基于VIC模型和Palmer干旱指数的区域干旱化评价研究

基于VIC(可变下渗容量)模型的流域网格划分及其对径流、蒸散发和土壤含水量变化的模拟，对Palmer干旱指数各水量平衡分量的计算进行了优化，并采用分级修正的方式，改进了Palmer干旱指数中气候特征系数K的确定方法。在此基础上，建立了基于VIC模型和Palmer干旱指数的区域气候干湿变化评价系统，并将该系统在黄土高原进行了应用。结果表明，近40 a黄土高原气候正向暖干化趋势发展，1990年以后暖干化趋势尤为明显。研究区干旱发生频率在空间上呈由西北向东南递减趋势，不同季节干旱发生频率空间分布存在一定差异。该评价系统物理机制清晰，地区适应性较强，在实时监测和评估气候干湿变化及其时空分布上存在较大应用潜力。     

1961—2020年黄土高原地区气象干旱时空演变特征研究

基于黄土高原地区61个气象站点1961—2020年的逐日气象资料,探究该研究区域的历史干旱演变特征。采用标准化降雨蒸散指数(SPEI),运用Morlet小波分析、干旱面积覆盖率、干旱发生频率和Mann-Kendall突变检验等研究方法,揭示近60 a全球变暖背景下黄土高原地区的干湿变化特征及周期特征,并对干旱进行归因分析。研究结果表明：SPEI值的干湿交替变化具有全域性,年度SPEI＿12和春、秋、冬季SPEI＿3在研究时段呈逐年下降趋势,干旱倾向趋势降幅排序为秋>春>冬>年,夏季SPEI＿3呈现相对平缓的升高趋势,趋势率为0.02/10a;干旱覆盖面积整体呈上升趋势不显著,年干旱频率在31.40%和35.15%之间,中西部区域站点干旱化趋势较大;不同时间尺度的干湿变化周期不稳定,目前正处于并长期处于偏暖湿化阶段。目前的暖湿化趋势仅体现为量的变化,并不足以改变该区域的基本气候状态,其仍处于温凉干燥的干旱与半干旱气候范围。     

云南旱灾特点和未来10年干旱趋势预测

统计分析云南50年旱灾面积和粮食损失的年代变化,总结云南旱灾特点。研究云南干旱与干湿、冷暖气候类型的关联性,指出云南气候偏暖期干旱发生频率显著高于偏冷期,暖湿期冬春旱频率高,干暖期则易于发生春夏太早;未来10年的前期云南气候仍处于暖湿期,后期可能很快进入干暖期,期间云南干旱频率将高于20世纪80年代,旱灾损失很可能比最近10年明显加大。     

云南旱灾特点和未来1O年干旱趋势预测

统计分析云南50年旱灾面积和粮食损失的年代变化，总结云南旱灾特点。研究云南干旱与干湿、冷暖气候类型的关联性，指出云南气候偏暖期干旱发生频率显著高于偏冷期，暖湿期冬春旱频率高，干暖期则易于发生春夏太早；未来10年的前期云南气候仍处于暖湿期，后期可能很快进入干暖期，期间云南干旱频率将高于20世纪80年代，旱灾损失很可能比最近10年明显加大。     

变化环境下不同等级干旱事件发生概率的计算方法——以无定河流域为例

本文结合考虑土地利用/覆被变化的流域水文模型(WHMLUCC)和Palmer干旱指数PDSI模拟干旱事件的发展过程,从成因途径提出基于WHMLUCC模型和Palmer干旱指数的非一致性干旱概率计算方法,并以无定河流域为例,推求不同情景变化环境下的干旱概率分布规律,进一步结合干旱等级标准计算不同等级干旱事件发生的概率,为该流域干旱预测和干旱规划提供科学依据。研究结果表明:(1)通过干旱概率计算与分析可知,气候条件对干旱影响较为突出,与此同时,在过去气候条件下土地利用面积的变化对干旱影响明显,而在现状气候条件下土地利用面积的变化对干旱的影响较弱;(2)在无定河流域的5种情景中,过去气候条件下情景2的土地利用情况有利于当地极端干旱形势的缓解,现状气候条件下各个情景的干旱形势较为一致;(3)通过成因分析,无定河流域干旱与气候变化和土地利用状况密不可分。     

基于土壤含水量模拟的干旱监测指数研究

以山西省汾河流域为例,采用水量和能量平衡原理的VIC模型模拟了区域内径流和土壤含水量的变化过程,并构建了土壤干旱指数进行实例研究。结果表明:建立的VIC模型能够较好地模拟研究区站点的径流和土壤含水量的变化过程,基于土壤含水量模拟的土壤干旱指数与实际干旱的发生具有较好的相关性,土壤干旱指数物理意义清晰,能较好地刻画区域干旱在时空上的发生、发展及结束过程,对区域干旱监测具有一定的应用价值。     

基于SPEI干旱指数的陕西省干旱时空分布特征分析

陕西省属于生态脆弱区且旱灾频发。基于陕西省1956-2016年18个气象站点的实测气象资料,利用Penman-Monteith模型计算年尺度标准降水蒸散指数(SPEI),并结合滑动平均、MK检验、小波分析和Kring空间插值法等方法探讨了陕西省61年来的干旱时空变化特征。结果表明:从时间变化上看,陕西省SPEI指数呈现在波动中下降趋势,表明全省正在向干旱化发展,但总体变化趋势不显著;全省干旱影响范围自1986年起呈现显著扩大化趋势; SPEI指数在1980年出现突然减小的变异点; SPEI指数周期存在多时间尺度特征,具有5,16和30a的三个主震荡周期;从空间变化上看,全省有不同程度干旱发生,各站点分布差异较大且不均衡,干旱频率由大到小依次为中旱轻旱特旱重旱,重旱发生频率最低,高值中心位于延安站,中旱发生频率最高且分布范围最大,高值中心位于略阳站和汉中站。此研究可为全省防灾防旱,农业生产以及政策制定提供科学依据。     

天山西部地区近50年干旱指数的演变特征

利用天山西部地区9个县市气象站近50年的降水、气温和水面蒸发观测资料,确定适合该区的干旱指数计算方法,分析了该区干旱指数的主要特征和演变趋势。结果表明,按行政分区和流域分区两种方法统计,研究区的气候类型为半湿润—半干旱区,其年干旱指数具有明显的地区分布特性和年际变化。近50年来,各行政分区和流域分区各分级年干旱指数发生的频次及频率也不尽相同,半湿润区湿润化程度较高,而半干旱区的年度和夏季的干旱化程度高,春、秋两季干湿化程度则基本相近。研究区50年以来的平均年干旱指数总体呈下降趋势,尤以夏季干旱指数的下降趋势明显,可以初步认为,水面蒸发量的显著减少是主要影响因素之一。     

天山西部地区近50年干旱指数的演变特征

利用天山西部地区9个县市气象站近50年的降水、气温和水面蒸发观测资料,确定适合该区的干旱指数计算方法,分析了该区干旱指数的主要特征和演变趋势。结果表明,按行政分区和流域分区两种方法统计,研究区的气候类型为半湿润—半干旱区,其年干旱指数具有明显的地区分布特性和年际变化。近50年来,各行政分区和流域分区各分级年干旱指数发生的频次及频率也不尽相同,半湿润区湿润化程度较高,而半干旱区的年度和夏季的干旱化程度高,春、秋两季干湿化程度则基本相近。研究区50年以来的平均年干旱指数总体呈下降趋势,尤以夏季干旱指数的下降趋势明显,可以初步认为,水面蒸发量的显著减少是主要影响因素之一。     

近50年来中国干旱化特征分析

利用基于网格的综合气象干旱指数,系统分析了中国干旱的空间分布、发生频率、严重程度、持续时间和干旱范围等随时间的变化,揭示了近50年来中国的干旱化特征:自辽河平原—海河平原—黄土高原—四川盆地—云贵高原形成一个干旱化带状区域,干旱频率增加,干旱较为严重;干旱化带状区域内辽宁、河北(包括北京市和天津市)、山西和陕西四省区,均呈现干旱历时增长、强度增大、范围增加的显著干旱化趋势,特别是20世纪90年代中期以来,干旱连年发生,旱情较为严重。     

MODIS数据的干旱监测模型研究

对地观测卫星(ESO)中分辨率成像光谱仪(MODIS)传感器因其具有高时间分辨率、高光谱分辨率、适中的空间分辨率等特点,非常适合大范围、长时期、动态的干旱监测。借鉴以往的各种干旱监测方法,提出了一个基于MODIS的综合性干旱监测模型。该模型纳入与干旱有关的各种参数,并且首次将云指数作为一个重要参数引入模型。通过2003年湖北干旱的实例验证了此模型,结果显示此模型能很好的用于干旱预警与监测。     

基于干旱过程模拟的旱情综合评估方法应用研究

在对国内外干旱评估方法研究进行综述的基础上,指出干旱起因是降水偏少,但发展成灾,则有一个缓慢渐进过程,它不仅取决于降水、气温等气象条件,还与地形、土壤、作物等因素密切相关。考虑到旱灾的成因是多条件的,旱灾的影响和体现也是多方面的,只有结合干旱发展的各阶段,才能全面地认识和评估旱情。利用基于分布式水文模拟的干旱模型,在完整模拟干旱发生发展和结束过程的基础上,整合多种旱情指标,提出能反映干旱发展过程主要特征的旱情综合评估方法体系,并以长江上游川渝地区2006年严重干旱事件为例,开展了应用示例研究。     

基于分布式水文模拟的干旱评估预报模型研究

本文从流域水文循环角度,以长江上游为例,利用数字高程、气象水文、土壤植被和土地利用等地理信息数据,采用分布式水文模型模拟水文过程各环节,获取各项气象水文要素。继而依循PDSI干旱模式原理,建立了干旱评估预报模型GBHM-PDSI。对2006年重庆地区严重干旱事件的模拟应用表明,该模型不仅能综合评估旱情等级,而且可以定量地描述干旱的发生、发展直至结束过程,在表现旱情的地区差异和随时间的演变过程等方面具有优势,且能够结合气象信息对旱情发展进行推演预报。     

新安江模型在土壤墒情预报中的应用

近年来干旱已严重影响到自然生态环境的平衡及人类社会、经济的可持续发展。而墒情预报是干旱管理的一项基础工作。本文分析了国内外墒情预报的模型方法,并将新安江模型移用于土壤墒情的预报研究中,建立了基于水量平衡的土壤墒情预报方案。从模型的预测结果可以看出,模拟预报结果和实测值基本一致,该方法精度是较高的。新安江模型预报土壤含水量的模型结构简单,涉及参数少且物理意义明确,易于调试优选,便于在实际工作中推广使用。     

新安江模型在土壤墒情预报中的应用

近年来干旱已严重影响到自然生态环境的平衡及人类社会、经济的可待续发展。而墒情预报是干旱管理的一项基础工作。本文分析了国内外墒情预报的模型方法,将新安江模型移用于土壤墒情的预报研究中,建立了基于水量平衡的土壤墒情预报方案。从模型的预测结果可以看出,模拟预报结果和实测值基本一致,该方法精度是较高的。新安江模型预报土壤含水量的模型结构简单,涉及参数少且物理意义明确,易于调试优选,便于在实际工作中推广使用。     

基于双源蒸散与混合产流的Palmer 旱度模式构建及应用

选取半干旱地区老哈河流域为研究对象,基于双源蒸散发能力计算模型和混合产流模块,依据palmer旱度模式的思路,构建适用于我国北方半干旱地区的机理性旱度模式。利用该模式计算15个代表站点1957—2008年的旱度值,并与实际旱情记载以及降水距平百分率进行了对照检验。结果表明,该旱度模式计算的各地区的Palmer干旱指标与文献描述的干湿情况较为一致,能够反映所研究区域干旱程度的变化情况;与降水距平百分率相比,该模式综合考虑了水分亏缺量和持续时间因子对干旱强度的影响,可以反映流域下垫面特性及植被生理物候特性对干旱的影响机制,能够更好地表现干旱过程的持续性。此外,该模式还能合理给出旱情在空间上的发生和发展的变化情况。     

河南新型抗旱服务组织建设模式研究

河南省抗旱服务组织坚持面向农村基层,构建多层级的抗旱社会化服务网络体系,并在发展中不断拓宽服务功能,在抗旱减灾工作中发挥了巨大作用。在分析抗旱服务组织建设可行性和必要性的基础上,提出了新型抗旱服务组织的建设模式,即长效机制模式和专业化与社会化相结合的模式,把防防汛抗旱服务组织建设成为水利社会化服务体系的核心力量。     

基于ARIMA模型的云南气象干旱预测研究

近年来,云南地区的干旱引起了社会广泛关注。为了对云南省未来一个时期的干旱情况进行预测,利用1961~2013年云南省29个气象站逐月降水和气温资料计算云南各地区标准化降水蒸散指数（SPEI）,并建立了SPEI序列自回归移动平均模型（ARIMA）,对模型参数进行率定和验证后,确定了模型参数和表达式。利用所建立的模型,对云南省各地区2014~2023年年平均SPEI值进行预测。结果显示,未来一段时期内云南各地区气象干旱仍将持续。针对云南的干旱情况,提出了相应的抗旱对策建议。 