基于Meta-Gaussian模型的中国农业干旱预测研究

在全球气候变化背景下,干旱愈加频发,有效且可靠的农业干旱预测对于保障粮食安全和水资源安全具有重要意义。以标准化降水指数（SPI）和联合标准化土壤湿度指数（JSSI）分别表征气象干旱和农业干旱,以前期的气象干旱和农业干旱指数作为预测因子,在1~3个月预见期下基于Meta-Gaussian（MG）模型对中国1961—2015年6—8月的农业干旱进行预测,并采用Brier Skill Score（BSS）和纳什效率系数（NSE）评价MG模型的预测性能。结果表明：① 将1个月、3个月、6个月、9个月和12个月时间尺度的标准化土壤湿度指数（SSI）结合起来得到的JSSI能够对中国农业干旱的综合状况进行客观评价。② 以中国2010年和2014年遭受严重的干旱事件为例,预见期为1~3个月时,除新疆南部、青海西部以及内蒙古西部等沙漠地区外,MG模型对6—8月农业干旱预测结果的分布范围与实际干旱的分布区域较吻合,预见期越短,吻合越好。③ 预见期为1个月时,6—8月BSS ≥ 0.5的面积比例分别为0.714、0.642和0.640,NSE ≥ 0.5的面积比例分别为0.903、0.829和0.837,表明MG模型能够对中国大部分区域的农业干旱作出可靠的预测。本文结果可为中国农业干旱的监测、预警及干旱决策提供科学指导。     

西北干旱灾害影响趋势分析

根据1951-2000年中国西北五省区(陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆)降水资料,1951—1994年主要农作物旱灾面积和粮食减产资料,建立了干旱等级指标、农业旱灾指标、因旱粮食减产指标体系,分析了西北干旱灾害的影响趋势。结果表明：西北干旱和农业旱灾呈增加趋势,以20世纪70、90年代最严重,农业旱灾以重大旱灾事件为主,其空间变化以西北东部干旱灾害严重。采用谐波和功率谱方法分析西北干旱周期,建立了拟合预测回归模型,并对西北干旱灾害进行影响预测,表明21世纪前十年西北干旱灾害有减缓趋势。     

河南省农业干旱灾害度初探

本文根据河南省农业生产旱灾的自然,社会经济属性,提出了一种综合评价旱灾对全省农业生产影响程度的方法,并在此基础上对全省农业干旱灾害度分级,最后提出合理防治旱灾促进农业生产的若干建议。     

明代固原地区干旱灾害研究

通过对明代固原地区历史资料的搜集、整理、分析,对其干旱灾害等级化及成因等问题进行了研究。结果表明,固原地区自1368年到1644年间的277 a中,共发生干旱灾害118次,平均每2.35 a发生1次;其中轻度旱灾20次,占旱灾总数的16.9%;中度旱灾38次,占旱灾总数的32.3%;大旱灾42次,占旱灾总数的35.6%;特大旱灾18次,占旱灾总数的15.2%。该地区旱灾可分为4个阶段:第1阶段的1368-1424年和第3阶段的1505-1604年是旱灾的低发期;第2阶段的1425-1504年和第4阶段的1605-1644年是旱灾的高发期。该地区旱灾的季节性特征是单季旱占55.9%,其中夏旱所占比重最高,春旱、秋旱次之,冬旱较为稀少;季节性连旱占44.1%,其中春夏连旱和春夏秋3季连旱分别高达17.8%、15.3%。该地区明代处于气候的干冷期,年降水量减少是发生旱灾的主要原因。固原地区具有指示该时代气候变化特征的5次干旱气候事件,分别是明代的1437-1442年、1481-1490年、1608-1617年、1627-1634年、1637-1641年。     

北美洲干旱灾害应对策略及其对中国的启示

在全球气候变化背景下,各地极端气候事件有上升趋势。其中以洪涝和干旱灾害对人类生活的影响最大、最频繁。在长期应对干旱灾害的经历中,北美洲各国逐渐形成了较为完善的干旱灾害应对模式,通过立法、风险管理、制定干旱计划、工程措施与非工程措施相结合等多种手段降低干旱灾害带来的损失。通过文献查阅与综述方法,结合北美洲国家相关网站介绍...     

温度植被干旱指数（TVDI）在草原干旱监测中的应用研究

以内蒙古锡林郭勒盟地区为研究对象,选取2010年研究区旱情发生显著变化的9、10月份的MODIS植被指数和陆地表面温度数据,构建草原地区NDVI-LST和EVI-LST特征空间,进而由此构建了草原地区的温度植被干旱指数（TVDI）,并结合当地气象数据和野外同步实地测量得到的土壤含水量数据对该指数进行定量验证。结果表明：（1）基于EVI-TS特征空间构建的TVDI,同样适用于旱情研究;且在研究区植被覆盖度不高的条件下,基于NDVI-TS特征空间的TVDI更适用于干旱监测;（2）构建的NDVI-TS和EVI-TS特征空间,其散点图符合三角形的关系,与前人研究成果相符;（3）TVDI可以很好地反映研究区的旱情变化情况,可以对研究区进行旱情动态监测;（4）基于NDVI-TS及EVI-TS空间构建的TVDI均与实地同步野外采集的土壤含水量数据结果显著负相关。且通过对基于TVDI的干旱监测结果与研究区实际情况对比分析发现,两者在旱区分布范围、旱情强度等级、干旱发展进程等方面基本吻合,说明TVDI可以在时间上很好监测旱情变化,TVDI可以用来评价草原干旱状况。     

泾洛河流域元代干旱灾害初步研究

通过对泾洛河流域元代历史资料的搜集、整理和分析,对该时期泾洛河流域干旱灾害等级、干旱灾害事件在时间上的变化及其成因进行了研究。结果表明:泾洛河流域从元代早期(公元1266年)~元代晚期(公元1359年)的94年中,共发生干旱灾害29次,平均每3.2年发生一次;泾洛河流域元代的干旱灾害主要以轻度旱灾为主,占旱灾总数的44.8%,其次是中度旱灾,占旱灾总数的37.9%,特大旱灾的发生频率也较高,占旱灾总数的13.8%,大旱灾发生频率最低,占旱灾总数的3.5%。泾洛河流域旱灾在元代早、中、晚期分布不均匀,从早期到中期再到晚期,干旱灾害呈现出由少变多又变少的趋势。该区旱灾以夏旱最多,春旱次之,春夏连旱与春夏秋冬四季连旱的发生频次也较高,仅次于春旱。降水量的年内分布不均匀是该区在元代发生轻度和中度干旱灾害的主要原因,而气候的异常明显变干是该区在元代中期干旱灾害加剧和大旱灾频繁发生的主要原因。初步认为泾洛河流域元代发生了1次干旱气候事件,时间在1326~1332年。     

农业干旱业务化监测研究进展与展望

业务化农业干旱监测系统是农业干旱监测和预测以及农业风险评价和防范的有力工具,为了更好地促进农业干旱业务化监测的发展,系统回顾了基于气象变量、土壤湿度、植被状态和多变量等4类常用干旱指数,详细分析了美国、中国、欧洲和联合国粮食及农业组织等业务化农业干旱监测系统的特征,讨论了业务化农业干旱监测系统中存在的问题：如数据的质量及融合不稳定、综合干旱指数的构建不确定、监测的时间分辨率有待提高、缺乏考虑水文条件以及作物的生长过程等影响的问题。展望了未来农业干旱业务化监测,应从利用多源数据监测干旱、构建综合指标时需考虑区域时空差异及不同指标间的累积性和滞后性、加强机器及深度学习在综合指标构建中的作用、发展日时间尺度监测干旱以应对骤旱事件的发生、强化作物生长过程模型和先进的技术手段在干旱监测中的作用等方面深入发展。     

云南省金沙江流域干旱灾害区划研究

云南金沙江流域干旱灾害较为严重。选取11个指标,运用模糊聚类方法进行了该流域干旱灾害区划,将该 流域划分为4个干旱灾害区、9个干旱灾害亚区,揭示了干旱灾害的地域差异性,为因地制宜地制定干旱灾害防治规 划及减灾防灾措施提供了科学依据。     

基于马尔科夫模型的新疆水文气象干旱研究

在气象干旱SPI和水文干旱SRI的二维变量干旱状态的研究基础上,通过一阶马尔科夫链模型对二维变量干旱状态进行频率、重现期和历时分析,并预测未来非水文干旱到水文干旱的概率,研究结果表明：（1）开都河、和田河在干旱形成中危害大,阿克苏河在干旱演变中危害大,开都河和叶尔羌河在干旱持续中危害大。开都河和叶尔羌河主要以气象水文干旱为主,和田河和阿克苏河以水文干旱为主。（2）开都河连续湿润或者干旱的概率最大,状态2与状态4、状态5的相互转移概率低,和田河和开都河状态4不能一步转移到状态2。（3）在长期干旱预测中,塔河流域从状态2达到状态4或者状态5的概率最低,开都河（或和田河）从非水文干旱状态到状态4的概率最大（或最小）,从非水文干旱状态到状态5的概率最小（或最大）。     

荒漠化预警方法研究进展

面对当前严峻的荒漠化形势,无论是国际和国家层面的应对框架,亦或是相关学术研究,都一致强调了荒漠化预警的重要性,但实际工作推进缓慢。通过梳理国内外相关研究得到了如下结论：第一,传统荒漠化评价方法不足以为预警工作提供可靠的科学依据;第二,国内的研究者已建立了荒漠化预警框架,但可操作性不强,案例研究仍沿袭传统评价方法;第三,国外预警研究致力于识别荒漠化发生的征兆,早期研究主要基于植被和土壤调查,稳态转换理论提出后,主要的研究方法开始转向基于时间序列和基于斑块分布两大类。今后的预警研究可从以下三方面着手：第一,通过时间序列研究,探索生态系统的空间变化特征;第二,探索如何将荒漠化过程中的各种反馈机制以及人为压力融入到预警模型之中;第三,需要从加强可操作性的角度改善已有的预警框架体系。     

嘉陵江中下游地区近30年土地利用与 覆被变化过程研究

喀斯特石漠化问题是存在于喀斯特区的一种重要的地质-生态灾害。石漠化灾害的预警分析包括设计警标、明确警情、寻找警源、分析警兆和预报警度等；而石漠化灾害风险评估是在喀斯特石漠化预警分析的基础上，进行灾害危险性评价，结合易损性分析，进行期望损失评估，目的就在于评估和监测石漠化的演变状态与引起的不良环境效应。要构建一个具有操作意义的石漠化灾害预警与风险评估模型库系统，首先要建立一套合理的喀斯特石漠化灾害预警与风险评估概念化模型，据此来辩识石漠化的发育度，诊断潜势度，预警危险度，核算易损度和评估危害度。本文在于揭示脆弱的喀斯特生态环境系统的演变过程及其引起的石漠化灾害系统的成因机理与致灾过程，在此基础上，进行喀斯特生态安全预警和石漠化灾害风险分析指标体系；利用GIS技术与空间统计分析和数学模型，建立石漠化灾害风险评估模型，为我国西南喀斯特山区土地石漠化预警和灾害防治评估与不同类型石漠化区的可持续发展提供可借鉴的范例。     

桂西山地灾害的监测、预测及其对策

广西百色市是自然灾害频发的地区,降雨是激发山地灾害的关键因素。通过收集大量的地质灾害资料和气象资料,运用天气学、数值预报产品、MOS法等,结合卫星探测资料,建立各种地理环境和地质特征条件下山地灾害预警的气象模型和各种灾害等级的预警指标,并就山地灾害的监测与对策提出了一些建议和措施。     

基于图形分析的宁夏春季干旱监测预测方法研究

利用NCEP／NCAR再分析春季逐月平均位势高度、风、温度、垂直速度等物理量的格点资料,通过图形分析技术进行天气系统识别,建立3类宁夏春季干旱多层次环流概念模型,并对各类型主要影响因子进行特征量对比计算,得出了宁夏春季干旱监测预测定量化指标。在如下条件下,宁夏易发生春季干旱：(1)500 hPa东亚大槽位于120°-140°E,其中位于120°-130°E间时发生的干旱强度最大,偏东或偏西则强度减弱;(2)500 hPa中亚脊强盛、完整且位于60°-100°E,位于80°E附近干旱强度最大,弱脊分裂或偏西则干旱强度较弱;(3)副热带高压呈带状,脊线位于20°N以南且西脊点位于110°E以西时;(4)850 hPa偏南气流强度较弱,北界位于27°N以南时;(5)700 hPa判定区域（30°-50°N、90°-110°E）内干区控制范围比率达45％时;(6)500 hPa判定区域（30°-50°N、90°-110°E）内下沉气流区占区域面积的比率≥75％,700 hPa下沉气流区占区域面积的比率≥60％,且宁夏北部受下沉气流区控制。利用图形分析法对宁夏春季干旱进行监测预测,对2010年和2011年春季气候趋势进行拟合检验,效果良好。     

利用MODIS/EVI数据分析干旱对西南地区植被的影响(英文)

2009年9月至2010年3月我国西南地区出现了有气象记录以来最严重的干旱,给当地的自然环境和生产、生活带来严重影响。本文利用多年MODIS/EVI数据求取距平植被指数来反映干旱对西南地区植被的影响。在此基础上,分析了西南地区植被受旱的时空格局及其可能影响因素。结果表明,我国西南地区植被受干旱影响的范围很大,超过地区总面积的50%,植被受旱程度时空差异显著。这种显著的差异除了受降水等气象因素影响外,还与不同植被类型对干旱的响应差异有很大关系。在西南地区三种主要的植被类型中,作物是最易受干旱影响的植被类型,草地次之,林地的抗旱能力最强。此外,植被干旱的空间分布与气象干旱也存在很大的差异,进一步证明了降水以外的其他因素对干旱程度的调节作用。研究证明与气象干旱指数相比,植被指数更能反映干旱的实际情况。但在使用植被指数衡量干旱影响时也要考虑到植被指数本身的局限性。     

沙漠型景区旅游环境承载力预警研究——以宁夏沙坡头为例

以沙坡头景区为例,引入预警理论,运用旅游环境承载率计算公式和BP神经网络预测模型对沙漠型景区现状和未来旅游环境承载力进行预警分析。结果表明:(1)将沙漠型景区旅游环境承载力预警警界区间划分为弱载(<0.8)、适载(0.8～1.0)、轻度超载(1.0～1.2)、中度超载(1.2～1.5)、严重超载(>1.5)等5个级别,对应的预警状态分别用黑灯、绿灯、黄灯、橙灯和红灯来警示;(2)沙坡头景区现状旅游环境承载力在旅游旺季整体上处于弱载状态,但"五一"、"十一"假期处于超载状态;(3)沙坡头景区在2016—2020年内旅游环境承载力仍会处于不断上升的趋势,但速度会放缓,"五一"、"十一"假期旅游高峰期间会处于超载状态。根据承载力预警结果,提出不同承载状态的预警方案。     

我国干旱区植物抗旱机理研究进展

干旱、水资源缺乏是制约我国干旱地区经济、社会发展和生态环境保护的关键因素。在我国西部干旱区,研究植物的抗旱机理,选育抗旱植物,提高节水栽植技术,对我国的生态环境建设及西部大开发都具有十分重要的意义。从不同方面综述了干旱胁迫下植物的形态、生理和生态适应特性,包括叶片与根系结构、光合作用、抗氧化酶系统、丙二醛、渗透调节、内源激素、抗旱蛋白和δ13C值等的变化,并简要提出今后研究工作的重点。     

青海高原干旱时空分异特征及发生风险研究

青海省干旱灾害具有发生频繁、影响范围大、持续时间长的特点,严重影响本省农牧业生产,对其发生、分布及出现风险进行研究,成果对降低农业生产风险、水利工程布局建设有很好的参考作用。本文通过修正Penman公式中辐射计算模型,定义青海省干燥度干旱指标,将干旱划分为重旱、中旱、轻旱、无旱四级,对青海省1960—2010年的干旱年际变化趋势及空间分布特征进行分析。构造月干旱发生风险指数,以5月份为例对青海省月干旱发生风险进行了评估。主要结论如下:(1)1961—2010年,青海省年干旱程度以重旱与中旱为主,50年来重旱次数呈现极显著减少趋势;无旱次数呈显著的增加趋势;轻旱与中旱次数无明显变化趋势。冬季干旱以重旱为主;春季重旱减弱,轻旱增加;夏季重旱显著减少,无旱次数显著增加;秋季重旱趋稳。(2)柴达木盆地为重旱高发区;青海省东南部久治、河南、班玛等地为无旱或轻旱主要影响区;祁连山区、东部农业区及青南称多、玉树等地受轻、中旱影响较大。(3)5月份,重旱在三江源的东南部、祁连山区、环青海湖区、东部农业区出现可能性低;中旱高风险区位于柴达木的大柴旦、德令哈、乌兰、都兰及小唐古拉山、治多区域;轻旱高风险区域包括天峻、祁连、环湖区域大部分、东部农业区大部分地区及三江源的杂多、玉树、兴海等地。     

Climatological Drought in Arizona: An Analysis of Indicators for Guiding the Governor's Drought Task Force

Lacking a federal policy to address local water deficiencies within the United States, many states have developed their own methods for monitoring drought in an effort to mitigate its effects. This article provides an overview of efforts to standardize the use of drought indices in order to compare recent and historical drought both spatially and temporally for Arizona. Yearly averages of the Palmer Drought Severity Index and the Standardized Precipitation Index are placed into a frequency distribution to create standardization among the indices. The 1896–1904 drought ranked as the most severe, although the 1996–2004 drought was a close second.