汾河上游水文干旱与气象干旱的关系

为分析汾河上游水文干旱与气象干旱的关系,基于汾河上游4个气象站1956~2000年月降水量、月平均气温资料建立流域标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI),并根据4个水文站同期月径流资料建立各水文站标准化径流指数(SRI);对1、3、6、12个月4个时间尺度的指数进行趋势分析,然后分析各水文站4个时间尺度的SRI与流域SPI、SPEI的相关性,最后采用时移互相关分析、回归分析研究水文干旱对气象干旱的滞后性。结果表明,汾河上游呈干旱化趋势;各站水文干旱与气象干旱间的相关系数随时间尺度的增加而增加,都通过了显著性检验;相同时间尺度下,4个水文站水文干旱与气象干旱相关程度差异较弱;SRI与SPEI的相关程度较SRI与SPI更为紧密;12个月时间尺度下,汾河水库、寨上、兰村SRI表征的水文干旱滞后于以SPEI表征的气象干旱约1个月。     

塔里木河流域干旱态势时空变化规律分析

基于塔里木河流域1960~2013年25个气象站台的气象水文资料,利用标准化降水指数,结合干旱频率分析、小波分析等方法,从干旱强度、频率、周期、季节干旱情况等方面对比研究了近53年来塔里木河流域干旱的变化规律。结果表明,塔里木河流域的干旱强度具有阶段性特征,在1960~1980年间,干旱频繁发生,尤其是在1960年代,更是重旱和极旱多发的时期;从干旱强度变化趋势来看,塔里木河流域干旱情况呈现缓解的趋势,尤其是在1990年以来塔里木河流域干旱情况有了明显好转;塔里木河流域标准化降水指数SPI12呈现6~7年的主周期。     

不同水文干旱指数在天山西部山区的适用性分析

为了更好地指导天山西部山区干旱早期预警及防灾减灾工作,基于区域水文干旱指数、标准化径流指数、径流距平指数和径流Z指数,从与历史干旱事件的相符性和典型干旱事件的甄别能力等方面评估了1960～2014年天山西部山区喀什河流域的干旱特征。结果表明,区域水文干旱指数监测干旱效果最为准确,能够全面识别和反映研究区的干旱特征,主要原因是该指数充分考虑了对干旱发生起决定作用的降水、径流要素。总体上,研究区干旱呈减弱趋势,尤其在1980s以后干旱缓解更为明显。     

三种干旱指数在西南地区的应用及相关性分析

基于西南地区实测的降水、气温及水文模型模拟的土壤含水率和径流资料,分别选取反映气象、农业、水文干旱的标准化降水蒸散指数(SPEI)、土壤含水率距平指数(SMAPI)和标准化径流指数(SRI),分析了三者之间的时空相关关系及其对干旱过程的反映特征,探讨了三种类型干旱指数的联系与差别。结果表明,SPEI对干旱识别敏感,干旱过程等级变化频繁,SMAPI对干旱过程刻画稳定,起止时间合理,SRI过程最为平缓,表现出水文干旱滞后于气象、农业干旱的特性;SPEI揭示的干旱等级和范围较SMAPI、SRI大,表明气象干旱的发展较农业、水文干旱严重,不同时间尺度的SPEI或SRI的干旱空间分布存在差异;三种指数之间具有较好的相关性,SMAPI与SPEI3和SRI3相关性最高,表明其具有3个月时间尺度的特征。     

标准化综合干旱指数在北汝河流域干旱评价中的应用

河南省北汝河流域频发的干旱灾害严重影响工农业生产和人民生活,分析评价干旱旱情对指导抗旱救灾、减轻干旱灾害损失具有重要意义。采用新安江模型模拟计算北汝河汝州站以上流域1985～2016年日尺度径流深、蒸散发、土壤含水率,对其月尺度值与月降水量进行核熵成分分析,构建综合干旱指数,在对比分析不同分布函数拟合优劣的基础上选取拟合最优的对数逻辑斯特分布函数对综合干旱指数进行标准化得到标准化综合干旱指数;基于标准化综合干旱指数分析流域1985～2016年干旱情势演变,并与标准化降水指数和降水距平百分率的评价结果进行比较。结果表明,北汝河流域1985～2016年干旱事件发生频率呈增加趋势;标准化综合干旱指数对轻度干旱事件更为敏感,能较好地反映流域干旱特性及典型干旱事件的演进过程。研究结果为北汝河流域抗旱减灾提供了科学支撑,亦对其他地区干旱评价具有借鉴意义。     

TOPSIS客观赋权法在干旱综合评估中的应用研究

以西安地区为例,选取连续无雨日数、降水距平百分比、标准化降水指数和相对湿润度指数4个干旱指标进行了干旱单指标评估研究,针对单指标评估的局限性,引进了TOPSIS客观赋权法构建了一个干旱综合指数,将单指标评估结果加权,并结合遗传算法求取权重进行干旱综合评估。结果表明,综合评估结果与实际干旱状况基本一致,具有一定的可信度。     

多种干旱指标在天津地区干旱评价中的应用

以天津地区为例,基于1954~2011年的月降雨和月气温等气象资料,比较分析了标准化降水指数（SPI）、帕默尔干旱指标（PDSI）和标准化降水蒸散发指数（SPEI）三种干旱指数在不同时间尺度的相关性,并探讨了在干旱事件评价中的应用效果。结果表明,不同时间尺度的SPI和SPEI相关性显著,PDSI与年尺度SPI、SPEI显著相关,SPEI对实际旱情的判断稍优于SPI和PDSI;天津地区持续干旱在加剧,值得进一步关注。     

基于GAMLSS模型的云南省非一致性标准化降水指数分析

干旱指数对干旱的研究至关重要。随着气候变化和人类活动的影响，水文序列的频率分布随时间变化，因此需考虑干旱指数的非一致性。标准化降水指数S_SPI认为降水服从Gamma分布，对应的分布函数参数通常稳定不变，而实际的分布函数参数与时间序列具有一定相关性，因此利用GAMLSS模型以时间序列为协变量构建了降水序列的非一致性Gamma分布模型，在此基础上计算出非一致性标准化降水指数N_NSPI。以云南省为例，分别计算了1960～2019年的逐月N_NSPI、S_SPI,将两者进行对比分析，发现两者对干旱的识别结果总体趋势相近，但在1960～1985年N_NSPI识别的干旱数量和等级强于S_SPI,1986～2005年两者相近，而在2006～2019年，S_SPI识别的干旱数量和等级逐渐超过N_NSPI,进一步分析表明，考虑了分布函数参数随时间变化的N_NSPI能更精确反映实际干旱情况。     

不同气象干旱指数在天山南坡的适用性分析

为更好地指导生态环境极其脆弱区域的抗旱减灾工作,基于天山南坡13个气象站点1961～2016年的气象数据,采用标准化降水指数(S_(SPI))、标准化降水蒸散指数(S_(SPEI))、综合气象干旱指数(CCI)和改进的综合气象干旱指数(MMCI),从干旱年际变化、干旱频率、典型干旱过程与空间分布等方面评估其在该区域的适用性。结果表明,各干旱指数对典型干旱年均有较好的识别能力,均表明研究区趋于湿润化趋势,但MMCI指数对不同等级干旱的表征较其他三种干旱指数效果更好;MMCI、CCI指数较SSPEI、SSPI指数对干旱过程的刻画能力更符合实际干旱机制;空间分布上,SSPI指数与SSPEI指数易出现轻估、重估及空报干旱事件的情况,CCI指数存在高估重旱的情况,MMCI指数整体诊断能力较好。综合分析表明,MMCI指数较SSPI、SSPEI、CCI指数在天山南坡具有更好的适用性。     

1960年以来河南省引黄灌区干旱特征分析

根据河南省引黄灌区内及其周边12个气象站点近54年的逐日气象数据,利用综合气象干旱指数和Mann-Kendall秩次相关分析,分析了河南省引黄灌区不同时段降水量的变化趋势及干旱时空变化特征。结果表明,研究区内秋季降水表现出不显著的减少趋势,其他季节降水整体上表现为不明显的增加趋势;研究区多年平均干旱覆盖百分率为27.3%,多年平均干旱发生频率为51.0%;与其他季节相比,冬季研究区内干旱发生频率大,影响范围广,是一年中干旱发生最严重的季节。     

三种干旱指标在北京地区的应用对比研究

基于北京地区的气象资料,比较分析了月尺度、季尺度、年尺度的标准化降水指数(SPI)、降水成数(Deciles)、干旱侦测指数(RDIst),采用1958～2008年的气象资料研究了三者的相关关系,并分析了其在北京地区1999～2007年连旱期间的应用效果。结果表明,SPI和RDIst的相关关系较好,RDIst考虑了蒸发因素对干旱的作用,对实际情况的反映最好,且计算结果稳定,略优于在我国使用广泛的SPI指标。Deciles对降水的敏感度高,月尺度和季尺度的Deciles指标不适于在北京地区应用,而年尺度的Deciles则最能反映干旱过程在历史系列的严重程度。     

基于垂向混合产流模型的综合干旱指数新方法及其应用

采用合适的干旱指数评价流域干旱程度对防旱抗旱有重要指导意义。为此,通过垂向混合产流模型在滦河流域径流深的率定与检验,说明该模型适用于滦河流域,并可求得日过程滦河流域平均土壤含水量,确定构成综合干旱指数的单因素为降水距平百分率、相对湿润度指数、土壤相对湿度指数。在此基础上,提出了考虑土壤含水量的基于垂向混合产流模型的综合干旱指数新方法,即构建了可采用主成分分析法求解新的综合干旱指数与降水距平百分率、相对湿润度指数、土壤相对湿度指数之间的线性组合关系式,进而求得滦河流域月尺度的新的综合干旱指数,据此划分了干旱等级,比较了新的综合干旱指数与标准化降水指数、帕默尔干旱指数评价的干旱程度之间的差异,指出新的综合干旱指数较好地描述滦河流域的干旱程度,但个别年份评价结果尚有一定程度的偏差,未来还需要做更深入的研究。     

长江流域气象干旱与降水季节性关系研究

为揭示长江流域气象干旱与降水时空分异特征之间的关系,利用长江流域39个分区1960～2019年的月降水数据,先采用标准化降水指数方法构造了长江流域气象干旱指数系列;然后根据游程理论对干旱指数系列进行干旱过程识别,并由此提取干旱次数、干旱历时、干旱烈度、干旱频率等干旱特征变量;最后引入季节性指数,探讨了干旱特征变量与降水季节性之间的关系。结果表明,长江流域降水具有显著的季节性,降水季节性指数自西向东逐渐减少。干旱特征变量与降水季节性指数之间在空间上存在较好的线性关系,即降水季节性越弱的区域,干旱越严重(干旱历时越长、干旱烈度越大)。这可能归因于降水季节性较弱区域春、冬两季干旱发生频率较高。该研究可为长江流域气象干旱成因机制的深入研究提供一定参考。     

澜沧江—湄公河流域气象干旱时空分布特征分析

以澜沧江—湄公河流域为例,基于38个气象站1977～2010年降水资料,采用标准化降水指数(SPI)、干旱频率、干旱覆盖范围及干旱重心分析了流域气象干旱时空分布特征。结果表明,干旱强度与覆盖范围随时空分布呈规律性变化,年际变化较大,雨季变化趋势不明显,旱季呈显著下降趋势。该方法计算简单易行、资料易获取、稳定,可用于不同时空的干旱监测与评估。     

基于SPI/SPEI的锡林郭勒盟干旱变化特征

近年来,干旱现象频发,对锡林郭勒盟生态系统、畜牧业发展造成严重影响,对区域经济发展产生巨大威胁。利用1980～2018年研究区内15个气象站点的逐月累积降水量和月平均温度,采用标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散发指数(SPEI)分析锡林郭勒盟干旱时空特征,对比了SPI、SPEI在干旱监测中存在的差异。结果表明,1980～2018年锡林郭勒盟持续性干旱事件频发,随着年代的变化连续性干旱事件的发生频次、持续时间均呈增加趋势;研究区干旱频次在空间分布上始终处于动态变化中,中东部和西部地区的干旱发生频次较高,干旱频发区逐渐向西部转移,从东向西干旱发生频次逐渐增加;随着温度上升,SPI对干旱的监测能力开始下降,特别对重旱、特旱的监测能力明显不足,而SPEI对异常干旱的监测能力较强,不易受到降水因素的影响,对研究区干旱的监测、评估更具有优势。     

基于可变模糊评价模型的长江上游气象干旱评价

为全面评价长江上游流域的气象干旱状况,利用该流域1953~2012年的气温、降水资料,选取标准化降水指数(SPI)、连续无雨日(CDD)、相对湿润度指数(M)3种气象干旱指标,建立可变模糊数学模型,并应用Mann-Kendall检验法和小波分析方法分析了该流域长期气象干旱的时空变化特征。结果表明,流域气象干旱程度总体呈加重趋势;季节上冬、春连旱较为严重,秋旱有显著加重趋势,预计今后出现秋、冬、春连旱的可能性大;气象干旱存在20年左右的长周期以及6~8年左右的短周期;年际及季节空间分布规律均为自东向西逐渐加重。研究成果可为深入认识区域长期气象干旱演变特征提供参考,对西南等地区的抗旱减灾工作具有重要意义。     

基于C_I指数的贵州省干旱时空变化规律研究

贵州干旱频发,亟需采用合理的干旱指标分析研究干旱发生的时空变化规律,指导抗旱工作。与单项干旱指数相比,综合气象干旱指数(CI)同时考虑了降水和蒸散能力对干旱发生的累积效应,更能精确地反映不同的干旱状况。验证了CI指数在贵州的适用性,采用统计分析法研究了贵州省50年来干旱发生的频率、范围和强度。结果表明,贵州省年干旱发生频率很高;全年干旱频率分布从东北向西南逐渐增高;四季中,春旱发生频率最高,由西南向东北呈递减趋势,夏旱南北差异不显著,秋旱发生频率呈现自西北向东南逐渐增高的条带状分布规律;干旱持续日数和干旱强度呈周期性变化。     

三种干旱指数在南盘江流域识别干旱能力中的应用

基于南盘江流域1971～2010年25站的气温及月降水资料,分别计算了不同时间尺度的标准化降水指数(ISPI)、干旱侦测指数(IRDI)和标准化降水蒸发指数(ISPEI),以历史干旱灾情数据及典型大旱灾情数据为依据,比较分析了3种干旱指数对干旱及干旱级别的识别能力。结果表明,3种干旱指数的计算结果较为一致,具有较好的相关性;3种干旱指数对干旱和干旱等级的识别能力依次为ISPEI最强,IRDI次之,ISPI最差。ISPEI考虑了潜在蒸发量对干旱的影响,与ISPI、IRDI相比,ISPEI更适合于南盘江流域的干旱监测与评估。     

ENSO事件对渭河流域气象干旱和水文干旱的影响

利用渭河流域1960~2012年13个气象站的逐日降雨资料和三个水文站的径流资料,分析ENSO事件对该区域的降雨、径流、气象干旱和水文干旱的影响。结果表明,ENSO事件对渭河流域的降雨量和径流的影响较为明显,尤其是在7、8、9、10月;EI Ni1o事件对降雨量/径流有减少作用,而La Ni1a事件对降雨量/径流有增加效应;ENSO事件对径流的影响具有空间和时间的差异性,且由下游到上游逐渐变大;渭河流域共发生142次气象干旱和76次水文干旱,发生气象干旱和水文干旱平均持续时间分别为2.56、3.40个月,气象干旱和水文干旱发生次数呈增加趋势;ENSO事件对气象干旱和水文干旱的影响较大,经过卡方检验,在10月EI Ni1o事件和La Ni1a事件与气象干旱的发生有显著(α=0.05)关系,同时10月EI Ni1o事件和水文干旱的发生也有显著关系。     

近50年中国气象干旱危险性的时空格局探讨

以降水量距平百分率作为气象干旱指标,通过对1961~2010年中国585个气象站逐月降水资料进行干旱过程识别,得到由干旱频次、干旱历时和干旱烈度构成的用于衡量气象干旱危险性的综合指数,并以此分析了中国近50年气象干旱危险性的时空格局特征。结果表明,近50年来,中国气象干旱危险性整体呈现南北分异的格局,北部地区远高于南部地区;1961~1970、1961~2000、2001~2010年三个时段所呈现的南北分异、北高南低的总体格局基本保持不变,但2001~2010年较其他两个时段的危险性高值区域变化显著,主要向华北中部、东北西部、内蒙古东部扩展,而向西北西部收缩,为全国干旱区划以及旱灾风险管理提供了科学依据。