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。     

游程理论与二维Copula函数的耦合建模及应用

以黄河流域9省58个气象站1955—2010年月降水资料为例,利用游程理论统计每4 a的干旱月数、游程数字特征及游程长度为1¹0个月的重现期并利用系统聚类法分别对游程数字特征及重现期进行聚类分析,根据聚类结果,应用二维Copula函数重点构造河南与山东、河南与山西降水量的月尺度联合概率分布,利用优选出的二维Clayton Copula函数计算联合概率、联合重现期和不同组合下的条件概率。结果表明:9省在1955—2010年间干旱月数基本保持不变;内蒙古、山东、山西、宁夏、河南比其他省份在较长时间内更易发生大旱,且连旱时间更长;河南与山东、河南与山西的干旱遭遇关联性较强。     

黄河流域干旱时序分形特征及空间关系研究

根据黄河流域1470—2000年的干旱历史资料,基于分形理论,计算出流域各监测点的变维分形维数,并利用聚类分析的方法对维数进行分类。结合各监测点的干旱分形维数对分类结果进行分析,结果表明:大部分监测点的变维分形维数依次由大到小变化,少数监测点的变维分形维数的变化较明显。变维分形维数波动较明显的地区主要集中在黄河流域中、上游地区,尤其集中在宁夏、陕西、山西等省区,而且这些地区出现连续2a以上干旱的频数明显高于其他地区。     

长江与黄河流域复合高温干旱事件时空演变特征

利用1961—2014年月降水与日最高气温数据,定义了3d/90%型和5d/90%型两类复合高温干旱事件,比较分析了长江流域和黄河流域夏季复合高温干旱事件的分布特征与时空变化规律,量化了复合高温干旱事件与单独热浪事件的温度差异。研究结果表明：复合高温干旱事件在长江流域中下游地区发生频率较高,在黄河流域空间差异不大;两流域复合高温干旱事件频率均呈增加趋势,长江流域3 d/90%型和5 d/90%型复合高温干旱事件日数增加趋势分别为每10 a 0.19 d和0.14 d,黄河流域的增加趋势分别为每10 a 0.29 d和0.096 d;长江流域复合高温干旱日数在西北部与南部地区增加较多,下游东北部地区有所减少,黄河流域在中部和西部增加较多;两流域1988—2014年复合高温干旱事件影响范围总体上比1961—1987年增加,黄河流域影响范围占比大于长江流域;相比于单独热浪事件,复合高温干旱事件的平均温度更高,长江流域和黄河流域3 d/90%(5 d/90%)型复合高温干旱事件与单独热浪事件平均气温差值分别为0.65℃和0.64℃(0.54℃和1.21℃)。     

基于SPEI的贵州省气象干旱时空演变特征及双变量区域频率分析

为深入探究贵州省干旱事件发展规律及区域重现期特征,采用贵州省1960—2017年逐月气象资料计算标准化降水蒸散指数（SPEI）,采用三阈值法游程理论、小波理论、Copula函数等方法对干旱时空演变特征、周期特征以及区域重现期特征进行分析。结果表明：1960—2017年贵州省干旱整体上呈严重化趋势,各分区存在差异,其中黔西南地区的干旱化趋势最为明显,SPEI线性倾向率为-0.003/10a;干旱强度由高到底的分区排序依次为黔东、黔北、黔西南、黔中、黔西北、黔南,且黔中地区的干旱发生频率最高;贵州省四季干旱的主周期分别为18、15、30和8 a,空间上南北分布差异显著,周期较长的区域范围呈现先增加后减少的趋势;贵州省黔北地区的干旱重现期最小,表明此区域发生极端干旱事件的概率较大,遭受干旱灾害的可能性较大。研究结果可为贵州省水资源管理及干旱风险防治提供科学依据。     

山东省气象干旱的游程时空特征分析

针对近年来山东省干旱引起的经济及水安全问题,开展了干旱时空特征分析。基于1961—2011年共51 a逐月降水量资料,计算15个气象站点的月降水量距平百分率(Pa)并进行干旱等级的划分和统计,对山东省干旱的时间和空间特征进行了分析,采用游程理论应用Pa值分析了研究期内山东省的干旱特征并预测其未来的干旱趋势。结果表明:研究期内,山东省逐年干旱的变化规律并不明显,西南部及北部部分地区发生干旱特别是严重干旱事件的频率及未来发生的概率高于其他地区,东部沿海地区发生干旱概率较低,未来几十年内山东省不会发生连续大烈度的干旱。     

基于标准化帕尔默干旱指数的西江流域干旱评估

采用西江流域武宣站集水区68个气象站点1961—2014年的逐日气象观测资料和12个水文站点1961—1989年日径流资料以及植被、土壤数据,驱动VIC水文模型计算水文要素的时空分布,构建网格尺度的标准化帕尔默干旱指数(SPDI),结合游程理论识别历史干旱事件,分析了SPDI在西江流域干旱评估的适用性以及历史干旱事件的时空变化特征。结果表明:SPDI在西江流域干旱评估中具有良好的适用性;1961—2014年西江流域干旱频次、历时总体呈增加的趋势;1960、1980和2000年代属旱情较严重年代,21世纪以来西江流域干旱化趋势更为明显。     

基于动态权重系数法的区域综合干旱指标研究

为揭示区域总体干旱程度及其变化特征,以长株潭地区为研究区,在标准化降水指数(SPI)、标准化水位指数(SZI)、标准化区域水资源短缺指数(SSDI)基础上,利用动态权重系数法构建区域干旱综合指标MIDI,结合历史受旱面积率、因旱减少供水量等旱情统计资料,对MIDI的适用性进行分析验证。以长株潭地区11个气象站、12个水文站近几十年实测资料为例,分别采用游程理论和Copula函数法识别干旱事件,并计算其发生频率,采用多尺度统计分析法,对区域综合干旱的演变特征进行分析。研究结果表明:SPI、SZI、SSDI对于不同水源、行业类型干旱评价各具优势,SPI、SSDI年干旱累积烈度与长株潭地区农业受旱面积率相关性相对较高;SZI年干旱累积烈度与城镇因旱减少供水量相关性较高,更适用于依靠地表径流为主要供水水源的城镇干旱地区评价。本研究提出的动态权重系数法,综合考虑了区域产业结构的年际变化、产业需水规律的季节性变化等因素,可反映不同阶段各单项指标干旱对于旱情的主导作用,适用于多种水源和产业类型的区域旱情综合评价;从月、季和年3种时间尺度,分析了长株潭地区MIDI综合干旱的变化特征,结果表明长株潭地区近20 a来极端干旱发生频次呈现波动增加趋势。     

基于SRI的浑河流域水文干旱特征分析

以浑河流域为研究对象,以标准化径流指数(SRI)为工具,选择流域内3个代表性水文站1975—2014年的逐月径流量为实验数据,计算不同时间尺度的SRI,采用游程理论和Mann-Kendall趋势性检验法,分析了流域水文干旱时空演变特征。研究表明:自1975年以来浑河流域干旱化呈减弱趋势,旱涝过程具有较好的周期性,平均每14～16年经历一次旱涝过程;流域的干旱在时间上呈现季节特征,春、夏、冬季干旱化趋势减弱,秋季呈现不显著的干旱化趋势,降水对流域水文干旱趋势和季节差异具有较大影响;流域发生干旱的频次由大到小依次为中游、下游、上游区域,上、中游以轻旱和中旱为主,下游较上、中游更可能发生重旱和特旱。     

基于基流和降水的水文气象综合干旱指数构建及在渭河的应用

为响应黄河流域生态保护的国家战略，对流域干旱做出更全面的评估。根据渭河1960—2010年20个气象站的气象数据和华县水文站的水文数据，采用数字滤波法获得基流数据，基于Copula函数构建了新的关于基流和降水的综合干旱指数(CPBI,Comprehensive Precipitation and Base Flow Index),探讨了CPBI的适用性，并运用该指数分析了渭河流域的干旱特征。结果表明，CPBI能够同时捕捉到气象和水文的干旱事件，并综合表征其干旱特征；CPBI在各个尺度上都有下降趋势，干旱情况日趋严重；经过游程理论识别后，CPBI更准确地反映了渭河华县站的严重干旱情况，能够更好地提供干旱预警；CPBI存在变异，在四季及年尺度上变异点分别为1994、1993、1985、1999和1975年。CPBI在渭河是一种有效的干旱监测指数，可为渭河的干旱预警和应对工作提供参考。     

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。     

Drought Analysis in the Awash River Basin,Ethiopia

This study analyzes drought characteristics in the Awash River Basin of Ethiopia based on meteorological and hydrological variables. Standardized precipitation index is used for temporal and spatial analyses of meteorological drought and the theory of runs is used to define hydrological drought by considering streamflow as the drought indicator. Drought severity maps are generated using Arc View/GIS by summarizing the percentage of occurrence of droughts in areas within the study basin. Extreme drought category on 12-month time scale indicated that extreme events occur most frequently in the Upper and Middle Awash Basin. However, while considering the overall categories of drought, the most frequent droughts occurred in the Middle and Lower Awash Basin during the period of analysis. Similarly, results based on hydrological drought analysis shows that the severest drought events occurred in the Middle Awash Basin during May 1988 to June 1988 and April 1998 to May 1998. Analysis of the relationship between meteorological and hydrological drought indices in the basin shows that occurrence of hydrological drought event at Melka Sedi stream gauging station lags meteorological drought event in the Upper Awash on average by 7 months with a variation of 3 to 13 months.     

淮河流域近60年来干旱灾害特征分析

频繁发生的干旱灾害严重制约了淮河流域社会经济和农业的可持续快速发展。通过对淮河流域1949年-2010年期间干旱灾害的统计分析,探讨了流域各县区不同季节旱灾发生频次和易旱季节分布,以及不同程度旱灾的发生频次和易旱地区分布,绘制了流域易旱季节分布图和易旱地区分布图。研究结果表明:淮河流域易发春夏旱、夏旱、夏秋旱和春旱,发生频次依次降低;流域易发中度干旱和轻度干旱,严重干旱和特大干旱发生频次相对较少。研究成果可为淮河流域旱情监测、预测及预警提供基础资料,为防旱抗旱减灾和粮食生产安全提供参考。     

海河流域区域干旱特征的分析与研究

海河流域素有“十年九旱”的说法,是我国水资源短缺问题非常严重的地区.根据海河流域1951～2001年的逐月降雨资料和历史的灾情文献记载,采用游程理论识别拟定了适合海河流域干旱状况的干旱指标,并用该指标分析了海河流域典型干旱年份的旱情区域分布特征,给出了各等级干旱的区间分布.结果表明干旱现象具有明显的地区差异,不同地区在干旱规划管理中应采取相应不同的措施.     

海河流域干旱特征与旱涝交替降雨事件概率分析

在气候变化影响下,极值事件频发,旱涝交替加快。以海河流域42个代表性气象站点1963~2013年的逐日降雨资料为基础,使用SOM神经网络算法,对气象站点进行聚类分区,选取连续无雨日干旱评价方法确定海河流域干旱等级,在此基础上采用Pearson-Ⅲ频率曲线对干旱之后的最大降雨量进行保证性分析,计算不同等级干旱发生后降雨强度达到中到大雨及大到暴雨的概率。结果表明,随着年内干旱发生次数的增加,降雨频次在减小,降雨强度明显增强,海河流域极大可能同时遭受旱涝灾害。研究结果可为海河流域旱涝事件的应对提供有力支撑。     

长江流域气象干旱演变特征及未来变化趋势预估

基于长江流域及周边范围在内的318个气象站点1956—2018年的实测资料和CMIP5全球气候模式在3种RCPs情景下的预估数据,以标准化降水蒸散发指数作为干旱等级的划分指标,对流域历史气象干旱时空演变特征进行了分析,并预估了流域未来不同排放情景下的气象干旱时空变化趋势。结果表明:①近60 a,流域干旱率年际变化较大,平均干旱率为18.21%。从年代变化来看,近20 a干旱影响范围普遍较大;干旱频发地区主要位于岷江流域,干旱次数呈从上游向下游递减的趋势;高强度的干旱多发生于金沙江中下游地区和成都平原地区,平均场次干旱强度也呈从上游向下游递减的趋势;②在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下,2020—2050年长江流域多年平均干旱面积分别为74.1万km²、75.7万km²和126.4万km²;流域上、中、下游干旱频次多年平均值分别为1.1~1.2次/a、1.0~1.1次/a、1.0~1.1次/a。预估时段内上、中、下游干旱频次较历史时段分别增加38.4%~50.7%,33.7%~45.3%和32.6%~49.6%;预估时段内上、中、下游干旱强度多年平均值分别为-1.68,-1.64,-1.60,与历史时段差别不大。研究结果可为相关部门制订科学合理的干旱灾害防范措施和对策提供科学依据。     

Integrating Hydro-Meteorological and Physiographic Factors for Assessment of Vulnerability to Drought

This study has been carried out for Sonar basin of Ken River system in the Madhya Pradesh. The study was aimed at devising a suitable method for assessment of vulnerability to drought. Analysis of annual and seasonal rainfall records for the period from 1901–2007 revealed that the study basin had faced drought condition with an average frequency of once in every 5 years. The maximum rainfall deficiency recorded in the basin was of the order of −68% in 1979. Recently, drought conditions prevailed in the study basin in the years 2006 and 2007 with annual rainfall deficiency of −35% and −43%, and Standardized Precipitation Index (SPI) values as −1.14 and −1.24 respectively. The paper presents a method for spatially representative depiction of vulnerability to drought using multiple indicators in Sonar basin. These indicators include topography characteristics, land-use types, soil types, relative availability of surface water and groundwater, water demand and utilization and the rainfall departures from corresponding mean values. Spatial information of above indicators was categorized in to various sub classes and maps were prepared in spatial domain using Geographic Information system (GIS). Different layers of above independent indicators and rainfall deficiency have been integrated using a weighing scheme. Thus, the integrated values of weights of various indicators have been computed on 100 × 100 m grid scale in spatial domain and maps have been prepared to represent integrated vulnerability to drought. For rationalization of the approach drought vulnerability Index (DVI) for each grid has been calculated. The DVI has been defined as the ratio of sum of the weights of factors to the sum of their maximum weight values. The results have been validated with intensive field surveys. The proposed method represented drought vulnerability scenarios in the Sonar basin appropriately. It is hoped that this method may set a better direction for the studies on drought monitoring and mitigation.     

海河流域农业干旱演变情势分析

以受旱率、成灾率和粮食减产率3个指标,利用Mann-Kendall趋势检验方法,分析了海河流域1949-2000年农业干旱的历史演变情势。结果表明:海河流域的农业干旱呈现出显著的增加趋势,达到了1%的显著性水平。其中,受旱率、成灾率和粮食减产率的增加速率分别为4.4%/10 a,2.4%/10 a和0.77%/10 a。总体而言,1980年是海河流域农业干旱的突变点。降水减少和温度上升是流域干旱加剧的重要原因。     

资水流域短期/长期综合干旱指数的构建与应用

干旱评估作为干旱灾害监测与防御的一个重要方面,如何准确评价并预测研究区域的旱情是当前研究的热点和难点。基于资水罗家庙以上流域的水文、气象资料,分别计算具有不同时间尺度的干旱指数值,利用主成分分析方法,分别研制基于水文模型的短期/长期综合干旱指数并探讨了其在资水流域的适用性。研究结果表明:短期综合干旱指数和长期干旱指数均能很好识别并评价资水流域的历史干旱。研究成果可为长江流域及其他流域建立和健全干旱监测与预警系统提供重要参考。     

基于MODIS数据的江西省农业旱情遥感监测方法研究

MODIS传感器具有较高的时间分辨率、光谱分辨率以及适中的空间分辨率,其数据产品被广泛应用于大范围、长时期、动态的干旱监测.针对江西省农业种植以水稻为主的特点,借鉴已有遥感监测模型,选用2000~2008年MODIS数据产品及相关旱情资料进行分析,建立了适合江西省的遥感旱情监测模型,并用2003年江西干旱的实例验证此模型.结果显示,该模型能较好地用于大范围的旱情定性监测.