基于SPEI的黑龙江省干旱和地形因子关系分析

准确评估与监测干旱的发生发展是防旱减灾的关键,地形因子对旱灾风险的准确评价及灾情的客观评估至关重要。以黑龙江省为研究对象,采用标准化降水蒸散指数,利用GIS空间分析方法和统计分析方法,对比分析2000—2018年多年平均状态下年尺度和季节尺度的干旱时空特征,探讨干旱和地形因子的关系,从而揭示黑龙江省干旱的地形分异特征。研究表明：1)在时间上,干旱具有明显的年和季节特征,秋季>年>夏季>春季>冬季;在空间上,主要表现为东—西干湿反向分布模式。2)在年尺度下,干旱与海拔高度、地形起伏度和坡度呈负相关,而与坡向呈正相关;在季节尺度下,干旱与地形因子的关系具有明显季节差异特征。     

基于SPEI的西南喀斯特核心分布区干旱时空格局分析

干旱导致生态系统和社会经济受损,揭示干旱的时空格局对抗旱防灾、维持生态系统健康等具有重要意义。基于1902—2018年标准化降水蒸散指数(SPEI)数据集,运用Mann-Kendall突变检验、趋势分析法和经验正交函数(EOF)分解等方法研究了西南喀斯特核心分布区干旱的时空演变规律。结果表明：时间变化上,年际和季节尺度SPEI均呈不显著下降趋势,无显著突变点;空间趋势上,年际和季节SPEI以下降趋势为主,云贵高原和广西西北部地区干旱化趋势显著;年际和季节尺度上EOF分解得到的前3个特征向量累积方差贡献率达到75%以上,主要空间模态表现为全区一致分布、东西反向分布和南北反向分布特征,其对应的时间系数在年际和季节尺度上变化趋势具有差异性。综上所述,基于SPEI揭示了西南喀斯特核心分布区干旱的时空变化特征,明确了干旱的空间分布格局,研究结果可为该区干旱预警及生态系统安全提供科学依据。     

基于SPEI指数的重庆干旱特征分析与预测模型构建

对重庆9个站点不同尺度下的SPEI指数进行计算,以此为基础分析了重庆干旱时空分布规律。基于径向基神经网络模型（radial basis function,RBF）,采用遗传算法（genetic algorithm,GA）改进的麻雀搜索算法（sparrow search algorithm,SSA）对RBF模型进行优化,得出GA-SSA-RBF模型,与5种传统算法优化的RBF模型和3种传统模型进行比较,统一预测区域干旱,结果表明：重庆全区干旱均呈现逐年加剧趋势,全区轻旱的发生频率较高,为12.7%～16.3%;GA-SSA-RBF模型在所有模型中的精度最高,其在3种尺度SPEI指数模拟下的GPI分别为0.667、0.689和0.712,因此GA-SSA-RBF模型可用于预测重庆干旱。     

基于SPEI的安徽省干旱时空变化特征分析

安徽省降水时空分布不均,可利用水资源量较少,干旱灾害频发,为此,对安徽省近59年的干旱时空变化特征进行分析,降低干旱灾害对区域的影响。选用研究区内1960—2018年的降水与气温数据,利用标准化降水蒸散发指数(SPEI)结合干旱站次比、干旱频率等方法对全省59年干旱时空变化进行分析。研究发现：时间上,1960—2018年干旱整体呈小幅度下降趋势,春季、夏季与秋季季节性干旱无明显趋势性变化,冬季减弱趋势显著;空间上,安徽省境内的干旱发生以轻旱与中旱为主,淮河以北地区轻旱与特旱发生频率较高,淮河以南地区中旱与重旱发生频率较高,滁州市地区年际干旱减弱趋势显著,区域内季节性干旱趋势显著。SPEI指数在安徽省干旱分析研究中具有较好的适应性。     

基于MODIS和CLDAS的综合干旱监测模型研究

传统的干旱监测指数主要考虑单一影响因子,往往无法全面综合反映干旱状况.基于MODIS数据和CLDAS数据,选取多个影响因子和能够直接反映干旱程度的干旱指数作为自变量,以综合气象干旱指数(CI)为因变量,通过梯度提升机(GBM)机器学习算法建立日尺度综合干旱监测模型,并以2015—2018年华北地区干旱为例进行了研究.结果表明模型监测结果与站点CI计算值具有显著的相关性,训练集和测试集决定系数分别达到0.945和0.655,均方根误差(RMSE)分别为0.033和0.082,综合干旱监测模型具有较高的精度.且模型监测与CI监测各月等级一致率均在65%以上,并与标准化降水蒸散指数(SPEI)和土壤相对湿度(RSM)相关系数分别为0.68和0.60,能较好地反映气象干旱和农业干旱状况.典型干旱情况监测表明,综合干旱监测模型综合考虑多种干旱影响因素,能较准确地识别出干旱的发生,表征综合干旱发生状况.     

中国南方高度城市化地区气象干旱时空演变规律分析——以深圳市为例

在变化环境下,中国南方湿润地区干旱事件呈多发趋势。以高度城市化的深圳市为例,选取10个气象代表站(1965—2010年)逐日降雨数据计算不同时间尺度的标准化降水指数(Standard Precipitation Index,SPI),采用M-K趋势分析法及小波分析法分析深圳市干旱变化趋势及周期以辨识其干湿时空变化特征;采用随机森林算法定量分析混合ENSO指数(Multivariate ENSO Index,MEI)、太平洋年代际振荡指数(Pacific Decadal Oscillation,PDO)、太阳黑子等7个影响因子对深圳市干湿变化的影响程度。结果表明:深圳市的气象干旱多发于1月份,于1—3月呈干旱趋势,8—10月则呈湿润趋势;12个月尺度的SPI序列变化周期集中在2.0~6.5 a;城市中心区为近年干旱主要发生地区,其干旱趋势明显;ENSO现象及PDO是影响深圳市干湿变化的主要影响因素。     

基于模糊综合干旱指数的黄河源区作物生长季干旱时空分布分析

依据黄河源区28个气象站点的逐月气象资料,运用模糊综合法建立了源区综合干旱指数,从而较为全面地分析了黄河上游源区作物生长季干旱时空分布特征.结果表明:黄河源区大部分地区轻中干旱发生频繁,且发生频率高于重特干旱.流域内春旱最为严重,夏秋干旱次之.生长季重特干旱在西部高海拔寒冷地区发生频率低,在半牧业半农业地区发生频率相对较高.1960-2013黄河上游源区干旱主要经历了4个时期,主振荡周期为28a.黄河源区干湿突变年为1982年和2000年.结合历史实情,基于模糊综合法建立的综合干旱指数,监测结果与历史实情吻合,适宜用于黄河源区干旱监测,能够较科学地反映源区干旱情形.     

基于SPEI的河南省冬小麦生育期干旱时空特征分析

利用河南省24个地面气象站1961—2009年逐日降水和气温资料计算SPEI(标准化降水蒸散指数),并按照SPEI的标准界值将干旱强度划分为轻度干旱、中度干旱和极端干旱.根据河南省冬小麦的生长特点将小麦生育期划分为生育前期、分蘖期和返青-抽穗-成熟期.采用Meteoinfo软件、Morlet小波分析方法、线性回归研究不同生育期干旱变化趋势、覆盖范围、发生频率、周期及空间分布,结果表明,冬小麦各个生育阶段均出现过不同程度的干旱,只是不同地区、不同年份发生的频率和强度不同,但各阶段均存在着轻度干旱发生的概率最大,而极端干旱发生的概率最小的特点.驻马店地区在各阶段发生干旱的概率都较大.对河南省冬小麦全生育期的SPEI分析表明,全生育期干旱出现概率的极值中心有显著的10 a左右的周期变化特征,近年来干旱指数呈逐渐增大的趋势.     

近49年来河北省干旱时空变化特征研究

基于河北省及邻近地区73个气象站1961—2009年逐季、年降水资料,应用降水Z指数、经验正交函数分解、小波分析等方法分析了河北省干旱的时空变化特征.结果表明:近49年来河北省年、各季的干旱空间分布特征,最常见的是全省一致的干旱(雨涝)型,其次是南涝(旱)北旱(涝)的南北相反分布型;小波分析方法得出年、各季干旱的出现不仅存在明显的年代际尺度变化,而且年际变化也显著;河北省年干旱指数呈下降趋势,1979年后,年干旱指数发生突变,该区域进入干旱期.     

基于AWTP的河南省干旱演变特征分析

干旱形成过程复杂,监测、评价困难,合适的评价指标的选取对科学评估干旱演变规律、准确预测干旱发展趋势具有重要意义。根据河南省的干旱现状,选取降水平均等待时间指数(AWTP)作为评价指数,利用17个代表站点1961—2012年的逐日降水资料系统地分析了河南省干旱的时空演变特征。分析结果表明:时间上,近52年来河南省干旱呈现平稳加重趋势(2.03 d/10 a),其中,1973年、1995年、1999年、2010年、2011年的影响范围较大;同时,干旱具有28 a左右的周期性变化特征。空间上,干旱程度具有豫北豫东豫中豫西豫南的区域分布特征,豫北、豫东、豫中西部和豫南西部干旱加重趋势显著,其他地区干旱发展趋势平缓。研究结果可为河南省抗旱减灾提供科学依据。     

1988—2017年河北省干旱时空变化特征分析

为研究河北省多年来的干旱发生情况,利用1988—2017年30年间河北省20个地市的逐月降水资料,以降水距平百分率作为干旱等级的评价指标,研究河北省降水的年际、季节变化特征以及年尺度、季尺度、空间尺度上的干旱特征。结果表明:①河北省降水年际变化呈现上升趋势,春季、秋季、冬季的降水均呈增加趋势,夏季降水呈减少趋势;②秋季降水呈显著增加趋势;③1988—2017年间有7 a发生不同程度的干旱,发生干旱的平均频率为23%;④冬季发生干旱的频率最高,发生重大干旱的可能性也最大;⑤20个地市中,青龙地区最易发生干旱。该研究结果可为河北省的干旱监测、干旱评估、干旱预警和抗旱减灾提供理论依据。     

土壤湿度的空间变异特征及尺度效应分析

基于遥感信息分析了土壤湿度的空间变异及尺度效应问题.利用多尺度遥感数据获得了归一化植被指数和地表温度,并基于此参数提取了干旱/半干旱地区的土壤湿度指数;基于分形理论,利用表面积计算方法,通过计算一系列不同尺度窗口像元的曲面面积,研究了三维曲面面积随尺度变化的规律,即定量描述了不同尺度遥感图像提取的土壤湿度指数值的变化特性,随着尺度的增加,驻点像元数减少,说明其空间异质性降低;并利用半变差函数研究了不同空间分辨率下土壤湿度的异质性特征.结果表明:空间分辨率越大,其整体空间异质性程度越小,与实际情况相符,说明利用分形几何学和地统计学方法分析土壤湿度指数的空间异质性特征是可行的.通过该研究可以有效地确定土壤湿度遥感监测的尺度,更好地了解区域尺度的土壤干旱程度及水资源情况.     

基于SPEI的潮白河流域气象干旱时空特征分析

在全球变暖加剧的背景下,区域干旱情况愈发严重.潮白河流域作为密云水库的重要集水区,对其干旱特征研究具有重要的现实意义.基于中国区域地面气象要素驱动数据集,提取潮白河流域1979—2018年的气象数据,计算不同时间尺度的标准化蒸散发指数(SPEI)值,分析潮白河流域气象干旱时间和空间上的变化特征.结果表明:①1979—2...     

地理学视角的农业干旱研究进展

农业干旱因其持续时间长、影响范围大、造成灾损大等特点,一直是学术界研究的热点。对于农业干旱,可以从地理学角度的综合性、系统性、时空差异性等方面,沿着"格局—过程—机制"来深入认识:从地理学视角,农业干旱的根本原因是气象干旱,同时与水文、社会经济干旱相互联系;从农业干旱时空分布特征看,农业干旱研究选择多种监测数据源、借助恰当的监测模型或者分析方法,构建相应的农业干旱监测指数,推演和预测农业干旱的时间和空间演化过程;从农业干旱驱动机制上分析,首先筛选形成农业干旱的关键因子,其次探究农业干旱和各关键因子的作用机制,明晰农业干旱的驱动机制;从灾害系统的角度出发,探索农业干旱灾害演化过程,研究农业干旱灾害风险。     

基于SPEI指数的河北省多尺度旱涝特征分析

为减少自然灾害对河北省发展的不利影响,基于1990—2018年间河北省22个气象站点的逐日气象数据,和Penman-Monteith模型,利用SPEI指数,并运用Mann-Kendal突变检验、线性倾向率等方法,分析在不同时间尺度下河北省1990—2018年旱涝时空分布与演变规律.结果表明:①1990—2018年,河北...     

长白山地区夏季旱涝时空分布规律研究

根据帕默尔旱度模式和刘巍巍等人修正的帕默尔旱度模式,以长白山地区20个气象站历年气温和降水资料建立长白山地区的旱涝指数模式,计算了能够反映长白山地区干湿变化的20个气象站1960-2005年夏季（6—8月）逐月水分距平指数,并应用经验正交函数展开方法分析了长白山地区夏季旱涝时空分布规律．结果表明：长白山地区夏季旱涝存在全区一致型、东北一西南反相型和西南、北、东部与中部反相型3种分布类型,其中全区一致干旱或一致雨涝是长白山地区夏季旱涝的最主要特征．     

黑河流域气象农业综合干旱指数构建及时空特征分析

为更全面地对干旱进行风险评估和决策,以黑河流域为研究区,利用熵权法联合气象干旱指数(标准化降水蒸散指数)和农业干旱指数(标准化土壤湿度指数),构建气象农业综合干旱指数,采用线性趋势、Kendall秩次相关检验法、小波分析及反距离权重插值法分析黑河流域的干旱时空变化特征。结果表明:黑河流域21世纪初10 a的旱情最轻;流域存在21 a与33 a的长振荡周期、9～14 a的中振荡周期及2～6 a的短振荡周期;中、上游旱情呈减缓趋势,下游旱情呈加重趋势;中、上游轻中旱的发生频率高于下游,下游重特旱的发生频率高于中、上游;历史旱情验证表明,气象农业综合干旱指数的验证效果优于标准化降水蒸散指数和标准化土壤湿度指数,说明基于熵权法的气象农业综合干旱指数是一种有效的干旱监测指数。此研究结果可为黑河流域的防旱抗旱及水资源可持续利用提供科学指导。     

NOAA/AVHRR资料在黑龙江省干旱监测中的应用研究

乒用卫星遥感技术监测土壤水分和干旱具有其它监测手段不可替代的优势,基于在无植被覆盖和有植被覆盖的情况下使用的监测方法不同,本文介绍了在有植被覆盖的情况下,使用距平植被指数法,利用NOAA／AVHRR资料,生成全省植被指数相对距平图,用于2000年夏季黑龙江省的特大干旱监测,数据表明,与实际受旱面积基本一致,为抗旱减灾提供了科学依据．     

基于综合干旱指数的渭河流域干旱时空分析

以渭河流域为研究对象,选取1961~2010年为研究期,基于21个气象站和5个水文站的月降雨、径流及蒸发等资料,综合考虑气象干旱指数(降水距平百分率、标准化降水指数和修正Palmer指数)和水文干旱指数(河道来水量距平百分率),构建了综合干旱指数CDI,采用模糊综合评价法计算得出分区长系列CDI指数,并与PDSI指数和河道来水量距平百分率指数的结果进行对比,验证综合指数的可靠性,基于综合干旱指数分析了渭河流域近50年的干旱时空变化.结果表明:渭河中游、泾河流域、渭河上游、渭河下游、北洛河流域干旱逐渐变轻;20世纪90年代干旱程度迅速加重,最严重的情况出现在1986、1995和1997年;流域各分区干旱主要集中在春、秋两季,4月和11月变干趋势显著.研究成果可为渭河流域极端干旱事件的预防提供一定的参考,也可以应用到其他流域的干旱评价之中.     

滇中城市群耕地时空变化分析方法

基于1986、1995、2000年三期TM遥感影像和2009年全国第二次土地调查数据,以滇中城市群耕地为研究对象,探讨城市群尺度耕地时空变化分析方法.研究表明:分析结果与实际一致,所选取的分析方法能够充分发挥各自作用,尤其在表征不同时段耕地变化特征上.分布指数、土地利用动态度模型、地学信息图谱和景观格局指数多种方法可以优势互补,相互验证,既能说明耕地数量的变化,又能揭示变化的空间布局和变化机理,说明分析方法具有可行性.该研究可为城市群尺度,尤其是类似高原山区耕地景观格局的时空变化特征定量分析提供借鉴和参考.