三种干旱指数在渭北旱塬应用的对比分析

在分析标准化降水指数、Z指数和Palmer干旱指数计算原理的基础上,利用渭北旱塬某测站1953年1月—2008年3月的月降水观测数据资料,分别应用3种指标对渭北旱塬干旱情况进行计算和分析。结果表明:按标准化降水指数和Z指数划分的干旱等级具有明显的一致性;Palmer干旱指数具有较明确的物理意义,其干旱评价结果与实际情况更为接近,在干旱发展过程描述上更为合理;与标准化降水指数和Z指数相比,Palmer干旱指数更适合渭北旱塬。     

基于SPEI的南水北调中线水源区干旱时空特征

利用多种统计方法对南水北调中线水源区降水和气温序列进行趋势诊断,识别了不同气象站点序列的时空变化趋势;以标准化降水蒸散指数(SPEI)为干旱指标,建立考虑降水和气温共同对干旱过程影响的评价模型,研究分析了水源区不同时间尺度和分期(汛期、非汛期和全年期)干旱过程动态变化特征。分析表明:降水量呈现不显著的下降趋势,气温总体呈现显著性上升趋势;短时间尺度SPEI对降水和气温变化更加敏感,随着时间尺度增大,SPEI值变化更加平缓;非汛期和全年期水源区发生严重干旱的概率增大,不同气象站点3个不同时期发生特旱或重旱的年份与历史发生干旱的资料相一致;干旱严重程度从上游到下游逐渐衰减,整个汉江上游和西北部地区干旱发生频次略高于下游和南部地区;对比标准化降水指标(SPI)计算结果,SPEI指数较SPI指数补充考虑了降水和气温对干旱过程的综合影响,可作为SPI指数的一个重要补充分析手段,可应用于描述南水北调中线水源区不同时间尺度的干旱特征。     

干旱指数在辽河流域的应用分析

由于农业用水增加、工业污染严重,造成辽河流域干旱程度加重,利用2010—2015年辽河流域昌图县、康平县、法库县逐月降水量资料及年降雨量数据,通过降水距平百分率、标准化降水指数(SPI)、降水Z指数合理评价了辽河流域干旱情况,并比较3种干旱指数的评价效果。分析了三个地方的干旱情况,研究并比较了降水距平百分率、 SPI、降水Z指数的评价效果。结果表明：降水距平百分率反映干旱程度较轻;与降水Z指数相比,SPI指数能较客观地反映辽河流域干旱程度。为辽河流域定量研究干旱事件提供合理的指标依据,为不同研究区根据自身特点选择适合的干旱指标奠定理论基础。     

南盘江流域水文干旱对气象干旱的响应特征研究

选取南盘江流域3个站点40年(1970年-2009年)的逐月径流资料和20个站点同期逐月降水资料,计算标准化径流指数(SSFI)和不同时间尺度的标准化降水指数(SPI),从中选取水文干旱样本和同期的SPI进行统计分析,研究水文干旱对气象干旱的响应特征。结果表明:南盘江流域SSFI对SPI具有良好的响应关系;SSFI对SPI的响应关系随时间尺度的不同相关性不同;总体来看,流域内水文干旱对气象干旱的响应时间约为6个月。     

标准化降水指数与有效干旱指数在新疆干旱监测中的应用

基于干旱监测理论,根据新疆测站1961—2010年逐日降水资料,对比分析了基于不同时间尺度(1、3、6、9、12、24个月)标准化降水指标(SPI)与有效干旱指数(EDI)对干旱监测的有效性与实用性。结果表明:不论针对短期干旱还是长期干旱,EDI监测能力均明显优于SPI。短时间尺度的SPI受短时间降水影响较大,能反映短时间新疆地区的干旱变化特征;随时间尺度的增加,SPI对短时间降水的响应能力较差,但仍可反映长时间序列下明显的干旱变化趋势。与SPI相比,EDI能够很好地反映出短期干旱和当时降水量的影响;同时能够随时间迁移,给每日降水量分配以不同权重,考虑前期降水量对当前干湿状况的影响。相关研究结果可为湿润区及其他气候区洪旱灾害监测提供重要理论依据。     

典型气象干旱指标在东北地区的适用性分析

干旱指标的适用性分析是准确监测旱情的重要前提。气象干旱指标相较于水文和农业干旱指标等能更准确的反应旱情且应用更加广泛。东北地区是我国重要的粮食主产区,同时也是干旱灾害的易发区。针对东北地区开展典型气象干旱指标的适用性具有重要的现实意义和应用价值。本研究利用东北三省78个气象站点1954-2013逐月降雨及温度资料,计算逐月的标准化降雨指数、标准化降雨蒸散指数、帕尔默干旱指数、降雨Z指数、降雨距平百分率和综合气象干旱指数。通过各指标的季节干旱识别的结果与历史干旱资料进行对比,分析其识别准确性,并作为指标适用性评价的依据,比较了各干旱指标在不同地区、不同季节的适用性。结果表明：标准化降雨指数对于东北三省各个季节都具有较好的适用性;降雨距平指数更适用于吉林和黑龙江,季节上尤其适用于春季和秋季。     

基于Z指数和云模型的川中丘陵区干旱分布研究

Z指数法是气象干旱评价中一种较为有效的方法,它以降水量为主要评价指标。但由于降水量并不完全符合正态分布,且依据Z指数法评价的旱涝等级标准受主观影响大,简单的数值比较不能完全客观揭示干旱的时空分布特征。因此,可将具有模糊隶属度分析优势的云模型理论和Z指数法相结合,共同揭示干旱的时空分布特征。以川中丘陵区22个站点近60 a的干旱变化为例的实证分析结果表明,干旱的类型占比、时间分布特征、Z指数序列趋势分析均可准确刻画研究区干旱的实际变化规律,该研究方法是可行的。研究方法可为今后气象干旱评价研究提供借鉴。     

河南省降水分布及气象干旱特征分析

本文根据河南省1954―2013年逐年实测降水资料,采用降水Z指数法,分析研究全省干旱时空演变规律.结果表明:1954―2013年河南省降水量变化总体呈缓慢减小趋势,多年平均降水量为772.6 mm;全省降水Z指数趋于逐年减小,干旱强度趋于增大;近60年全省有15年发生了干旱,干旱频率25%;由于降水年际分布不均,20世纪90年代干旱频率较高;2000―2013年干旱强度有所增强;18个地市干旱频率分布在25%―37%之间.     

基于标准化降水指数的淮河流域干旱 演变特征分析

利用淮河流域35个气象站点的降水资料,采用标准化降水指数(Standardized Drecipitafion in- dex , SP1)分析了淮河流域近50年(1961 } 2010年)的年度干旱指数,并利用干旱发生频率、干旱站次比和干旱强度三项干旱指标分析了淮河流域的干旱演变特征。研究结果表明,近50年来,淮河流域以轻旱、中旱为主,重旱、特旱相对较少,有干旱发生面积有逐年递减而发生强度呈增强趋势。在当前气候变化背景下,淮河流域干旱对农业生产的不利影响有减小的趋势。     

4种气象干旱指数在新疆的适用性分析

在研究干旱问题时,由于研究的区域不同,其气候条件、致旱原因也不同,因此,并不能简单地采取某一种干旱指数来评定区域的旱情,必须总结该区域各指数的适用性,才能得到最适合该区域干旱研究的干旱指数。将新疆62个气象站点划分为12个分区,先将K干旱指数、干旱侦测指数(RDI)、标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI)等4种干旱指数的阈值进行本地化修正,再利用春、夏、秋3季最长连续无雨日数评价的干旱等级分别与各干旱指数的评价等级进行吻合度分析,最后利用年尺度的土壤湿度分别与各年尺度的干旱指数进行相关性分析。结果表明:(1)在春、夏、秋3季,K指数适用于东疆和南疆平原盆地地区的春旱与秋旱的监测,以及吐鄯托盆地的夏旱监测;RDI指数适用于北疆东部和北部3季的旱情监测、北疆沿天山一带和天山山区的春旱监测;SPI指数适用于天山和南疆西部山区的夏旱监测;SPEI指数适用于北疆西部和南疆西部山区的春旱监测,以及东疆、南疆、北疆西部和北疆沿天山一带的夏旱监测,北疆西部及北疆沿天山一带的秋旱监测。(2)在年尺度适用性上,K指数适用于北疆地区、南疆西部以及阿克苏地区;RDI指数适用于整个北疆地区;SPI指数适用于北疆沿天山一带、北疆西部、阿克苏地区以及南疆西部;SPEI指数适用于北疆沿天山一带、北疆西部和南疆西部山区。     

模糊综合法在区域干旱评价中的应用

以西安市为典型研究区域,选择连续无降水天数、降水量距平百分比、相对湿润度指数、标准化降水指数、作物缺水率为干旱指标,对研究区域进行单指标、多指标综合和区域综合干旱评价。评价结果表明:模糊综合法较好地解决了各单指标评价结果差异较大的问题;区域综合干旱评价结果与实际干旱状况基本吻合,模糊综合法在区域干旱评价中具有一定的可信度。     

基于动态权重系数法的区域综合干旱指标研究

为揭示区域总体干旱程度及其变化特征,以长株潭地区为研究区,在标准化降水指数(SPI)、标准化水位指数(SZI)、标准化区域水资源短缺指数(SSDI)基础上,利用动态权重系数法构建区域干旱综合指标MIDI,结合历史受旱面积率、因旱减少供水量等旱情统计资料,对MIDI的适用性进行分析验证。以长株潭地区11个气象站、12个水文站近几十年实测资料为例,分别采用游程理论和Copula函数法识别干旱事件,并计算其发生频率,采用多尺度统计分析法,对区域综合干旱的演变特征进行分析。研究结果表明:SPI、SZI、SSDI对于不同水源、行业类型干旱评价各具优势,SPI、SSDI年干旱累积烈度与长株潭地区农业受旱面积率相关性相对较高;SZI年干旱累积烈度与城镇因旱减少供水量相关性较高,更适用于依靠地表径流为主要供水水源的城镇干旱地区评价。本研究提出的动态权重系数法,综合考虑了区域产业结构的年际变化、产业需水规律的季节性变化等因素,可反映不同阶段各单项指标干旱对于旱情的主导作用,适用于多种水源和产业类型的区域旱情综合评价;从月、季和年3种时间尺度,分析了长株潭地区MIDI综合干旱的变化特征,结果表明长株潭地区近20 a来极端干旱发生频次呈现波动增加趋势。     

不同干旱指标在新疆喀什地区的运用对比研究

本文基于新疆喀什地区1952—2008年近57气象资料,分别运用标准化降水指数SPI、降水百分位指数PDECI以及干旱侦测指数RDIst三种干旱指标定量评价了新疆喀什地区的干旱情况．并结合研究区2000—2008年实际干旱情况进行验证分析,从而评价出较适合于研究区的干旱指标计算方法,研究结果表明：在新疆喀什地区,在三种干旱指标中,SPI和RDIst的相关性较好,在月尺度上．其相关系数高达0．9725,由于RDIst考虑蒸散发对区域干旱的影响,与喀什地区实际发生的干旱情况比较吻合,且RDIst指标具有较稳定的计算结果．整体计算结果略优于在国内运用较好的标准化降水指数SPI,而PDECI对于降水量的变化最为敏感．其月尺度和季尺度的干旱指标均不适合于喀什地区的干旱判定．研究成果可以为新疆地区的干旱评价和水资源保护提供参考价值．     

安徽省1978 年特大干旱研究

依据安徽省109个雨量站1978年逐日降水量数据,综合运用降水量距平百分率法、建立区域旱情指数法以及GIS空间分析技术,采用逐步缩小时间尺度的方式,对安徽省1978年干旱的时空演变特征进行了分析。研究结果表明:(1)通过修正的降水量距平百分率法,由于充分考虑了前期降水的累积效应,其分析逐日干旱结果符合实际情况;(2)区域旱情指数法是确定干旱过程起始和终止的有效方法;(3)安徽省1978年发生春、夏、秋三季连旱,干旱持续253 d,其中,4月4日—8月11日连续130 d全省旱情最重,在5月3日全省75%的耕地旱情等级达到重旱以上。     

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。     

TRMM卫星降水产品和SPDI在河南省干旱监测中的适用性

本文选取河南省15个具有代表性的气象站点,根据其1998—2019年的逐月气象观测资料和TRMM 3B43V7逐月卫星降水数据,运用多种统计指标评估TRMM 3B43V7卫星降水产品在河南省的适用性;采用卫星降水数据代替地面降水资料计算标准化帕尔默干旱指数(SPDI),并寻求最优时间尺度;结合历史干旱事件记载,评估SPDI指数在河南省干旱监测中的适用性。结果表明:TRMM3B43V7卫星降水数据与实测地面降水数据相比,精确度很高(Bias=-0.05)、相关性很强(CC>0.88);由TRMM卫星降水数据计算得到的SPDI指数用于评估河南省历史干旱表现良好,且12个月时间尺度的SPDI指数(SPDI12)适用性最好。鉴于以上结论,可以考虑基于TRMM卫星降水产品和SPDI12指数构建河南省的干旱监测业务化系统。     

不同干旱指数在唐山地区旱情评价中的应用

基于唐山地区1957—2011年的气象资料,比较分析标准化降水指数（S SPI）、标准化降水蒸散发指数（S SPEI）和帕默尔水文干旱指数（P PHDI）3种不同干旱指数的相关性,并评价了各个指数在唐山地区连旱期间的适用性。结果表明：各时间尺度（年、季、月）的S SPI和S SPEI均显著相关;P PHDI与年尺度的S SPI和S SPEI均显著相关。P PHDI对长期干旱判断效果明显优于短期干旱。年尺度S SPEI和S SPI对干旱事件识别效果比较接近,二者对长期干旱判断偏涝,对短期干旱判断效果明显优于P PHDI。在气温偏低的年份,季尺度的S SPI能很好地反映旱情的严重程度,在气候变暖的背景下,季尺度S SPEI比S SPI更能准确地判断和评价旱情。     

基于Copula函数的新型综合干旱指数构建与应用

干旱指数是研究干旱的重要工具,构建综合干旱指数是目前干旱监测、风险评估的前沿和趋势。本文基于阿基米德Copula函数,联合降雨(气象)、径流(水文)两种要素,构建了一种能够综合表征气象干旱和水文干旱的新型综合干旱指数MSDI_p,并用其表征渭河流域的干旱演变特征,且进一步对其背后的驱动力进行了探究。结果表明:(1)MSDI_p指数既能像标准化降水指数(SPI)一样敏锐地捕捉干旱的发生,也能像标准化径流指数(SRI)一样很好地刻画干旱的持续时间和结束,同时具备气象和水文两种干旱指数表征不同类型干旱的优势,能综合表征干旱演变特征;(2)受气候变化和人类活动影响,渭河流域过去50余年综合干旱呈显著增强趋势;(3)渭河流域综合干旱指数序列存在变异点(1994年),且未来流域干旱情势有加剧趋势;(4)太阳黑子和大气环流异常因子等对渭河流域综合干旱的发生有较大影响,其中太阳黑子活动的影响最强。且除直接影响外,太阳黑子还能通过影响大气环流异常因子进而对综合干旱的发生造成间接影响。