海河流域极端降水事件时空变化特征分析

为研究气候变化背景下海河流域的极端降水事件变化规律,基于流域内30个气象台站1960~2008年的逐日降水资料,选取不同的降水指标,应用M-K趋势检验和滑动t检验方法分析了海河流域极端降水的时空变化特征。结果表明,海河流域的极端降水事件的发生频率和强度在年际变化中均呈减小趋势;在空间大部分范围内,降水频率和强度指标也均呈负趋势,仅滦河上游山区、子牙河山区和胶东沿海部分地区呈微弱上升趋势,但趋势并不显著。总体而言,海河流域趋向于干旱化,流域内洪涝灾害发生的概率有所减小。     

基于可变模糊评价模型的长江上游气象干旱评价

为全面评价长江上游流域的气象干旱状况,利用该流域1953~2012年的气温、降水资料,选取标准化降水指数(SPI)、连续无雨日(CDD)、相对湿润度指数(M)3种气象干旱指标,建立可变模糊数学模型,并应用Mann-Kendall检验法和小波分析方法分析了该流域长期气象干旱的时空变化特征。结果表明,流域气象干旱程度总体呈加重趋势;季节上冬、春连旱较为严重,秋旱有显著加重趋势,预计今后出现秋、冬、春连旱的可能性大;气象干旱存在20年左右的长周期以及6~8年左右的短周期;年际及季节空间分布规律均为自东向西逐渐加重。研究成果可为深入认识区域长期气象干旱演变特征提供参考,对西南等地区的抗旱减灾工作具有重要意义。     

环境变化背景下海河流域水文特征演变规律

在气候变化和人类活动等要素的影响下,海河流域的水文特征发生了显著的变化。利用Mann-Kendall趋势检验方法诊断了1951~2010年海河流域环境变化背景下的河川径流量、入海水量、水资源总量和地表水资源量的演变规律。结果表明,1951~2010年海河流域的年平均气温呈现出显著的上升趋势,而年降水量呈现出显著的减少趋势;1980~2010年海河流域内的植被覆盖率明显提高,且从北到南增幅越来越大;流域内的地表水资源耗水量总体上呈现出先增加后稳定略减的变化特征;在环境要素变化的影响下,海河流域内的河川径流量、入海水量、水资源总量和地表水资源量都呈现出显著的减少趋势;滦河、海河北系和海河南系的入海水量、水资源总量和地表水资源量都呈现出显著的下降趋势,而徒骇马颊河的变化趋势不明显。     

海河流域极端降水时空变化规律及其与大气环流的关系

为了解海河流域极端降水时空变化规律,基于海河流域40个气象站1960～2016年逐日降水资料,采用线性回归、M-K趋势检验法、Pearson相关性分析法,分析了海河流域近57年来10个极端降水指数的时空变化及其与大气环流的相关性。结果表明,除了持续干期(CDD)和持续湿期(CWD)外,大多数极端降水指数多年平均值在空间上呈自东南向西北减少的分布规律,CDD呈现自北向南减少的规律,CWD呈现自东南向西北增加的规律;在时间变化上,所有极端降水指数均呈下降趋势,只有最大一日降水量(RX1day)的下降趋势显著;在空间变化上,除中雨日数(R10mm)和降水强度(SDII)呈上升趋势的站点与呈下降趋势的站点个数相同外,多数站点各极端降水指数呈下降趋势;除CDD与其他极端降水指数相关性较弱外,各极端降水指数的变化具有较好的一致性;除CWD外,极端降水指数与厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)现象关系密切,而AO(北极涛动)和NAO(北大西洋涛动)是CWD变化的重要因素。研究成果对于海河流域水灾害防治及水资源配置有重要意义。     

澜沧江流域干旱气候变化特征及影响因素分析

基于澜沧江流域10个气象站1961～2010年逐日气象资料,利用Penman-Monteith模型计算了年、月湿润指数,并对其进行了标准化,统计了极端干旱事件发生的频率,进而采用Mann-Kendall趋势检验方法分析了澜沧江流域干旱气候变化特征及其影响因素。结果表明,从上游向中下游多年平均湿润指数逐渐增加,上游和中游的湿润指数呈增加趋势、下游呈下降趋势;自20世纪60年代至今,澜沧江流域经历了相对冷干-冷湿-冷干-暖湿-暖干五个阶段,暖干化趋势较为明显,其中冬季和春季为暖干化趋势最明显的季节;年降水量、湿润指数均在波动中呈下降趋势,气温和潜在蒸发量呈明显增加趋势,年降水量、湿润指数、气温和潜在蒸发量的变化倾向率分别为2.095mm/(10a)、0.006/(10a)、0.276℃/(10a)、6.231mm/(10a);澜沧江流域极端干旱事件频率在波动中呈减少趋势,下游呈上升趋势(上升速率为0.010 3次/a),20世纪60年代和21世纪初为澜沧江流域极端干旱事件频发的年代;降水量和日照时数为影响澜沧江流域极端干旱事件的主要气象要素。     

海河流域工业用水变化趋势分析与预测

工业用水的演变模式在不同时期和地区有很大区别,合理模拟工业用水变化趋势是需水预测的前提。针对海河流域工业发展迅速但水资源匮乏、工业用水变化较特殊,致使传统预测方法明显偏大的问题,以1999~2012年统计数据为依据,基于海河流域现状,采用变化系数模拟方法对其万元工业增加值用水量进行了趋势分析和展望,并参照国内外经济发展趋势,对海河流域的工业发展进行了预测。由此计算了海河流域各省市2030年的工业需水量,结果可对原规划偏大现象进行修正。     

不同气象干旱指数在天山南坡的适用性分析

为更好地指导生态环境极其脆弱区域的抗旱减灾工作,基于天山南坡13个气象站点1961～2016年的气象数据,采用标准化降水指数(S_(SPI))、标准化降水蒸散指数(S_(SPEI))、综合气象干旱指数(CCI)和改进的综合气象干旱指数(MMCI),从干旱年际变化、干旱频率、典型干旱过程与空间分布等方面评估其在该区域的适用性。结果表明,各干旱指数对典型干旱年均有较好的识别能力,均表明研究区趋于湿润化趋势,但MMCI指数对不同等级干旱的表征较其他三种干旱指数效果更好;MMCI、CCI指数较SSPEI、SSPI指数对干旱过程的刻画能力更符合实际干旱机制;空间分布上,SSPI指数与SSPEI指数易出现轻估、重估及空报干旱事件的情况,CCI指数存在高估重旱的情况,MMCI指数整体诊断能力较好。综合分析表明,MMCI指数较SSPI、SSPEI、CCI指数在天山南坡具有更好的适用性。     

钦江流域干旱时空变化特征分析

针对钦江流域近年来的干旱及水资源短缺问题,以钦江流域1970~2007年的降水资料为基础,利用标准化降水指数、Z指数、干旱站次比、干旱强度等指标分析了流域干旱的时间分布特征,并利用ArcGIS中的地统计分析方法研究了流域干旱的空间分布情况。结果表明,钦江流域发生干旱的时期主要集中在20世纪80年代、90年代初期和2006年以后,干旱强度多为中度,达到重度干旱强度的只有1989年,钦江流域中部地区是干旱的频发区。     

澜沧江—湄公河流域气象干旱时空分布特征分析

以澜沧江—湄公河流域为例,基于38个气象站1977～2010年降水资料,采用标准化降水指数(SPI)、干旱频率、干旱覆盖范围及干旱重心分析了流域气象干旱时空分布特征。结果表明,干旱强度与覆盖范围随时空分布呈规律性变化,年际变化较大,雨季变化趋势不明显,旱季呈显著下降趋势。该方法计算简单易行、资料易获取、稳定,可用于不同时空的干旱监测与评估。     

中国主要江河年径流变化特性分析

基于中国主要江河历年年径流资料,采用随机分析法探讨了中国主要江河年径流的年内分配特点、年际变化特征、趋势性、突变性和周期性。结果表明,中国主要江河年径流的年内不均匀性总体均较大,其中海河流域、淮河流域、松花江流域和辽河流域不均匀性更大。与1980年前相比,1980年后除淮河流域和松花江流域年径流年内不均匀性稍有增加外,其他江河年径流的年内不均匀性有降低趋势;中国主要江河年径流南多北少,北方河流年径流的年际变化幅度和剧烈程度大于南方河流。与1980年前相比,1980年后除王家坝站和哈尔滨站年径流量略微增加外,中国主要江河年径流量有不同程度的减少,水量较贫乏的黄河中下游和海河流域近60年来出现连旱、连丰的频次远高于其他流域;受气候变化和人类活动的影响,中国主要江河各站除石角站、王家坝站和哈尔滨站年径流有不显著的增加趋势外,其余各站年径流均出现下降趋势,尤其是海河流域、辽河流域和黄河中下游地区下降最为显著;长江流域和珠江流域年径流突变点主要集中于20世纪50~70年代和21世纪初期,松花江流域在20世纪20、60、90年代年径流存在突变,黄河流域、海河流域、淮河流域和辽河流域年径流突变点主要集中于20世纪50~80年代间;中国主要江河年径流序列存在长度不等的周期成分,主要周期一般在20年以下,以3~7、8~10、12~20年周期为主。     

三种干旱指标在北京地区的应用对比研究

基于北京地区的气象资料,比较分析了月尺度、季尺度、年尺度的标准化降水指数(SPI)、降水成数(Deciles)、干旱侦测指数(RDIst),采用1958～2008年的气象资料研究了三者的相关关系,并分析了其在北京地区1999～2007年连旱期间的应用效果。结果表明,SPI和RDIst的相关关系较好,RDIst考虑了蒸发因素对干旱的作用,对实际情况的反映最好,且计算结果稳定,略优于在我国使用广泛的SPI指标。Deciles对降水的敏感度高,月尺度和季尺度的Deciles指标不适于在北京地区应用,而年尺度的Deciles则最能反映干旱过程在历史系列的严重程度。     

基于Copula函数的赣江流域气象干旱特征分析

赣江流域是我国粮食主要产区之一,也是干旱灾害频发的区域。基于流域内39个站点1960～2018年的逐月降水和气温资料,计算逐月标准化降水蒸散发指数,通过游程理论提取干旱历时和烈度,分析其逐年变化趋势,对干旱历时进行边缘分布拟合前预处理,利用Copula函数计算‘或’和‘且’两种情境下不同等级干旱的重现期,分析干旱历时与烈度的时空特征。研究结果表明,赣江流域干旱历时和烈度两变量均呈减少趋势,跨季节干旱为主要类型;干旱历时的最优边缘分布函数中威布尔分布居多,Frank-Copula函数能很好地描述大部分站点的联合分布状况;重旱及以上两种重现期均小于7年,表明干旱严重且多发。     

基于标准化降水指数与Z指数的萍乡市干旱特征分析

基于萍乡市6个监测站点1965～2013年的逐月降雨资料,结合历史干旱资料对比分析了标准化降水指数及Z指数在萍乡市干旱评估中的适用性,并从干旱频率、覆盖范围及强度角度分析了年际和季节干旱特征。结果表明,标准化降水指数在月尺度和季尺度上对萍乡市干旱识别能力优于Z指数,在年尺度上二者表现基本一致,前者更适用于分析萍乡市干旱特征;年尺度上,轻旱及中旱多发于莲花县及芦溪县南部,重旱和特旱则多发于湘东区、上栗县及芦溪县北部,干旱强度和影响范围均呈增大趋势;季尺度上,春旱多发于湘东区、莲花县,夏旱、冬旱多发于中部和东西部,秋旱则多见于湘东区、莲花县和芦溪县,四季干旱具有全域性和局域性特征且多为轻、中旱,冬旱覆盖相对均匀,其余三季干旱覆盖范围呈缩减趋势。     

基于垂向混合产流模型的综合干旱指数新方法及其应用

采用合适的干旱指数评价流域干旱程度对防旱抗旱有重要指导意义。为此,通过垂向混合产流模型在滦河流域径流深的率定与检验,说明该模型适用于滦河流域,并可求得日过程滦河流域平均土壤含水量,确定构成综合干旱指数的单因素为降水距平百分率、相对湿润度指数、土壤相对湿度指数。在此基础上,提出了考虑土壤含水量的基于垂向混合产流模型的综合干旱指数新方法,即构建了可采用主成分分析法求解新的综合干旱指数与降水距平百分率、相对湿润度指数、土壤相对湿度指数之间的线性组合关系式,进而求得滦河流域月尺度的新的综合干旱指数,据此划分了干旱等级,比较了新的综合干旱指数与标准化降水指数、帕默尔干旱指数评价的干旱程度之间的差异,指出新的综合干旱指数较好地描述滦河流域的干旱程度,但个别年份评价结果尚有一定程度的偏差,未来还需要做更深入的研究。     

三种干旱指数在南盘江流域识别干旱能力中的应用

基于南盘江流域1971～2010年25站的气温及月降水资料,分别计算了不同时间尺度的标准化降水指数(ISPI)、干旱侦测指数(IRDI)和标准化降水蒸发指数(ISPEI),以历史干旱灾情数据及典型大旱灾情数据为依据,比较分析了3种干旱指数对干旱及干旱级别的识别能力。结果表明,3种干旱指数的计算结果较为一致,具有较好的相关性;3种干旱指数对干旱和干旱等级的识别能力依次为ISPEI最强,IRDI次之,ISPI最差。ISPEI考虑了潜在蒸发量对干旱的影响,与ISPI、IRDI相比,ISPEI更适合于南盘江流域的干旱监测与评估。     

皖北地区旱涝演变及急转特征

根据皖北及其周边的16个气象站点1961～2013年每日降水数据,利用SSPI指数和夏季长周期旱涝急转指数,分析了皖北年降水量时空变化、旱涝发生频率的空间分布特征及旱涝急转规律。结果表明,皖北的年降水量呈微弱的减少趋势,呈现出从西北向东南递增的趋势;皖北干旱与洪涝在不同时间尺度下分布较为均匀,呈现出反复交替出现的情况。从时间尺度看,秋季为旱涝高发时期;从空间尺度看,淮北、宿州、蚌埠为秋季干旱高发区,阜阳、宿州为春季洪涝高发区;旱涝急转事件均为旱转涝事件,在2000年之后旱涝急转事件具有更高的发生频率,占53年中旱涝急转次数的40%。     

基于相对湿润度指数的贵州省近十年干旱特征分析

为分析贵州省干旱分布特征,基于贵州省均匀分布的30个气象站点2010~2019年的逐日气象数据,以相对湿润度指数为干旱监测指标,利用反距离权重插值分析及相关分析研究贵州省近10年的干旱特征。结果表明,贵州省不同月份的干旱强度和干旱发生范围有所不同,且总体上呈干旱等级越高,干旱范围越小的态势。不同时间尺度的干旱强度和干旱范围在空间上有所差异,月尺度的干旱强度大于年尺度的干旱强度和季尺度的干旱强度,而季尺度的干旱表现为西高东低,年尺度的干旱表现为北高南低的趋势。按照年尺度和季尺度的平均水平来看,贵州省近十年无干旱发生。研究区干旱的发生受气候因子影响较大,且受降雨影响最大。     

PERSIANN-CDR产品对淮河流域干旱特征辨识性能评估

基于淮河流域164个地面观测站1983~2016年的降水观测资料,对PERSIANN-CDR降水产品的降水反演性能进行评估,并将其应用于淮河流域的干旱评估工作中。通过精度检验,认为PERSIANN-CDR对淮河流域月尺度的面雨量具有良好的估算性能,在时空尺度上均能较好地反演淮河流域降雨的演变规律。采用标准化降水指数,从干旱事件的发生时间、发生次数、发生强度、覆盖面积和空间分布特征等多方面对该卫星降水产品的干旱辨识性能进行了评估,发现卫星数据对干旱事件的识别、干旱强度的估算及干旱时空分布特征的反演结果均较为可靠。但PERSIANN-CDR卫星数据对干旱空间分布特征的辨识能力会随着干旱事件时间尺度的增大而减小,此外,其对淮河流域干旱强度和覆盖面积的评估略偏严峻。