省选择灌耕比相对较小的代表站点,利用1971_2008年10月上甸至次年6月上旬逐日气象资料、冬小麦产量资料,计算了基于全生育期及旬尺度的缺水指数,提取了产量变化率序列,结果发现,冬小麦全生育期及旬缺水指数与产量变化率呈极显著相关。根据二者的回归方程及农业上划分干旱的标准,确定了河南省冬小麦干旱评估指标：全生育期,-1．5≤H．〈1为轻旱,-3．1≤Hi〈-1．5为中旱,-4．6≤Hi〈-3．1为重旱,Hi〈-4．6为严重干旱;旬尺度上,0．8≤H,〈1为轻旱,-0．7≤Hi〈0．8为中旱,-2．3≤Hi〈-0．7为重旱,Hi〈-2．3为严重干旱。     

基于大气-土壤-植被系统干旱发生发展过程的综合干旱指标构建与应用

适宜的干旱指标和高分辨率数据是准确监测干旱的基础.本研究从气象干旱和土壤干旱以及植被对干旱的响应出发,整合中国国家气象观测站、中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)土壤湿度(0.0625°×0.0625°)和MODIS叶面积指数(500?m×500?m)等多源数据信息,构建了基于气象干旱指数(标准化降水蒸散指数)、土...     

北方大部土壤墒情较好 南方部分地区少雨干旱——2003年11月

11月，北方大部地区土壤墒情较好；东北、华北、黄淮的部分地区出现大到暴雪；江南中部和南部、华南西部、西南东部部分地区干旱维持或发展；全国大部地区气温接近常年或偏高；北方大部日照偏少，南方大部日照接近常年或偏多。月内，中东部地区大雾天气较频繁；部分地区出现大风和沙尘暴天气；受0320号台风带来的强降水和大风天气影响，海南省受灾较重。     

松原市土壤墒情监测及干旱预报模型方法研究

基于自动土壤水分观测站数据建立本地土壤水分变化模型,通过人工取土烘干法观测的实际土壤湿度数值对自动土壤水分观测站数据进行修正和校订,再由修正过的自动土壤水分观测站数据作为当日的初始湿度,通过天气预报中无降水日数或降水日期及雨量大小做出未来一段时间内的失墒或增墒的模型,再通过不同的气象条件对增、失墒进行相关订正,做出相应的土壤墒情的预报,最后根据土壤墒情预报结果对照本地的土壤干旱量级指标,从而随时做出快速准确的本地旱情预报,为各级领导组织指挥农业生产、开展人影作业、指导农民进行田间管理等活动提供及时可靠的决策依据。本文通过此模型对2012年松原地区夏季干旱情况进行预报,再通过实际土壤墒情实况进行对比,预报结果基本正确。由于人工测值有一定随机性,所以人工观测值与自动站观测数据的对比只能做为参考而不可能完全吻合。但从长期数据应用情况来看,基于土壤自动水分观测站的土壤墒情监测及干旱预报模型方便稳定,反应水分变化趋势更有连续性。     

北疆地区干旱特征分析

采用1961～1994年北疆地区逐月降水距平资料，对北疆地区干旱指数进行了计算。统计分析了北疆干旱的特点，并对干旱指数进行EOF分解，得出了北疆地区干旱分布的四种基本类型。     

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。     

土壤干旱对作物生长过程和产量影响的研究进展

水分短缺是作物生长中最大的限制因子,土壤干旱胁迫使植物的长势、生理机制、激素水平等都会发生一系列变化。在干旱半干旱地区,土壤水分亏缺能明显抑制作物根系和地上部生长,显著降低作物的生物量、产量和收获指数。禾谷类作物小麦（Triticum aestivum）在灌浆期遇到水分胁迫时,会引起光合速率降低、灌浆时间缩短、灌浆速率下降、植株老化提前,但是它能增加营养组织到籽粒中非结构性碳水化合物的再代谢。土壤水分和植物激素共同调控作物的灌浆过程,当遇到土壤干旱时,作物叶片、花、籽粒发育过程中植物生长调节剂ABA浓度明显增加,且ABA、乙烯、ACC等的浓度随着干旱程度而变化。植物对干旱的适应性主要表现在植物生理、形态上的改变,比如植株结构、干物质积累、植物组织渗透势、气孔导度等的变化。土壤干旱不利于植物生长,但有利于胁迫临界点的产生,这就有可能利用土壤干旱条件下在灌浆较慢时诱导整个植株衰老和更好地进行碳代谢来提高籽粒产量,如果在作物灌浆后期适度控制土壤干旱可以增加籽粒产量和收获指数,有助于农业生产中的节水,这对于发展可持续农业是迫切需要的。     

FY-3A/MERSI数据在山东省农田干旱监测中的应用

干旱是影响社会发展和农业生产的主要气象灾害之一。利用中国新一代极轨气象卫星FY-3A上搭载的250 m中分辨率光谱成像仪(MERSI)数据,基于垂直干旱指数(PDI),结合山东省旱情统计数据,建立了适合山东省的PDI干旱指数分级标准,在此基础上对山东省2010~2011年秋冬季的干旱状况进行了监测,并将监测结果与同期的降水、温度和干旱监测资料以及19个国家级农气站的土壤相对湿度资料进行对比分析。结果表明:基于FY-3A/MERSI 250 m分辨率卫星资料计算的PDI能够客观反映山东省旱情的空间分布和动态发展过程。PDI与对应实地观测的10 cm、20 cm土壤相对湿度之间有较好的负相关性,且20 cm的土壤相对湿度较10 cm的土壤相对湿度与PDI的相关关系更稳定。因此,利用FY-3A/MERSI卫星资料监测山东省干旱状况具有可行性,适于在干旱监测业务中推广应用。     

山东省气候变化及农业自然灾害对粮食产量的影响

根据山东省196l～2000年气象与粮食产量资料,利用统计分析方法,分析了气候变化、农业自然灾害对粮食产量的影响。研究表明：①20世纪60年代以来,山东省气候有变暖和变干的趋势,各季节中,变暖趋势最明显的是冬季,变干表现最突出的是夏季;②气温和降水是造成山东省粮食产量波动的主要原因,在“暖干”气候背景下,气温与气候产量为负相关,降水量与气候产量呈较显著的正相关;③农业自然灾害是造成粮食单产产生波动的主要原因之一。     

山东省降水量与不同强度降水日数变化对干旱的影响

采用山东省82个地面气象站1961～2004年日降水量,统计了历年的降水量、不同强度降水日数;利用累积距平及t检验法分析了干旱受灾面积、降水量和不同强度降水日数的长期变化趋势并进行了突变检验,相关分析方法研究了干旱气象灾害对降水量和不同强度降水日数变化的响应。结果表明:干旱受灾面积、年降水量及中等强度以上降水日数的转折年大都出现在1976年,微量降水日数、0.1～4.9 mm/d降水日数及总雨日数的转折年出现在1988年全球气候变暖背景下,转折年后年降水量及不同强度的雨日数异常偏少年份频繁出现;干旱受灾面积与降水量和不同强度降水日数呈显著的负相关,降水量或不同强度的降水日数异常偏少都将导致干旱的发生。20世纪70年代中期以后随着全球气候变暖,降水量和5.0～99.9 mm/d以上降水日数异常偏少年份增多是极端干旱气候事件频繁发生、干旱面积扩大的最主要原因。     

中国西南和华南地区秋季干旱变化规律

利用我国西南和华南地区131个测站1961~2010年近50 a降水和NECP资料,采用线性趋势分析、合成分析、功率谱分析等方法,基于秋季降水距平百分率,研究分析了近50 a我国西南和华南地区各级别秋旱的空间分布及时间变化特征,并初步讨论了各级别干旱形成的原因。结果表明：秋季干旱集中在川东、贵州中东部—华南,中旱、重旱、特旱主要出现在华南;近50 a来秋旱有显著增多的趋势,主要体现在轻旱的增多,而重旱和特旱趋势不明显。1960年代秋旱相对较多,1970年代初至1980年代后期秋旱较少,此后秋旱频繁,其中2002年以后秋旱突变性增多,干旱范围扩大的同时,其强度也在增强;秋旱频率具有显著的2.2 a周期,其中重旱有显著的12 a周期,特旱有显著的2.7 a周期;秋旱频率高的地方连旱频率也高,连旱高频区在川东—渝北、黔中—华南,连续5 a以上的秋旱较少,个别地方可达到6 a。700 h Pa上,西太平洋副热带高压、印缅槽、高原东部槽等是影响西南、华南地区秋季干湿的主要环流因子。     

山东省干湿转换期土壤水分MODIS遥感监测

由于2012年春夏过渡时期山东省降水时空分布不均,前期全省大部分地区出现旱情,后期降水偏多。为及时掌握干旱分布及变化情况,利用MODIS地表温度数据(MOD11A2)和植被指数数据(MOD13A2),结合土壤水分自动站的实测数据,采用温度植被干旱指数法,构建了LST-NDVI、LSTEVI特征空间,反演了2012年6~7月山东省干湿转换期的土壤水分,分析了干旱空间分布及变化特征。结果表明:LST-NDVI特征空间反演精度为82.95%,LST-EVI特征空间反演精度为84.33%,精度提高了1.66%。前期山东省中南部、西部出现旱情并以轻旱为主,后期由于降水旱情明显缓解,干旱面积减少了65 427 km2。基于MODIS数据利用温度植被指数法在本区域进行干旱监测是可行的。     

黑龙江省玉米田土壤旱涝预报

玉米旱涝预报模型考虑了土壤-大气-植物之间的水分交换关系,基于土壤水分平衡原理,以旬为预报时段,以黑龙江省34个测墒站点每旬玉米田土壤相对湿度代表所在县的平均玉米田土壤相对湿度,利用上一旬末土壤相对湿度和下一旬降水预测值来预报下一旬末的土壤相对湿度。根据土壤旱涝指标来确定土壤旱涝等级。用2007年3月上旬至11月上旬实测玉米田土壤湿度对其检验。结果表明:黑龙江省春季和秋季预报比较准确,绝对误差在5%以下;夏季预报误差比春秋季节略高,绝对误差在6%以下,有些县市绝对误差甚至达到0。根据确定的土壤旱涝等级检验土壤旱涝预报准确率表明,准确率较高,效果较好。     

山东省农业干旱脆弱性区划研究

选取山东省17个地级市为研究对象,根据影响山东农业旱灾的自然环境、经济环境、社会环境3方面因素确定了指标体系,构建了山东省农业干旱脆弱性区划层次分析模型,建立了判断矩阵,对山东省农业干旱脆弱性情况作了评估研究,并绘制出山东省17地市农业干旱脆弱性区划图。结果表明:在2000—2013年的14年间,山东省农业干旱脆弱性评价为不脆弱的城市有5个,轻微脆弱的城市有4个,脆弱的城市有4个,强脆弱的城市有3个,极端脆弱的城市有1个。山东省农业干旱脆弱性空间分布格局,全省大致是东南与西北方向低,中部与西南方向高,脆弱性区划的结果反映出山东省农业干旱风险程度的地域性差异,脆弱性较高的地市应作为农业干旱灾害防御的重点区域。     

山东省干旱演变规律及其影响

利用近５００年旱涝资料分析了干旱对山东省农业，工业及环境的危害。利用功率谱和模糊判别函数研究了旱涝的周期性和阶段性，指出旱涝的演变规律可为气候预测提供依据。     

山东省干旱主要原因分析

干旱造面山东省作物大面积减产和严重的经济损失,其原因主要有三个：一是降水时空分布不均,二是客水量减小,三是温度偏高,蒸散量增加,因此,必须建立健全干旱监测预警服务系统,加快水利建设的步伐,推广旱作节水农业技术。     

山东省近40年气候变化特征

根据山东省60个气象站1961~2001年的气温与降水资料,利用回归分析、功率谱分析等方法,研究了山东省近41年气温与降水的年、季变化倾向、阶段性和周期性等变化特征。结果表明:①近41年山东省年平均气温有显著的上升趋势,各季平均气温虽也均呈上升趋势,但增温趋势表现出明显的季节非对称性,其中以冬季气温增幅最大。②年降水量呈下降趋势,年降水量减幅为每10年31.7 mm;不同季节降水的变化趋势有所不同,其中夏季降水减幅最大,而冬季降水略有增加。③山东省年平均气温的演变表现出明显的阶段性和周期性的基本特点,而降水的阶段性和周期性特征则不如气温显著。