衡阳盆地气象干旱频率的时空演变特征

利用衡阳盆地7个气象站1960—2013年的气温、降水等数据,应用趋势分析法、Mann-Kendall检验与ArcGIS技术研究了衡阳盆地气象干旱频率的时空演变特征。结果表明:衡阳盆地54 a的干旱频率呈缓慢增加趋势,年增幅为0.099 7%,其中轻旱与中旱频率呈缓慢降低趋势,而重旱与特旱频率明显上升;衡阳盆地气象干旱以秋季干旱的频率最大,为40.26%,春季干旱发生的可能性最小,其频率仅为9.84%;盆地中部的衡南县、西部的祁东县及西北部的衡阳县属于气象干旱高危险区,盆地北部的衡山县、东北部的衡东县、南部的常宁市与东南部的耒阳市为气象干旱的低危险区。该研究得出的气象干旱的时空规律与农业旱情的时空特征有较好的吻合性,因此,利用综合气象干旱指数诊断干旱等级对农业防旱抗旱有一定的指导意义。     

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。     

基于多时间尺度SPEI的黑龙江省干湿时空变化特征分析

准确评估与监测干旱的发生发展是防旱减灾的关键,干旱指数是监测和评估干旱事件的有效工具.以黑龙江省为研究对象,采用标准化降水蒸散指数,选取多时间尺度SPEI栅格格点数据,使用Mann-Kendall方法和EOF方法对比分析多时间尺度SPEI的年尺度和季节尺度干湿时空变化情况,从而揭示2000—2018年黑龙江省干湿时空变...     

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.     

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。     

昌吉地区旱涝特征分析

通过Z指数法和降水资料对昌吉地区8个国家级气象观测站37 a(1971-2007年)的旱涝变化趋势和时空分布特征研究,发现昌吉州各地降水和旱涝变化具有一致性.20世纪70年代以来,各地具有由偏旱转为偏涝的趋势,其中,西部地区的偏涝速度最快,东部地区的偏涝速度最慢.各地出现干旱的频率高于雨涝的频率,其中,西部出现干旱频率...     

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。     

河北省夏玉米不同生育期干旱时空分析

基于河北省夏玉米主产区7个气象站点1967—2017年的气象数据和生育期资料,计算作物水分亏缺指数(CWDI),并划分干旱等级,以此分析夏玉米不同生育期的干旱时空变化特征。结果表明:①在夏玉米生长季内,需水量大于降水量;②玉米生育期内轻旱发生的频率为12%～90%;中旱发生的频率为2%～72%;重旱发生的频率为2%～60%;特旱发生的频率为2%～18%;③干旱主要发生在拔节—抽雄和抽雄—成熟时期,且以轻旱和中旱为主,大多数地区都受到干旱的影响,且以石家庄、饶阳、邯郸和黄骅较为严重;④1967—2017年的干旱情况大体呈下降趋势,拔节—抽雄和抽雄—成熟期间的干旱变化趋势大致相同,1996、1997和1968年的干旱情况最为严重。该研究成果可为该地区防御玉米生育期内的阶段性干旱提供科学依据,对河北省抗灾减灾有重要意义。     

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.     

淮河流域近70年极端水文气象特征分析

以淮河流域23个气象站点1951—2016年的降水数据和蚌埠水文站的径流数据为研究对象,应用线性拟合法、滑动平均法、非参数MK检验法分析了流域的降水和干旱的变化特征,并结合R/S分析法、Pearson和Spearman相关系数法分别分析了降水、干旱与径流的相关关系及长程记忆性。结果表明,除连续湿日外,淮河流域极端水文指数均呈显著增长趋势,突变年份集中在20世纪50、60年代初;近70年,年干旱频率达21. 2%,轻旱比例最高,从年、季尺度来看,冬旱最严重,年、季干旱均呈现减少趋势;最大30天、15天降水径流相关关系均呈中度相关,汛期、非汛期降水距平与径流相关关系分别呈中度和弱相关,未来4～11年,最大30天降水和径流、汛期和非汛期的降水距平及径流均呈不显著增长趋势。     

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.     

甘肃省近48年春旱时空变化趋势分析

甘肃省春旱频发,针对已有的文献对春旱趋势特征研究的不足,选取甘肃省境内的30个气象台站1962—2010年的月降水数据,基于标准化降水指数,采用Mann-Kendall非参数趋势检验法和小波分析等方法对甘肃省春季SPI的时空变化特征和周期特征进行研究.结果表明:甘肃省春季SPI以-1.16/10 a的速度下降,春季干旱呈加快趋势;甘肃省春季干旱发生频率为41%,中旱以上发生频率约为20%,重旱以上发生频率约为3.6%;春季SPI以13 a为主周期变化;全省春旱呈现自西北地区向东南地区加速的趋势,其中以陇南地区春旱加速趋势最为明显.研究结果可为甘肃省抗旱减灾提供决策参考.     

广东省雨日与降水量的气候变化研究

选取广东省1960～2005年16个测站逐日降水资料,运用趋势系数、累计距平等方法结合地理信息系统软件分析了46a来广东省年、季、月雨日的时空特征和降水量的趋势变化。结果表明：年均雨日减少2．1d／10a,降水量却明显增加．降水量与雨日的长期变化趋势并不一致,具有区域性和季节性．春季粤东北地区气候向相对干旱的趋势发展,而冬季整个区域降水强度有增大的趋势．另外,雨日减少突变发生在1984年左右．     

淮河流域近545年旱涝等级序列完善及变化特征分析

结合历史文献资料与实测站点降水数据,补充完善1470—2014年淮河流域8个站点旱涝等级序列,利用泰森多边形法计算各区域面积并进行加权处理,重建淮河流域近545年旱涝等级序列,采用累积距平、Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法探索旱涝时空变化特征。结果表明:①经典型旱涝年验证,重建的淮河流域旱涝等级序列是基本可靠的,其不符合年数所占比例为12.5%;近545年淮河流域发生涝灾事件的次数多于旱灾的,涝灾平均3.7 a发生一次,旱灾平均5 a发生一次。②淮河流域1470—1542年、1762—1814年和1855—2014年气候偏旱,1543—1761年和1815—1854年气候偏涝,1509年左右气候发生突变,开始偏湿;其旱涝变化周期特征明显,具有39、72、27、100 a以上的周期变化规律,且自1800年以来各时间尺度旱涝变化周期均在不断变短。③旱涝灾害事件的发生频率在空间上存在差异,淮河上游地区旱灾事件的发生频率高于涝灾的,中游、下游及沂沭泗河地区涝灾事件的发生频率高于旱灾的;各地区旱涝灾害事件的发生频率均较高,都在27%以上。     

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。     

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．     

基于可变模糊评价法的辽西北地区干旱分区研究

选用辽西北地区1970—2014年14个气象站和水文观测站的数据以及历史资料信息,基于可变模糊评价法,通过变换参数模型准确、客观地反映自然因素引起的干旱事件,并通过对干旱事件时空变化特征的分析对该区旱情进行区域划分。结果表明:时间上,辽西北地区旱情整体呈现上升趋势,2000—2003年干旱集中发生且程度较重,2000年接近特大干旱,锦州市和葫芦岛市干旱情况整体趋于平稳,阜新市的干旱情况有所改善;空间上,轻度干旱高频区位于黑山县,低频区位于绥中县和兴城县,中度干旱发生的高频区位于建平县和凌源县,低频区位于锦州市;重度干旱集中在朝阳市。分区结果显示,辽西北地区干旱可以划分为4个区域,分别为重旱区、中度旱区、介于轻旱与中旱区、轻旱或不旱区。     

基于ＷＡＰ指数的长江流域及其以南地区干旱气候特征分析

根据长江流域及其以南地区194站1958-2007年共50 a的逐日降水资料,利用WAP指数对该区域干旱的主要特征进行综合分析.对各季节WAP指数的多年平均分布特征、WAP指数的长期变化趋势、区域平均的WAP指数变化特征等空间分布特征进行分析,并对基于WAP指数的干旱开始时间空间分布特征和干旱持续时间的变化特征进行分析.结果表明:通过WAP指数表征的降水量具有明显的地域性差异和季节性差异;该区域夏冬季节降水量有增大趋势,不易发生持续干旱情况,而春秋季节降水量的长期趋势明显减少;该区域春秋两个季节干旱开始和持续的时间存在显著季节性差异及南北和东西地域性的显著差异.     

湄公河流域气象和水文干旱时空演变特征与规律分析

干旱是湄公河流域影响范围最广、造成损失最大的自然灾害之一。开展湄公河流域干旱特性分析研究,有助于全面把握湄公河流域干旱时空变化规律,对于科学应对、防范干旱灾害具有重大的科学意义。本研究中借助全球过去近百年(1901-2016年)长序列月降雨网格化产品和干流4个典型水文站过去近30年(1985-2016年)流量观测序列,结合不同时间尺度标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SSI)估算,分析了湄公河流域过去近半个多世纪(1950-2016年)的气象干旱特征及近30年的水文干旱变化趋势。结果表明,流域整体的SPI值呈现轻微上升趋势,但泰国东北部、柬埔寨大部及缅甸等地区的SPI呈现显著下降趋势,表明上述地区变干趋势明显,尤其是泰国东北部地区。基于长序列分析发现,流域绝大多数地区的气象干旱发生频率超过25%,其中柬埔寨南部、越南湄公河三角洲等下游地区发生重特大级别干旱的频率接近10%。进一步分析水文干旱特性发现,位于上中下游等不同河段的站点SSI在过去近30年的变化趋势不尽相同。其中,上游清盛站SSI总体上呈下降趋势,特别是2010年之后;位于中游的廊开及穆达汉站SSI上升趋势明显;而下游上丁站的SSI变化不明显,但2005年之后的绝大多数年份SSI为负值,表明该站控制地区在过去近十年受水文干旱影响较为频繁。上述分析及研究结果能够为湄公河流域干旱管理与旱灾防范提供科学决策支撑。     

近51年川中丘陵区的降水时空变化特征

为了提高雨水利用率,减少季节性干旱对四川省农业生产造成的影响,根据川中丘陵区9个气象站点1960~2010年的降雨资料,分别运用累计滤波器法和m-k秩次相关法定性和定量的描述了川中丘陵区降水变化趋势;从轮次和极差分析的角度揭示了降水丰、枯和持续性;基于morlet小波和降水集度探讨了该区降水在时间和空间上的稳定性。研究结果表明：川中丘陵区降水的m-k秩相关系数均小于0,降水总体呈下降趋势,但并不明显;降水集度和Hurst指数分别在11.6-14.2和0.54-0.79之间变化,降水呈季节性变化、持续性强;川中丘陵区降水具有5a、9a、21a左右的主周期,其中9a的周期振荡最强,降水时空变化较稳定。