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。     

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的长江流域气象干旱时空特征分析

受全球气候变化影响,长江流域干旱发生不确定性增加,而揭示其干旱特征能为更好应对提供科学依据。本研究基于标准化降水蒸散发指数(SPEI),对流域1982～2018年干旱事件发生频次、强度和历时的时空特征及其变化规律进行分析表明,其间流域年尺度和季尺度干旱均呈增加趋势,其中冬季干旱化趋势尤为显著;年尺度、夏季和冬季的干旱强度和历时呈增加趋势,春季和秋季的干旱强度和历时呈下降趋势。空间上,流域中部累计干旱强度较大,累计历时较长。干旱历时和发生频次具有显著空间异质性,不同季节空间异质性存在较大差异。金沙江流域中部、汉江流域、长江干流的中游地区干旱整体呈增加趋势;长江源头和流域南部干旱整体呈缓和趋势。     

1961—2012年黄土高原干旱时空分布特征

干旱是黄土高原主要自然灾害之一。为了揭示黄土高原干旱的变化规律,以该区为研究对象,获取研究区及其周边72个气象站点1961—2012年的逐日降水观测资料,以连续无有效降雨日数作为干旱指标,采用神经网络算法和数理统计法,分析近52年黄土高原干旱的时空变化特征。结果表明:(1)黄土高原不同等级干旱发生次数年内变化显著,轻度干旱发生次数在春、夏季相对较多;中度干旱和严重干旱发生次数年内变化趋势相似,均易发生在冬季;特大干旱发生次数多集中在春季。(2)近52年来不同类型区干旱变化亦显著,各分区干旱发生次数整体均呈上升趋势,2001—2012年各分区干旱发生次数最多。(3)黄土高原干旱发生总次数和春季干旱发生次数整体均呈由西南向东北逐渐增加趋势,夏季干旱多发生在黄土高原北部边界处,秋季干旱发生次数较多的有黄土高原西北部丘陵沟壑区、陕甘宁河流阶地及高原沟壑区的北部和汾河平原及晋陕丘陵沟壑区,冬季干旱整体呈面状分布。(4)轻度和中度干旱发生次数大体相似,均呈由西南向东北逐渐增加趋势,严重干旱多发生在黄土高原北部边界处,特大干旱多发生在黄土高原西北部丘陵沟壑区。研究成果对制定黄土高原防灾减灾政策有一定的参考价值。     

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。     

ＲCPs 情景下贵州省干旱趋势分析

为探究贵州省未来干旱变化趋势,基于 CMIP5 全球气候模式预估的降水月值数据,利用标准化降水指数(SPI)分析了 2016—2050 年 ＲCPs 情景下贵州省干旱趋势。结果表明: 2016—2050 年间ＲCP2. 6、ＲCP4. 5 和 ＲCP8. 5 情景下贵州省 SPI 指数均呈现增加趋势。除特旱外,ＲCP8. 5 情景下轻旱、中旱、重旱发生频次高于 ＲCP2. 6 和 ＲCP4. 5 情景。2016—2030 年各情景下各干旱等级发生频次较高。不同情景下各干旱等级的干旱频率空间异质性突出。各情景下贵州省干旱站次比和干旱强度均呈现下降趋势,发生全域性干旱年份较多,发生区域性干旱和局域性干旱年份较少。发生轻度干旱强度年份较多,发生中度干旱强度和重度干旱强度年份较少。ＲCPs 情景下贵州省降水增加导致干旱风险降低。研究结果可为干旱监测和农业生产提供参考依据。     

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。     

RCPs情景下贵州省干旱趋势分析

为探究贵州省未来干旱变化趋势,基于CMIP5全球气候模式预估的降水月值数据,利用标准化降水指数(SPI)分析了2016—2050年RCPs情景下贵州省干旱趋势。结果表明:2016—2050年间RCP2. 6、RCP4. 5和RCP8. 5情景下贵州省SPI指数均呈现增加趋势。除特旱外,RCP8. 5情景下轻旱、中旱、重旱发生频次高于RCP2. 6和RCP4. 5情景。2016—2030年各情景下各干旱等级发生频次较高。不同情景下各干旱等级的干旱频率空间异质性突出。各情景下贵州省干旱站次比和干旱强度均呈现下降趋势,发生全域性干旱年份较多,发生区域性干旱和局域性干旱年份较少。发生轻度干旱强度年份较多,发生中度干旱强度和重度干旱强度年份较少。RCPs情景下贵州省降水增加导致干旱风险降低。研究结果可为干旱监测和农业生产提供参考依据。     

澜沧江-湄公河流域温度和降水变化趋势分析

利用澜沧江-湄公河流域7个代表气象站1980－2009年的温度和降水观测资料,采用线性倾向估计、滑动平均和Mann-Kendall检验方法对流域年、季温度和降水变化趋势进行分析。结果表明：流域年平均温度呈明显上升趋势,线性倾向率为0.02℃/a;流域北部高海拔地区温度增加趋势比南部明显,而温度季节增加趋势不明显。流域年平均降水呈增加趋势,线性倾向率为10.49mm/a,不同地区降水增减趋势不同;雨季降水增加趋势明显,而旱季降水增加趋势不明显,导致流域局部地区季节性洪水和干旱的发生。     

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。     

长江上游气温、降水和干旱的变化趋势研究

基于长江上游1962~2012年的85个气象观测站的实测数据,统计分析了该区域气温和降水的变化趋势,并结合SPEI(standardized precipitation evapotranspiration index)指数评价分析了干旱的变化趋势。研究结果表明:长江上游年平均气温呈现上升的趋势,增温率为0.195℃/10a,秋、冬平均气温呈现明显的上升趋势;多年平均气温最高的地区集中在长江上游的南部和东部,西北部最低;多年平均年降水量变化趋势不显著,降水季节性变化差异比较大,春季和冬季的降水量呈现上升的趋势;多年平均年降水主要集中在东部地区,西北部最低。SPEI指数的分析结果显示,长江上游区域干旱状况整体呈现加剧的趋势,干旱次数和干旱程度均加剧,长江上游东部地区干旱趋势最为严重,西北部地区呈现变湿趋势。     

长江流域极端降雨事件时空分布特征

近年来,许多学者对中国的极端降水进行了研究,但对长江流域极端降水的研究多集中在日时间尺度强降水事件,从不同子流域极端降水事件入手的研究较少。利用1961～2017年长江流域各子流域面雨量资料,根据面雨量的分布曲线确定长江流域各子流域极端降雨事件判断的阈值,得到各子流域极端降雨年份,分析极端降雨事件的时间变化特征,以及不同子流域间极端事件的相关关系。研究表明:①20世纪60年代长江上游极端多雨事件频发,70年代以全流域极端少雨为主,80年代极端多雨事件中心转移至长江中下游,90年代长江上游变为极端少雨事件中心,2000年以来,长江流域处在由少雨向多雨转变的年代际背景中。②当子流域发生极端少雨事件时,流域其他流域大部也是以降雨偏少为主,空间的一致性较好。但是子流域发生极端多雨事件时,存在大部分地区少雨的情况,会出现旱涝并存的情况。     

近53年长三角地区极端降水时空变化分析

近年来,全球气候变暖趋势越来越明显,极端降水加剧了长江流域的旱涝灾害风险。利用长三角地区34个气象站1960—2012年逐日降水资料,以百分位定义极端降水事件阈值,采用趋势分析、Mann-Kendall检验、GIS空间分析等方法,在资料均一性检验和资料质量控制后,对长三角地区近53 a的极端降水的时空演变特征进行了详细分析,结果表明①长三角极端降水阈值分布在30.7~46.7之间且都在大雨范围内,部分站点接近暴雨级别,分布呈现带状分布,苏北、浙西南和浙东南沿海部分站点极端降水阈值较大,而苏南、浙北以及上海一带较小;②极端降水频次和强度存在明显的年代际差异,表现为前期明显下降而后期缓慢上升的趋势,长三角降水变得更为异常,极端降水突变主要发生在1987年;③浙江西南部和东南沿海岛屿的极端降水频次和总量均较高, R_95T大值区主要分布在苏北以及浙江东南沿海;④极端降水频次的四季变化体现了一年中雨带的南北移动,同时也体现了沿海与内陆的降水差异;苏北赣榆站、浙江东部沿海及岛屿站点的降水变得较为极端,未来易发生暴雨和洪涝,而射阳及周围地区发生干旱的几率增大。     

珠江三角洲地区极端降水时空演变特征

研究区域极端降水演变对科学应对变化环境下区域水资源利用及防灾减灾具有重要意义。选取气候变化检测指数专家组（ETCCDI）定义的6个极端降水指数（最大持续干旱日数、最大持续降水日数、极端降水日数、极端降水总量、最大日降水量和日降水强度）,采用线性趋势法和克里金插值法对珠江三角洲地区极端降水变化进行时空演变分析,并采用交叉小波识别大气环流异常因子（厄尔尼诺-南方涛动、北大西洋涛动、太平洋年代际振荡和印度洋偶极子）与极端降水的相关关系。结果显示:（1）除最大持续降水日数外,各极端降水指数均有不同程度增加,表明珠江三角洲地区极端降水正在增加,但变化不显著;（2）极端降水增加的站点主要集中在区域中部和北部,其中变化显著站点主要位于珠江口北部和区域北部;（3）不同气候态下各极端降水指数总体空间分布相似,但变化趋势空间差异较大,且变化幅度有所增加,表明随着年代际的推移极端降水越来越明显;（4）印度洋偶极子对最大持续干旱日数的影响最显著,而厄尔尼诺-南方涛动对其他极端降水指标的影响最显著。     

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%。     

基于标准化降水蒸散指数的长江流域旱涝情势演变

基于长江流域133个气象站1970-2012年实测逐月降水量和月平均气温资料,计算不同时间尺度上的标准化降水蒸散指数序列,研究近几十年来长江流域旱涝情势的时空演变特征。结果表明,1970-2012年长江流域整体干旱形势不严重,但是干旱化的趋势比较明显。与长江上游地区相比,长江中下游区域的干旱趋势表现得更加突出,特别是长时间尺度上的干旱趋势非常明显。针对典型极端气象事件分析发现,标准化降水蒸散指数能够反映出不同时间尺度上长江流域发生的旱涝事件,表明该指数对于准确评估长江流域的旱涝程度和分布范围具有很好的指示性意义。     

Drought variability and its connection with large-scale atmospheric circulations in Haihe River Basin

Drought is one of the most widespread and devastating extreme climate events when water availability is significantly below normal levels for a long period. In recent years, the Haihe River Basin has been threatened by intensified droughts. Therefore, characterization of droughts in the basin is of great importance for sustainable water resources management. In this study, two multi-scalar drought indices, the standardized precipitation evapotranspiration index(SPEI) with potential evapotranspiration calculated by the Penmane Monteith equation and the standardized precipitation index(SPI), were used to evaluate the spatiotemporal variations of drought characteristics from 1961 to 2017 in the Haihe River Basin. In addition, the large-scale atmospheric circulation patterns were used to further explore the potential links between drought trends and climatic anomalies. An increasing tendency in drought duration was detected over the Haihe River Basin with frequent drought events occurring in the period from 1997 to 2003. The results derived from both SPEI and SPI demonstrated that summer droughts were significantly intensified. The analysis of large-scale atmospheric circulation patterns indicated that the intensified summer droughts could be attributed to the positive geopotential height anomalies in Asian mid-high latitudes and the insufficient water vapor fluxes transported from the south.     

基于标准化降水指数的1959—2014年中国季节干旱时空特征分析

利用597个气象观测站点1959—2014年的降水数据,按3个月（季尺度）为单位计算了标准化降水指数,利用旋转经验正交函数分析了我国春夏秋冬各个季节的干旱空间分布特征,并划分了相应的干旱分区,同时用小波变换分析了时间序列的特点,识别了干旱周期,系统性地分析了我国季节干旱的时空特征。结果表明：①春季干旱主要分布在淮河流域、长江中下游和黑龙江流域等地,夏季干旱主要分布在华北北部、珠江流域、长江中下游和东北等地区,秋季干旱主要分布在黄河中下游、东南沿海、辽河流域等地,冬季干旱主要分布在东南沿海、东北地区、太湖流域和黄河中下游等地;②我国主要干旱周期在10~15a。春季、夏季、秋季和冬季干旱的第一主周期依次为13a、11a、4a和10a。     

青海省降水时空变化特征及其与太阳黑子的关系

采用青海省1965—2018年50个气象站月降水资料和同时段太阳黑子相对数资料,将青海省划分为长江和澜沧江源区、黄河源区、东部低海拔区和柴达木盆地区,运用集中度和集中期、线性倾向估计、M-K检验法和Morlet小波分析法对青海省时空降水变化特征进行分析.结果表明:青海省降水量在空间分布上呈现由西北向东南增加的特征,在年...     

基于标准化降水指数的淮河流域干旱 演变特征分析

利用淮河流域35个气象站点的降水资料,采用标准化降水指数(Standardized Drecipitafion in- dex , SP1)分析了淮河流域近50年(1961 } 2010年)的年度干旱指数,并利用干旱发生频率、干旱站次比和干旱强度三项干旱指标分析了淮河流域的干旱演变特征。研究结果表明,近50年来,淮河流域以轻旱、中旱为主,重旱、特旱相对较少,有干旱发生面积有逐年递减而发生强度呈增强趋势。在当前气候变化背景下,淮河流域干旱对农业生产的不利影响有减小的趋势。