基于Z指数和云模型的川中丘陵区干旱分布研究

Z指数法是气象干旱评价中一种较为有效的方法,它以降水量为主要评价指标。但由于降水量并不完全符合正态分布,且依据Z指数法评价的旱涝等级标准受主观影响大,简单的数值比较不能完全客观揭示干旱的时空分布特征。因此,可将具有模糊隶属度分析优势的云模型理论和Z指数法相结合,共同揭示干旱的时空分布特征。以川中丘陵区22个站点近60 a的干旱变化为例的实证分析结果表明,干旱的类型占比、时间分布特征、Z指数序列趋势分析均可准确刻画研究区干旱的实际变化规律,该研究方法是可行的。研究方法可为今后气象干旱评价研究提供借鉴。     

基于标准化降水蒸散指数的长江流域旱涝情势演变

基于长江流域133个气象站1970-2012年实测逐月降水量和月平均气温资料,计算不同时间尺度上的标准化降水蒸散指数序列,研究近几十年来长江流域旱涝情势的时空演变特征。结果表明,1970-2012年长江流域整体干旱形势不严重,但是干旱化的趋势比较明显。与长江上游地区相比,长江中下游区域的干旱趋势表现得更加突出,特别是长时间尺度上的干旱趋势非常明显。针对典型极端气象事件分析发现,标准化降水蒸散指数能够反映出不同时间尺度上长江流域发生的旱涝事件,表明该指数对于准确评估长江流域的旱涝程度和分布范围具有很好的指示性意义。     

基于SPEI指数的辽宁省多尺度旱涝特征分析

近年来辽宁省深受旱涝灾害的影响,明确其时空演变特征对进一步制定防灾减灾策略具有重要意义。利用1989—2018年辽宁省23个气象站点逐日气象数据,基于不同时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI指数),运用Mann-Kendall突变检验、线性倾向率等数理统计方法,对辽宁省近30年来旱涝演变及持续性特征进行分析,并结合通径分析方法探究其影响因素。结果表明:(1)近30年来辽宁省经历涝-旱-涝的演化过程,辽西干旱化显著,变涝趋势最显著的是辽中和辽北,其次是降水量最丰富的辽东;(2)从中度及以上旱涝灾害频率看,1999—2008年为典型的干旱时段,而2009—2018年则为偏涝时段,旱涝事件发生频率春季冬季秋季夏季;(3)持续性干旱事件强度变小,主要发生在春季。持续性洪涝事件呈增加趋势,主要发生在春、夏两季;(4)降水量是影响旱涝变化的主要因素,蒸散量次之,气温是通过影响降水量和蒸散量进而影响旱涝变化的。     

长江流域旱涝年划分及降水特征分析

根据1961—2012年长江流域644个气象站降水资料,以及宜昌、大通水文站流量资料,采用Z指数法研究了长江流域旱涝等级划分和降水特征。结果表明,Z指数为基础的区域旱涝指标可以较好地反映长江流域旱涝变化,其结果与降水距平百分率、水情资料的分析较为一致。长江流域典型洪涝年为1998、1983、1973和1980年,典型干旱年为2011、1978、1966、2006和1971年。典型洪涝年降水空间分布呈从东南向西北递减的趋势,典型干旱年降水量偏少的程度一般南部大于北部、东部大于西部。     

辽西北玉米耗水特征及其与降水和气温的关系

为分析辽西北地区玉米耗水时间变化趋势和耗水特征,利用辽西北地区1986—2007年的降水、气温和土壤含水量数据,基于水量平衡方程,采用Kriging插值法、Z指数法及多元回归分析等方法,对辽西北地区玉米耗水特征及耗水量与降水和气温的关系进行分析。结果表明:在辽西北地区干暖化趋势的背景下,1986—2007年玉米耗水量总体呈下降趋势;玉米耗水量等值线梯度较小,空间分布较均匀;玉米在不同旱涝等级下的耗水特征与降水量呈极显著相关关系,不同旱涝等级下耗水量从大到小排序为大涝、偏涝、正常、偏旱、大旱;降水和气温的变化对作物耗水量均有影响,其中积温对作物耗水量的影响较小,而降水量与耗水量呈明显正相关关系。     

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。     

淮河流域过去60年干旱趋势特征及其与极端降水的联系

利用淮河流域28个国家基本气象站建站（约1951—1958年）以来至2011年间的月值地面气象观测数据,分析了近60年来干旱的趋势特征以及极端降水特征对干旱特征的影响。对不同时间尺度（1月、3月、12月）的标准化降水指数SPI及湿润指数HI的变化特征分析表明,在1个月和3个月尺度上,春季（尤其是4月）有较一致的气象干旱化与湿润度下降倾向,而夏季（尤其是7—8月）有较一致的湿润化趋势;在12个月尺度上,流域中、西部没有显著的气象干湿变化趋势,但西部有普遍湿润化倾向,东部则同时存在气象干旱化与湿润度下降倾向。由于全流域总降水量无显著变化,而潜在蒸散发量呈减少趋势,使得淮河流域在过去60年间湿润指数（HI）总体有所增大。由于整个淮河流域的日降水量≥0.1mm日数总体呈显著下降趋势,导致降水总体有更加集中的趋势,而降水的集中程度与标准化降水指数（SPI）具有一定的负相关性,因而降水更集中使SPI趋于减小,加大发生气象干旱的可能性。     

三江平原农田水份调控初探

三江平原位于黑龙江省东部,地势低平,土地肥沃,是国家商品粮生产基地。但由于年降雨不均,旱涝交替出现,影响粮食产量的提高。为了摸清旱涝状况,我们结合当地情况,进行了农田水份状况统计研究分析。研究农田水份状况,有两个重要指标,一是干旱指数,二是旱涝指数。一、干旱指数。即反映气候干湿程度的指标,通常用蒸发能力与降水量比值来计算。即Ｋ＝Ｅ／Ｐ式中:Ｋ———干旱指数;Ｅ———蒸发能力（毫米）;Ｄ———降水量（毫米）当Ｋ＞１时,说明蒸发能力大于降雨量,气候偏于干旱,Ｋ越大,气候越干旱;反之Ｋ＜１时,说明降雨量超过蒸发量,气候偏…     

基于TRMM 3B43 V7数据的云南降水与干旱监测及精度评价

选取云南省12个分布均匀的气象站点对TRMM 3B43 Version7降水数据进行相关性分析,利用降水Z指数进行干旱监测精度评价,分析云南省15年逐年及特大旱灾实例逐月的干旱时空特征。结果表明:TRMM数据的精度较高,多数站点的相关系数R2均在0.9以上,大部分TRMM数据比实测偏小;就全省而言年降水量有递减趋势,雨季主要集中在5-10月份占全年降水量的85.47%,降水量由东北向西南逐渐增加;单站及全省范围的TRMM-Z指数均与实测旱情趋势一致,其中11个站点的Z指数相关系数R2均在0.7⁰.85左右,全省年尺度TRMM-Z指数精度比单站略高;TRMM-Z指数监测的15年旱情及旱灾实例时空特征与实情相符,旱灾程度略低于实际情况,该监测方法在本区域适用性强。     

黄河中上游来水量序列延长及其变化

根据黄河中上游及邻近地区旱涝等级，降水量和树木年轮指数等历史资料及其与天然来水量的关系，建立统计模型，将花园口站天然来水量序更延至１７４０年，经统计“ｕ”检验，延长序更怀原旬有较好的一致性。对２５６年序更的分析结果表明，黄河中上游天然来水量的历史变化具有明显的阶段性和周期性。     

基于SPI指标左江流域旱涝演变规律与趋势预测分析

为探明广西驮英灌区旱涝灾害演变机理,揭示旱涝的演变规律,选取了1983年～2018年该灌区及周边5座大中型水库的逐月降水量数据,采用标准化降水指数SPI法对降雨数据进行不同时间尺度的处理,以SPI指数表征区域历史旱涝程度,采用趋势分析并运用Morlet小波分析方法,分析灌区近年旱涝变化的周期性,预测未来旱涝变化趋势。结果表明,该灌区年降水量变化波动幅度较大,年降水呈不显著的增长趋势;降水量具有明显的阶段性特征;年降水主要分布在汛期,夏秋季节的降水过程对年降水过程影响较大。根据Morlet小波分析结果,预测未来灌区总体降水将偏多,其中春夏两季将处于丰水期,而秋冬两季将处于枯水期。     

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.     

马尔康市1954—2019年降水与旱涝灾害变化

利用马尔康市1954—2019年逐月气温、降水量实测资料,基于气候倾向率、突变检验、信噪比检验、周期估算等方法对本区气候变化、旱涝灾害演变特征进行分析,并借助ADF检验、Granger因果关系分析来验证旱涝灾害的驱动因子。结果显示:马尔康市年均气温、年降水量均呈显著上升趋势,气候有暖湿化倾向;多年平均降水量以16.29 mm/(10 a)的速率增加,以夏季、秋季增多明显,春季增幅最小;2001年为本区气候突变点,气温突变后的旱涝灾害呈增多态势,极端洪涝事件更为频繁,2015—2019年是一次重大洪涝事件;太阳黑子活动与ENSO事件皆为降水量变化的Granger原因。厄尔尼诺与南方涛动事件(ENSO)事件与马尔康地区的旱涝灾害在6.6 a上有较同步的共振周期,滞后期为2 a的ENSO事件是旱涝变化的主要诱因之一。ENSO事件在年尺度上为区域旱涝预警提供了重要理论支撑。     

基于气象干旱指标的黑龙江集贤县多年旱涝规律研究

收集三江平原玉米主产地集贤县1959～2007年降水等气象资料,通过标准降水指数（SPI）与降水距平指数（Pa）两种气象干旱指标的计算,研究近50年来集贤县旱涝规律。研究结果表明,集贤县处于三江平原降水量偏少地带,自20世纪60年代以来历经少雨期（60～70年代）、多雨期（80～90年代）,21世纪以来又转入少雨期。当地易发生春旱、夏秋涝,对农业生产和粮食产量影响较大。     

基于PW-MK的辽阳季节性降水特性分析

以1955年～2018年为时段,采用PW-MK、线性倾向率、模比系数差积、小波分析等方法,研究辽阳地区4个季节降水特征。结果表明:春季降水量呈增大趋势,夏季、秋季呈显著减少趋势,夏季降水量下降速率较大,为-0.97mm/a,冬季降水总体较稳定;春季降水存在3组不同尺度的旱涝周期,夏季、秋季、冬季降水存在2组不同尺度的旱涝周期。辽阳地区1955年～2018年各季节降水趋势存在差异,不同尺度旱涝周期共同影响辽阳降水。     

近60年叶尔羌河流域干旱演变特征分析

旱涝灾害是制约叶尔羌河流域经济发展的重要因素,为预测研究区旱涝灾害变化趋势,本文选取1951—2015年叶尔羌河流域4个气象站的逐月降水量数据,利用标准化降水指数和小波分析方法,分析近60年来研究区旱涝演变特征。结果表明:该区旱涝事件发生频率高,不同时间尺度旱涝事件发生的平均频率为42.6%;在年代际尺度上,20世纪70年代干旱事件发生的频率最高,为25.2%;其次是2001—2015年,频率为22.7%,90年代洪涝事件发生的频率最高,为31%;研究区旱涝变化有4个特征时间尺度,分别为4年、10年、25年和31年,预测未来几年降水仍然偏多。     

基于Z指数的黄河流域旱涝等级游程分析

根据黄河流域10个监测点1951~2001年的月降水资料,依据两种不同划分标准利用Z指数进行了月尺度旱涝等级划分;即:通过事实比较,选择较合适的划分标准,并对Z指数趋势图、重大等级旱涝灾害变化趋势、空间分布、游程理论数字特征、游程数目及重现期进行分析。结果表明:10个监测点近51年均有增旱趋势,特别安阳、天水、榆林、西安、太原地区增旱趋势更明显;平凉以东,太原以南,郑州以西,西安以北这一区域发生重、大干旱等级次数比其他区域多,其次济南地区较其他监测点更易发生连续2个月的大旱和大涝。     

未来50年东北地区旱涝演变规律预估

基于东北地区89个气象站点观测数据及IPCC AR4中ECHAM5/MPI-OM模式降尺度的0.5°×0.5°分辨率的月平均降水格点场资料,结合统计学相关系数以及干旱评价指数Z指数,评估了气候模式对该地区降水变化的模拟能力,并对其未来50年东北地区旱涝时空演变规律进行了预估。结果表明:(1)东北区及其各省实测年降水与模拟值时空上拟合度较差,修正后的数据模拟能力有较大提高;(2)未来50年全区及东三省降水呈上升趋势,内蒙古东部地区则呈减少趋势,且具有2015~2034年降水持续减少,2035后干湿交替发生特征;(3)未来东北地区旱涝依然呈广发、频发态势,且洪涝更为突出,旱涝多发区主要集中在三江平原、松嫩平原以及辽河平原等地。     

塔里木河源流山区降水量旱涝指数多尺度变化分析

利用塔里木河三源流山区近50年的逐月降水量数据,借助非参数检验、小波变换等方法分析了塔里木河三源流山区旱涝指数的多时间尺度变化特征。结果表明:①阿克苏河与叶尔羌河源流山区旱涝指数呈显著的增加趋势,而和田河表现为不显著的增加。②三源流旱涝指数皆在1986年发生了显著性突变。③阿克苏河与和田河旱涝指数存在4和8年的显著周期,而叶尔羌河表现为8和10年的显著周期。以上研究为实现塔里木河水资源的合理利用提供科学依据。     

长江中下游地区季节尺度气象干旱预测概念模型

季节尺度气象干旱事件的发生与大尺度环流系统的异常运动密切相关。在识别长江中下游地区历史气象干旱事件的基础上,探讨了致旱环流系统异常特征,提取具有指示性意义的信号,以季节尺度气象干旱指数为干旱预测指标,应用偏最小二乘回归法构建了季节尺度干旱预测概念模型。模型率定和验证结果显示,率定期预测与实测的SPI3指数相关系数为0.64,验证期为0.56,表明该预测模型具有一定的预测效果。本研究方法可为区域季节尺度气象干旱预测和提前研判干旱发展情势提供技术支持。