基于SPI的鄱阳湖流域多尺度旱涝变化规律的研究

鄱阳湖流域旱涝灾害日趋严重。根据鄱阳湖流域的14个气象站1951—2013年的月降水资料,采用标准化降水指数(SPI指数)对气候变化背景下鄱阳湖流域的SPI指数进行了多尺度(1个月、3个月、6个月及12个月)分析,对其旱涝特性规律及其变化趋势进行了分析。结果表明采用SPI指数分析出的鄱阳湖流域旱涝变化规律与流域实际旱涝频发且交替发生的情况基本一致,说明SPI指数适用于鄱阳湖流域旱涝规律研究且效果较好。     

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。     

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。     

基于SPI的京津冀地区旱涝时空 变化特征分析

以京津唐地区及周边地区37个气象站点1961~2010年逐月降水为基础资料,以地理信息系统技术为处理平台,结合滑动t检验、SPI指数（SPI, standard precipitation index） 方法和空间插值IDW（inverse distance weighting）等,分析京津冀地区年降水量趋势性、突变性、以及各地区旱涝发生等级、发生频率、旱涝发生频率的空间分布特征、降水突变点前后时段各地区旱涝特性的转变。结果表明：(1)近五十年,京津冀地区北部降水减少,南部降水增加,整体呈减少趋势,降水在1996年前后两时段变化剧烈;(2)北京、承德、唐山为旱涝交替高发区,秦皇岛、石家庄为洪涝高发区,张家口为干旱易发区;(3)变化期和基准期前后比较,各地区旱涝特征变化显著,整体的趋势是干旱形势加重,洪涝趋势减弱。     

粤东北汛期旱涝急转时空变化特征分析

基于粤东北12个国家气象站1965—2019年的月降雨量资料,通过定义汛期长周期旱涝急转指数(LDFAI)及强度,辅以线性趋势分析、Mann-Kendall检验和EOF分析等统计分析方法,分析了粤东北近55a汛期旱涝急转时空分布特点及典型年份旱涝异常特征。结果表明:近55a粤东北汛期长周期旱涝急转特征以涝转旱为主,通过筛选分析典型年份汛期旱涝异常事件得出相关认识;旱涝急转指数和强度的区域平均序列变化趋势不明显,指数的年际变化差异大、强度的年际变化较稳定并伴有阶段性的突变;旱涝急转指数以20世纪90年代以前差异最显著,20世纪90年代以后差异趋于减小;旱涝急转指数强度在1973年、1989年和2005年出现显著增大;粤东北汛期LDFAI年均值空间分布差异较大且均为负值(连平-5.25～丰顺-0.27),汛期旱涝急转指数EOF展开的第一特征向量空间分布呈自西北向东南减小的特点,河源地区旱涝急转强度较梅州地区更明显。     

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SPEI的三江平原干旱时空分布特征分析

干旱监测指标是人们监测旱涝变化情况的重要参数,可为灾害预警、影响评估、应急管理及决策提供依据。基于1961—2014年的月降水量和月平均气温时间序列分别计算不同时间尺度(1月、3月、12月尺度)的SPEI值,在此基础上分析不同年、季节和月份干旱强度和干旱站次比的变化特征以及干旱发生频次的空间分布特征。结果表明:三江平原干旱强度及干旱发生范围总体呈略微上升趋势,夏季干旱强度最大,秋季干旱发生范围最广;空间尺度上,中旱及以上强度干旱发生频次较高的区域主要集中于鹤岗、富锦、佳木斯、萝北、集贤等地,呈从东南向西北增加的特点;三江平原的干旱情况在不同年代呈波动态势,1970年代和2000年代为干旱最严重的年代纪。     

应对水旱灾害要注重转变发展模式

近日,长江中下游地区普降大雨,久旱之后又经历着“旱涝急转”的考量。面对水旱灾害频发的现状,我们应认真思考灾害应对之策。     

本溪地区旱涝特征分析

该研究旨在分析本溪地区旱涝灾害各因素的发生发展规律、特点,对今后一段时间旱涝灾害发生的可能性进行预测。并根据本溪地区降水量年际变化较大、会发生旱涝灾害的实际情况,将深入分析旱涝特征,为本溪地区旱涝预测提出科学合理的理论依据。     

闽江流域特大洪涝干旱风险识别

为完善闽江流域应对极端水文事件和特大洪旱风险的调度预案,根据流域历史观测资料,利用标准化径流指数SRI、标准化降水指数SPI对闽江流域的特大洪涝干旱风险进行识别并分析。研究结果表明：(1)通过以年为时间尺度的旱涝分析,旱典型年有2003、2004年,涝典型年有1998、2016年,共计4个典型年份,闽江流域范围内干旱频率较高的区域,洪涝发生的频率则相对较低;(2)通过以季为时间尺度的旱涝分析,可得闽江流域四季特大洪旱风险年份,其中春、夏两季以特旱为主,秋、冬两季以极涝为主,闽江流域四季SPI3的Z值除春季外均有一定的变化趋势,研究成果可为闽江流域今后应对旱涝极端水文事件、制定特大洪旱风险应急调度方案提供基础数据和技术支持。     

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。     

Spatio-temporal Changes and Frequency Analysis of Drought in the Wei River Basin,China

This study has investigated the spatio-temporal changes of droughts from 1961 to 2005 in the Wei River Basin. The Standardized Precipitation Index (SPI) was employed to describe the droughts. The trends of SPI value at all the meteorological stations were calculated by using the modified Mann-Kendall (MMK) trend test method, indicating that the western basin has a significantly wet trend, whilst the eastern basin including the Guanzhong Plain has a trend towards drought . Since the historical droughts records were too short to fully investigate drought properties in this basin, a practical nonparametric method was proposed to calculate the joint probability distribution of drought properties, which overcomes the shortcomings of the univariate and parametric frequency analysis. The frequency analysis of drought in the Wei River Basin indicates that the Guanzhong Plain and the surrounding areas of Huanxian meteorological station have a high drought risks, whilst the western and northern basin except the surrounding areas of Huanxian station has a relatively low drought risk.     

淮河流域和长江中下游流域旱涝年的划分

利用1951—2007年国家气象信息中心提供的756站逐日降水资料,通过计算6—7月降水标准差,确定淮河流域和长江中下游流域降水变率最大的站点,分别计算各站与这两个流域降水变率最大的站点相关系数,把通过显著性检验的站点分别作为淮河流域和长江中下游流域的代表站。利用两流域代表站的标准化降水指数确定了1951—2007年的旱涝年份:淮河流域的旱年为1952年、1959年、1961年等共10 a,涝年为1954年、1956年、1957年等共9 a;长江中下游流域的旱年为1952年、1958年、1961年等共11 a,涝年为1954年、1969年、1980年等共10 a。结合水文资料进行修订后,确定了1951—2007年淮河流域和长江流域因梅雨季降水而导致的洪涝年份。     

1959-2018年山东省降水时空分布特征与洪旱演变规律

基于山东省1959-2018年地面气象观测站逐日降水资料,应用反距离权重插值、Z指数、Mann-Kendall检验及小波分析等研究方法,探讨近60年来山东省降水的时空分布特征及洪旱演变规律。结果表明：空间分布上,降水量存在显著的地区差异,呈现东部多西部少且山区多于平原的空间分布格局。时间分布上,多年平均降水量呈现下降的变化趋势,东部沿海地区下降速率比西北内陆地区快。山东省的洪旱灾害具有年代际变化特征,20世纪70年代前,涝灾频繁,80年代到21世纪初旱灾频繁,21世纪后,主要发生偏涝,洪旱灾害地区间差异明显。研究结果对该省防灾减灾及区域经济发展具有重要意义。     

长江干流九江段与鄱阳湖不同季节的同位素特征

为了分析不同时期鄱阳湖与长江及其他各条河流的关系,初步探讨三峡水库运行对鄱阳湖水量的影响,对九江段长江干流、鄱阳湖地区河水、湖水进行了采样和氘氧稳定同位素分析。结果表明:水体同位素存在明显的时间和空间变化,可用于揭示湖泊与河流之间的关系。三峡补水调度过程能有效减少鄱阳湖春季的水量流失,4月份鄱阳湖流域已进入雨季,大量内河来水导致鄱阳湖水以较大的流量向长江补给;调洪削峰调度阶段,较高的长江水位对鄱阳湖存在一定的顶托作用,导致湖水难以排泄;三峡蓄水过程引起的长江水位降低加速了枯水期鄱阳湖水的流失。三峡水库的调度需要考虑到鄱阳湖流域水情,以免加重该流域丰水期的洪涝灾害和枯水期的水资源短缺。     

黄河流域干旱时空演变的空间格局研究

干旱因子是突变性和连续性并存的复杂地理要素(即空间异质性和相似性并存),理清其空间分布格局,对于深入认识流域水资源演变规律具有重要意义。本文以黄河流域为例,采用标准化降水指数(SPI)分析流域干旱时空演变规律,基于此,运用游程理论方法从标准化降水指数中识别出干旱发生次数、历时和烈度三种属性变量,并分析季尺度干旱因子的空间分布规律;最后,利用全局和局部Moran’s I指数探究了不同特征变量的全局和局部空间自相关性,确立了流域季尺度干旱因子的空间聚集(离散)位置及其空间分布格局。结果表明:(1)黄河流域四季干旱化程度加剧,下游干旱化程度高于上游,随着季节的变化,同一响应单元存在由湿转干再转湿的变化规律;(2)不同季节,流域旱情空间分布格局差异明显,春季西安及周边区域存在区域性干旱现象(干旱次数少、历时长、烈度大);夏季黄河源区旱情严重(历时长、烈度大);秋季黄河下游三门峡、孟津和运城区域存在区域性干旱现象(干旱次数少、历时长、烈度大);冬季宁蒙河段旱情严重,而兰州断面干旱历时和干旱烈度呈现"低高异常"的空间分布格局,旱情可能会加剧。掌握旱情空间分布类型,重点布控"高高聚集"格局区域,可以有效提高旱灾决策的准确度。     

Analysis of spatio-temporal evolution of droughts in Luanhe River Basin using different drought indices

Based on the monthly precipitation and air temperature from 1960 to 1989 in the Luanhe River Basin, the standardized precipitation evapotranspiration index(SPEI) and standardized precipitation index(SPI) at three- and six-month time scales and the self-calibrating Palmer drought severity index(sc-PDSI) were calculated to evaluate droughts in the study area. Temporal variations of the drought severity from 1960 to1989 were analyzed and compared based on the results of different drought indices, and some typical drought events were identified. Spatial distributions of the drought severity according to the indices were also plotted and investigated. The results reveal the following: the performances of different drought indices are closely associated with the drought duration and the dominant factors of droughts; the SPEI is more accurate than the SPI when both evaporation and precipitation play important roles in drought events; the drought severity shown by the sc-PDSI is generally milder than the actual drought severity from 1960 to 1989; and the evolution of the droughts is usually delayed according to the scPDSI. This study provides valuable references for building drought early warning and mitigation systems in the Luanhe River Basin.     

Hydro-Climatological Drought Analyses and Projections Using Meteorological and Hydrological Drought Indices: A Case Study in Blue River Basin, Oklahoma

Understanding the characteristics of historical droughts will benefit water resource managers because it will reveal the possible impacts that future changes in climate may have on drought, and subsequently, the availability of water resources. The goal of this study was to reconstruct historical drought occurrences and assess future drought risk for the drought-prone Blue River Basin in Oklahoma, under a likely changing climate using three types of drought indices, i.e., Standardized Precipitation Index (SPI), Palmer Drought Severity Index (PDSI) and Standardized Runoff Index (SRI). No similar research has been conducted in this region previously. Monthly precipitation and temperature data from the observational period 1950?C1999 and over the projection period 2010?C2099 from 16 statistically downscaled Global Climate Models (GCM) were used to compute the duration, severity, and extent of meteorological droughts. Additionally, soil moisture, evapotranspiration (ET), and runoff data from the well-calibrated Thornthwaite Monthly Water Balance Model were used to examine drought from a hydrological perspective. The results show that the three indices captured the historical droughts for the past 50?years and suggest that more severe droughts of wider extent are very likely to occur over the next 90?years in the Blue River Basin, especially in the later part of the 21st century. In fact, all three indices display lower minimum values than those ever recorded in the past 50?years. This study also found that SRI and SPI (PDSI) had a correlation coefficient of 0.81 (0.78) with a 2-month (no appreciable) lag time over the 1950?C2099 time period across the basin. There was relatively lower correlation between SPI and PDSI over the same period. Although this study recommends that PDSI and SRI are the most suitable indices for assessing future drought risks under an increasingly warmer climate, more drought indices from ecological and socioeconomic perspectives should be investigated and compared to provide a complete picture of drought and its potential impacts on the dynamically coupled nature-human system.     

ENSO影响下安徽省旱涝灾害及农业生产损失时空变化特征

基于1961—2014年25个气象站资料,采用线性趋势法、标准化降水蒸散指数(SPEI)、M-K趋势检验以及皮尔逊相关分析法,分析了ENSO影响下安徽省1961—2014年近54年旱涝时空特征及对农业生产影响。研究表明:(1)与ENSO事件有关的中度以上干旱(洪涝)发生次数占中度以上干旱(洪涝)总次数的68%(83%),且干旱事件受厄尔尼诺次年及拉尼娜年影响大,洪涝受厄尔尼诺当年影响更大;(2)春、秋季SPEI波动幅度大于夏季和冬季,洪旱灾害风险增大。春季呈干旱化趋势,冬季在20世纪90年代湿润化达到最大,随后趋向于干旱化。与皖北地区相比较,皖南地区各月份趋势变化大;(3)安徽各地区的旱涝指数与SSTA的相关性在ENSO冷暖事件中不同,ENSO暖事件对皖南地区相关系数最大达0.32,超过99%置信度检验,影响更为显著,而ENSO冷事件对皖北地区相关系数最大达0.28,超过99%置信度检验,影响更为显著。随着滞后性月份的增加,安徽各区域的旱涝指数与SSTA的相关系数逐渐增大,皖南地区与SSTA相关性大于皖北地区,SSTA对未来3个月皖南旱涝有明显的影响;(4)近20年皖北、皖南地区稻、麦减产主要发生在ENSO事件年或者前一年,且减产率高。皖北地区和江淮地区的小麦减产发生次数较少,小麦减产率较大,而皖南地区小麦减产发生年份较多,小麦减产率较小。ENSO对农业生产的影响与旱涝分布状况有关,江淮地区良好的灌溉条件会降低ENSO年农业旱涝受灾风险。     

给江湖以空间 还水体以洁净——试论可持续发展与治水的战略思想

可持续发展是经济、社会和资源、环境相互协调的综合体。中国的水资源并不丰富 ,但洪旱灾害及水污染问题日趋严峻。洪旱灾害及水污染是可持续发展的制约因素 ,反之经济、社会发展如规划管理不善又可能进一步加剧洪旱灾害及水污染。主要阐述水与可持续发展 :1996年第一届河流新技术和新思路国际会议的总体思路 ;荷兰给河流以空间 ,防止洪水淹没 ,与洪水同生存的新战略 ;大力开发保护长江 ,促进长江流域可持续发展等。