中国水环境现状与问题

水环境问题是由于自然因素和人为影响使水体的水文、资源与环境特征朝着不利于人类利用的方向演变所致。我国水环境问题,主要有洪涝灾害、干旱缺水、河流枯萎、河口淤积、水体污染、水土流失、地下水位持续下降以及海水入侵等。客观评价水环境问题,对于我国社会经济发展及水资源合理开发利用与     

以保障民生为目标大力加强抗旱减灾工作

一、我国干旱灾害有加重的趋势,抗旱工作面临严峻形势 我国的旱灾发生概率大、范围广、历时长、危害重。新中国成立以后,党和政府高度重视抗旱减灾工作,通过组织实施大规模的水利基础设施建设,使我国抗御干旱灾害的能力大大提高。但是,干旱缺水是我国的基本国情。近年,在全球变暖的大环境下,我国年平均气温升高,降水年际年内变异增大,极端天气事件有多发频发的趋势,区域降水和河川径流变化波动明显增大。     

1960-2016年贵州喀斯特山区干旱时空动态分析

干旱是造成喀斯特地区损失最为严重的自然灾害之一。以我国西南喀斯特集中分布区域为研究区,基于研究区33个气象站1960-2016年的逐日降水数据,利用PA指数和Mann-Kendall检验方法分析了1960-2016年干旱时空分布特征。结果表明:研究区降雨量有减少趋势,PA指数呈减小趋势,干旱呈增强趋势,2011年PA均值最小;研究区各季干旱强度均呈上升趋势,且冬旱强度最强、发生干旱年份最多,秋旱次之,春旱和夏旱强度较弱、发生干旱的年份较少;年际干旱频次高发区集中于研究区南部、西北部及中东部地区;仅秋、冬季西部和东南部部分地区出现特旱且频次低,秋、冬季发生重旱、中旱和轻旱的频次高,春、夏季较低;春季干旱频次西高东低,夏季中部高,秋季南高北低,冬季西高东低;干旱与地形因子显著相关,重、特旱易发生在高陡地区。综上所述,研究区干旱有增强趋势且秋、冬季趋势较强,空间上呈现明显的季节性和区域性,且与地形因子显著相关。     

基于季节性叠加趋势法的云南省干旱预测研究

近年来，随着云南省干旱发生的频次不断增加，影响范围不断扩大，开展干旱预测模型研究对云南省具有重要意义。分别选取云南省的石林、会泽、楚雄、元谋、红塔、隆阳、广南、瑞丽、屏边、景洪10个县市区内10个建站超30 a的基本水文站逐日实测降雨资料，基于季节性叠加趋势方法建立预测模型并计算得到预测数值，与各水文站实测降雨数值进行对比分析，探讨季节性叠加趋势模型在云南省不同区域干旱预测中的应用效果。结果表明：严重干旱区4站中有3站能准确反映干旱趋势，仅有1站能准确反映干旱程度；中度干旱区3站中有2站能准确反映干旱趋势，不能准确反映干旱程度；轻度干旱区3站中有2站能准确反映干旱趋势，仅有1站能准确反映干旱程度；总体来说，预测模型结果能较为准确反映干旱趋势，但对干旱严重程度反映效果有待提升。     

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。     

可利用降雨量Z指数法的西安市气象干旱特征

根据西安市1951年-2013年气象资料确定可利用降雨量的Z指数以表征气象干旱强度,并将干旱强度划分为7个等级。分析该地区的干旱特征,发现:从季节尺度的长期变化趋势来看,干旱主要出现在春、夏、冬三季,四个季节均向干旱方向发展;西安干旱强度在63年中总体呈上升趋势,20世纪90年代以后干旱频率和强度较之前均有较大提升;从干旱趋势突变分析的结果来看,突变年份为1957和1958年,1965年后只存在向偏旱方向发展的趋势并且在1997年之后更加显著。通过与Palmer指数法和传统Z指数法对西安典型干旱年份的评估结果对比,认为可利用降雨量Z指数法对西安市气象干旱特征的分析具有较强的客观性。     

1950—2010年东北地区旱涝演变特征分析

东北地区为干旱洪涝频发区,也是我国重要的商品粮生产和储备基地,揭示其旱涝演化特征对合理应对干旱洪涝具有重要的现实意义。为此,选择最易受旱涝灾害影响的农业指标,以受旱面积率、受涝面积率为等级划分指标,通过对干旱、洪涝发生频次和发生程度的变化特点分析,揭示了1950—2010年气候变化和人类活动双重作用下的东北地区干旱、洪涝演变特征。结果表明:在气候和人类活动共同影响下,对于干旱灾害,全区的发生频次和程度在时间上呈增加趋势,在空间上呈从北向南逐渐增加的演变格局;对于洪涝灾害,全区的发生频次和程度,在时间上亦呈增加趋势,在空间上恰好与干旱呈相反的演变特征;纵观近1950—2010年旱涝灾害演变,全区呈现干旱、洪涝频发,且以洪涝灾害发生频次更高,但在时间上呈现以干旱增加较快,空间上从北向南呈现由干旱、洪涝并存向仅以干旱为主的演变特点。     

1961—2020年黄河流域干旱演变分析和大气响应

本文选取黄河流域1961—2020年90个气象站点的实测逐月降水和气温数据,采用SPEI指数、交叉小波变换和经验正交函数等方法探究流域干旱时空演变在年、季尺度上的特征,并结合气象因子,研究长期干旱与大气之间的遥相关性。结果表明,年尺度上,流域SPEI以0.102/10a幅度呈现干旱趋势,干旱发生频率为25.0%～38.3%,等级越低,发生频率越高;空间上,以景泰—固原—临夏—合作线为界,呈现西湿东干趋势;季尺度上,冬季干旱化趋势最弱,春季和夏季次之,秋季最为明显;EOF分析显示,流域整体以干旱分布为主,但是干旱情况呈现缓解趋势;交叉小波变换分析显示,MEI与SPEI相关性最高,表明流域内与气温和降水有关的干旱演变与ENSO事件密切相关。研究成果可为黄河流域干旱减灾和水资源管理提供理论依据。     

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。     

渭河流域降水时空变化与干旱特征分析

以渭河流域14个典型气象站降水资料为基础,应用Mann-Kendall趋势检验法、频率分析法、差积曲线法以及游程分析法对研究区的降水变化规律及少水概率特征进行了研究。结果显示:40多年来渭河流域降水量呈明显减少趋势,以春、秋两季最为明显,这增加了区域发生干旱的可能性;流域降水过程呈丰枯交替的周期性现象,连丰或连枯较易发生,且存在干旱与洪涝并发现象;连枯年的概率比连丰年概率大,且少水期常持续2~3a,引发的干旱强度较大;1991年以后渭河流域干旱事件的频率、强度和烈度均有增加趋势,未来渭河流域的农业发展与水安全将面临更大的威胁,必须予以高度关注。     

基于SPEI的西北地区干旱时空分布特征及成因分析

基于西北地区113个气象站点逐月降水以及平均气温资料,采用SPEI(标准化降雨蒸散指数)分析计算1960—2018年干旱进程,又结合M-K检验、一元线性趋势分析以及Arcgis软件等,对近60 a西北干旱时空变化特征进行分析。为探讨西北地区干旱成因,采用一元线性分析以及交叉小波等方法分别对夏季风、ENSO(厄尔尼诺/南方涛动)事件以及MEI(多变量ENSO指数)进行计算分析以反映各指标与干旱的相关性及其周期特征。结果表明:多时间尺度SPEI指标能较好反映西北地区干旱情况,西北地区干旱发生强度逐年增加;研究区季节性干旱相对明显,干旱面积随年代变化而增加,尤以2000s以后更为显著,新疆东部以及青海、甘肃西北部干旱程度明显加重;SPEI夏季干旱指数与东亚夏季风、高原夏季风均有一定程度的相关性,且二者对干旱的影响趋势大体相反;2000年前ENSO暖事件对干旱强度以及发生频率影响较大,2000年后ENSO冷、暖事件均产生较大影响;交叉小波与小波相干图像显示SPEI与MEI存在相似的振荡周期特征,二者存在4期显著性能量区且共振周期范围在0～6 a,说明ENSO对干旱起到促进作用并伴一定周期性。     

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。     

30年来中国干旱时空规律演变特征

气候变化背景下,不断摸清我国干旱时空演变规律和新变化,对干旱防灾减灾应对、水资源开发利用和生态环境保护有着十分重要的作用。基于历史逐日气象干旱综合指数（MCI）,采用特征指标及统计方法,对30年来全国及十大流域干旱气候特点、年代际及总体变化趋势、极端特征等进行分析,主要结论如下：(1)1991—2020年平均年干旱强度全国有两个高中心,分别位于黄淮、江淮、江汉大部一带,以及华南南部和云南、四川东南部、贵州西部等地;干旱日数多发区与强度高中心基本一致。(2)虽然近3个年代干旱强度总体呈现逐渐减少态势,但干旱极端偏强年份时有发生,干旱强度高中心空间位置及范围存在明显的年代际变化,以20世纪90年代范围最广。(3)空间变化趋势,西南南部、江南南部、华南东部等地干旱呈现增强趋势,而长江以北大部分地区及华南西部则呈减弱趋势,仅部分站点趋势显著;就十大流域而言,北方流域干旱减弱,南方趋强,西南诸河流域趋重明显。(4)云南中东部、广西西北部、贵州西南部、海南等地为最强连续干旱强度和最长连续干旱日数高值中心;北方大部分流域年干旱强度和日数极端最强、最多的年份主要出现在20世纪末和21世纪初,而南方长江...     

基于PDSI的1982—2015年我国气象干旱特征及时空变化分析

利用中国地面气象观测的月值资料构建1982—2015年月尺度帕默尔干旱指数(PDSI)来度量中国气象干旱,并对气象干旱特征和时空变化规律进行分析。结果表明:我国气象干旱特征空间差异显著,半湿润、半干旱区平均干旱历时较长,烈度较大;从全国整体来看,单位面积上干旱频率为0.44次/a,平均干旱历时6月/次。气象干旱特征变化明显,干旱频次、历时和烈度呈上升趋势,半湿润、半干旱区干旱形势逐渐严峻。气象干旱时空变化显著,年际性、季节性PDSI均呈下降趋势,气象干旱总体呈加重趋势,集中在半湿润、半干旱区(青海东南部、陕甘宁、山西、内蒙古北部及黑龙江北部区域),部分湿润区(四川中部、重庆、湖北及云贵地区)气象干旱加重趋势同样显著。     

多源蒸散发数据融合及其在干旱监测中的应用

目前,蒸散发和干旱相关的研究不全面,对蒸散发在干旱形成发展过程中的作用机理不明确,对蒸散发在干旱监测中的价值没有客观的认识。为此,利用地面通量观测数据对3种蒸散发数据(GLEAM, GLDAS, SSEBop)进行了精度评估,在此基础上进行数据融合,进而根据4种干旱指数(SPI, RDI, ESI, SMI)分析了我国近年来干湿变化特征及各指数在典型干旱事件监测中的特点。结果表明:①与单一数据产品相比,融合数据减小了与实测数据间的偏差,提高了可靠性;②2001～2015年,东北平原西北部、内蒙古北部、华北平原、云贵高原、青藏高原大部分地区以及塔里木盆地中部有显著变干趋势,而西北及东北地区的主要山脉沿线地区呈现变湿趋势;③1个月尺度的SPI、RDI指数能较好地反映干旱事件的开始与结束,但对干旱持续性表征较差,ESI和SMI的变化滞后于SPI与RDI,能较好地反映干旱程度和持续性。     

干旱灾害对21世纪初我国农业发展的影响探讨

新中国成立以来，我国旱灾具有如下特点：(1)受旱面积和旱灾损失量增加的趋势；(2)干旱发生区域有扩大的趋势；(3)旱灾影响范围有从农村向城市蔓延的趋势；(4)干旱导致生态环境进一步恶化、目前中国很可能进入一个新的百年尺度的干旱期，干旱发生的频率和强度可能增大、预计21世纪初我国农业缺水问题将更加突出，种植业风险进一步加大，单位面积上的粮食生产负担进一步加重。     

基于Copula函数的新型综合干旱指数构建与应用

干旱指数是研究干旱的重要工具,构建综合干旱指数是目前干旱监测、风险评估的前沿和趋势。本文基于阿基米德Copula函数,联合降雨(气象)、径流(水文)两种要素,构建了一种能够综合表征气象干旱和水文干旱的新型综合干旱指数MSDI_p,并用其表征渭河流域的干旱演变特征,且进一步对其背后的驱动力进行了探究。结果表明:(1)MSDI_p指数既能像标准化降水指数(SPI)一样敏锐地捕捉干旱的发生,也能像标准化径流指数(SRI)一样很好地刻画干旱的持续时间和结束,同时具备气象和水文两种干旱指数表征不同类型干旱的优势,能综合表征干旱演变特征;(2)受气候变化和人类活动影响,渭河流域过去50余年综合干旱呈显著增强趋势;(3)渭河流域综合干旱指数序列存在变异点(1994年),且未来流域干旱情势有加剧趋势;(4)太阳黑子和大气环流异常因子等对渭河流域综合干旱的发生有较大影响,其中太阳黑子活动的影响最强。且除直接影响外,太阳黑子还能通过影响大气环流异常因子进而对综合干旱的发生造成间接影响。     

安徽省季节干旱时空特征及对大气环流的响应

【目的】在全球变暖的背景下,干旱事件发生更为频繁、剧烈,研究安徽省季节干旱特征及大气环流遥相关关系,可为安徽省旱灾防治工作提供指导。【方法】以标准化降水指数(SPI)为干旱指标,采用Sen斜率估计Mann—Kendall趋势检验等方法分析安徽省各季节降水趋势和干旱时空特征,并通过交叉小波变换(XWT)和小波相干变换(WTC)探究各地区季节干旱与大气环流的相关关系。【结果】结果显示：在1960—2021年间,春季和秋季降水量减少,干旱站次比增大。夏季和冬季降水量增大,干旱站次比减少;春季和夏季干旱频率在淮北平原最高,干旱强度在大别山区最大。秋季干旱频率在皖南山区最高,干旱强度在江淮丘陵最大。冬季干旱频率在大别山区最高,干旱强度在皖南山区最大;南方涛动指数(SOI)与皖中和皖南地区春季SPI、北大西洋振荡(NAO)与皖中和皖南地区夏季SPI以及皖南地区冬季SPI、太平洋北美振荡(PNA)与皖中和皖南地区秋季SPI、北极涛动指数(AO)与皖北和皖中地区冬季SPI在不同时间尺度的共振周期上具有较好的相关关系。【结论】春季和秋季有变干趋势,夏季和冬季有变湿趋势。安徽省平原和丘陵地区干旱频率较大,...     

辽西北地区干旱时空变化特征分析

利用辽西北地区14个气象站与水文站1971年-2010年的基础数据,得到降水量距平值、连续无雨日数、河道来水量距平值和相对湿润度,并以这四项指标为基础,利用可变模糊评价法得到辽西北地区综合干旱级别特征值,再结合线性倾向估计法、Mann-Kendall趋势检验与反距离权重法对辽西北地区的气象、水文综合干旱时空分布特征进行分析。结果表明:辽西北整体旱情呈显著加重趋势,1971年-1980年以轻度干旱为主,旱情较严重的时期为20世纪80年代后,1981年-1990年干旱程度最为严重,1980年-2010年是重度干旱高发期,但特大干旱少有发生;辽西北东北部和西南部地区旱情较为严重,且随时间变化呈现出加重趋势,而中部地区干旱较轻,因此抗旱减灾的重点应集中在该区的东北部和西南部地区。     

基于SPI指数的云南省干旱时空特征分析

干旱是云南省主要的自然灾害之一，为全面了解云南省气象干旱的时空演变特征，基于云南省104个气象站点1959～2018年逐月降雨量资料，计算标准化降水指数SPI,分析云南省干旱的时空变化特征。结果表明：(1)云南省不同尺度的SPI值随时间尺度的增加，波动逐渐减小，且呈现出一定的周期性变化特征。(2)近60 a以来，云南省每年都会有地区发生干旱，大部分以轻旱、中旱为主，但重旱、特旱发生的比例也在增加；干旱强度和范围均呈缓慢上升趋势，且干旱的范围越大，干旱强度越强。(3)夏、秋季节干旱强度与干旱范围均呈上升趋势，春、冬季节呈下降趋势。(4)近年来，滇东南、滇西南地区成为云南省干旱的高发区。