三种干旱指数在2009-2010年云南特大干旱中的应用比较研究

本研究将目前国内外常用的降水距平指数、标准化降水指数和降水百分位指数,应用于2009-2010年云南特大干旱,分析3种指数应用效果,并探讨其适用性.结果显示:3种干旱指数计算结果与实际干旱情况存在一定误差.其中降水距平指数应用情况相对较好,在干旱发展阶段吻合程度相对较高;标准化降水指数与降水百分位指数在区域平均尺度上的评估不存在差异,使用时取二者之一即可.基于目前对3种指数的分析,以单一的气象干旱指数进行旱情监测,存在较大的局限性,需引入综合干旱指数应用于旱情监测.     

基于FUZZ-EWM法的综合干旱指数构建与应用

研究典型干旱半干旱地区渭北旱塬干旱时空演变特征,对旱灾干扰的干旱半干旱区域的水资源可持续利用和农业可持续发展研究提供理论指导。根据区域内及附近的6个气象站50多年逐月气象资料,结合地理气候特征,选取了Palmer干旱指数(PDSI)、标准化降水指数(SPI)和标准化蒸散指数(SPEI)作为干旱评价的单项指数,并采用FUZZ-EWM法构建出综合干旱指数(DI),然后利用ARCGIS10.1插值研究DI的时空分布和变化趋势,基于Morlet小波函数分析DI的变化周期。结果表明:(1)渭北旱塬是干旱的重灾地,轻旱、中旱频发,重旱、特旱次之。干旱以30年为第一主周期,在主周期内还包括17~18年与6年的小周期。(2)年内干旱的时域与频域差异较大,其中春季以轻、中旱为主,夏季重旱与特旱频发,春夏连旱发生频繁,秋冬季节干旱情况较春夏有所缓解。(3)对现状年水资源供需平衡分析,得到缺水率与综合干旱指数的评价结果基本一致。基于FUZZ-EWM法构建的综合干旱指数DI,对典型的干旱半干旱地区渭北旱塬有良好的适用性,值得进一步推广使用。     

不同干旱指标在新疆喀什地区的运用对比研究

本文基于新疆喀什地区1952—2008年近57气象资料,分别运用标准化降水指数SPI、降水百分位指数PDECI以及干旱侦测指数RDIst三种干旱指标定量评价了新疆喀什地区的干旱情况．并结合研究区2000—2008年实际干旱情况进行验证分析,从而评价出较适合于研究区的干旱指标计算方法,研究结果表明：在新疆喀什地区,在三种干旱指标中,SPI和RDIst的相关性较好,在月尺度上．其相关系数高达0．9725,由于RDIst考虑蒸散发对区域干旱的影响,与喀什地区实际发生的干旱情况比较吻合,且RDIst指标具有较稳定的计算结果．整体计算结果略优于在国内运用较好的标准化降水指数SPI,而PDECI对于降水量的变化最为敏感．其月尺度和季尺度的干旱指标均不适合于喀什地区的干旱判定．研究成果可以为新疆地区的干旱评价和水资源保护提供参考价值．     

基于三种干旱指标的朝阳市干旱特征分析

旱灾具有出现频率高、持续时间长、波及范围广等特点，本文运用降水距平百分率、Z指数、SPI标准化降水指数，对朝阳地区50a（1969～2018）干旱特征进行分析。结果表明：Z指数与SPI标准化降水指标得到的朝阳地区干旱特征情况基本一致，能较好地反映出该地区的干旱特征，朝阳地区1969～2018年自然灾害频繁发生，严重干旱年份主要集中在1980、1981、1982 年，与实际相符。     

可利用降雨量Z指数法的西安市气象干旱特征

根据西安市1951年-2013年气象资料确定可利用降雨量的Z指数以表征气象干旱强度,并将干旱强度划分为7个等级。分析该地区的干旱特征,发现:从季节尺度的长期变化趋势来看,干旱主要出现在春、夏、冬三季,四个季节均向干旱方向发展;西安干旱强度在63年中总体呈上升趋势,20世纪90年代以后干旱频率和强度较之前均有较大提升;从干旱趋势突变分析的结果来看,突变年份为1957和1958年,1965年后只存在向偏旱方向发展的趋势并且在1997年之后更加显著。通过与Palmer指数法和传统Z指数法对西安典型干旱年份的评估结果对比,认为可利用降雨量Z指数法对西安市气象干旱特征的分析具有较强的客观性。     

干旱指数在四川省的适用性分析

干旱灾害频发严重制约着四川省的农业发展,为合理分析四川省干旱情况,干旱指数的选择尤为重要。本文基于四川省39个气象站点1960年-2013年的气象资料,分别计算1961年、1994年、2006年和2009年-2010年各站点相对湿润指数M、气象干旱综合指数CI、标准化降水指数SPI和标准化降水蒸散指数SPEI,利用Arcgis反距离插值法进行空间插值,并与中国气象灾害大典记录的四川省典型年干旱情况进行对比分析,进而评价四种干旱指数在四川省的适用性。结果表明:对于1961年夏旱,M指数和CI指数均表现出无旱或轻旱,SPI指数结果较实际情况偏小,SPEI指数监测出了干旱的重灾区,效果在四个干旱指标中最好;1994年夏伏旱,M指数监测结果偏小;CI指数出现了空报,对川东地区和川西高原的监测结果偏小,SPEI指数在达县、巴中一带结果偏小,而SPI指数在成都、绵阳一带的结果偏小。2006年伏旱,M指数监测结果偏小;CI指数比M指数效果稍好,但结果仍然偏小;SPI指数和SPEI指数监测出的干旱特征与实际一致;2009年-2010年的冬春连旱,SPEI指数效果最好,M指数次之,SPI指数效果最差。SPEI指数最能反映四川省典型干旱年干旱的空间分布特征。     

干旱指数在辽河流域的应用分析

由于农业用水增加、工业污染严重,造成辽河流域干旱程度加重,利用2010—2015年辽河流域昌图县、康平县、法库县逐月降水量资料及年降雨量数据,通过降水距平百分率、标准化降水指数(SPI)、降水Z指数合理评价了辽河流域干旱情况,并比较3种干旱指数的评价效果。分析了三个地方的干旱情况,研究并比较了降水距平百分率、 SPI、降水Z指数的评价效果。结果表明：降水距平百分率反映干旱程度较轻;与降水Z指数相比,SPI指数能较客观地反映辽河流域干旱程度。为辽河流域定量研究干旱事件提供合理的指标依据,为不同研究区根据自身特点选择适合的干旱指标奠定理论基础。     

TRMM卫星降水产品和SPDI在河南省干旱监测中的适用性

本文选取河南省15个具有代表性的气象站点,根据其1998—2019年的逐月气象观测资料和TRMM 3B43V7逐月卫星降水数据,运用多种统计指标评估TRMM 3B43V7卫星降水产品在河南省的适用性;采用卫星降水数据代替地面降水资料计算标准化帕尔默干旱指数(SPDI),并寻求最优时间尺度;结合历史干旱事件记载,评估SPDI指数在河南省干旱监测中的适用性。结果表明:TRMM3B43V7卫星降水数据与实测地面降水数据相比,精确度很高(Bias=-0.05)、相关性很强(CC>0.88);由TRMM卫星降水数据计算得到的SPDI指数用于评估河南省历史干旱表现良好,且12个月时间尺度的SPDI指数(SPDI12)适用性最好。鉴于以上结论,可以考虑基于TRMM卫星降水产品和SPDI12指数构建河南省的干旱监测业务化系统。     

新余市干旱特征及气象因子分析

基于新余市1960—2019年气象数据,计算标准化降水蒸散发指数SPEI,分析该地区气象因子及干旱特征。结果表明,新余市降水量、气温和水汽压呈上升趋势,日照时长、风速和相对湿度呈减小趋势;干旱情势趋向减弱,年干旱指数在1988年发生突变,呈显著增加趋势;干旱具有多个周期,第一主周期为17 a,SPEI指数的增加主要由于降水量的增多、日照时长和风速的减小。     

关中地区气象水文综合干旱指数及干旱时空特征

根据陕西关中地区22个气象站和3个水文站1961—2016年的气象水文资料,计算了不同时间尺度的标准化降水蒸散发指数(SPEI)与径流干旱指数(SDI),运用Gumbel Copula函数构建了气象水文综合干旱指数(MHDI),探讨了MHDI的适用性,并分析了气象水文综合干旱时空分布特征。结果表明:MHDI综合了SPEI与SDI的优点,可同时表征月尺度和年尺度的气象干旱与水文干旱;关中地区MHDI序列值有明显的下降趋势,干旱情况逐年加剧;MDHI序列存在变异,年尺度变异点集中于1986年和1990年;年尺度的序列值主周期多集中在20～22 a;泾河流域干旱发生频率最低,为19.11%,北洛河流域干旱发生频率最高,为47.97%,渭河流域干旱发生频率介于两者之间,为26.42%。     

表征生态状况的综合干旱指数构建及干旱风险分析

联合标准化降水指数、标准化土壤湿度指数、标准化地下水指数和标准化生态缺水指数,基于熵权法和相关系数赋权法分别构建了西北地区综合干旱指数CDI＿E和CDI＿C,分析了CDI＿E、CDI＿C与标准化叶绿素荧光指数(SSIF)、自适应帕尔默干旱指数(scPDSI)间的相关性,评估了CDI＿E、CDI＿C对植被状况的表征以及综合干旱的监测能力,并选取典型干旱事件进行验证。利用游程理论分析了1986—2015年西北地区的综合干旱特征及暴露度、脆弱性、恢复力3个风险因子,采用等权法计算综合干旱风险,依据10 a滑动窗口分析干旱风险的变化趋势。结果表明：CDI＿C考虑了干旱与植被的响应关系,且与scPDSI的相关性较强,能较好地反映西北地区的综合干旱情况;CDI＿C可以同时监测到气象、农业、地下水和生态干旱,且反映的干旱与实际情况一致;CDI＿C显示研究时段内西北大部分地区呈变湿趋势;综合干旱在新疆、青海等干旱半干旱区的发生频率较高且干旱风险较大,各区干旱风险呈先增后减的趋势。     

不同干旱指数在新疆哈巴河地区旱情评价中的应用研究

利用新疆哈巴河地区1962-2014年间的气象资料,比较分析多时间尺度的标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸发指数(SPEI)在该地区的适用性,并基于两种干旱指数计算结果分析哈巴河地区53a间的干旱演变特征。结果表明:各时间尺度(年、季、月)下的SPI指数与SPEI指数呈现显著性相关;单月小尺度下,SPEI指数评价干旱事件等级较实际情况要严重,SPI指数在实际使用中更具优势;12月长时间尺度下,SPI指数和SPEI指数均体现出巴河地区干旱逐步减轻的趋势,在气候变暖大背景下考虑气温变化的SPEI指数较SPI指数更符合当地实际;各季节尺度下,SPI和SPEI指数发生各干旱等级事件的比例相差不大,实际使用中建议春冬季使用SPI指数,夏秋季使用SPEI指数或修正过的SPI指数,同时需要重点关注夏秋季干旱。     

近50年来梅州干旱指数的变化特征

利用1955～2010年梅州站的月降水气温等资料,使用修正的Palmer干旱公式计算干旱指数(PDSI)值,然后对梅州PDSI的气候特征、环流背景及与西北太平洋海温的关系进行了分析。结果表明:56年中梅州干旱月居多,但极端干旱发生概率较小,PDSI年平均变化有明显的年变化及年代际变化,降水与PDSI有比较好的正相关。干旱年200 hPa华南上空冬春两季西风带偏弱,秋季偏强,夏季反气旋环流偏弱;850 hPa春夏两季由孟加拉湾到华南偏东南气流偏弱;500 hPa夏季副高偏弱略偏北,冬季东亚大槽偏西;贝加尔湖西侧冷高压中心在春季偏弱,冬季其东侧强度偏低,西侧偏高。西北太平洋,赤道中东太平洋及西太平洋暖池年平均及秋季的海温与梅州PDSI滞后一年的较好的反相关关系。     

基于标准化指数SPI的云南地区干旱评价研究

本文基于云南地区6个气象站点1954-2012年降雨资料,运用标准化指数SPI计算了各站点的SPI值,定量统计和评价了云南地区在近59年期间发生干旱的年份和发生不同程度干旱的频次。研究结果表明:1标准化降水指数适合于云南地区的干旱计算,计算结果与历史实际干旱情况较为吻合,该指标可用于云南地区的干旱评价;2临沧站出现干旱的年份较多,但蒙自站出现极端干旱的年份明显高于其他5站;3各站点在不同季节出现干旱的频次不同,其中腾冲在春季相比于其他5站,发生干旱的频率较高35.6%,临沧站在夏季和冬季发生干旱频率均较大,分别为35.6%和37.9%,蒙自站在秋季发生干旱频率最大,为34.8%研究成果可为云南地区的干旱评价分析和水资源保护提供一定的参考价值。     

河南省降水分布及气象干旱特征分析

本文根据河南省1954―2013年逐年实测降水资料,采用降水Z指数法,分析研究全省干旱时空演变规律.结果表明:1954―2013年河南省降水量变化总体呈缓慢减小趋势,多年平均降水量为772.6 mm;全省降水Z指数趋于逐年减小,干旱强度趋于增大;近60年全省有15年发生了干旱,干旱频率25%;由于降水年际分布不均,20世纪90年代干旱频率较高;2000―2013年干旱强度有所增强;18个地市干旱频率分布在25%―37%之间.     

基于Z指数的芦溪县干旱特征分析

根据江西省芦溪县1958~2013年逐月和逐年的降雨资料计算出Z干旱指数,并根据Z指数将干旱强度划分为7个等级,分析该地区的干旱特征.结果表明:芦溪县近56年来Z指数呈上升趋势,总体偏涝趋势且具有较明显连旱年的特征;从季节尺度长期变化特征来看,夏季发生干旱的频率最高,占32.1%,春季呈现偏旱发展的趋势,夏秋冬三季均表现出偏涝发展的态势,尤其夏季Z指数上升趋势较为显著;从干旱趋势突变分析结果可知,突变年份有1961、1963、1967、1969和1971年,1965年后只存在偏涝方向的发展趋势且在1997~2007年和2010年以及2012年达到显著性水平.     

基于响应单元的太湖流域干旱分析方法研究

提出一种将区域或流域划分成若干个不同的响应单元,把每一个响应单元看作一个点,借助于点干旱指标评价的方法分析面干旱,并应用到太湖流域。通过太湖流域干旱记录与三种基于降雨的常用指标的对比分析,得出Z指数法的精度最高,标准化降水指标(SPI)次之,降水距平百分率(PAI)最低,而且Z指数法显示太湖流域的旱情主要发生在夏秋季节。Z指数法考虑了降水的时空分布特性,具有多时间尺度特性,反映出了不同时间尺度的水分状况。     

2022年鄱阳湖流域干旱综合评估及成因分析

2022年鄱阳湖流域发生了极端的干旱事件,综合评估其干旱程度对于探究流域旱情变化规律、开展抗旱保供水工作具有重要意义。基于鄱阳湖“五河”和湖区1960～2022年逐月降水、径流数据,采用标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SRI)指标评估鄱阳湖各分区干旱程度,分析了干旱时空演变特征,结合大气环流指数初探了旱情成因。结果表明：2022年7～10月鄱阳湖流域降水和径流相比历史同期明显减少,不同分区累计降水量偏少63%～78%、径流量偏少29%～70%;2022年7～10月鄱阳湖流域气象干旱和水文干旱程度均较高,且表现为全流域干旱;从8月起绝大部分区域表现为中旱以上,部分区域表现为重旱和特旱。根据大气环流资料分析,在2020～2021年La Nina事件影响下,2022年夏秋季西太平洋副热带高压偏北,致使流域内降水偏少、高温频发,发生持续高温干旱事件,出现“汛期反枯”现象。研究成果可为鄱阳湖流域抗旱保水工作提供技术支撑。     

基于VIC模型的滦河流域综合干旱指数的构建与应用

干旱频发已成为严重制约社会经济可持续发展的重要因素,但由于干旱形成机理复杂,影响因素众多,目前尚无公认普遍适用的干旱指数,因此寻找并构建适用于研究区的综合干旱指数成为当前研究的热点和重点。本文以滦河流域为研究对象,选取1960-1979年为研究期,通过对降水距平百分数、相对湿润度和由VIC模型的中间变量-土壤含水量计算得到的土壤相对湿度指数进行主成分分析,构建了适用于该流域的综合干旱指数,对研究期的旱情进行了评价,并与标准化降水指数(SPI)、帕默尔指数(PDSI)的评价结果进行比较,验证其适用性。结果表明:基于VIC模型的综合干旱指数能较好地评价滦河流域历史旱情。该研究在提升海河流域干旱监测和评价能力方面具有一定的理论与实用价值,也为其它流域的干旱评价具有参考价值。     

巴音河流域水文干旱对气象干旱的响应

通过巴音河流域1961—2019年逐月降水量和径流量数据计算标准化降水指数和标准化径流指数，进而对巴音河流域气象和水文干旱的演变以及突变进行分析，并探析流域水文干旱对气象干旱的响应。结果表明，1961—2019年巴音河流域气象干旱与水文干旱呈减缓态势，流域降水增多，有变湿趋势，气象干旱湿润化表现尤为显著。巴音河流域水文干旱对气象干旱的响应表现出时滞性，在1、3、6、12个月的时间尺度下，12个月的气象干旱指标与水文干旱指标相关性最强，水文干旱滞后于气象干旱1～2个月；水文干旱对气象干旱的季节性响应在春、夏、秋、冬分别滞后5、6、9、8个月，在春夏的滞后时间短于秋冬的滞后时间。