基于修正Z指数的黑龙江省旱涝时空特性分析

为研究黑龙江省旱涝时空特点,采用三种旱涝指标分析了黑龙江省23个气象站点1960~2015年逐日降水观测资料,并确定Z指数为单站旱涝指标;依据黑龙江省实际情况对Z指数界限值进行修订,并在此基础上分析了黑龙江省近56年旱涝时空特性,之后利用经验正交函数（EOF）进一步分析了黑龙江省旱涝分布空间特征。结果表明,时间上,黑龙江省旱涝交替发生,易发生连续性旱涝灾害,且旱涝存在27年左右的显著周期;空间上,黑龙江省中西部干旱发生次数较多,北部发生次数较少;中部洪涝发生次数较多,东南部及西部部分地区发生次数较少;EOF分析可知黑龙江省旱涝灾害分布类型为全局分布一致型、南北相反型、西北和东南方向相反三种。研究结果可为黑龙江省相关部门制定抗灾对策提供参考。     

黑龙江省降水及旱涝时空演变特征

为全面了解黑龙江省降水和旱涝变化规律,基于黑龙江省1965~2014年30个气象站的逐月降水资料,采用Z指数、累积距平法、反距离权重法等方法,分析了近50年来降水和旱涝时空演变特征。结果表明,黑龙江省近50年来降水呈显著增加趋势,降水倾向率为9mm/10a,降水呈减少-增加-减少-增加的周期性变化特征,平均变化周期为13年;降水在空间分布上呈东部和西部较少、中间较多的空间分布格局,从东西两边向中间表现出明显的条带状分布特征;旱涝变化在时程上呈旱-涝-旱-涝交替发生的规律;黑龙江省发生大涝与极涝和大旱与极旱的频率分别为1.2~2.2、1.0~2.2次/10a,尽管大涝与极涝发生的频率比大旱与极旱发生的频率大,但其影响范围小于大旱与极旱造成的影响范围。     

黑龙江省降水及旱涝时空演变特征

为全面了解黑龙江省降水和旱涝变化规律,基于黑龙江省1965~2014年30个气象站的逐月降水资料,采用Z指数、累积距平法、反距离权重法等方法,分析了近50年来降水和旱涝时空演变特征。结果表明,黑龙江省近50年来降水呈显著增加趋势,降水倾向率为9 mm/10a,降水呈减少-增加-减少-增加的周期性变化特征,平均变化周期为13 a;降水在空间分布上呈东部和西部较少、中间较多的空间分布格局,从东西两边向中间表现出明显的条带状分布特征;旱涝变化在时程上呈旱-涝-旱-涝交替发生的规律;黑龙江省发生大涝与极涝和大旱与极旱的频率分别为1.2~2.2、1.0~2.2次/10a,尽管大涝与极涝发生的频率比大旱与极旱发生的频率大,但其影响范围小于大旱与极旱造成的影响范围。     

三种旱涝指标在南京市的适用性分析

为评价降水Z指数、标准化降水指数和降水分级指数三种旱涝指标在南京市的旱涝频发特征中应用的优劣,基于南京站1951~2012年逐日降水资料,研究1、3、6、9、12个月等5种尺度下降水Z指数、降水分级指数和标准化降水指数三种旱涝指标与对应时段降水量的关系、三种旱涝指标的相关关系、月际过程及在历史典型旱涝年中的应用效果。结果表明,降水Z指数、降水分级指数与对应时段降水量线性关系良好,标准化降水指数与对应时段降水量的关系为12条差异明显的单增曲线簇,标准化降水指数能考虑降水在时程分布上的差异,尺度越大,各指标间相关关系越好;1、3、6、9个月尺度下的降水Z指数、降水分级指数不适用于南京市,12个月尺度下的降水Z指数、降水分级指数和标准化降水指数对旱涝判断基本一致,降水分级指数对降水的敏感度高,更能反映历史旱涝严重程度。     

皖北地区旱涝演变及急转特征

根据皖北及其周边的16个气象站点1961～2013年每日降水数据,利用SSPI指数和夏季长周期旱涝急转指数,分析了皖北年降水量时空变化、旱涝发生频率的空间分布特征及旱涝急转规律。结果表明,皖北的年降水量呈微弱的减少趋势,呈现出从西北向东南递增的趋势;皖北干旱与洪涝在不同时间尺度下分布较为均匀,呈现出反复交替出现的情况。从时间尺度看,秋季为旱涝高发时期;从空间尺度看,淮北、宿州、蚌埠为秋季干旱高发区,阜阳、宿州为春季洪涝高发区;旱涝急转事件均为旱转涝事件,在2000年之后旱涝急转事件具有更高的发生频率,占53年中旱涝急转次数的40%。     

近50年淮河流域旱涝与太阳黑子的关系研究

根据淮河流域1961～2010年的月降水资料,用Z指数法分析了淮河流域旱涝灾害规律,并采用频率分析法分析了太阳黑子极值年附近的旱涝特征、Morlet小波分析淮河流域的旱涝指数和太阳黑子数时间序列之间的周期性和相关性。结果表明,Z指数能较好地反映淮河流域旱涝灾害的实际情况,且洪涝化程度随淮河流域旱涝事件频率增加而加大;淮河流域旱涝灾害与太阳活动有一定的对应关系,淮河水系地区分别在太阳黑子m、M年附近易发生涝灾、旱灾,旱涝指数约存在4、10、16年的主要周期;沂沭泗水系地区在太阳黑子M年附近易出现旱灾,旱涝指数约存在3、12、30年的主要周期,但局部时间段上有较明显的相关性,随时间段的不同,相关变化也不同。     

淮河流域洪涝时空分布规律

基于淮河流域18个分区1953～2007年主汛期(6～8月)降水资料,采用Z指数法、数理统计方法和经验正交函数分解(EOF)研究了淮河流域洪涝的时间分布规律及空间分布特征。结果表明,淮河流域汛期各月发生洪涝几率的趋势变化不显著,但6、7月发生洪涝的几率比8月大;6月在1988后发生重涝、大涝频率较1988年前明显增加;6、8月发生洪涝事件主周期较长,分别为11、10年,7月较短为3年,7月需注意旱涝急转;淮河流域洪涝类型主要为流域一致型,即梅雨型洪涝,洪涝中心在润河集至蚌埠区间;淮河流域洪涝空间分布特征受地形、地貌的影响,西南山区汛期发生洪涝的可能性比西北平原大,西南部洪涝中心位于大别山的腹地横排头附近。     

鄱阳湖流域雨日和无雨日指数的变化特征

分析雨日和无雨日指数的变化特征对于区域洪涝和干旱灾害的防治有积极意义.采用六个雨日和无雨日指数,借助线性趋势、ARCGIS空间分析、M-K趋势检验和EOF分析等方法,揭示鄱阳湖流域1961～2015年雨日和无雨日指数的时空变化特征.结果表明,鄱阳湖流域整体上呈现雨日指数下降、无雨日指数上升的特征;三个雨日指数在流域内从...     

1980～2020年黑龙江省降水量时空变化特征

为探讨黑龙江省年降水量时空变化及降水场的类型，采用Mann-Kendall检验法、EOF分解法、Morlet小波分析等现代气候统计诊断中常用方法分析了1980～2020年黑龙江省降水量时空变化特征。结果表明，1980～2020年黑龙江省降水倾向率为15.52 mm/10a,即降水量有明显上升趋势，夏季降水量约占全年的65%,冬季仅占3%;受地形和气候的影响，黑龙江省降水量表现出显著的空间差异，整体表现为南部和中部的降水量较大，东部次之，西部和北部小；根据EOF分解，黑龙江省降水共分为3种模态6种降水场，其中第1模态表明全省降水偏多或偏少；第2模态表明省内中部和东北部降水偏多，西南部和大兴安岭地区降水偏少或相反，第3模态表明省内西南部降水偏多，东南部和大兴安岭地区降水偏少或相反；黑龙江省降水量存在11～30、3～7年两种尺度变化周期，28年为第一主周期。     

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。     

1840～1949年岷江上游旱涝灾害变化及驱动力分析

为分析岷江上游旱涝灾害变化规律及其驱动因子,基于1840～1949年间的旱涝灾害资料,结合数理统计、周期估算、Granger因果检验等方法,重建近110年来岷江上游旱涝序列,探索了旱涝时空变化特征及演进周期规律,从太阳活动、ENSO等方面探究旱涝灾害成因及其耦合关系。结果表明,1840～1949年间岷江上游地区共记载87次旱涝灾害事件,平均每1.26年就发生1次,整体上呈现出增加趋势。涝灾要远多于旱灾,以严重洪灾和特大洪灾为主,气候偏湿。旱灾主要发生在1912～1949年期间,1890～1899、1930～1939、1940～1949年的旱涝灾害最为集中连发。1930～1949年间旱涝灾害呈链状分布。岷江上游地区旱涝灾害的季节变化集中于夏、春、秋及春夏、夏秋连季。岷江上游旱涝灾害的小波分析主震荡周期为22年。在太阳黑子极值年、ENSO事件年前后出现旱涝的几率极大。     

辽西北地区45年来年降水量时空分布特征

辽西北地区是辽宁省的重点旱区。选择该地区39个雨量站1966~2010年共45年的年降水资料,利用EOF分解和小波分析方法,研究了该地区降水的时空特征。结果表明,辽西北年降水量由东南向西北递减;45年来全区平均年降水量无显著增加或减小趋势,主要表现为丰枯周期变化;EOF分解的前三个特征向量累积方差达到74.9%,代表的空间变化型分别为全区降水一致型、东南与西北相反型、东部与西部相反型;第一特征向量时间系数随年份的变化与降水距平的年际变化极为相似,存在明显的17、9、4年周期;第二特征向量时间系数存在29~33、12年周期;第三特征向量时间系数存在29~33、6~7年的周期变化。     

近50年东北地区旱涝时空特征分析

针对水旱灾害对东北地区的影响,基于东北地区1746~1950年的水旱灾害资料和95个水文气象站1961~2010年逐月降水资料,分析了东北地区历史时期旱涝情况、基于标准化降水指数的近50年旱涝时空变化特征及四季旱涝演变特征。结果表明,东北地区1961~2010年旱涝变化特征与历史分析结果基本吻合,旱涝发生频次有增加趋势,且西北部发生干旱较东南部频繁,洪涝则是南部发生频数高于北部;东北地区近50年降水呈显著下降趋势,气候区域干旱化,其中东北部属于干旱多发区,西南部与中部为洪涝多发区;东北部春季干旱覆盖面积最大,受灾最严重,冬季次之,以黑龙江省为最;夏、秋季洪涝较为频繁,以西南部为最。     

不确定性情形下水资源脆弱性评价

在考虑水资源脆弱性影响因素随机性基础上,结合地区风险暴露水平,采用广义最小二乘法建立灾害损失模型,以期望灾害损失占GDP比重作为衡量水资源脆弱性的重要指标,依据我国31个省市自治区的多年平均降水量,采用Z指数法评价其旱涝风险等级,估计了短期内期望灾害损失占GDP比重,并对此进行核密度估计以确定水资源脆弱性等级划分阈值,据此对各地区水资源脆弱性进行等级划分,结合旱涝灾害风险等级划分和水资源脆弱性等级划分,对各地区的脆弱性与旱涝风险进行配对研究。结果表明,我国区域间降水量分布与水资源脆弱性分布并不完全相同,水资源脆弱性更多地与经济发展水平相关,经济发达并不意味着水资源高度脆弱。     

近50年来京津唐地区降水时空演变特征分析

研究京津唐地区降水量的时空分布对于认清该地区水资源的数量变化趋势、合理配置水资源及降低旱涝灾害均具有重要意义。基于京津唐地区6个国家级气象站点50年逐日降水资料,利用滑动均值法、M-K检验法及空间插值法等,分析了京津唐地区降水的空间分布、变化特征及近50年的降水变化趋势。结果表明,该地区降水在时空上分布不均匀,整体上西南降水少,东北降水多,年内降水主要集中在6~9月,50年来降水量整体呈减少趋势,但自2005年以来,年降水量出现回升迹象。     

河南省旱涝灾害与太阳黑子活动的相关性分析

鉴于河南省旱涝灾害发生频繁,根据河南省1953～2006年的年平均降水量资料和1952～2005年的太阳黑子相对数月值数据,采用修正后的降水Z指数法划分了河南省旱涝等级,并分析了河南省旱涝灾害与太阳黑子活动之间的关系。结果表明,河南省旱灾易在太阳黑子活动的M年（峰值年）发生,而涝灾易发生在太阳黑子活动的m年（谷值年）及其前后一年。     

1960~2013年云南省降水时空变化特征分析

鉴于分析云南省降水时空变化特征对该地区旱涝灾害预警和水文模型研究具有重要意义,基于云南省29个气象站点1960~2013年的逐日降水资料,采用滑动平均、线性倾向估计、Mann Kendall突变检验、滑动t检验和普通克里格插值等方法分析了该地区降水变化特征、降水变化趋势及空间分布情况。结果表明,年际降水量以7.7 mm/10a的幅度逐渐减少,在2008年发生突变;空间分布不均,整体由东北向西南呈带状递增分布,并形成2个孤岛状的降水集中区。夏、秋、冬三季降水量均逐渐减少,春季增加;季突变时间存在差异性;夏、秋两季空间分布情况与年际类似,春季自南向北逐渐减少,冬季自中部分别向东南和西北呈带状递增分布,同时还具有自南向北呈带状递减分布的特征。     

海河流域1469～2008年旱涝变化趋势及演变特征分析

基于对历史时期旱涝灾害的重建及其影响研究,采用1469～2008年的历史资料统计了海河流域旱涝灾害的特征参数,运用数学统计方法建立了历史丰枯指数序列,对流域内旱涝等级的一致性进行了分析,得出流域水旱灾害发生的周期和时期,并运用t检验法、功率谱分析和小波分析等方法进行了定量分析和进一步校核.结果表明,海河流域540年可划分为6个以旱为主和6个以涝为主的阶段,流域旱涝的发生具有连续性,且存在8～12、14～20、35年的显著周期.     

寒潮关键区冬季气温变化的研究

为研究我国寒潮关键区冬季气温时空分布特征,利用寒潮关键区1980~2013年冬季年平均气温资料,采用一元线性方程、5年滑动平均、EMD经验模态分解、EOF正交函数分解等方法分析了冬季气温变化规律。结果表明,寒潮关键区冬季气温在波动中逐年递减,每10年减少约0.24℃,且在2005年之前冬季气温相对较高;寒潮关键区冬季年平均气温具有3、5~10、20年三种时间尺度的演变周期;寒潮关键区冬季年平均气温具有全区域一致性、西北-东南型、西南-东北型的分布特征。研究结果为分析寒潮天气提供理论基础。     

黄河流域极端气候下降雨侵蚀力时空特征研究

研究极端降水事件下流域降雨侵蚀力时空分布特征,对深入认知流域水灾害空间分布结构具有重要意义。基于黄河流域及周边97个气象站点1960～2015年共56年的逐日降水数据,选取Rx5d和PRCPTOT两个极端降水指标分析降雨侵蚀力四季时空分布特征,并采用Spearman相关性分析方法探究了降雨侵蚀力的空间分布格局。结果表明,在时间上,同一区域降雨侵蚀力有明显的季节性,夏季年际波动最明显,冬季呈较平稳状态。Rx5d指标和PRCPTOT指标下降雨侵蚀力之间差异显著,Rx5d极端指标对降雨侵蚀产生了巨大的影响。在空间分布上,黄河流域区域之间降雨侵蚀力差异显著,黄河下游发生严重降雨侵蚀,冬季黄河上游及内流区基本不发生降雨侵蚀。Rx5d和PRCPTOT指标下区域之间的相关性分析结果基本保持一致,PRCPTOT指标下区域相关性更好;夏季区域Ⅶ、区域Ⅷ与其他区域相关性很差,冬季区域Ⅰ、区域Ⅱ、区域Ⅳ之间的相关性较高。