三种干旱指数在西南地区的应用及相关性分析

基于西南地区实测的降水、气温及水文模型模拟的土壤含水率和径流资料,分别选取反映气象、农业、水文干旱的标准化降水蒸散指数(SPEI)、土壤含水率距平指数(SMAPI)和标准化径流指数(SRI),分析了三者之间的时空相关关系及其对干旱过程的反映特征,探讨了三种类型干旱指数的联系与差别。结果表明,SPEI对干旱识别敏感,干旱过程等级变化频繁,SMAPI对干旱过程刻画稳定,起止时间合理,SRI过程最为平缓,表现出水文干旱滞后于气象、农业干旱的特性;SPEI揭示的干旱等级和范围较SMAPI、SRI大,表明气象干旱的发展较农业、水文干旱严重,不同时间尺度的SPEI或SRI的干旱空间分布存在差异;三种指数之间具有较好的相关性,SMAPI与SPEI3和SRI3相关性最高,表明其具有3个月时间尺度的特征。     

多种干旱指标在天津地区干旱评价中的应用

以天津地区为例,基于1954~2011年的月降雨和月气温等气象资料,比较分析了标准化降水指数（SPI）、帕默尔干旱指标（PDSI）和标准化降水蒸散发指数（SPEI）三种干旱指数在不同时间尺度的相关性,并探讨了在干旱事件评价中的应用效果。结果表明,不同时间尺度的SPI和SPEI相关性显著,PDSI与年尺度SPI、SPEI显著相关,SPEI对实际旱情的判断稍优于SPI和PDSI;天津地区持续干旱在加剧,值得进一步关注。     

汾河上游水文干旱时空演变特征分析

以汾河上游四个水文站月径流资料为基础,选取常用的六种概率分布拟合了月、季、年时间尺度下的径流量,并进行了拟合优度检验,判断出汾河上游水文站不同时间尺度下径流服从的最佳分布函数,根据最佳分布函数计算标准化径流指数,分析不同时间尺度下的水文干旱时空变化特征。结果表明,汾河上游不同站点在不同时间尺度下服从的概率分布并不统一;不同时间尺度下四个水文站的标准化径流指数变化具有较好的一致性;1956~2000年标准化径流指数总体呈下降趋势,水文干旱逐年加重;西北部干旱程度逐渐减轻,东南部干旱严重程度逐渐加重。     

基于标准径流指数法的汾河上游水文干旱等级划分研究

以汾河上游为例,选取标准径流指数(SRI)为研究指标,分析上静游、汾河水库和兰村三座水文站1956~2000年实测年径流丰枯变化情况,基于SRI划分无旱、轻旱、中旱、重旱、特旱五个等级并获得了等级间的界限值,进而对汾河上游水文干旱等级进行了划分。结果表明,基于SRI的等级划分能够很好地反映汾河上游径流量的正偏性,在不同时间尺度下具有明显的一致性;中旱、重旱在汾河上游发生的概率较大,未来抗旱措施应主要集中在重旱区。     

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。     

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。     

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。     

塔里木河流域干旱态势时空变化规律分析

基于塔里木河流域1960~2013年25个气象站台的气象水文资料,利用标准化降水指数,结合干旱频率分析、小波分析等方法,从干旱强度、频率、周期、季节干旱情况等方面对比研究了近53年来塔里木河流域干旱的变化规律。结果表明,塔里木河流域的干旱强度具有阶段性特征,在1960~1980年间,干旱频繁发生,尤其是在1960年代,更是重旱和极旱多发的时期;从干旱强度变化趋势来看,塔里木河流域干旱情况呈现缓解的趋势,尤其是在1990年以来塔里木河流域干旱情况有了明显好转;塔里木河流域标准化降水指数SPI12呈现6~7年的主周期。     

标准化综合干旱指数在北汝河流域干旱评价中的应用

河南省北汝河流域频发的干旱灾害严重影响工农业生产和人民生活,分析评价干旱旱情对指导抗旱救灾、减轻干旱灾害损失具有重要意义。采用新安江模型模拟计算北汝河汝州站以上流域1985～2016年日尺度径流深、蒸散发、土壤含水率,对其月尺度值与月降水量进行核熵成分分析,构建综合干旱指数,在对比分析不同分布函数拟合优劣的基础上选取拟合最优的对数逻辑斯特分布函数对综合干旱指数进行标准化得到标准化综合干旱指数;基于标准化综合干旱指数分析流域1985～2016年干旱情势演变,并与标准化降水指数和降水距平百分率的评价结果进行比较。结果表明,北汝河流域1985～2016年干旱事件发生频率呈增加趋势;标准化综合干旱指数对轻度干旱事件更为敏感,能较好地反映流域干旱特性及典型干旱事件的演进过程。研究结果为北汝河流域抗旱减灾提供了科学支撑,亦对其他地区干旱评价具有借鉴意义。     

基于SPI/SPEI的锡林郭勒盟干旱变化特征

近年来,干旱现象频发,对锡林郭勒盟生态系统、畜牧业发展造成严重影响,对区域经济发展产生巨大威胁。利用1980～2018年研究区内15个气象站点的逐月累积降水量和月平均温度,采用标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散发指数(SPEI)分析锡林郭勒盟干旱时空特征,对比了SPI、SPEI在干旱监测中存在的差异。结果表明,1980～2018年锡林郭勒盟持续性干旱事件频发,随着年代的变化连续性干旱事件的发生频次、持续时间均呈增加趋势;研究区干旱频次在空间分布上始终处于动态变化中,中东部和西部地区的干旱发生频次较高,干旱频发区逐渐向西部转移,从东向西干旱发生频次逐渐增加;随着温度上升,SPI对干旱的监测能力开始下降,特别对重旱、特旱的监测能力明显不足,而SPEI对异常干旱的监测能力较强,不易受到降水因素的影响,对研究区干旱的监测、评估更具有优势。     

西江流域水文气象综合干旱评价

综合分析气象干旱与水文干旱事件,可同时解析大规模干旱和供水风险,为综合识别旱情和早期干旱预警提供支持.利用1981～2013年西江流域集水区域逐月降水与流量资料,基于标准化降水指数和标准化流量指数构建水文气象干旱综合指标及其状态转移参量,并结合马尔科夫链模型研究流域水文气象综合干旱.结果表明,研究区水文干旱与气象干旱存...     

联合降水亏缺指数在黄河流域干旱分析中的应用

根据黄河流域及周边101个气象站52年(1961~2012年)逐月降水资料,对传统标准降水指数SPI进行修正,以不同时间尺度累积降水量序列为边缘分布,利用Copula函数构建联合降水亏缺指数(JPDI),分四种情形对比了JPDI与不同时间尺度修正后的SPImod w对干湿状况的表征能力,并分析了黄河流域历史典型干旱年份旱情空间分布,探究了JPDI在黄河流域干旱分析中的适用性。结果表明,JPDI能识别初现干旱和持续干旱,较SPImodw有更强的识别和反映干旱的能力,也具有更高的稳定性,避免了不同时间尺度SPImodw表征干旱时可能引起的不一致现象。JPDI所反映的历史旱涝特征与有关资料一致,能反映黄河流域干旱时空分布状况,可作为分析黄河流域干旱情势的有效工具。     

ENSO事件对渭河流域气象干旱和水文干旱的影响

利用渭河流域1960~2012年13个气象站的逐日降雨资料和三个水文站的径流资料,分析ENSO事件对该区域的降雨、径流、气象干旱和水文干旱的影响。结果表明,ENSO事件对渭河流域的降雨量和径流的影响较为明显,尤其是在7、8、9、10月;EI Ni1o事件对降雨量/径流有减少作用,而La Ni1a事件对降雨量/径流有增加效应;ENSO事件对径流的影响具有空间和时间的差异性,且由下游到上游逐渐变大;渭河流域共发生142次气象干旱和76次水文干旱,发生气象干旱和水文干旱平均持续时间分别为2.56、3.40个月,气象干旱和水文干旱发生次数呈增加趋势;ENSO事件对气象干旱和水文干旱的影响较大,经过卡方检验,在10月EI Ni1o事件和La Ni1a事件与气象干旱的发生有显著(α=0.05)关系,同时10月EI Ni1o事件和水文干旱的发生也有显著关系。     

不同水文干旱指数在天山西部山区的适用性分析

为了更好地指导天山西部山区干旱早期预警及防灾减灾工作,基于区域水文干旱指数、标准化径流指数、径流距平指数和径流Z指数,从与历史干旱事件的相符性和典型干旱事件的甄别能力等方面评估了1960～2014年天山西部山区喀什河流域的干旱特征。结果表明,区域水文干旱指数监测干旱效果最为准确,能够全面识别和反映研究区的干旱特征,主要原因是该指数充分考虑了对干旱发生起决定作用的降水、径流要素。总体上,研究区干旱呈减弱趋势,尤其在1980s以后干旱缓解更为明显。     

Wakeby分布对水文干旱指数建立的适用性分析

为更准确地描述流域干旱,以汾河上游上静游站、汾河水库站的月、季、年径流量为例,计算了其对Wakeby分布、Kappa分布、广义Pareto分布、P-Ⅲ型分布拟合情况,选取最优分布,以此构建径流干旱指数SDI并进行正态标准化,对研究区的水文干旱事件进行等级划分,并依据历史记载干旱进行验证。结果表明,Wakeby分布计算得到的干旱情况与实际干旱事件基本吻合;1958～2016年间上静游、汾河水库站月尺度干旱发生频率为65%以上,以中、轻旱为主;旱情于春冬两季多发,月、季尺度干旱发生频率较稳定。Wakeby分布对于研究区径流数据有良好的适用性,其他相似地区构建干旱指数时也可将其作为参考分布。     

基于标准化降水指数的蚌埠市近45年旱涝特征

旱涝灾害是影响蚌埠市的主要气象灾害之一。利用蚌埠市4个县（市）气象站1967~2011年逐月降水资料,以标准化降水指数（SPI）为干旱指标,分析了近45年蚌埠市的旱涝特征。结果表明,SPI值具有阶段性特征,分别在1974年前后和20世纪90年代前期发生突变;SPI值在冬季和夏季呈增加趋势,在春季和秋季呈下降趋势,但趋势均不显著;季节性极端干旱发生频率比极端雨涝的发生频率大,而中度以下干旱发生的频率小于中度以下雨涝发生的频率;干旱发生频率最高的月份为3、4、5、11月,干旱发生频率最低的月份为9月,而雨涝发生频率最高的月份为2、7、11月,雨涝发生频率最低的月份为6月,在11月干旱和雨涝发生的频率均较高。     

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。     

基于标准降水指数的河南省干旱时空演变规律分析

基于河南省17个气象站1960~2010年的月降水资料,采用标准降水指数（SPI）统计分析了年尺度和季尺度的SPI干旱指数,探讨了不同时间尺度下不同干旱等级的时间演变趋势及空间分布特征。结果表明,河南省年尺度干旱总体上呈增加趋势,不同年代呈现不同的变化趋势;季尺度干旱表现为春旱和秋旱的干旱强度和干旱站次比均呈增加趋势,而夏旱和冬旱有所减缓,在当前气候变化背景下,河南省干旱整体上呈现对农业生产不利影响加重的趋势。在区域上,河南省北部易发生干旱,但干旱程度较低,而南部和西南部相对易发生严重干旱和极端干旱。     

条件植被指数在海河流域干旱评价中的应用

鉴于海河流域干旱问题突出,根据2001~2013年MODIS的NNDVI数据构建了条件植被指标(VVCI)对海河流域进行月尺度干旱评价,并采用标准化降水指数(SSPI)和河北省农业干旱受灾面积(AADAA)资料与其对比验证,在此基础上,进一步分析了海河流域近13年干旱特征。结果表明,VVCI指标较传统的SSPI指标在海河流域具有更好的适用性;海河流域整体干旱呈减缓趋势,而平原区白洋淀平原和子牙河平原的干旱均呈加剧趋势;3~6月和10~12月是海河流域干旱易发期,表明海河流域冬小麦受干旱影响的风险较大,尤其是春旱问题突出。     

基于马尔科夫链模型的湖北省干旱短期预测

针对干旱预警预测十分困难的问题,基于湖北省16个气象站点1960~2009年的逐月降水资料,计算了各站点的标准化降水指数(SPI),并利用马尔科夫链模型预测了湖北省未来干旱的发生概率,得出了各个干旱等级的发生概率、预计持续时间、初次转移到无旱状态的时间、重现时间以及预见期为1~3个月的短期概率。与实际统计频率对比发现,马尔科夫链模型能很好地估算各个干旱等级的发生概率,且大多数站点未来干旱等级预测概率的误差都控制在20%以内,说明该模型对于未来干旱情况具有一定的预测能力,可以为早期干旱预警提供依据。