1962-2017年典型半干旱草原区不同时间尺度干旱特征分析

干旱是我国北方地区主要的自然灾害之一,对干旱指标的监测分析可为地区旱情评估、预警以及为制订抗旱减灾对策提供科学依据。以内蒙古高原半干旱草原区1962-2017年0.5°×0.5°降水格点数据为基础,分别计算不同时间尺度(年、季)的标准化降水指数(SPI),通过分析其干旱频次、频率以及站次比的变化,对研究区1962-2017年的干旱时空特征进行了分析。结果表明:近年来,研究区干旱程度有所加剧,且中南部地区为各类干旱事件的频发区。此外,轻旱多发生于秋季,且主要分布于研究区中部及南部,而特旱事件常在夏季发生,其高频区位于研究区西部。20世纪90年代各季均出现了大范围轻旱,夏季分别于2001和2010年出现全域性中旱及全域性特旱。     

黑河流域1967-2009年气象干旱时空变化特征

以标准化降水蒸散指数(SPEI)反映气象干旱,基于黑河流域内外19个气象站1967-2009年月气象数据,计算季节尺度SPEI序列,利用M-K趋势检验、小波分析、反距离权重(IDW)插值等方法分析黑河流域春、夏、秋、冬四季43年间干旱变化趋势、周期特征以及干旱频率的空间分布特征。结果表明:中、上游干旱指数呈增大趋势,即旱情有所减缓,而下游干旱指数呈减小趋势,即干旱情况逐渐加重;无旱频率最大,且从上游到下游整体呈增加趋势;黑河流域干旱周期特征主要表现出16~22a和32~33a的年代际周期及2~5a和6~11a的年际周期特征;黑河流域四个季节轻中旱发生频率比重特旱发生频率大得多,且春、夏和秋季的轻中旱发生的高频区集中在中上游,冬季集中在下游,而四季的重旱和特旱发生高频区空间分布特征与轻旱和中旱正好相反。研究结果可为黑河流域水资源合理开发利用和科学抗旱提供理论依据。     

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.     

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。     

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。     

基于复合事件指数的西北地区高温干旱复合事件风险评估

基于标准化降水指数SPI和标准化温度指数STI构建了两个监测高温干旱复合事件指数：标准化复合事件指数SCEI和混合干热事件指数BDHI,并评估了SCEI和BDHI在西北地区高温干旱复合事件中的监测能力。以严重程度、面积覆盖百分比和发生频率分析了高温干旱复合事件的风险变化。结果表明：由于BDHI充分考虑了不同干热条件之间的相关性,其在西北地区监测高温干旱复合事件的能力明显优于SCEI,而SCEI存在将湿热状况误判为高温干旱复合事件的情况。相较于1982—1993年,1994—2022年西北地区发生高温干旱复合事件的严重程度、范围和频率更高;1994—2022年西北地区发生轻度、中度、重度等级以上的高温干旱复合事件的面积占比分别为35%、25%、10%;新疆中部、甘肃北部和东部、青海南部和陕西大部分地区在1982—1993年几乎未发生过重度等级以上的高温干旱复合事件,但上述地区在1994—2022年的发生频率明显增加。     

SPI和SPEI在阿克苏河流域的适用性分析

干旱区常年降水稀少,生态环境脆弱,是干旱评价中相对特殊的区域,一般适用性较好的干旱指数在这里仍需进一步论证才能应用于干旱监测中。根据阿克苏河流域DEM、土地利用现状,将流域进行细化,最终形成4个山区、2个荒漠区和5个绿洲区共11个分区的阿克苏河流域干旱评价单元。以流域内6个气象站1961-2011年逐月平均气温和降水资料计算研究区过去51年各评价分区的标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸发指数(SPEI),并将所得干旱状况与历史旱情进行对比分析。结果表明:在平原区,短时间尺度(1、3、6月)的SPEI较SPI更能表达干旱演变趋势,但在旱情表达的时间精度上仍有些欠缺,而长时间尺度(12、24月)的SPI和SPEI基本可以表达出干旱年;在山区的表达精度需要进一步求证。     

2022年鄱阳湖流域特大干旱特征及未来应对启示

为深刻判明2022年鄱阳湖流域特大干旱特征及其影响,认清新形势下干旱灾害防控和风险管理机制策略等的改进方向,对2022年干旱发展过程进行多因素分析,应用标准化降水指数(SPI)对近72年来干旱年际、年内分布演变特征进行了多尺度分析。结果表明：(1)2022年高温持续时间之长、降雨量之少和江河湖泊水位之低均创造新的纪录,干旱发展过程急促、影响范围大、持续时间长;(2)鄱阳湖流域涝旱转换较为多见,2022年涝旱急转特征尤为显著,7—10月是1951年有记录以来最严重的夏秋气象干旱;(3)由于防御体系逐步完善,虽然遭遇有记录最严重的气象干旱,但引发的灾害程度相对其他重旱年偏轻;(4)复合环境下的旱灾涉及因素多而复杂,针对本轮干旱暴露的短板,需根据灾害风险管理理论,进行自上而下的旱灾防御体系研究,创新防御思维与措施,提高区域旱灾防御能力。     

黄淮海流域干旱时间组合特征分析

采用自组织映射图(SOM)神经网络法对流域气象站点进行聚类分析,结合中国气候分区将流域划分为7个子分区。基于流域及其周边203个基本气象站点1961-2013年的降水资料,采用标准化降水指数(SPI)、线性倾向估计和M-K趋势检验法分析了流域多时间尺度干旱的组合特征。结果表明:年尺度上,淮河下游地区的干旱频率最高,达37.74%。除了流域的北部和西部地区以外,其他地区的干旱均呈加重趋势;季节尺度上,流域的东北部和北部地区春旱发生频率最高,淮河下游地区夏旱和冬旱的发生频率最高,流域的北部和中部地区秋旱发生频率最高。流域小范围区域的春旱和夏旱呈加剧趋势,流域南部的大范围区域秋旱呈加剧趋势,全流域的冬旱呈减弱趋势。     

近55年以来漳卫河流域干旱演变特征

以漳卫河流域11个气象基准站1957年-2011年降水日值资料为基础,基于标准化降水指数选取干旱发生频次、干旱影响范围、干旱强度与历时、干旱重心等指标,分析了流域降水突变前后气象干旱演变特征。结果表明:流域降水在1976年发生突变,降水突变前后,年尺度干旱发生频次和影响范围显著增加,分别由20%、23.2%增加到40%、34.1%;在季尺度上,春旱发生频次和影响范围均有较大程度减少,夏旱和秋旱的发生频次和影响范围有所增大,冬旱的发生频次和影响范围分别有小幅度的增大和减少;年尺度和季尺度干旱的平均干旱历时和强度增加显著,而月尺度干旱的干旱历时和强度略有下降;流域干旱重心在降水突变前后未发生明显的变化。     

近55年以来漳卫河流域干旱演变特征分析

以漳卫河流域11个气象基准站1957-2011年降水日值资料为基础,基于标准化降水指数选取干旱发生频次、干旱影响范围、干旱强度与历时、干旱重心等指标,分析了流域降水突变前后气象干旱演变特征。结果表明：流域降水在1976年发生突变,降水突变前后,年尺度干旱发生频次和影响范围显著增加,分别由20%、23.2%增加到40%、34.1%;在季尺度上,春旱发生频次和影响范围均有较大程度减少,夏旱和秋旱的发生频次和影响范围有所增大,冬旱的发生频次和影响范围分别有小幅度的增大和减少;年尺度和季尺度干旱的平均干旱历时和强度增加显著,而月尺度干旱的干旱历时和强度略有下降;流域干旱重心在降水突变前后未发生明显的变化。     

变化环境下时变标准化径流指数的构建与应用

变化环境下,干旱指数可能表现出非一致性特征。本文假设径流序列为二阶非平稳序列,建立以时间为协变量的时变矩GAMLSS模型,该模型采用非一致性Gamma分布拟合实测径流序列,并基于该模型计算出的时变标准化径流指数SRIt,与传统指数SRI进行对比分析,以验证其合理性与必要性。结果表明:基于时变矩模型的时变标准化径流指数SRIt更适应于潘家口水库流域变化环境下水文干旱的评价。时变标准化径流指数SRIt的值整体上比基于一致性模型的指数SRI偏小,即所表示的干旱程度更加严重,主要是因为时变矩GAMLSS模型能够反映出变化环境下径流序列的变化趋势,该趋势是影响径流的一系列因素共同导致的,如气候变化,人类活动等。而在受这些因素的影响下,潘家口水库流域的水文干旱事件频率增加,严重程度增强。     

基于时变参数和阈值的非平稳水文干旱评估方法构建

变化环境下，气候变化和人类活动的双重影响导致径流过程出现非平稳特征，需构建非平稳水文干旱评估方法。选取渭河流域为研究区，基于平稳性、突变性和趋势性分析方法，分析径流过程非平稳特征;分别采用基于位置、尺度和形状参数的广义可加模型和完全自适应噪声集合经验模态分解法，构建考虑径流过程非平稳变化的时变参数标准化径流指数和时变阈值法，开展非平稳水文干旱事件评估;结合标准化降水指数和历史记载干旱事件验证两种非平稳干旱评估方法的合理性。结果表明：渭河流域年径流序列突变点出现在1990年前后，且径流序列在突变点后(1991—2020年)呈显著(α < 0.05)上升趋势;不同设计方案间的对比结果表明，时变参数标准化径流指数和时变阈值法具备更强的稳健性，可合理刻画出径流过程的旱涝动态变化;构建的两类非平稳评估方法与标准化降水指数及历史记载干旱事件表征的旱涝过程有较高的一致性，更适应于变化环境下的水文干旱评估。     

2022年长江流域干旱特征分析与新时期抗旱减灾应对模式探讨

受大气环流异常影响,2022年长江流域夏季高温伏旱持续时间长、影响范围广、致灾程度大。分析了近15 a来长江流域历年干旱灾害事件和本次干旱特征,以及长江流域抗旱减灾体系建设现状以及在2022年干旱应对中的成效。在此基础上,提出了新时期下抗旱减灾的总体应对思路：(1)以优化国土空间布局为切入点,从源头上规避干旱灾害风险;(2)以空间上的立体调蓄与时间上的峰蓄枯补为路径,实现干旱灾害的过程防控;(3)以优化水利工程运行调度方式为手段,实现防汛抗旱统筹调控;并针对旱情评估与预测、旱灾风险研判和旱灾风险应对共3个方面的关键环节,提出了抗旱减灾方面的科技需求。     

浅析辽中县降水量与干旱指数的关系

辽中县多年平均降水量在621.2mm,属于辽宁中部半干旱地区,降水量年内分配极不均匀,春播期降水量偏少,极易发生春旱。干旱指数是反映流域或区域的湿润与干旱分布规律和程度的一个指标。本文采用降水和干旱指数的关系分析了旱情与降水量年内分配密切关系。     

基于SPEI的海河流域干旱时空演变特征及环流成因分析

基于海河流域31个气象站1961—2017年逐日气象资料、美国国家环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)再分析数据集,计算了多时间尺度标准化降水蒸散指数(SPEI),分析了海河流域1961—2017年干旱时空演变特征,并结合流域夏季500 hPa等位势高度场分析了流域干旱演变特征的环流成因。结果表明:1961—2017年海河流域有轻微干旱趋势,且长历时干旱主要集中于1980—2017年,但干旱强度呈减弱趋势,春末(5、6月)湿润化趋势显著,夏季(7、8月)干旱化趋势显著;空间分布上,海河流域内57.4%的区域呈现干旱化趋势,19.0%的区域呈现干旱减弱趋势,全流域夏季呈显著干旱化趋势;蒙古高压增强、西太平洋副热带高压西移、南扩以及增强的环流特征不利于水汽输送及降水形成,高压系统的增强和水汽输送的减少是流域夏季干旱化趋势的原因之一。     

长江流域六省(市)夏秋季生态干旱综合强度评估

2022年的长江流域大旱对农业、能源、生态等方面产生了严重影响。8月11日,水利部针对干旱影响最为严重的安徽省、江西省、湖北省、湖南省、重庆市和四川省启动了抗旱IV级响应,有关六省(市)生态系统受旱程度的定量评估亟待开展。鉴于此,本研究基于标准化生态缺水指数和改进的归一化差异水体指数,分别评估了干旱对六省(市)陆地和水域生态系统产生的影响,基于干旱事件特征分析研究区夏秋季生态干旱综合强度的年际变化,最后探讨了2022年生态干旱的主要原因。结果表明:(1)6月为生态干旱的起始阶段,7-9月陆地系统生态干旱严重程度和影响范围均不断增加,10-11月随着降雨量增加、植被需水量减小,干旱缓解,水域系统生态干旱不断加重并持续至11月;(2)1982-2022年六省(市)生态干旱综合强度呈波动增加态势,2022年均达到或接近历史同期的最大值,高强度区的面积占比高于历史平均水平的67.4%;(3)2022年降水和地表水偏少导致的低生态供水强度,与高温日数较长导致的高生态需水强度相叠加,引发了1982年以来最为严重的生态干旱。     

2022年长江流域极端干旱事件及其影响与对策

2022年7月以来,长江流域遭遇从1961年有完整气象观测记录以来最严重的特大干旱事件,引起社会广泛关注。本文基于长系列历史资料,统计分析了长江流域历史典型干旱及其致灾情况;剖析了2022年长江干旱发生的成因及特点;提出了科学抗旱减灾和综合施策的思考。分析表明：长江流域干旱发生成因受全球气候等多因素影响,尤其大气环流异常,夏季梅雨期过短,入陆台风少,副热带高压长时间大范围控制等,导致了流域大范围降雨量和径流量显著减少;长江干旱具有周期性特点,其中严重及极端旱灾中下游发生概率高于上游;2022年干旱显著特点是极端高温地区和范围具有实测记录以来第一,夏秋连旱问题十分突出。但是由于流域抗旱能力提高显著,严重干旱至今尚未引起严重旱灾。未来抗旱减灾的重点是,科学认识干旱的自然属性和成因;在进一步完善流域和区域水网及水利工程建设基础上,着力提高抗旱能力的基础建设,要加强以减轻重大干旱风险为主要目标的预警预报和调度等非工程措施,建立流域水旱减灾风险管理体系和适应性管理系统。     

淮河流域陆地水储量与干旱指标分析

基于GRACE卫星数据、MODIS数据和降水数据分析了2003—2016年淮河流域陆地水储量、植被指数和降水的多年时空变化,并探究标准化陆地水储量指数(SWSI)、标准化降水指数(SPI)与条件植被指数(VCI)对流域干旱的指示性。结果表明:淮河流域陆地水储量呈显著下降趋势,降水量微弱下降,植被覆盖率显著上升;SPI与VCI相关性较高,与SWSI变化较为一致;SWSI与SPI指示的不同等级干旱月份数量基本相当,明显小于VCI;SPI对淮河流域历史干旱存在漏报,VCI指示的干旱等级略偏高;SWSI整体表现较为良好,能够有效监测淮河流域旱情。     

基于多尺度SPI指数的哈巴河地区近53 a的干旱分析

为了对新疆哈巴河地区开展最新的旱情研究,以期全面了解该地区干旱特征及演变规律,基于不同时间尺度下的标准化降水指数(SPI)方法,分析了哈巴河地区1962—2014年间的干旱演变特征。结果表明①近53 a来,SPI指数方法在哈巴河地区有较高的适用性,不同时间尺度SPI皆可监测旱情变化,且与记载的流域实际旱情相符。②从SPI₁,SPI₃,SPI₆指数过程线可以看出,哈巴河地区发生不同干旱等级事件的概率为20%左右;SPI₃指数较SPI₁,SPI₆指数评价的旱情程度要重;SPI₁₂呈现显著的上升趋势,长时间尺度说明地区气候在逐步变湿,有助于减轻地区干旱。③不同季节SPI的年际过程差异显著,其中年SPI最小值为1963年的-1.97,53 a间发生轻旱、中旱、重旱等不同等级干旱事件的年份分别为9,4,0 a。④四季SPI发生轻旱级别以上干旱的年份约占26%~28%,平均约11 a。⑤冬季SPI呈增加趋势,其余季节及年SPI变化趋势不明显,且夏季SPI与年SPI过程较为相似。研究结果可为区域旱情监测与预警、风险管理提供科学依据。