黔西南地区旱涝态势变化规律分析

为探明黔西南地区旱涝态势的变化规律,以黔西南地区望谟县为例,基于标准化降水指数,结合概率统计、趋势拟合、小波分析等方法分析了望谟县1959~2013年的旱涝强度、频率、年代际变化、季节性变化以及周期性变化。结果表明,望谟县发生极端旱涝事件的概率较大,1960s~2010s时间序列内均有水文极端事件发生,尤其是2000年以后,旱涝极端事件的振幅较以往呈现增大趋势,未来几年望谟县可能还会遭受极端干旱事件;旱涝态势年代际变化存在3个主要变化阶段,即1960s~1970s旱涝态势明显转变,1970年以后保持规律的旱涝交替,2000年以后呈现旱涝不平衡的状态,干旱态势占主导;春季和秋季呈现向干旱发展的趋势,夏季和冬季无明显变化;标准化降水指数存在以21~22年为主周期的变化规律。     

澜沧江流域干旱气候变化特征及影响因素分析

基于澜沧江流域10个气象站1961～2010年逐日气象资料,利用Penman-Monteith模型计算了年、月湿润指数,并对其进行了标准化,统计了极端干旱事件发生的频率,进而采用Mann-Kendall趋势检验方法分析了澜沧江流域干旱气候变化特征及其影响因素。结果表明,从上游向中下游多年平均湿润指数逐渐增加,上游和中游的湿润指数呈增加趋势、下游呈下降趋势;自20世纪60年代至今,澜沧江流域经历了相对冷干-冷湿-冷干-暖湿-暖干五个阶段,暖干化趋势较为明显,其中冬季和春季为暖干化趋势最明显的季节;年降水量、湿润指数均在波动中呈下降趋势,气温和潜在蒸发量呈明显增加趋势,年降水量、湿润指数、气温和潜在蒸发量的变化倾向率分别为2.095mm/(10a)、0.006/(10a)、0.276℃/(10a)、6.231mm/(10a);澜沧江流域极端干旱事件频率在波动中呈减少趋势,下游呈上升趋势(上升速率为0.010 3次/a),20世纪60年代和21世纪初为澜沧江流域极端干旱事件频发的年代;降水量和日照时数为影响澜沧江流域极端干旱事件的主要气象要素。     

东江流域参考蒸散量及湿润指数变化特征研究

探明东江流域参考蒸散量时空变化特征、分析东江流域湿润指数变化特点,可为东江流域科学制定作物灌溉制度、提高水资源利用效率提供依据。选取东江流域4个代表性站点1952~2013年的气象数据,利用彭曼公式计算参考蒸散量,利用湿润指数公式计算湿润指数,分析了东江流域参考蒸散量和湿润指数时空变化特征。结果表明,东江流域多年平均蒸散量为3.05~3.76mm/d,平均参考蒸散量为3.45mm/d,且呈现出由北向南逐渐增大的特点;东江流域平均湿润指数为1.48,最大变幅为1959年时增长103%,且4个站点湿润指数在1992~2013年整体呈上升趋势,1952~1970年流域总参考蒸散量基本高于60年平均值,1970~1997年流域总参考蒸散量基本低于60年平均值,1997年后有所回升;湿润指数从北向南呈减小趋势,且整体湿润水平较高。     

新疆塔里木河流域干旱特征演变时空分析

基于塔里木河流域25个气象站1960~2011年的逐年降水资料,利用Z指数及相应的区域旱涝指标、M-K秩次相关法、R/S法、克里格插值法对该流域的降水量特征、干旱特征的变化趋势进行了时空分析。研究表明,流域由北向南多年平均降水量逐渐减小,年降水量变差系数逐渐增大;20世纪90年代前流域多以干旱为主,90年代后则多为偏雨,流域25个气象站中24个站的Z指数值存在上升趋势,并有11个站通过了90%置信度的M-K显著性检验,22个站点的Hurst值表明未来Z指数仍保持上升的趋势;流域有由干旱向湿润转化的趋势,转化趋势以源流区阿克苏河及中下游区域的站点最为明显;各年代Z指数值的空间分布状况有所不同,90年代的规律性最强。     

云南省气候干湿状况时空变化特征研究

为研究云南省气候干湿变化特征,将云南省分为五个分区,并采用云南省31个气象站点1970~2014年的逐日气象水文资料,计算了云南省区域潜在蒸散量,并结合M-K法和小波分析法研究了云南省各区干燥指数的时空变化特征。结果表明,近45年云南省各区气候呈变干趋势,其突变年份主要集中在1972年左右和2009年以后,除春季呈变湿趋势外,其他季节均呈变干趋势,其中秋季最为明显;云南省湿润和半湿润区主要集中在滇西南、滇东南和滇西北,半干旱区主要集中在滇东北和滇中,各季节基本上均表现出中间干四周湿的分布特征,气候最干燥区均集中在滇中和滇西南靠近干热河谷的地区;云南省气候变干趋势由西北向东南越来越明显,春季中西部呈变湿趋势,东部呈变干趋势,夏季变干趋势由中部向东部和西部越来越明显,秋季变干趋势由西向东越来越明显,冬季与秋季相反;云南省干湿变化普遍呈现约为2、28年的干湿周期。研究结果为云南省区域水资源配置提供支持。     

基于可变模糊评价模型的长江上游气象干旱评价

为全面评价长江上游流域的气象干旱状况,利用该流域1953~2012年的气温、降水资料,选取标准化降水指数(SPI)、连续无雨日(CDD)、相对湿润度指数(M)3种气象干旱指标,建立可变模糊数学模型,并应用Mann-Kendall检验法和小波分析方法分析了该流域长期气象干旱的时空变化特征。结果表明,流域气象干旱程度总体呈加重趋势;季节上冬、春连旱较为严重,秋旱有显著加重趋势,预计今后出现秋、冬、春连旱的可能性大;气象干旱存在20年左右的长周期以及6~8年左右的短周期;年际及季节空间分布规律均为自东向西逐渐加重。研究成果可为深入认识区域长期气象干旱演变特征提供参考,对西南等地区的抗旱减灾工作具有重要意义。     

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。     

基于GAMLSS模型的云南省非一致性标准化降水指数分析

干旱指数对干旱的研究至关重要。随着气候变化和人类活动的影响，水文序列的频率分布随时间变化，因此需考虑干旱指数的非一致性。标准化降水指数S_SPI认为降水服从Gamma分布，对应的分布函数参数通常稳定不变，而实际的分布函数参数与时间序列具有一定相关性，因此利用GAMLSS模型以时间序列为协变量构建了降水序列的非一致性Gamma分布模型，在此基础上计算出非一致性标准化降水指数N_NSPI。以云南省为例，分别计算了1960～2019年的逐月N_NSPI、S_SPI,将两者进行对比分析，发现两者对干旱的识别结果总体趋势相近，但在1960～1985年N_NSPI识别的干旱数量和等级强于S_SPI,1986～2005年两者相近，而在2006～2019年，S_SPI识别的干旱数量和等级逐渐超过N_NSPI,进一步分析表明，考虑了分布函数参数随时间变化的N_NSPI能更精确反映实际干旱情况。     

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。     

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。     

游程理论在云南省干旱重现期分析中的应用

运用游程分析理论计算干旱频率和重现期等数字特征,估计区域实际不同历时干旱重现期大小。选取云南省内26个气象站作为代表站,以多年逐月降水量距平百分率为指标,采用5组不同的截取水平识别干旱过程,分析了不同截取水平下干旱频率和重现期的统计规律,并选定截取水平为-0.4绘制了全省范围内干旱历时为4～9个月的干旱重现期分布图。结果表明,同一干旱历时的重现期随截取水平绝对值的增大而增大,同一截取水平下的重现期随历时单调递增;云南省干旱历时为1、2、3个月的干旱重现期分别小于5个月、2年和10年一遇,大于10个月的干旱重现期都大于150年一遇;云南省干旱易发区分布在丽江、大理、楚雄和昆明一带,西北部贡山一带为干旱少发区。     

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。     

不同干旱评估方法在滇中地区的适用性研究

不同干旱评估方法对干旱的识别能力不同,研究适合滇中地区的干旱评估方法很有必要。基于滇中地区月降水量、农作物受旱面积、因旱临时饮水困难人口和因旱粮食减产量资料,对比分析了降水量距平百分率(P a)、标准化降水指数(S PI)、Z指数(Z)、农作物受旱率(I)、因旱临时饮水困难人口比率(Y)五种干旱评估方法确定干旱等级的一致率。结果表明,年尺度上,P a、S PI、Z确定的干旱等级平均一致率在74%~82%之间,季尺度上三种方法的平均一致率在40%~57%之间;I、Y的平均一致率为54%。P a、S PI、Z与I、Y确定的干旱等级在年尺度上差异较大,而在季尺度上P a确定的干旱等级与I、Y确定的干旱等级的一致率较高;P a相对其他四种方法更适合用于滇中地区的干旱评估。     

程海水位变化特征与水量平衡研究

针对程海水位持续下降的严峻形势,分析了程海1970~2016年历史水位的年际和年内变化特征;通过水量平衡模型重点研究了2006~2016年水量收入和支出的变化过程,探讨了影响程海丰、枯时期水量变化的主要气象因素。结果表明,程海1970~2016年历史水位整体上呈现下降趋势;2006~2016年多年平均湖体缺水量为2 889.59×10~4 m~3,多年平均入湖水量为7 846.34×10~4 m~3,其中湖面降水量占66.54%;多年平均出湖水量为10 735.93×10~4 m~3,其中湖面蒸发量占95.49%;湖面降水量、湖面蒸发量分别是影响程海丰、枯时期水量变化的主要气象因素。研究成果可为程海可持续发展提供科学的理论依据。     

基于MODIS影像的鄱阳湖枯水年水文特征分析

鉴于鄱阳湖受季风气候影响导致湖面面积及湖水水位的季节和年际变幅较大、旱涝灾害频发的问题,利用MODIS影像并通过人机交互方式提取2001、2006、2011年三个干旱年份的湖区水域面积进行季节和年际变化分析,进而建立了鄱阳湖水域面积—水位关系模型。结果表明,湖区面积—水位关系的多项式模型相关性最好(R2=0.941 4);21世纪以来,湖区水域面积在波动中缩小,各干旱年的变化特征均有所差异。     

里下河区浅水湖泊表层沉积物营养盐溯源分析

以里下河区的大纵湖、得胜湖、蜈蚣湖、九龙口为例,分析了表层沉积物总有机碳（TOC）、总氮（TN）、总磷（TP）的垂向分布特征,探讨了引起其含量变化的影响因子以及三种元素之间的相关性特征,通过C/N和N/P的比值追溯C、N、P的来源。结果表明,四个湖泊中表层沉积物中的TOC含量随深度的增加而降低;刚经过疏浚的湖泊表层底泥中的总有机碳、总氮、总磷含量明显小于其他湖泊;不同湖泊营养盐的相关性存在较大差异;除DS采样点外,研究区域C/N值多介于2~8之间,有机质来源以水生植物为主。     

云南省干旱时空分布规律

干旱是云南省主要自然灾害,开展干旱时空分布规律研究很有必要。基于196个水文气象台站降水量资料,以降水量距平百分率(Pa)为指标划分干旱等级,统计各级别干旱发生频次,并利用ArcGIS生成不同级别干旱频次栅格图。结果表明,云南省轻度、中度、严重、特大干旱的平均频次分别为15.8%、5.8%、1.7%、2.3%;春、秋两季轻度干旱发生频次较高,高频次区域面积分别占全省的77.4%、51.1%;冬季发生中度及以上干旱的频次明显偏高,其中中度、严重、特大干旱的平均频次分别为11.2%、4.8%、7.9%,且中高频次的严重干旱、特大干旱基本发生在冬季。可见云南省干旱时空分布差异明显,春、秋两季易发生轻度干旱,冬季各级别干旱均易发生,夏季不易发生干旱;轻度干旱高频次区分布于全省各地;中度和严重干旱高频次区域主要位于滇中、滇西南、滇东南和滇中偏西北地区,特大干旱高频次区域分别位于滇中北部和滇西南地区。