基于SPEI的辽宁省气象干旱特征及驱动因素分析

基于1970—2020年辽宁省19个气象站点逐日气象数据,计算月、季、年尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI)变化情况,分析了辽宁省1970—2020年气象干旱时空演变特征及其驱动因素。结果表明: 1970—2020年辽宁省SPEI在月、季、年3种尺度上均具有明显的周期性变化规律,干旱事件交替出现,总体向湿润化方向发展,其中1974年、1975年和2010年为突变年;空间上SPEI分布区域性明显,辽西、辽南、辽北干旱发生频率较高,中部地区干旱发生频率最小,辽宁省全年大部分地区有轻旱情况存在,而特旱情况仅发生在清原、彰武地区;年尺度及季尺度与SPEI相关性最强的均为降水量,潜在蒸散量次之,ENSO冷暖事件对辽宁省干旱情况有一定影响且暖事件影响更明显。     

一种新的干旱预测指标在贵州旱情评价中的应用

为了分析适用于贵州省的干旱判别指标,对月尺度、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进行比较分析。1951~2010年60 a的气象资料和1984~1989年连旱期间资料的分析结果表明：降水系列的分布越均匀,SPI与Deciles的相关关系越好;由于季尺度的RDIst考虑了蒸发因素对干旱的作用,对实际情况的反映最好,优于在我国广泛使用的SPI指标;Deciles对降水的敏感度高,月尺度和季尺度的Deciles指标不适合在贵州地区应用;年尺度的Deciles则最能反映干旱过程在历史系列中的严重程度。     

近55年以来漳卫河流域干旱演变特征

以漳卫河流域11个气象基准站1957年-2011年降水日值资料为基础,基于标准化降水指数选取干旱发生频次、干旱影响范围、干旱强度与历时、干旱重心等指标,分析了流域降水突变前后气象干旱演变特征。结果表明:流域降水在1976年发生突变,降水突变前后,年尺度干旱发生频次和影响范围显著增加,分别由20%、23.2%增加到40%、34.1%;在季尺度上,春旱发生频次和影响范围均有较大程度减少,夏旱和秋旱的发生频次和影响范围有所增大,冬旱的发生频次和影响范围分别有小幅度的增大和减少;年尺度和季尺度干旱的平均干旱历时和强度增加显著,而月尺度干旱的干旱历时和强度略有下降;流域干旱重心在降水突变前后未发生明显的变化。     

近55年以来漳卫河流域干旱演变特征分析

以漳卫河流域11个气象基准站1957-2011年降水日值资料为基础,基于标准化降水指数选取干旱发生频次、干旱影响范围、干旱强度与历时、干旱重心等指标,分析了流域降水突变前后气象干旱演变特征。结果表明：流域降水在1976年发生突变,降水突变前后,年尺度干旱发生频次和影响范围显著增加,分别由20%、23.2%增加到40%、34.1%;在季尺度上,春旱发生频次和影响范围均有较大程度减少,夏旱和秋旱的发生频次和影响范围有所增大,冬旱的发生频次和影响范围分别有小幅度的增大和减少;年尺度和季尺度干旱的平均干旱历时和强度增加显著,而月尺度干旱的干旱历时和强度略有下降;流域干旱重心在降水突变前后未发生明显的变化。     

中国南北过渡带干旱时空变化

为识别中国南北过渡带的干旱状况,利用研究区内1960-2015年32个气象站逐月降水量和月平均气温等资料,计算每个站点的逐月综合气象干旱指数CI,并利用累积距平法等分析中国南北过渡带干旱变化情况。结果表明:就时间变化而言,干旱强度、干旱历时以及不同等级的干旱发生频率随时间均呈上升趋势,并且,轻旱在所有等级干旱中占比最重,为55.6%;就季节变化而言,干旱的发生具有季节性规律,春旱的强度最大,且历时较长,夏旱最易发生,秋旱的发生频率总体呈现出先增大后减小的趋势,在20世纪90年代达到最大值,冬旱的历时值最短;就空间变化而言,研究区内北部相对干旱,南部相对湿润,武都地区和研究区内的河南地区最为干旱,甘肃南部反而是整个研究区最湿润的地区。     

4种气象干旱指数在新疆的适用性分析

在研究干旱问题时,由于研究的区域不同,其气候条件、致旱原因也不同,因此,并不能简单地采取某一种干旱指数来评定区域的旱情,必须总结该区域各指数的适用性,才能得到最适合该区域干旱研究的干旱指数。将新疆62个气象站点划分为12个分区,先将K干旱指数、干旱侦测指数(RDI)、标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI)等4种干旱指数的阈值进行本地化修正,再利用春、夏、秋3季最长连续无雨日数评价的干旱等级分别与各干旱指数的评价等级进行吻合度分析,最后利用年尺度的土壤湿度分别与各年尺度的干旱指数进行相关性分析。结果表明:(1)在春、夏、秋3季,K指数适用于东疆和南疆平原盆地地区的春旱与秋旱的监测,以及吐鄯托盆地的夏旱监测;RDI指数适用于北疆东部和北部3季的旱情监测、北疆沿天山一带和天山山区的春旱监测;SPI指数适用于天山和南疆西部山区的夏旱监测;SPEI指数适用于北疆西部和南疆西部山区的春旱监测,以及东疆、南疆、北疆西部和北疆沿天山一带的夏旱监测,北疆西部及北疆沿天山一带的秋旱监测。(2)在年尺度适用性上,K指数适用于北疆地区、南疆西部以及阿克苏地区;RDI指数适用于整个北疆地区;SPI指数适用于北疆沿天山一带、北疆西部、阿克苏地区以及南疆西部;SPEI指数适用于北疆沿天山一带、北疆西部和南疆西部山区。     

基于SPEI的三江平原干旱时空分布特征分析

干旱监测指标是人们监测旱涝变化情况的重要参数,可为灾害预警、影响评估、应急管理及决策提供依据。基于1961—2014年的月降水量和月平均气温时间序列分别计算不同时间尺度(1月、3月、12月尺度)的SPEI值,在此基础上分析不同年、季节和月份干旱强度和干旱站次比的变化特征以及干旱发生频次的空间分布特征。结果表明:三江平原干旱强度及干旱发生范围总体呈略微上升趋势,夏季干旱强度最大,秋季干旱发生范围最广;空间尺度上,中旱及以上强度干旱发生频次较高的区域主要集中于鹤岗、富锦、佳木斯、萝北、集贤等地,呈从东南向西北增加的特点;三江平原的干旱情况在不同年代呈波动态势,1970年代和2000年代为干旱最严重的年代纪。     

海河流域干旱时空演变及其与气候因子的关系EI北大核心CSCD

以标准化降水蒸散指数(SPEI)作为干旱反映指标,运用Mann-Kendall趋势检验法分析海河流域及站点的干旱变化情况,采用经验正交函数分析法解析海河流域干旱分布的主要模态,并通过交叉小波变换和皮尔逊相关分析探究年尺度、季尺度、月尺度下太阳黑子及大尺度环流因子与海河流域干旱的相关关系。结果表明:1960—2017年海河流域SPEI在年尺度、季尺度、月尺度下分别以每10 a下降0.16、0.015和0.004的速率向干旱化发展;海河流域干旱分布第一模态为全域统一分布型,第二模态为南—北反向分布型,反映了纬度对干旱分布的影响;大气环流因子中的Ni o3.4与海河流域干旱有较强的相关关系(年、季尺度下为负相关,月尺度下为正相关),而太阳黑子与海河流域干旱呈明显负相关,并对海河流域干旱事件有着深远影响。     

基于不同时间尺度的贵州沿河县干旱风险分析及评估研究

2022年,长江流域发生较为严重的大范围干旱。根据长系列降水历史资料,以位于长江流域的贵州沿河县作为分析研究对象,结合贵州省现有干旱标准及正态信息扩散原理,对沿河县2022年不同时间尺度下的干旱程度进行定性和定量分析,并对沿河县三季度、四季度、8—10月及全年各等级干旱进行风险分析。分析表明,从季尺度来看,沿河县2022年发生中旱及以上标准的有三季度、四季度、8—10月,其中8—10月达到重旱标准,重现期为95 a;从年尺度来看,沿河县2022年干旱为中旱,重现期为32 a。     

不同干旱指数在唐山地区旱情评价中的应用

基于唐山地区1957—2011年的气象资料,比较分析标准化降水指数（S SPI）、标准化降水蒸散发指数（S SPEI）和帕默尔水文干旱指数（P PHDI）3种不同干旱指数的相关性,并评价了各个指数在唐山地区连旱期间的适用性。结果表明：各时间尺度（年、季、月）的S SPI和S SPEI均显著相关;P PHDI与年尺度的S SPI和S SPEI均显著相关。P PHDI对长期干旱判断效果明显优于短期干旱。年尺度S SPEI和S SPI对干旱事件识别效果比较接近,二者对长期干旱判断偏涝,对短期干旱判断效果明显优于P PHDI。在气温偏低的年份,季尺度的S SPI能很好地反映旱情的严重程度,在气候变暖的背景下,季尺度S SPEI比S SPI更能准确地判断和评价旱情。     

标准化降水指数与有效干旱指数在新疆干旱监测中的应用

基于干旱监测理论,根据新疆测站1961—2010年逐日降水资料,对比分析了基于不同时间尺度(1、3、6、9、12、24个月)标准化降水指标(SPI)与有效干旱指数(EDI)对干旱监测的有效性与实用性。结果表明:不论针对短期干旱还是长期干旱,EDI监测能力均明显优于SPI。短时间尺度的SPI受短时间降水影响较大,能反映短时间新疆地区的干旱变化特征;随时间尺度的增加,SPI对短时间降水的响应能力较差,但仍可反映长时间序列下明显的干旱变化趋势。与SPI相比,EDI能够很好地反映出短期干旱和当时降水量的影响;同时能够随时间迁移,给每日降水量分配以不同权重,考虑前期降水量对当前干湿状况的影响。相关研究结果可为湿润区及其他气候区洪旱灾害监测提供重要理论依据。     

四川省典型干旱事件时空特征分析

基于1992—2022年四川省降雨数据,采用月尺度标准化降水指数（SPI）,分析近20年四川省典型干旱事件时空特征。结果表明：(1)2001年、2006年、2011年等年份发生了严重干旱,其中2001年4月、5月和2011年7月特旱面积最大,2001年5月、2006年8月和2022年7月整体干旱最严重;(2)2006年和2016年以中旱为主,2011年8月和2022年6—8月则是重旱和中旱;(3)2001年和2022年干旱几乎覆盖全省区域,2006年、2011年和2016年干旱多发生在西部、南部和东北部。受全球气候变暖和城市化进程加快引起得更加显著的热岛效应的影响,未来四川省干旱灾害可能会更加严重,应当加强旱灾防御研究。     

基于水文模型的滦河流域综合干旱指数研究

土壤墒情是判定流域干旱的一个重要指标,其测定具有片面性且无法预测,而水文模型可有效模拟整个流域的土壤含水量。以滦河滦县水文站以上流域作为研究区域,基于垂向混合产流模型模拟流域土壤含水量,构建土壤相对湿润度干旱指数,并运用主成分分析法将土壤相对湿润度、降水距平百分数以及相对湿润度3种干旱指数进行综合,构建综合干旱指数,定量评估研究流域不同时间尺度(年、月、季尺度)发生干旱的频率。结果表明,综合干旱指数可用于滦河流域的干旱评估,与已发生的干旱事件具有较好的吻合度;1960—1989年滦河流域发生连续3月特旱的频率最大、为18.23%,发生连续5月中旱的频率最高、为17.26%,发生连续7月轻旱的情况较多、为9.24%;滦河流域冬季发生干旱的频率最高、为37.8%,夏季发生干旱频率较低、为22.6%,冬季发生重旱和中旱的频率较高、分别为6.0%和11.3%,春季发生特旱的频率最大、为3.5%,夏季出现轻旱的频次最高、为18.1%,研究成果对滦河地区干旱预测预警具有重要的参考价值。     

基于SPI和SPEI的淮河中上游流域气象干旱时空分布特征对比研究

基于淮河流域1960-2017年逐月降水、气温资料,采用SPI、SPEI等干旱指数和线性趋势法、Mann-Kendall、小波分析等数学统计方法对年和四季气象干旱的趋势性、周期性及干旱频次进行时空分布特征的对比研究。结果表明:流域年、夏冬两季两种干旱指数呈微弱增加趋势,SPEI较SPI上升幅度略大,春秋两季均呈微弱减少趋势,SPEI较SPI下降幅度略大;研究时段内同一区域的两种干旱指数反映的干湿变化周期性基本一致;年尺度淮河以北SPEI显示中旱频次较多而SPI显示轻旱频次较多,其他时间尺度南北区域接近一致;两种干旱指数的空间变化趋势除夏季较为一致外,年、春秋两季在同一区域上SPEI显示的干旱化趋势较SPI略强,冬季SPI显示绝大部分区域呈湿润化趋势而SPEI呈干旱化趋势;两种指数在空间分布上存在一定程度的差异性,四季SPEI显示的干旱频次普遍比SPI统计的干旱频次高。研究结果对于干旱客观性评估和水旱灾害防治管理具有重要参考价值。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于Z指数的芦溪县干旱特征分析

根据江西省芦溪县1958~2013年逐月和逐年的降雨资料计算出Z干旱指数,并根据Z指数将干旱强度划分为7个等级,分析该地区的干旱特征.结果表明:芦溪县近56年来Z指数呈上升趋势,总体偏涝趋势且具有较明显连旱年的特征;从季节尺度长期变化特征来看,夏季发生干旱的频率最高,占32.1%,春季呈现偏旱发展的趋势,夏秋冬三季均表现出偏涝发展的态势,尤其夏季Z指数上升趋势较为显著;从干旱趋势突变分析结果可知,突变年份有1961、1963、1967、1969和1971年,1965年后只存在偏涝方向的发展趋势且在1997~2007年和2010年以及2012年达到显著性水平.     

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。