近50年来淮河流域降水时空变化特征分析

以淮河流域及周边地区48个气象站点1961年-2010年共50年逐日降水过程为基础资料,以地理信息系统技术为数据处理平台,结合Mann-Kendall秩次相关检验、Morlet小波变换和集对分析法(SPA)等,分析淮河流域年降水量时间序列趋势性、周期性以及降水集中度、集中期、降水质心、旱涝发生频率、旱涝交替在空间上的分布特征。结果表明:①近50年来,年降水量整体呈略微减少趋势,南部地区降水增加,北部地区降水减少;②年际变化上存在27年的主周期,年内分配集中在夏季,且北部地区降水更为集中;③干旱易发区分布面积较广,洪涝易发区分布相对较集中,上游和中游部分地区为旱涝交替易发区。     

德州市降水及干旱长期特征

利用山东省德州市1951年～2018年气象数据资料,探究德州市降水变化特征及干旱情况。结果表明,德州市年降水量及夏季降水量呈减小趋势,夏季降水量在2006年超过了下降趋势的突变点。SPEI、SPI指标都能反映德州市的干旱情况,但SPEI优于SPI;多时间尺度的SPEI值反映了德州短时间尺度旱涝无常,但长期干旱或者极端干旱事件发生频率较低,随着全球气候变化的进一步发生,未来德州市降水可能进一步减少,干旱发生的频率和强度可能进一步增大。     

河南省旱涝态势时空特征分析

利用河南省15个气象站点1961—2014年的逐月平均气温、日照时数及降水资料,基于标准化降水蒸散指数(SPEI),采用趋势拟合、概率统计、小波分析等方法,分析河南省旱涝灾害时空变化特征。研究结果表明:(1)降水量呈明显减小趋势,近54 a降水量减小率为1.2 mm/a;蒸发量呈增大趋势,多年平均增长率为0.7 mm/a;(2)旱灾发生频率在空间分布上呈现东高西低、北高南低的趋势,而洪涝总体呈现东低西高、北低南高的趋势;(3)河南省整体上呈干旱加剧、洪涝减缓的趋势,安阳、新乡地区干旱加剧趋势最为明显,而西华地区有干旱缓解的趋势;(4)年尺度SPEI的主周期为10 a。     

盘锦市旱涝变化特征分析

为了科学、准确地揭示人类活动影响下区域旱涝时空变化特征,结合1986-2018年盘锦市各气象站逐年温度和降水资料,采用趋势拟合方法定量分析了盘锦市旱涝站比例、洪涝站比例、干旱站比例和降水温度均一化指标。研究表明:盘锦地区总体呈干旱化变化趋势,均一化指标的下降速率为-0.012/10a;在空间分布上干旱化趋势整体呈自东南向西北逐渐增强的趋势,线性趋势值的空间分布规律较强,辽河流域以南具有较高的旱涝频率;总体而言,盘锦地区呈洪涝减缓、干旱加剧的特征,实际情况与研究结果的吻合度较高,可为盘锦地区抗旱涝方案的制定和中长期水文预报提供科学的指导。     

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。     

基于气象指标SPI的洞庭湖流域洪旱灾害分析

本文基于洞庭湖流域19个气象站1967—2017年的逐月降水数据,选用气象指标SPI(标准化降水指数)对洞庭湖流域洪旱灾害发生频率进行研究分析。结果显示:洞庭湖流域发生中度洪涝和中度干旱频率较高,高于重度洪涝、重度干旱。SPI-3和SPI-6监测洞庭湖流域洪旱灾害发生频率结果基本一致。重度洪涝主要集中于洞庭湖流域北部地区,重度干旱发生于南部地区,中度洪涝发生于洞庭湖流域西部地区,中度干旱发生于洞庭湖流域东部地区。研究SPI能够识别出洞庭湖流域近50年发生的特大洪水灾害和主要旱灾,对流域特大洪水事件监测和预报具有潜在的应用价值,同时可为其他流域旱涝监测与评估提供借鉴。     

基于SPI指数的云南省干旱时空特征分析

干旱是云南省主要的自然灾害之一，为全面了解云南省气象干旱的时空演变特征，基于云南省104个气象站点1959～2018年逐月降雨量资料，计算标准化降水指数SPI,分析云南省干旱的时空变化特征。结果表明：(1)云南省不同尺度的SPI值随时间尺度的增加，波动逐渐减小，且呈现出一定的周期性变化特征。(2)近60 a以来，云南省每年都会有地区发生干旱，大部分以轻旱、中旱为主，但重旱、特旱发生的比例也在增加；干旱强度和范围均呈缓慢上升趋势，且干旱的范围越大，干旱强度越强。(3)夏、秋季节干旱强度与干旱范围均呈上升趋势，春、冬季节呈下降趋势。(4)近年来，滇东南、滇西南地区成为云南省干旱的高发区。     

基于SPI的辽宁省庄河市近35年干旱演变特性研究

庄河市是辽南地区的重要水源地,分析其干旱演变特性有利于该地区水资源的合理开发与利用,对于防旱减灾、合理布局产业结构具有重要的现实意义。本文根据庄河市1984年1月1日至2018年12月31日的逐日降水数据计算了1个月、3个月、6个月、12个月共4个不同时间尺度下的标准化降水指数(SPI),并基于SPI对该地区近35年的年际与季节干旱演变特征进行了分析。结果表明:在年际变化方面,庄河市的SPI在2000年以前波动幅度较小,说明该地区的降水在时间上分布较为均匀;但自2000年以来,SPI序列出现较大的波峰与波谷,说明降雨的分布不均匀性有所增强;SPI的时间序列趋势线斜率为负值,说明该地区整体上呈现偏旱趋势,因此其水资源压力不断增大。在季节演变特征方面,夏季干旱和秋季干旱呈现增强趋势;秋旱的发生频率最高,而夏旱的出现频率最低。本研究结果可为庄河地区的抗旱减灾与水资源规划提供科学依据。     

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。     

滇中地区极端降水事件的时空变化特征分析

近年来,极端降水事件频发,对社会经济发展带来一定损失。为探讨云南省滇中地区极端降水事件的变化规律,根据1964~2013年滇中地区49个气象站点逐日的降水数据,采用M-K秩次检验方法,结合线性趋势和5 a滑动平均法,分析滇中地区极端降水事件的时空变化特征。结果表明:(1)在时间尺度上,强降水日数和最多连续雨日天数呈显著减少趋势,普通日降水强度呈弱减少趋势,最多连续无雨日天数呈显著上升趋势,极端降水事件突变多发生在2002~2008年间;(2)在空间尺度上,普通日降水强度整体上表现出中部高,东北和西北部低的趋势;强降水日数和最多连续无雨日天数整体呈现出中西部低,东南和西北部高的趋势,并出现了明显的低值区,而最多连续雨日天数基本呈现出相反的空间分布特征;(3)在空间变化趋势方面,近50 a滇中地区降水呈减少的趋势,中东部地区降水减少趋势最为显著,且普通日降水强度呈显著减少趋势,而西南部最多连续无雨日数则呈现显著上升趋势。由分析结果可知,滇中地区干旱趋势明显加剧,尤其是中东部。     

基于EEMD方法的区域降水事件特征分析——以京津冀地区为例

区域降水事件特征影响水循环,进而对社会经济各个方面有着深远的影响。京津冀地区是我国的政治、经济、文化中心,水旱灾害频发,亟需全面了解该地区区域降水事件特征。以京津冀地区173个气象站1989—2018年间逐日降水数据为基础,共识别出552次区域降水事件,采用集合经验模态分解(EEMD)等方法,从持续时间、覆盖范围、降水强度3个要素对京津冀地区区域降水事件特征及时空分布情况展开研究。结果表明:①区域降水事件发生频率有随持续时间、覆盖范围增大而减小的趋势,减小趋势逐渐变缓,区域降水事件的降水强度在10 mm附近频率最高,区域降水事件的3个要素均与综合性强度有着明显的正相关关系;②京津冀地区区域降水事件综合性强度年际变化呈现出10 a左右的周期,但长期趋势性不明显;③京津冀地区区域降水事件沿地形呈“西北少、中部多”的空间分布规律。研究成果可为当地水资源规划、防灾减灾等提供技术支撑。     

东江流域汛期旱涝急转的时空演变特征

基于东江流域32个雨量站1956-2009年的月降雨量资料,通过定义长周期降雨旱涝急转指数LDFAI(Long-cycle Drought-Flood Abrupt Alternation Index)和短周期的降雨旱涝急转指数SDFAI(Short-cycle Drought-Flood Abrupt Alternation Index),分析了东江流域汛期长周期和短周期降雨旱涝急转现象的趋势变化和时空分布特征,结果表明:①高LDFAI和高SDFAI对应着降雨的旱转涝,低LDFAI和低SDFAI对应着降雨的涝转旱,SDFAI在反映旱转涝优于LDFAI。②长周期降雨旱涝急转主要以全涝为主,短周期降雨旱涝急转发生频率最高的是全旱,其次是旱转涝和涝转旱,4-5月的全涝发生的频率高于其他短周期的频率。③前汛期-后汛期、6-7月东江中上游地区和5-6月东江流域全部区域涝转旱的趋势减小,并且旱转涝的趋势增加,东江下游和东江三角洲地区有涝转旱的趋势;4-5月、7-8月和8-9月中上游地区有旱转涝的趋势,东江下游和东江珠三角地区有涝转旱的趋势,而且越往上游地区,旱涝急转趋势变化越明显,此研究结果对于东江流域水资源管理具有重要指导意义。     

1961—2017 年京津冀地区极端降水事件变化特征

为了给京津冀地区防洪减灾及水资源管理提供科学参考，有必要对该地区极端降水事件的变化特征进行探究。根据 25 个气象站 1961—2017 年的逐日降水资料，计算了京津冀地区 10 个极端降水指数。通过因子分析得到 4 个公因子，进而选取中雨日数( Ｒ10) 、1 日最大降水量( ＲX1day) 、连续无雨日数( CDD) 、连续降水日数( CWD) 等 4 个代表性极端降水指数，采用线性倾向率、滑动 T 检验、反距离权重插值( IDW) 、小波分析等方法进行研究。结果表明: ( 1) 近 57a 来，Ｒ10、ＲX1day、CWD分别以 － 0. 27 d、 － 1. 60 mm、 － 0. 29 d /10a 的速率减少，CDD 以 1. 50 d /10a 的速率增加。( 2) CWD 在 995 年由增加突变为减少，Ｒ10、ＲX1day、CDD 均未发生突变。( 3) Ｒ10、ＲX1day、CDD、CWD的第 1 主周期尺度介于 9 ～ 25a，相应的平均周期介于 4. 5 ～ 12. 8a。( 4) ＲX1day 空间差异最大，Ｒ10次之，CDD、CWD 分布较均。( 5) 近 57a 来，京津冀各地区 Ｒ10、CWD 的变化趋势增减不一，但变幅均很小，大部分地区 ＲX1day 呈减少趋势，减幅西北低、东南高，而 CDD 主要呈增加趋势，增幅北高南低。1961—2017 年，京津冀地区呈现干旱化趋势，而这种变化与综合 ENSO 指数( MEI) 总体上并无显著关联。     

澜沧江流域旱涝特征变化及其与季风之间的关联性研究

探讨澜沧江流域旱涝特征变化与季风之间的关联性,对于区域旱涝灾害的成因、机理和预测等重大科学问题的理解具有重要的意义。区域研究多侧重于揭示流域旱涝时空演变规律,而关于澜沧江流域的旱涝与季风的相互关系研究还较少。基于标准化降水指数(SPI12)、季风指数和水汽通量对澜沧江流域1957—2015年旱涝时空变化特征进行分析,探究澜沧江流域旱涝变化与季风指数的相互关系,并从水汽通量输送角度出发,进一步揭示季风对澜沧江流域旱涝变化影响的潜在驱动机制。研究结果表明:①流域旱涝特征具有明显的区域差异,下游区域是旱涝多发区;②流域干旱多于雨涝,且干旱频次在年和季节时间尺度上都呈现增加变化趋势;③澜沧江流域干旱和雨涝的频次主要存在3~5,8~15,20~25 a的3种周期性变化特征;④干旱和雨涝发生时段,南亚季风和高原季风指数与流域的SPI12指数相关性较强,受南亚季风和高原季风的输送距离影响,2种季风指数与SPI12指数的相互关系呈现区域差异性。研究结果有助于了解澜沧江流域旱涝时空变化特征,能够为防御旱涝灾害提供科学决策依据。     

贵州省1960-2014年降水量时空变化特征分析

基于贵州省1960-2014年19个气象站点的降水观测数据,采用一元线性回归拟合、累计距平、MannKendall突变检验等方法,分析贵州省55年的年、最大月降水量的时空变化规律。结果表明:贵州省1960-2014年年均降水量总体呈南多北少的空间分布格局,以-17. 815 mm/10a的变化率在逐年减少,自20世纪80年代以来变化尤其不稳定;岩溶槽谷降水量的增加趋势明显,而岩溶盆地下降趋势明显,岩溶峡谷、岩溶槽谷和非喀斯特区在近几年来的降水量较不稳定;贵州省降水受地形地貌和季风的影响显著,逐年明显的极端气候对农作物的生长和社会经济发展存在不利影响。研究结果对贵州省短期气候预测、制定旱涝灾害预警机制和合理利用水资源等具有重要意义。     

近50年来西藏极端降水时空变化特征

利用1961~2010年西藏地区9个气象站点逐日降水资料,结合百分位方法定义的极端降水阈值,分析了该地区极端雨日及其平均降水强度、不同持续时间的极端降水事件、气候变化对极端降水的时空变化特征的影响。结果表明:(1)92°E以西的地区,极端雨日平均降水强度呈现出增加的趋势,而在92°E以东的地区,呈现出减小的趋势;(2)极端降水事件以持续1 d为主,其频率一般在4.3次/年以上,强度一般在20 mm/d以上,林芝站和波密站为频率和强度高值区;(3)气候变化背景下,极端降水的频率、强度表现出西移的态势。     

不同干旱指数在唐山地区旱情评价中的应用

基于唐山地区1957—2011年的气象资料,比较分析标准化降水指数（S SPI）、标准化降水蒸散发指数（S SPEI）和帕默尔水文干旱指数（P PHDI）3种不同干旱指数的相关性,并评价了各个指数在唐山地区连旱期间的适用性。结果表明：各时间尺度（年、季、月）的S SPI和S SPEI均显著相关;P PHDI与年尺度的S SPI和S SPEI均显著相关。P PHDI对长期干旱判断效果明显优于短期干旱。年尺度S SPEI和S SPI对干旱事件识别效果比较接近,二者对长期干旱判断偏涝,对短期干旱判断效果明显优于P PHDI。在气温偏低的年份,季尺度的S SPI能很好地反映旱情的严重程度,在气候变暖的背景下,季尺度S SPEI比S SPI更能准确地判断和评价旱情。     

典型区域降雨复杂性分布的变化分析

本文以海河清漳河流域河北境内部分地区为研究区域,分析指标采用小波分维,阐述了不同时期区域降雨复杂特性的不同分布。根据序列分维和其统计自相似性特征的映射关系,进一步揭示不同降雨序列的精细结构并剖析其变化原因,解析出研究区域降雨在不同时期年内频次特征变化和趋势,为区域水资源长期规划和旱涝预警管理提供了决策依据。     

人类活动影响下塔里木河流域气象干旱向水文干旱传播的规律

为了解人类活动影响下塔里木河流域气象干旱向水文干旱传播的规律,基于标准化降水指数(SPI)和径流干旱指数(SDI)分析了气象、水文干旱的变化特征,探讨了人类活动对气象干旱向水文干旱传播规律的影响。研究结果表明：源流区气象、水文干旱均呈减弱趋势,干流气象干旱呈减弱趋势,水文干旱与之相反;随时间尺度增大,干旱历时延长;源流区气象、水文干旱以及干流气象干旱的发生频率受人类活动影响后(1993年后)均降低,仅干流水文干旱的发生频率升高;受人类活动影响后,源流区不同季节气象干旱向水文干旱的传播时间均变长,干流干旱传播时间除春季外均缩短;源流区干旱传播时间延长与气候变化有关,而干流干旱传播时间缩短主要是受人类活动的影响。