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。     

基于分布式水文模型的怒江流域气象干旱和水文干旱分析

为了评估气候变化对怒江流域干旱演变的影响,本研究建立了GBHM-NJ分布式水文模型,利用实测站点资料率定参数并验证模型精度,模拟了1961—2010年长时间序列流域水文过程,并分别采用标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SSI)分析了流域气象干旱和水文干旱的时空演变特点。结果表明:(1)GBHM-NJ模型能较好地模拟怒江流域的径流过程和水文响应的空间特征。(2)1961—2010年间,怒江流域发生气象干旱的频率、覆盖面积和强度呈增加趋势,其中1994年和2009年气象干旱最为严重。(3)在空间上,怒江流域的年度气象干旱频率约为28%,中游地区干旱频率比较高、主要分布在左贡站和八宿站附近,上游地区次之,下游地区相对较低。(4)水文干旱进入20世纪90年代和21世纪以后明显增强,年尺度干旱以轻旱为主,季尺度干旱特旱多发生在秋冬季。总之,气候变化环境下怒江流域干旱呈现增强趋势。     

基于SPEI的辽宁省气象干旱特征及驱动因素分析

基于1970—2020年辽宁省19个气象站点逐日气象数据,计算月、季、年尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI)变化情况,分析了辽宁省1970—2020年气象干旱时空演变特征及其驱动因素。结果表明: 1970—2020年辽宁省SPEI在月、季、年3种尺度上均具有明显的周期性变化规律,干旱事件交替出现,总体向湿润化方向发展,其中1974年、1975年和2010年为突变年;空间上SPEI分布区域性明显,辽西、辽南、辽北干旱发生频率较高,中部地区干旱发生频率最小,辽宁省全年大部分地区有轻旱情况存在,而特旱情况仅发生在清原、彰武地区;年尺度及季尺度与SPEI相关性最强的均为降水量,潜在蒸散量次之,ENSO冷暖事件对辽宁省干旱情况有一定影响且暖事件影响更明显。     

海河流域1961-2010年极端气温与降水变化趋势分析

以海河流域30个气象基准站1956年－2010年气温和降水日值资料为基础,选取12个表征极端气候变化指标,分析了海河该流域极端气温与降水的变化趋势。结果表明：海河流域极端高温的强度、频度和持续时间均有较强的增加趋势,;极端低温的强度、频度显著降低,反映出流域整体增温的气候变化背景。;海河流域短历时极端降水强度有增大趋势,年极端降水的发生频次降低,连续湿日表现出一定的减少趋势,而连续干日在近几十年来有一定的增加趋势,区域呈现弱干化趋势。从年代际变化特征看,20世纪90年代以来,年极端高温事件和短历时强降水事件发生趋于频繁,而长持续性降水事件的降水量减少。海河流域整体的暖干趋势以及降水集中的趋势,将对农业生产、水资源开发利用造成不利影响;,同时,短历时极端强降水事件的增加可能加剧局地的山洪灾害和城市内涝的风险。     

海河流域1961年-2010年极端气温与降水变化趋势分析

以海河流域30个气象基准站1956年-2010年气温和降水日值资料为基础,选取12个表征极端气候变化指标,分析了该流域极端气温与降水的变化趋势。结果表明:海河流域极端高温的强度、频度和持续时间均有较强的增加趋势;极端低温的强度、频度显著降低,反映出流域整体增温的气候变化背景;流域短历时极端降水强度有增大趋势,年极端降水的发生频次降低,连续湿日表现出一定的减少趋势,而连续干日在近几十年来有一定的增加趋势,区域呈现弱干化趋势。从年代际变化特征看,20世纪90年代以来,年极端高温事件和短历时强降水事件发生趋于频繁,而长持续性降水事件的降水量减少。海河流域整体的暖干趋势以及降水集中的趋势,将对农业生产、水资源开发利用造成不利影响,同时,短历时极端强降水事件的增加可能加剧局地的山洪灾害和城市内涝的风险。     

基于SPI和SPEI的淮河中上游流域气象干旱时空分布特征对比研究

基于淮河流域1960-2017年逐月降水、气温资料,采用SPI、SPEI等干旱指数和线性趋势法、Mann-Kendall、小波分析等数学统计方法对年和四季气象干旱的趋势性、周期性及干旱频次进行时空分布特征的对比研究。结果表明:流域年、夏冬两季两种干旱指数呈微弱增加趋势,SPEI较SPI上升幅度略大,春秋两季均呈微弱减少趋势,SPEI较SPI下降幅度略大;研究时段内同一区域的两种干旱指数反映的干湿变化周期性基本一致;年尺度淮河以北SPEI显示中旱频次较多而SPI显示轻旱频次较多,其他时间尺度南北区域接近一致;两种干旱指数的空间变化趋势除夏季较为一致外,年、春秋两季在同一区域上SPEI显示的干旱化趋势较SPI略强,冬季SPI显示绝大部分区域呈湿润化趋势而SPEI呈干旱化趋势;两种指数在空间分布上存在一定程度的差异性,四季SPEI显示的干旱频次普遍比SPI统计的干旱频次高。研究结果对于干旱客观性评估和水旱灾害防治管理具有重要参考价值。     

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。     

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。     

近30年内蒙古入湖流域干旱特征时空变化分析

黄河中上游地区入湖流域干旱特征时空变化对下游淡水湖泊水量调控及生态环境改善具有重要作用。基于乌梁素海东部流域23个水文气象站1986-2015年的逐日降水资料,经预白化处理后,选取基于标准化降水指数(SPI)的干旱历时和干旱严重度作为评价指标,应用Mann-Kendall法分析30 a来乌梁素海东部流域的干旱特征及变化趋势。研究结果表明:乌梁素海东部流域山区降水量多于平原地区降水量;干旱历时及干旱严重度随时间变化均不显著,流域北部和东南部地区干旱呈持续发展趋势;短时间尺度气象干旱集中发生在流域中部及东南部,中长时间尺度的农业和水文干旱共同发生在流域北部。在乌梁素海降水量微幅减少的趋势下,由于东部流域受水利工程建设等人类活动的影响,流域径流补给量呈明显降低趋势,而为改善湖泊水质、抑制黄藻,必然需相应增加凌汛期及灌溉间隙期引黄水量,二者关系的有效平衡及合理调控,可为区域从量质综合角度改善湖泊环境提供新思路。     

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。     

基于SPEI的南水北调中线水源区干旱时空特征

利用多种统计方法对南水北调中线水源区降水和气温序列进行趋势诊断,识别了不同气象站点序列的时空变化趋势;以标准化降水蒸散指数(SPEI)为干旱指标,建立考虑降水和气温共同对干旱过程影响的评价模型,研究分析了水源区不同时间尺度和分期(汛期、非汛期和全年期)干旱过程动态变化特征。分析表明:降水量呈现不显著的下降趋势,气温总体呈现显著性上升趋势;短时间尺度SPEI对降水和气温变化更加敏感,随着时间尺度增大,SPEI值变化更加平缓;非汛期和全年期水源区发生严重干旱的概率增大,不同气象站点3个不同时期发生特旱或重旱的年份与历史发生干旱的资料相一致;干旱严重程度从上游到下游逐渐衰减,整个汉江上游和西北部地区干旱发生频次略高于下游和南部地区;对比标准化降水指标(SPI)计算结果,SPEI指数较SPI指数补充考虑了降水和气温对干旱过程的综合影响,可作为SPI指数的一个重要补充分析手段,可应用于描述南水北调中线水源区不同时间尺度的干旱特征。     

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。     

关中地区气象水文综合干旱指数及干旱时空特征

根据陕西关中地区22个气象站和3个水文站1961—2016年的气象水文资料,计算了不同时间尺度的标准化降水蒸散发指数(SPEI)与径流干旱指数(SDI),运用Gumbel Copula函数构建了气象水文综合干旱指数(MHDI),探讨了MHDI的适用性,并分析了气象水文综合干旱时空分布特征。结果表明:MHDI综合了SPEI与SDI的优点,可同时表征月尺度和年尺度的气象干旱与水文干旱;关中地区MHDI序列值有明显的下降趋势,干旱情况逐年加剧;MDHI序列存在变异,年尺度变异点集中于1986年和1990年;年尺度的序列值主周期多集中在20～22 a;泾河流域干旱发生频率最低,为19.11%,北洛河流域干旱发生频率最高,为47.97%,渭河流域干旱发生频率介于两者之间,为26.42%。     

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。     

黄河流域气象干旱与水文干旱时空特征及其传递关系EI北大核心CSCD

基于标准化降水蒸散指数(SPEI)和标准化径流指数(SRI),比较了黄河流域气象干旱和水文干旱的时空分布差异,分析了二者时间尺度上的关联性,并选取典型干旱事件进一步探讨了两种干旱类型的传递关系。结果表明:两种干旱类型空间上有相似的趋势和频次,但在黄河源区和黄河中南部(渭河流域)差异显著,其干旱历时均有随年代延长的趋势,水文干旱历时增长尤为明显;在时间尺度上,SPEI与SRI在大部分区域基本一致,但在黄河源区和渭河流域差异较大,尤其是短时间尺度上差异更显著;气象干旱与水文干旱并非一一对应,多场短历时间断气象干旱受时滞效应、异常气象波动等影响,可能引发一场长历时连续水文干旱或多场短历时间断水文干旱,一场长历时连续气象干旱强度衰减可能引发多场短历时间断水文干旱。     

基于自适应帕默尔指数的 1961—2015 年全国干旱时空特征分析

干旱是我国频繁发生的自然灾害,全国平均每年因干旱灾害造成的损失会直接或间接地影响到社会经济的发展。为了揭示全国干旱的变化规律,利用 1961—2015 年全国 2 360 个气象站点的逐日气温、降水等观测资料,选择空间适应性较强的自适应帕默尔干旱指数( SC － PDSI) ,计算得到了55 年来月尺度的 SC － PDSI 序列,并通过干旱发生次数、历时、强度、频率和受旱面积等指标分析了全国干旱的空间格局和趋势变化。结果显示: 在 1961—2015 年全国范围没有明显的变干旱趋势,但局部地区存在显著差异,东北、内蒙古、西北、青藏以及东南部地区有明显的变湿趋势,华南和西南有变干的趋势,华北、华中基本保持不变; 干旱变化呈年代际波动,即 1961—1980 年代为干旱时期, 1981—2000 年代属于正常代,21 世纪以来干旱程度加剧。研究表明: 在 1961—2015 年间干旱化空间特征表现为带状区域,即自西南地区—黄土高原—海河平原形成了一个干旱化带。通过分析各年代干旱频率重心的变化得出,我国的干旱重心由西北部逐步转移到了西南部地区; 通过计算受旱面积的变化趋势,发现西南和华南地区的受旱面积有明显增加。     

渭河流域水文干旱历时-烈度相依结构动态变化与驱动力分析

变化环境下，探究干旱多属性相依结构动态变化及其驱动力，对区域干旱风险管理具有重要意义。以渭河流域为研究对象，应用Copula函数的极大似然比（Copula-based Likelihood-ratio，CLR）方法，对水文干旱历时-烈度相依结构进行变异诊断，分析变异前后特征；从气候变化（气象因子、气象干旱特征）与人类活动的角度，阐明水文干旱历时-烈度相依结构可能的驱动因素，获得影响因子重要性排序。结果表明：（1）华县、张家山、状头站水文干旱历时-烈度相依结构分别在1993年、1982年、1994年发生变异；（2）在相对长的历时下（华县站9~12个月、状头站5~12个月），华县、状头站相同历时下，变异点前后的烈度增加，且随着历时变长，烈度增加的幅度上升，干旱加剧态势明显；（3）除气象干旱对水文干旱演变的影响外，水文干旱历时-烈度相依结构的动态变化主要受水分“需求侧”因子（人类取用水、潜在蒸散发）的驱动。总体而言，研究成果为干旱多属性相依结构的非平稳性检测提供了一种新的思路，所提框架可推广应用于其他流域。     

西南地区干旱时空变化特征研究

干旱是一种严重的自然灾害,西南地区是我国受干旱影响比较严重的地区。分析干旱的时空变化特征,可以为 应对气候变化和抗旱减灾提供科学的决策依据。本文利用西南地区 31 个气象站 1951—2010 年的月降水量数据,计算尺度分别为 1 个月、3 个月和 1 年的标准化降水指数（SPI）,分析了 60 年西南地区月、季和年干旱的时空变化特征。西南地 区干旱发生频率具有空间差异性,四川大部、云南南部发生干旱的频率高,而四川中部和广西东南部发生重旱的频率高。 60 年中西南地区降水量总体没有发生显著性变化,但是阶段性变化显著。年干旱、秋季的站次比具有明显增加的趋势,给西南地区抗旱带来更大的挑战。     

汉江流域植被变化及其对多时间尺度气象干旱的响应

干旱是影响植被生长的重要因素之一,因此研究植被对不同时间尺度干旱的响应具有重要意义。利用1982—2019年汉江流域逐月降水和归一化植被指数（NDVI）数据,计算得到不同时间尺度下的标准化降水指数（SPI）、植被状态指数（VCI）和植被覆盖度（FVC）,分析了植被时空变化及对多时间尺度气象干旱的响应特征。结果表明：汉江流域生长季NDVI在时间上呈现波动上升趋势,植被覆盖度在空间上表现为西高东低的分布特点;随着时间尺度的增加,干湿交替频率减小,表征干旱事件对降水的敏感性在降低;从干旱趋势来看,分别有37.62%和62.38%的地区呈现上升和下降趋势;从干旱频率来看,各季干旱高频事件集中在流域中部和东部;在年尺度下,NDVI与SPI-12在大部分地区呈负相关,有43.26%的地区表现为正相关,主要分布在流域中部和东南部;在季尺度下,春季NDVI对SPI-3的响应最明显,85.64%的地区表现为正相关;在月尺度下,汉江流域春季VCI受SPI-1和SPI-3的影响最为明显,而秋季VCI对SPI-12的响应更为显著;在不同土地利用类型中,草地和耕地与SPI的相关性较高,说明其对干旱的抵抗力较弱。