变化环境下ENSO对合肥市旱涝灾害影响研究

由1961—2000年合肥市每月的气温和降水数据得到干旱指数SPEI,从年、季尺度分析SPEI指数与ENSO事件的关系,揭示ENSO对合肥市旱涝灾害的影响。结果表明:(1)在40 a的研究期间共发生ENSO事件19次,暖事件的频次大于冷事件;(2)合肥市的旱灾和涝灾主要发生在ENSO事件年的当年、次年或前一年,其中在6个干旱年中,3 a发生在El Nino强事件年,5个涝年中,有3 a发生在La Nina强事件年;(3)ENSO事件强度与合肥市年SPEI指数呈显著负相关关系,滞后2个月最为显著,El Nino事件年合肥市发生旱灾的概率较大,而La Nina事件年发生涝灾的概率较大;(4)合肥市旱涝灾害以春夏季节居多,灾害强度以中度旱涝灾害为主,且旱灾强度比涝灾强度大,秋、冬季节恰好相反。     

贵州省干旱变化特征及其与大气环流关系

根据贵州省1960-2018年17个气象站点的月降水量和平均气温数据,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量表征干旱,利用M-K趋势检验及R/S法分析了贵州省近59年干旱变化趋势及未来变化趋势的持续性,采用连续小波变换和交叉小波变换分析贵州省SPEI和4种环流因子(MEI、NAO、AO、PDO)的振荡周期特征及其之间在时频域中的共同特征和相关关系。结果表明:贵州省月、春、秋和年SPEI序列呈显著下降趋势(通过显著性检验),即贵州省春旱和秋旱逐步加剧,其中秋季下降速率最大为-0.108/(10a),而夏旱和冬旱的增加趋势未通过显著性检验;未来春旱和秋旱将保持上升趋势,干旱程度可能愈发严重,而未来夏旱和冬旱强度存在减弱的可能性;干旱事件具有显著的16～48个月的年际振荡周期特征,干旱和四种环流因子的年际共振周期为24～110个月,年代际共振周期为128～250个月,SPEI与NAO、AO之间呈滞后的正相关关系;整体上,MEI主要影响贵州省干旱较短的年际周期变化,PDO和AO主要影响干旱较长的年代际周期变化,而NAO的影响较小。     

中国西北地区气象干旱时空演变特征

中国西北地区气候干燥,降水稀少,干旱频发。基于西北地区136个气象站1961-2016年的观测数据,以标准化降水蒸散指数(SPEI)表征气象干旱,采用线性回归、Pettitt突变检验、小波分析等方法对西北地区的气象干旱时空演变特征进行分析。结果表明：西北全区表现为不显著变湿的趋势,从行政分区来看,陕西、宁夏、甘肃均表现为不显著变干趋势,青海的春季、新疆的年和四季均表现为显著变湿趋势;西北全区及其各省(区)气象干旱的突变年份主要集中在20世纪70-90年代,仅青海的春季以及新疆的年和四季通过了显著性检验;西北全区及其各省(区)气象干旱存在3～9、10～15、17～23、25～27 a的主周期;从空间分布来看,西北地区表现为东部变干、西部变湿的趋势。研究结果可为我国西北地区防旱抗旱以及水资源规划等提供依据。     

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。     

近50年雷州半岛干旱历时和烈度的时空特征分析

在全球气候变暖背景下,干旱灾害频发,对自然生态系统及人类生产生活、社会经济发展造成严重影响,因此对区域干旱特征进行分析评估,对当地的抗旱减灾决策及气候变化研究有重要意义。基于雷州半岛1970—2019年的12个站点气象、水文资料,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)及游程理论对干旱事件进行识别与评估,并结合适线法、反距离权重空间插值等方法,分析雷州半岛地区近50年干旱历时和烈度的时空变化特征。结果表明:(1)雷州半岛近50年来的月尺度SPEI指数呈波动中逐渐下降趋势,且在近50年的时间尺度上呈现以约10年为一个周期的波动特征,其波动与ENSO影响相关,在ENSO冷事件年SPEI指数相对偏大,相反在暖事件年SPEI指数偏小,旱情凸显;(2)雷州半岛发生干旱灾害的烈度越大概率越小;(3)干旱情况地域差异较大,干旱频次、次均烈度高低及历时长短等指标在空间上均呈现为东北部地区向西南部地区逐渐加强的分布规律;(4)不同等级干旱的发生频率地域差异总体表现为雷州半岛中南部和东北部地区发生中旱及以上干旱的频率高于中北部地区,其中雷州市南部及徐闻县旱情突出;(5)春冬季干旱易发,空间上春夏两季雷州半岛东北部和中南部地区旱情影响较为突出,秋旱则在中北部地区较为严重,冬旱严重影响区域为中南部。     

ENSO影响下安徽省旱涝灾害及农业生产损失时空变化特征

基于1961—2014年25个气象站资料,采用线性趋势法、标准化降水蒸散指数(SPEI)、M-K趋势检验以及皮尔逊相关分析法,分析了ENSO影响下安徽省1961—2014年近54年旱涝时空特征及对农业生产影响。研究表明:(1)与ENSO事件有关的中度以上干旱(洪涝)发生次数占中度以上干旱(洪涝)总次数的68%(83%),且干旱事件受厄尔尼诺次年及拉尼娜年影响大,洪涝受厄尔尼诺当年影响更大;(2)春、秋季SPEI波动幅度大于夏季和冬季,洪旱灾害风险增大。春季呈干旱化趋势,冬季在20世纪90年代湿润化达到最大,随后趋向于干旱化。与皖北地区相比较,皖南地区各月份趋势变化大;(3)安徽各地区的旱涝指数与SSTA的相关性在ENSO冷暖事件中不同,ENSO暖事件对皖南地区相关系数最大达0.32,超过99%置信度检验,影响更为显著,而ENSO冷事件对皖北地区相关系数最大达0.28,超过99%置信度检验,影响更为显著。随着滞后性月份的增加,安徽各区域的旱涝指数与SSTA的相关系数逐渐增大,皖南地区与SSTA相关性大于皖北地区,SSTA对未来3个月皖南旱涝有明显的影响;(4)近20年皖北、皖南地区稻、麦减产主要发生在ENSO事件年或者前一年,且减产率高。皖北地区和江淮地区的小麦减产发生次数较少,小麦减产率较大,而皖南地区小麦减产发生年份较多,小麦减产率较小。ENSO对农业生产的影响与旱涝分布状况有关,江淮地区良好的灌溉条件会降低ENSO年农业旱涝受灾风险。     

1959—2019年辽河流域气象干旱时空特征分析

【目的】在全球气候变化的背景下，干旱问题日趋明显，对辽河流域干旱特征进行分析可为当地的防旱抗旱工作提供指导。【方法】基于1959—2019年辽河流域40个气象站点数据，应用标准化降水蒸散指数(SPEI),结合Copula函数、重现期计算探究流域气象干旱特征，并利用交叉小波分析探究SPEI与遥相关因子的相关关系。【结果】结果显示：1959—2019年，夏、秋季流域SPEI呈下降趋势；下辽河平原、东辽河平原、辽东丘陵南部以及西北、西南山地地区气象干旱同现重现期较短，在3～10 a之间；大兴安岭山地地区、下辽河平原、东辽河平原和辽东丘陵南端联合重现期较低，在1.5～3.5 a之间；SPEI与太阳黑子(SN)、北极涛动(AO)、太平洋年代际涛动(PDO)、南方涛动指数(SOI)、北大西洋涛动(NAO)在不同时间尺度的共振周期上，有较好的相关关系。【结论】结果表明：夏、秋季流域气象干旱呈加剧的趋势；基于Copula函数进行联合概率分析，更利于全面表征干旱事件的发生和发展规律，其中Gumbel Copula和Frank Copula函数能更好地拟合辽河流域绝大多数站点干旱烈度及干旱历时的联合分布；...     

基于SPEI的辽宁省气象干旱特征及驱动因素分析

基于1970—2020年辽宁省19个气象站点逐日气象数据,计算月、季、年尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI)变化情况,分析了辽宁省1970—2020年气象干旱时空演变特征及其驱动因素。结果表明: 1970—2020年辽宁省SPEI在月、季、年3种尺度上均具有明显的周期性变化规律,干旱事件交替出现,总体向湿润化方向发展,其中1974年、1975年和2010年为突变年;空间上SPEI分布区域性明显,辽西、辽南、辽北干旱发生频率较高,中部地区干旱发生频率最小,辽宁省全年大部分地区有轻旱情况存在,而特旱情况仅发生在清原、彰武地区;年尺度及季尺度与SPEI相关性最强的均为降水量,潜在蒸散量次之,ENSO冷暖事件对辽宁省干旱情况有一定影响且暖事件影响更明显。     

基于SPEI的贵州省气象干旱时空演变特征及双变量区域频率分析

为深入探究贵州省干旱事件发展规律及区域重现期特征,采用贵州省1960—2017年逐月气象资料计算标准化降水蒸散指数（SPEI）,采用三阈值法游程理论、小波理论、Copula函数等方法对干旱时空演变特征、周期特征以及区域重现期特征进行分析。结果表明：1960—2017年贵州省干旱整体上呈严重化趋势,各分区存在差异,其中黔西南地区的干旱化趋势最为明显,SPEI线性倾向率为-0.003/10a;干旱强度由高到底的分区排序依次为黔东、黔北、黔西南、黔中、黔西北、黔南,且黔中地区的干旱发生频率最高;贵州省四季干旱的主周期分别为18、15、30和8 a,空间上南北分布差异显著,周期较长的区域范围呈现先增加后减少的趋势;贵州省黔北地区的干旱重现期最小,表明此区域发生极端干旱事件的概率较大,遭受干旱灾害的可能性较大。研究结果可为贵州省水资源管理及干旱风险防治提供科学依据。     

黑河流域1967-2009年气象干旱时空变化特征

以标准化降水蒸散指数(SPEI)反映气象干旱,基于黑河流域内外19个气象站1967-2009年月气象数据,计算季节尺度SPEI序列,利用M-K趋势检验、小波分析、反距离权重(IDW)插值等方法分析黑河流域春、夏、秋、冬四季43年间干旱变化趋势、周期特征以及干旱频率的空间分布特征。结果表明:中、上游干旱指数呈增大趋势,即旱情有所减缓,而下游干旱指数呈减小趋势,即干旱情况逐渐加重;无旱频率最大,且从上游到下游整体呈增加趋势;黑河流域干旱周期特征主要表现出16~22a和32~33a的年代际周期及2~5a和6~11a的年际周期特征;黑河流域四个季节轻中旱发生频率比重特旱发生频率大得多,且春、夏和秋季的轻中旱发生的高频区集中在中上游,冬季集中在下游,而四季的重旱和特旱发生高频区空间分布特征与轻旱和中旱正好相反。研究结果可为黑河流域水资源合理开发利用和科学抗旱提供理论依据。     

基于改进三维识别方法的西北地区干旱事件分析

以标准化降水蒸散指数(SPEI)为基础,基于改进的干旱三维识别方法,提取多个反映干旱空间动态演变过程的特征变量,对西北地区识别的气象干旱事件进行分类并分析其时空演变模式,揭示季节干旱发展规律。结果表明：改进的干旱三维识别方法能够准确提取出时空连续的干旱事件,提高了干旱时空动态演变监测的可视化程度;1960—2018年西北地区气象干旱事件以同向迁移规律为主,青海省北部和甘肃省中部为两个主干旱中心区域,且呈现出历时逐渐变短、大面积干旱事件占比逐渐降低的趋势;西北地区季节连旱事件多集中在青海省,春夏秋连旱事件由东南向西北方向迁移,夏秋冬连旱事件由西南向东北方向迁移,且两种季节连旱事件在发展后期的迁移速率相对较快。     

不同干旱指数在新疆哈巴河地区旱情评价中的应用研究

利用新疆哈巴河地区1962-2014年间的气象资料,比较分析多时间尺度的标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸发指数(SPEI)在该地区的适用性,并基于两种干旱指数计算结果分析哈巴河地区53a间的干旱演变特征。结果表明:各时间尺度(年、季、月)下的SPI指数与SPEI指数呈现显著性相关;单月小尺度下,SPEI指数评价干旱事件等级较实际情况要严重,SPI指数在实际使用中更具优势;12月长时间尺度下,SPI指数和SPEI指数均体现出巴河地区干旱逐步减轻的趋势,在气候变暖大背景下考虑气温变化的SPEI指数较SPI指数更符合当地实际;各季节尺度下,SPI和SPEI指数发生各干旱等级事件的比例相差不大,实际使用中建议春冬季使用SPI指数,夏秋季使用SPEI指数或修正过的SPI指数,同时需要重点关注夏秋季干旱。     

新余市干旱特征及气象因子分析

基于新余市1960—2019年气象数据,计算标准化降水蒸散发指数SPEI,分析该地区气象因子及干旱特征。结果表明,新余市降水量、气温和水汽压呈上升趋势,日照时长、风速和相对湿度呈减小趋势;干旱情势趋向减弱,年干旱指数在1988年发生突变,呈显著增加趋势;干旱具有多个周期,第一主周期为17 a,SPEI指数的增加主要由于降水量的增多、日照时长和风速的减小。     

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。     

兰州降水对太阳活动及ENSO的响应

对兰州地区近53年的降水与太阳黑子、南方涛动及尼诺3区的海面温度(SST)进行5层的DB小波变换,发现兰州近53年来降水量呈递减趋势,并存在约1a的周期;太阳黑子及南方涛动分别存在11.5a和3.6a的主周期。通过相关性计算得出,太阳黑子对兰州降水的影响比南方涛动对兰州降水的影响要显著一些。同时,文章统计了自1950年以来的ENSO事件,并与兰州降水做了对应分析。分析表明近1950～1998年发生的14次暖事件及7次冷事件中,有9次暖事件使兰州降水量减少,6次冷事件使兰州降水量增加。因此,ENSO暖和冷事件无论强弱,对兰州降水的影响都将使得降水量减少,但冷事件减少的量相对较少。     

表征生态状况的综合干旱指数构建及干旱风险分析

联合标准化降水指数、标准化土壤湿度指数、标准化地下水指数和标准化生态缺水指数,基于熵权法和相关系数赋权法分别构建了西北地区综合干旱指数CDI＿E和CDI＿C,分析了CDI＿E、CDI＿C与标准化叶绿素荧光指数(SSIF)、自适应帕尔默干旱指数(scPDSI)间的相关性,评估了CDI＿E、CDI＿C对植被状况的表征以及综合干旱的监测能力,并选取典型干旱事件进行验证。利用游程理论分析了1986—2015年西北地区的综合干旱特征及暴露度、脆弱性、恢复力3个风险因子,采用等权法计算综合干旱风险,依据10 a滑动窗口分析干旱风险的变化趋势。结果表明：CDI＿C考虑了干旱与植被的响应关系,且与scPDSI的相关性较强,能较好地反映西北地区的综合干旱情况;CDI＿C可以同时监测到气象、农业、地下水和生态干旱,且反映的干旱与实际情况一致;CDI＿C显示研究时段内西北大部分地区呈变湿趋势;综合干旱在新疆、青海等干旱半干旱区的发生频率较高且干旱风险较大,各区干旱风险呈先增后减的趋势。     

基于SPI和SPEI的淮河中上游流域气象干旱时空分布特征对比研究

基于淮河流域1960-2017年逐月降水、气温资料,采用SPI、SPEI等干旱指数和线性趋势法、Mann-Kendall、小波分析等数学统计方法对年和四季气象干旱的趋势性、周期性及干旱频次进行时空分布特征的对比研究。结果表明:流域年、夏冬两季两种干旱指数呈微弱增加趋势,SPEI较SPI上升幅度略大,春秋两季均呈微弱减少趋势,SPEI较SPI下降幅度略大;研究时段内同一区域的两种干旱指数反映的干湿变化周期性基本一致;年尺度淮河以北SPEI显示中旱频次较多而SPI显示轻旱频次较多,其他时间尺度南北区域接近一致;两种干旱指数的空间变化趋势除夏季较为一致外,年、春秋两季在同一区域上SPEI显示的干旱化趋势较SPI略强,冬季SPI显示绝大部分区域呈湿润化趋势而SPEI呈干旱化趋势;两种指数在空间分布上存在一定程度的差异性,四季SPEI显示的干旱频次普遍比SPI统计的干旱频次高。研究结果对于干旱客观性评估和水旱灾害防治管理具有重要参考价值。     

近60a河龙区间极端气温变化及其与主要大气海洋环流模式的关系

为了为了解河龙区间极端气温事件趋势变化和时空格局,基于河龙区间1960—2019年12个气象站点的14个极端气温指数,分析了河龙区间近60 a极端气温的时空变化特征,并采用小波相干分析剖析了14个极端气温指数和主要大气海洋环流模式(AO、WPSHI、EAWSM、APVI、MEI)在时间和频率域的相关关系。结果表明,14个极端气温指数中,SU、TX90P、TN90P、TNx和WSDI呈显著上升趋势,TR、TXx、TXn、TNn呈不显著上升趋势,而FD、ID、TX10P、TN10P、CSDI均呈显著下降趋势;1960 s或1980 s是冷性指数的高峰期,而2000 s或2010 s是暖性指数的高峰期。河龙区间东部、中部的极端气温事件发生频率和强度水平较高,西北部呈较低水平。冷指数中,FD、ID、TX10p、TN10p和CSDI与AO呈显著负相关,后4个指数与WPSHI呈显著负相关,ID、TX10P、TN10P与多元MEI指数MEI呈显著负相关,而它们与EAWSM和APVI呈不显著正相关;暖指数中,SU与WPSHI呈显著正相关,TN90p、WSDI与APVI呈显著负相关;极值指数中,TXn与...     

基于三种干旱指数在东北地区的应用及相关性探析

结合东北地区水文模型的土壤含水率和径流以及实测气温、降水等资料,文章分别选取了能够表征水文干旱、农业、气象的标准化径流指数SRI、降雨蒸散发指数SPEI和土壤含水率距平指数SMAPI,然后对3种干旱指数之间的时空关联性和干旱过程反映特征进行研究分析。研究表明:对干旱识别较为敏感的指数为SPEI,而SMAPI对干旱过程的刻画较为稳定,SRI对水文干旱变化较为平缓;相对于SMAPI和SRI指数,SPEI指数所反映的干旱范围和等级较大,相对于水文和农业干旱,气象干旱的发展较为严重,SMAPI和SRI指数在不同时间尺度上的空间分布状况存在明显的差异;3种干旱指数之间具有密切的相关性,其中SMAPI与其他两个指数的相关性最高。     

河南省旱涝态势时空特征分析

利用河南省15个气象站点1961—2014年的逐月平均气温、日照时数及降水资料,基于标准化降水蒸散指数(SPEI),采用趋势拟合、概率统计、小波分析等方法,分析河南省旱涝灾害时空变化特征。研究结果表明:(1)降水量呈明显减小趋势,近54 a降水量减小率为1.2 mm/a;蒸发量呈增大趋势,多年平均增长率为0.7 mm/a;(2)旱灾发生频率在空间分布上呈现东高西低、北高南低的趋势,而洪涝总体呈现东低西高、北低南高的趋势;(3)河南省整体上呈干旱加剧、洪涝减缓的趋势,安阳、新乡地区干旱加剧趋势最为明显,而西华地区有干旱缓解的趋势;(4)年尺度SPEI的主周期为10 a。