长江与黄河流域复合高温干旱事件时空演变特征

利用1961—2014年月降水与日最高气温数据,定义了3d/90%型和5d/90%型两类复合高温干旱事件,比较分析了长江流域和黄河流域夏季复合高温干旱事件的分布特征与时空变化规律,量化了复合高温干旱事件与单独热浪事件的温度差异。研究结果表明：复合高温干旱事件在长江流域中下游地区发生频率较高,在黄河流域空间差异不大;两流域复合高温干旱事件频率均呈增加趋势,长江流域3 d/90%型和5 d/90%型复合高温干旱事件日数增加趋势分别为每10 a 0.19 d和0.14 d,黄河流域的增加趋势分别为每10 a 0.29 d和0.096 d;长江流域复合高温干旱日数在西北部与南部地区增加较多,下游东北部地区有所减少,黄河流域在中部和西部增加较多;两流域1988—2014年复合高温干旱事件影响范围总体上比1961—1987年增加,黄河流域影响范围占比大于长江流域;相比于单独热浪事件,复合高温干旱事件的平均温度更高,长江流域和黄河流域3 d/90%(5 d/90%)型复合高温干旱事件与单独热浪事件平均气温差值分别为0.65℃和0.64℃(0.54℃和1.21℃)。     

Compound dry-hot events on Qinghai-Tibet Plateau and their effects on vegetationEI北大核心CSCD

基于Copula函数联合标准化降水指数(SPI)和标准化地表温度指数(SLTI),构建了复合干热事件指数(CDHI)用于评价青藏高原复合干热事件,分析了2000—2019年夏季干旱和高温的时空变化特征,探究了降水和地表温度对复合干热事件的相对贡献度及不同植被对复合干热事件的响应程度。结果表明:SPI与SLTI拟合效果最好的函数为Gaussian Copula函数,CDHI与标准化增强型植被指数(SEVI)拟合效果最好的函数也为Gaussian Copula函数;青藏高原夏季干热情况有轻微加重的趋势,4种植被类型中草地和林地的干热情况加重,干热情况在空间上呈现北部减缓、南部加重的趋势;SLTI持续增大是复合干热事件严重程度加重的主要原因,农田的SPI、SLTI对CDHI变化的相对贡献度差值最大,分别为0.71和0.29;东北部的植被生长易受复合干热事件影响,农田对复合干热事件最为敏感。     

1961～2022年长江流域高温干旱复合极端事件变化特征

2022年长江流域高温干旱复合特征显著，给水资源、生态系统、经济社会等带来重大影响。基于1961～2022年长江流域逐日气象观测数据和气象干旱综合指数(Meteorological Drought Composite Index, MCI),分析了长江流域极端高温、干旱以及高温干旱复合事件的长期趋势和相互关系，给出了基于频次、强度、持续时间和影响面积的综合危险性指数评估结果。研究表明：(1)四川盆地东部和长江中下游干流沿线及以南地区是2022年高温干旱复合事件相对影响最大的地区，同时上述地区也是高温干旱复合风险增加趋势显著的地区。(2)在局地复合事件持续时间增加以及上游复合事件风险增大的叠加作用影响下，长江中下游干流周边水文干旱风险可能增加。(3)气候变暖背景下，高温、复合极端事件将变得更为极端，特别在四川盆地东部和长江流域东南部最为显著；高温事件增加是复合事件增加的原因，越来越多的干旱事件与高温关联；长江上、中游在20世纪90年代末以后高温事件强度对复合事件强度起主要贡献的年份明显增多。(4)从综合危险性来看，长江全流域强高温事件并发的年份较多，而严重干旱常在上、中、下游中的两个区域...     

2022年夏季长江流域复合高温干旱事件的影响及应对

基于ERA5月尺度数据，分别计算干旱指标(SPI)和高温指标(STI),从复合型极端事件的角度分析了长江流域2022年夏季复合高温干旱事件及影响。研究结果表明：该事件是长江流域1979年以来覆盖范围最广的复合高温干旱事件，导致水资源供给减少，影响农业生产及民众健康，同时导致电力供需失衡，增加森林火灾风险；未来应在复合高温干旱事件的发生机制、联合监测和预测、影响评估、联合调度及适应性措施等方面加强研究。     

1961—2021年华南地区复合干旱-高温变化

近几十年,我国华南地区遭受干旱和高温的影响越来越严重,当干旱和极端高温即复合干旱-高温同时发生时,对人类经济、社会和自然生态环境造成的危害更大。基于264个气象站的逐日降雨和高温数据,探究了1961—2021年华南地区（包括广西、广东、福建和海南4省（自治区））复合干旱-高温的时空变化。研究发现,华南大部分地区复合干旱-高温事件的频率呈上升趋势,尤其是广东珠三角地区,其趋势为0.89 d/10 a,而广西大部分地区呈现负增长趋势。在复合干旱-高温频率变化方面,1992—2021年华南地区的复合干旱-高温事件发生频率大于1961—1991年,分别为5.45 d/10 a和3.49 d/10 a。考虑到复合事件的影响和危害越来越大,建议气候变化研究者未来更多地关注复合事件的发生。     

汉江流域植被变化及其对多时间尺度气象干旱的响应

干旱是影响植被生长的重要因素之一,因此研究植被对不同时间尺度干旱的响应具有重要意义。利用1982—2019年汉江流域逐月降水和归一化植被指数（NDVI）数据,计算得到不同时间尺度下的标准化降水指数（SPI）、植被状态指数（VCI）和植被覆盖度（FVC）,分析了植被时空变化及对多时间尺度气象干旱的响应特征。结果表明：汉江流域生长季NDVI在时间上呈现波动上升趋势,植被覆盖度在空间上表现为西高东低的分布特点;随着时间尺度的增加,干湿交替频率减小,表征干旱事件对降水的敏感性在降低;从干旱趋势来看,分别有37.62%和62.38%的地区呈现上升和下降趋势;从干旱频率来看,各季干旱高频事件集中在流域中部和东部;在年尺度下,NDVI与SPI-12在大部分地区呈负相关,有43.26%的地区表现为正相关,主要分布在流域中部和东南部;在季尺度下,春季NDVI对SPI-3的响应最明显,85.64%的地区表现为正相关;在月尺度下,汉江流域春季VCI受SPI-1和SPI-3的影响最为明显,而秋季VCI对SPI-12的响应更为显著;在不同土地利用类型中,草地和耕地与SPI的相关性较高,说明其对干旱的抵抗力较弱。     

拉尼娜事件对长江中下游旱涝的影响

为研究不同强度拉尼娜事件下长江中下游旱涝差异,利用旋转经验正交函数方法,将长江中下游划分为4个区(西北部、中部、南部和东部);基于MEI指数,提取了1961—2014年的拉尼娜事件,并采用标准化降水蒸散指数来评估旱涝等级。结果表明:不同强度的拉尼娜事件可对各分区的旱涝频率、强度和时空分布产生不同的影响。在强事件持续期,一区易发严重干旱,二到四区易发生严重洪涝;在强事件结束后,一区可出现轻度洪涝,二到四区可出现中等以上干旱。在中等事件持续期,一区洪涝的频率和强度略大,二区到四区干旱的频率和强度略大;在中等事件结束后,一区洪涝的频率和强度非常大,二区到四区干旱的频率和强度非常大。弱事件对旱涝影响较小,且在南部和北部有反向变化特征,南旱北涝。旱涝频率、强度和分布差异与不同等级的拉尼娜事件影响水汽输送和垂直运动的强度有关。     

京津冀地区干旱事件时空聚集性特征分析

在计算京津冀地区1961—2015年逐月标准化降水蒸散指数(SPEI)的基础上,借助SaTScan时空扫描软件,对不同程度干旱的时空聚集特征及其变化趋势进行了探究。结果表明：京津冀地区1961—2015年干旱发生频率持续增加,干旱化程度不断加剧;轻旱和中旱的时空聚集特征与总旱相似,集中发生于石家庄、保定、衡水和邢台;重旱和特旱的时空聚集特征相似,集中发生于廊坊、保定、沧州和石家庄;1961—1993年干旱聚集状态保持平稳,1994年后聚集的空间波动性增大,聚集范围和聚集程度均有所增强;随着干旱程度的加重,聚集发生的难度增加,聚集范围的差异性增大,空间波动性和不可预测性均有所增强。     

基于SPEI的贵州省气象干旱时空演变特征及双变量区域频率分析

为深入探究贵州省干旱事件发展规律及区域重现期特征,采用贵州省1960—2017年逐月气象资料计算标准化降水蒸散指数（SPEI）,采用三阈值法游程理论、小波理论、Copula函数等方法对干旱时空演变特征、周期特征以及区域重现期特征进行分析。结果表明：1960—2017年贵州省干旱整体上呈严重化趋势,各分区存在差异,其中黔西南地区的干旱化趋势最为明显,SPEI线性倾向率为-0.003/10a;干旱强度由高到底的分区排序依次为黔东、黔北、黔西南、黔中、黔西北、黔南,且黔中地区的干旱发生频率最高;贵州省四季干旱的主周期分别为18、15、30和8 a,空间上南北分布差异显著,周期较长的区域范围呈现先增加后减少的趋势;贵州省黔北地区的干旱重现期最小,表明此区域发生极端干旱事件的概率较大,遭受干旱灾害的可能性较大。研究结果可为贵州省水资源管理及干旱风险防治提供科学依据。     

表征生态状况的综合干旱指数构建及干旱风险分析

联合标准化降水指数、标准化土壤湿度指数、标准化地下水指数和标准化生态缺水指数,基于熵权法和相关系数赋权法分别构建了西北地区综合干旱指数CDI＿E和CDI＿C,分析了CDI＿E、CDI＿C与标准化叶绿素荧光指数(SSIF)、自适应帕尔默干旱指数(scPDSI)间的相关性,评估了CDI＿E、CDI＿C对植被状况的表征以及综合干旱的监测能力,并选取典型干旱事件进行验证。利用游程理论分析了1986—2015年西北地区的综合干旱特征及暴露度、脆弱性、恢复力3个风险因子,采用等权法计算综合干旱风险,依据10 a滑动窗口分析干旱风险的变化趋势。结果表明：CDI＿C考虑了干旱与植被的响应关系,且与scPDSI的相关性较强,能较好地反映西北地区的综合干旱情况;CDI＿C可以同时监测到气象、农业、地下水和生态干旱,且反映的干旱与实际情况一致;CDI＿C显示研究时段内西北大部分地区呈变湿趋势;综合干旱在新疆、青海等干旱半干旱区的发生频率较高且干旱风险较大,各区干旱风险呈先增后减的趋势。     

中国西北地区气象干旱时空演变特征

中国西北地区气候干燥,降水稀少,干旱频发。基于西北地区136个气象站1961-2016年的观测数据,以标准化降水蒸散指数(SPEI)表征气象干旱,采用线性回归、Pettitt突变检验、小波分析等方法对西北地区的气象干旱时空演变特征进行分析。结果表明：西北全区表现为不显著变湿的趋势,从行政分区来看,陕西、宁夏、甘肃均表现为不显著变干趋势,青海的春季、新疆的年和四季均表现为显著变湿趋势;西北全区及其各省(区)气象干旱的突变年份主要集中在20世纪70-90年代,仅青海的春季以及新疆的年和四季通过了显著性检验;西北全区及其各省(区)气象干旱存在3～9、10～15、17～23、25～27 a的主周期;从空间分布来看,西北地区表现为东部变干、西部变湿的趋势。研究结果可为我国西北地区防旱抗旱以及水资源规划等提供依据。     

长江流域六省(市)夏秋季生态干旱综合强度评估

2022年的长江流域大旱对农业、能源、生态等方面产生了严重影响。8月11日,水利部针对干旱影响最为严重的安徽省、江西省、湖北省、湖南省、重庆市和四川省启动了抗旱IV级响应,有关六省(市)生态系统受旱程度的定量评估亟待开展。鉴于此,本研究基于标准化生态缺水指数和改进的归一化差异水体指数,分别评估了干旱对六省(市)陆地和水域生态系统产生的影响,基于干旱事件特征分析研究区夏秋季生态干旱综合强度的年际变化,最后探讨了2022年生态干旱的主要原因。结果表明:(1)6月为生态干旱的起始阶段,7-9月陆地系统生态干旱严重程度和影响范围均不断增加,10-11月随着降雨量增加、植被需水量减小,干旱缓解,水域系统生态干旱不断加重并持续至11月;(2)1982-2022年六省(市)生态干旱综合强度呈波动增加态势,2022年均达到或接近历史同期的最大值,高强度区的面积占比高于历史平均水平的67.4%;(3)2022年降水和地表水偏少导致的低生态供水强度,与高温日数较长导致的高生态需水强度相叠加,引发了1982年以来最为严重的生态干旱。     

1962-2017年典型半干旱草原区不同时间尺度干旱特征分析

干旱是我国北方地区主要的自然灾害之一,对干旱指标的监测分析可为地区旱情评估、预警以及为制订抗旱减灾对策提供科学依据。以内蒙古高原半干旱草原区1962-2017年0.5°×0.5°降水格点数据为基础,分别计算不同时间尺度(年、季)的标准化降水指数(SPI),通过分析其干旱频次、频率以及站次比的变化,对研究区1962-2017年的干旱时空特征进行了分析。结果表明:近年来,研究区干旱程度有所加剧,且中南部地区为各类干旱事件的频发区。此外,轻旱多发生于秋季,且主要分布于研究区中部及南部,而特旱事件常在夏季发生,其高频区位于研究区西部。20世纪90年代各季均出现了大范围轻旱,夏季分别于2001和2010年出现全域性中旱及全域性特旱。     

基于EEMD方法的区域降水事件特征分析——以京津冀地区为例

区域降水事件特征影响水循环,进而对社会经济各个方面有着深远的影响.京津冀地区是我国的政治、经济、文化中心,水旱灾害频发,亟需全面了解该地区区域降水事件特征.以京津冀地区173个气象站1989-2018年间逐日降水数据为基础,共识别出552次区域降水事件,采用集合经验模态分解(EEMD)等方法,从持续时间、覆盖范围、降水...     

基于SPEI指数的辽宁省多尺度旱涝特征分析

近年来辽宁省深受旱涝灾害的影响,明确其时空演变特征对进一步制定防灾减灾策略具有重要意义。利用1989—2018年辽宁省23个气象站点逐日气象数据,基于不同时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI指数),运用Mann-Kendall突变检验、线性倾向率等数理统计方法,对辽宁省近30年来旱涝演变及持续性特征进行分析,并结合通径分析方法探究其影响因素。结果表明:(1)近30年来辽宁省经历涝-旱-涝的演化过程,辽西干旱化显著,变涝趋势最显著的是辽中和辽北,其次是降水量最丰富的辽东;(2)从中度及以上旱涝灾害频率看,1999—2008年为典型的干旱时段,而2009—2018年则为偏涝时段,旱涝事件发生频率春季冬季秋季夏季;(3)持续性干旱事件强度变小,主要发生在春季。持续性洪涝事件呈增加趋势,主要发生在春、夏两季;(4)降水量是影响旱涝变化的主要因素,蒸散量次之,气温是通过影响降水量和蒸散量进而影响旱涝变化的。     

金沙江中上游流域未来径流模拟研究

为了探究金沙江中上游流域未来径流变化趋势,为流域防洪规划提供依据,基于SWAT水文模型,选用CMIP5数据集建立未来时段的全球气候模式,从时间和空间尺度解析研究区2022—2050年径流变化趋势。结果表明：流域2022—2050年降水量和平均气温均高于基准期,并且呈现上升趋势,其中流域南部降水量增幅较大,流域北部气温增幅较大。在RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5 3种气候情景下,2022—2050年年径流量均呈现增大趋势,变化率分别为5.79×10⁸、5.53×10⁸、2.99×10⁸ m³/a。相较于基准期,未来春季和秋季径流量呈现减少趋势,夏季和冬季径流量呈现增加趋势,冬季径流量增幅达到了10%。流域产流量呈现从西北到东南依次增加的特点,相较于基准期,流域南部产流量均呈现增加趋势。未来径流量呈现增加趋势,冬季径流量增幅较大,可能会发生冬汛等极端水文事件,流域南部受洪水威胁的可能性进一步增大。     

Decadal changes in the benthic invertebrate community in western Lake Erie between 1981 and 2004

Faunal surveys of western Lake Erie showed a dramatic change in the species composition and abundance of the invertebrate mud-bottom community. Abundances of formerly dominant ostracods, tubificid and naidid oligochaetes, and chironomids declined 85%, 87%, 80%, and 72%, respectively, between 1982 and 2003. The majority of the declines occurred between 1982 and 1993, when dreissenid abundances were increasing rapidly. Hexagenia nymphs became important members of the infaunal community after 1993. Faunal declines were uncorrelated to weather-related variables. The frequency and magnitude of thermal stratification with accompanying hypoxic conditions during the study period remained within the normal range of variation observed in western Lake Erie. Significant wind events and storm driven seiches that might cause benthos mortality were not correlated with the decadal patterns of faunal decline. Nor were the faunal declines associated with the historical decrease in organic loading, because most of the decrease occurred prior to the study period. Nearly all abundant species declined significantly between 1982 and 1993, but deposit-feeding fauna, eutrophic indicator species, small organisms, and nearshore mud-bottom stations adjacent to dreissenid mussel habitat were most severely affected. These patterns suggest that a systemic change in the trophic structure of western Lake Erie occurred, due mostly to the invasion of dreissenid mussels nearshore and an accompanying diversion of organic matter away from deeper offshore muds. Trophic group amensalism may operate differently in marine and freshwater habitats, although dreissenids may exert ecosystem effects in the Great Lakes similar to oysters in Chesapeake Bay.