基于云推理和模糊逻辑关系模型的干旱等级预测方法研究

针对月平均降水量时间序列存在模糊性和随机性的特点,给出一种结合云推理和模糊逻辑关系的干旱等级预测方法。采用徐州站1951~2014年逐月降水量数据,通过计算标准化降水指数(SPI),得到实测干旱等级序列,以1952~2013年SPI指数数据作为样本数据,并提取样本模糊时间序列的52条模糊逻辑推理规则,将某月份的SPI指数数据作为输入变量,利用云发生器进行云推理,得到未来相应月份的干旱等级预测结果。结果表明,研究方法对干旱发生具有一定预测能力,尤其是对无旱的预测比较准确,但是对于干旱状态突变的预测能力较弱,主要是由于发生严重旱灾的可能性较少,导致模糊推理规则较少。因此,对于江苏省以轻旱为主的苏北地区,可以作为早期干旱预警的参考。     

长江上游干旱灾害分析及防灾减灾措施

分析了长江上游历年干旱灾害发生的频率、危害程度和演变趋势。长江上游受太平洋高压和地形的影响，造成四川盆地西部和黔西北的春旱、盆东伏旱，盆中黔东北旱伏连旱，以及金沙江与大渡河的干热旱型。干旱的危害程度既受天气背景的影响，又与人类活动方式密切相关，异常的天气过程只有在人口密集，生产发达的地区才能形成显著的灾害，从近三百年的水文气象条件看，洪水发生略有加强，而干旱则略有减弱。但是近代工农业高速发展，人口     

SPEI及SPI指数在滇西南地区干旱演变中的对比分析

以滇西南地区为研究区,计算出近53 a该区及周边44个气象站点标准化降水蒸散指数(SPEI)和标准化降水指数(SPI)。运用M-K突变检测和Morlet小波交换等方法,对滇西南地区两种指数对应下的4种类型季节连旱变化特征进行系统分析。结果表明:近53 a中,两种指数判定的同一时间尺度下的干旱事件次数和发生时间基本统一,4种类型季节连旱事件为12~14次,多存在并发性;4个季节连旱时段上两种指数均存在3 a左右显著周期变化;同一时段上,两种指数在趋势变化格局空间分布和变化程度上均存在着较大差异,4个时段上的干湿变化趋势也表现出SPEI呈变干趋势,SPI则变干、变湿各为一半的明显不同,这主要是由于期间研究区显著增温加剧了"降水量-蒸散"的水分平衡;与SPI相比,SPEI考虑了热量因子对潜在蒸散发的贡献,能较好地对气候变暖背景下研究区干旱进行刻画。     

基于RDI指数的云南1960~2013年#br# 旱涝变化特征分析

利用云南省40个气象站逐日降水量和蒸发量数据，采用RDI指数研究云南旱涝灾害的时空分布特征。结果表明：云南年际、季节旱涝与历史记录十分一致，1960~2013年云南年RDI指数呈下降趋势，表现为变干趋势，但不显著；2001年以前发生雨涝年的强度和站次比较干旱年明显，在此之后，发生干旱年的强度和站次比较雨涝年明显。季节尺度上，春季呈显著的变湿趋势，夏、秋、冬季呈不显著的变干趋势；春、夏季分别突变于1980年和1965年。从空间分布上来看，年、夏、秋、冬季整体以滇南和滇东北呈变干趋势，而滇西北呈变湿趋势；春季除滇东北外，其余区域均呈变湿趋势；年际、季节干旱频率以滇西北、滇西南、滇东南较高；年、春、夏、秋季重旱频率以滇中和滇东十分突出；年、夏、秋季特旱频率均以滇东北十分突出，春季滇中和滇东北极易发生特旱；冬季以滇中重旱频率较高，特旱极易发生在滇西北、滇西南、滇东北。年际、季节雨涝频率以滇西、滇东南较突出。年重、特涝频率以滇西南十分突出；春季重涝频率以滇西南和滇中较突出，特涝频率以滇中和滇东南较突出；夏季重、特涝频率均以滇西北较高；秋季重涝频率以滇西北较高，特涝频率以滇东南较高；冬季重涝频率以滇东南较突出，特涝频率以滇西北较高。 关键词： 云南省；RDI指数；旱涝变化趋势；时空特征     

干旱对生态系统脆弱性的影响研究——以长江中下游地区为例

将干旱作为定性事件，以长江中下游地区为研究对象，基于生态系统过程模型的动态模拟，根据IPCC有关脆弱性的概念，以生态系统功能特征量偏离多年平均状况的程度及其变化趋势分别定义生态系统对降水变化的敏感性和适应性，在生态系统的尺度上评估其对干旱的脆弱性。结果表明，长江中下游区域生态系统对降水脆弱性的空间分布有较为明显的区域差异。轻度脆弱及以下的生态系统占区域总面积的65%，主要分布在区域的中南部。重度脆弱和高度脆弱区域约占20%，主要分布在长江中下游的西北部。区域内生态系统对降水变率的平均脆弱度为轻度脆弱。干旱会显著增加研究区生态系统的脆弱性，具体表现为干旱导致原本不脆弱的生态系统脆弱度增加，而对脆弱度较高的生态系统的脆弱性影响不大。不同类型生态系统对干旱的响应稍有差异，干旱导致森林生态系统和农业生态系统的脆弱性均有所增加，但农业生态系统对干旱的脆弱性更高于森林生态系统。在研究区内，干旱对生态系统的影响会持续一段时间，但在干旱过后一年，不论是农业生态系统还是森林生态系统的脆弱性均有进一步上升，但相对多年平均水平没有显著差异     

基于GIS的广州市洪灾风险评价

运用GIS技术和AHP模型,选取洪水危险性和承灾体脆弱性两个二级指标以及洪灾灾次、地形因子、河网因子、年暴雨日数、年降雨量、防洪因子、人均GDP、人口密度和经济密度等九个三级指标对广州洪灾风险进行评价。结果显示:越秀区和南沙区的绝大部分等区域风险最高,风险度高于0.75,这些地区应高度重视防洪建设;海珠区绝大部分等区域风险较高,风险度高于0.65,应特别加以防范;萝岗区大部分等区域风险较低;风险最低处分布于从化等的山区。评价结果可为广州市防洪减灾提供依据。     

1960～2017年汉江流域气象干旱时空特征分析

基于汉江流域13个站点1960～2017年的逐月降水和平均气温资料,计算不同时间尺度下的标准化降水蒸散指数(SPEI),分析汉江流域气象干旱时空特征,并结合大气环流指数讨论该流域气象干旱成因.结果表明:(1)汉江流域SPEI数值具有3～4年的主周期,表现出干湿交替的状态.(2)年尺度下,轻旱和中旱发生频率在5％～24％,且西部地区较高.春季,多轻旱和中旱发生且频率在6％～19％;夏季,轻旱频率中部高于四周,最高地区频率在20％～28％;秋季,中部地区干旱频率较高;冬季干旱频率普遍高于10％但以轻旱和中旱为主.(3)年尺度下,汉江流域SPEI值以0.0021/a的速度降低,说明全球变暖对流域年际干旱情况影响很小;春季和秋季SPEI值与MEI、SOI显著相关,相关系数绝对值在0.271～0.422之间;夏季SPEI值与EASM显著相关,相关系数绝对值在0.261～0.498之间;冬季SPEI值与AO、NAO显著相关,相关系数绝对值在0.220～0.281之间.     

基于SPEI指数的鄱阳湖流域近60 a干旱时空变化特征

量化研究干旱的时空变化特征,对区域干旱监测与抗旱减灾有重要的意义.基于鄱阳湖流域1961～2017年26个气象站点的观测数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量分析了该流域干旱的时空变化特征及其影响因素.结果 表明:(1)鄱阳湖流域南湿北干,且四季差异明显.(2)鄱阳湖流域呈现显著湿润化趋势(p＜0.05),四季均存在变湿趋势,且夏季、冬季变湿显著(p＜0.05).从空间格局上看,所有站点年尺度均存在变湿趋势,变湿幅度较大的站点分布在流域中北部;在季节尺度上,除春季赣江流域的西北部、饶河流域和信江流域东部部分站点,以及秋季个别站点(德兴、遂川和龙南)呈现干旱化趋势外,其余站点各季节均呈湿润化趋势,只是在变湿的幅度和显著水平上存在一定差异.(3)鄱阳湖流域不同等级干旱的发生存在明显的年代际差异.除20世纪90年代及最近10年干旱发生的频率较低外,其他年代干旱发生的频率均相对较高,尤其是20世纪60年代.(4)鄱阳湖流域SPEI指数与降水呈正相关,与气温呈负相关,且与降水的相关性较气温的相关性高.在全球尺度的海气作用的驱动下,该流域的干湿变化与厄尔尼诺现象/拉尼娜事件之间存在着一定的相关性,且具有半年的滞后效应.     

汉江流域1961～2018年多尺度气象干旱时空演变特征

干旱是一种最常见的自然灾害,随着人类活动和气候变化的加剧,干旱事件的发生愈发频繁,对人类的生产生活产生了巨大影响.基于1961～2018年汉江流域0.25°×0.25°格点降水资料,选用标准化降水指数(SPI)定量分析了汉江流域的月尺度、季尺度、年尺度气象干旱的干旱趋势、干旱频率及干旱强度,揭示了汉江流域气象干旱发生的时空演变特征.结果表明:(1)SPI值能较好的反映汉江流域气象干旱变化特征,随着时间尺度的增加,SPI值波动幅度减小,稳定性增强.月、季、年尺度SPI序列的突变年份分别为1980、1988、1994年,季尺度和年尺度SPI序列分别表现出2和4年的显著周期性特征.(2)汉江流域自20世纪90年代以来呈现中部地区干旱化、东部和西部地区湿润化的趋势,干旱发生频率总体呈上升趋势,干旱强度呈现中部高,东西低的特征.其中丹江口水库附近区域和唐白河下游段呈显著干旱化趋势,丹江口以上区域干旱频率最高,干旱强度最大,轻旱、中旱事件频发.(3)各地区的季节性气象干旱特征具有一定差异性.丹江口以下地区秋旱趋势最显著,唐白河地区夏旱发生频率最高,且以轻旱、中旱事件为主,丹江口以上地区秋旱强度最高.     

基于WRF模式的云南省干旱发生风险的预测分析

云南省作为西部大开发的典型省份之一,有着独特的自然环境和资源禀赋,但同时全省地形复杂多变且处于气候带的脆弱区,气候变率相当大.本研究在分析云南省近30年的土地利用/土地覆被变化的前提下,采用中尺度天气研究与预报Weather Researchand Forecasting (WRF)模式系统,对云南省未来40年干旱发生风险进行了预测分析.研究首先对WRF模式系统适用性进行了验证,重点分析了气温和降水两个主要干旱影响因子的未来时空变异特征.然后根据WRF模式系统的输出结果,选取了系列气象干旱指标因子,并采用综合气象干旱指数计算方法在空间和时间上对干旱发生风险进行了预测.从研究结果来看,加强对现用森林资源的保护,执行长期有效的生态工程建设,可以很大程度上减缓未来干旱发生频率.同时云南省当前“城市上山”等政策实施中也应考虑到建设用地扩张的不可逆转性,避免城市盲目上山.研究指出,未来区域发展规划应该对人为土地利用进行长期且合理有效部署,减少政策的不确定性,合理的区域发展规划是应对干旱风险的有效举措.     

基于MODIS-EVI和CI的洞庭湖流域植被指数对气象干旱的响应

基于洞庭湖流域2000~2012年98个气象站点的综合气象干旱指数（CI）和MODIS增强型植被指数（EVI）数据，对研究时段内生长季干旱强度和EVI时空变化特征，典型春、夏、秋季干旱年月和湿润年月干旱强度和EVI的空间分布及相关性进行分析，旨在研究EVI指数能否反映大范围气象干旱事件，探讨该指数作为流域干湿状况度量标准的潜力。结果表明：（1）在年际变化上，EVI在2001、2005、2009年出现低谷值，与其对应年份的干旱强度出现高峰值；在季节变化上，干旱强度的高值段主要集中在夏秋季，低值段主要集中在冬春季；夏季EVI值最大，冬季EVI值最小；（2）去除年际变化和季节性影响的生长季干旱强度、EVI和森林覆盖率年际波动变化明显，并且干旱强度高峰值的年份对应EVI和森林覆盖率出现低值的年份；（3）典型干旱年月干旱强度高值区的空间分布与EVI距平低值区的空间分布存在高度一致性，其中夏、秋季干旱年月的干旱强度和EVI的相关系数分别通过了0.01、0.1的显著性水平检验；（4）除部分地区外，典型春夏秋季湿润年月的干旱强度空间分布与EVI距平的空间分布对应较差，两者的相关系数未通过显著性检验。上述结果表明，在典型干旱年月，流域植被的生长状况能够响应大范围的区域气象干旱情况。     

洞庭湖流域旱涝异常的时空分布及其与大气环流和水汽输送的关系

利用洞庭湖流域1960～2017年103个气象站点逐月降水数据和NCEP/NCAR再分析数据,通过计算Z指数和区域旱涝指数,对流域近57年来季节性旱涝异常的时空变化和典型旱涝年份的同期大气环流、水汽输送形势进行分析,以加强对季节性旱涝异常及可能的直接影响因素的认识.结果表明:洞庭湖流域连续两年出现旱涝异常的可能性不大,春、夏季节发生旱涝异常的一致性较秋、冬季小.在春、秋季节,流域干湿变化表现出年际性并有明显的空间分布,在冬、夏季节表现出年代际转换并存在变湿的趋势.此外,各季节均表现出涝重于旱的统计特征.同期大气环流形势会对流域旱涝异常产生显著影响,当西风带经(纬)向环流偏强时,干旱易出现在冬(夏)、春(秋)季节.当副高脊线偏北时,干旱易出现在夏、秋季节;在冬季时,偏强偏西的副高易使流域出现冬涝.流域Z指数在各季节均与净经向水汽通量呈显著正相关,在春、夏、秋季节与净水汽收支呈显著正相关,而在冬季可能与降水动力条件关系更密切.     

利用植被状态指数距平监测2011年长江中下游5省春、夏干旱

针对2011年长江中下游湖北、湖南、江西、安徽、江苏5省春、夏旱的发展过程和空间演变态势，利用2011年4~8月中分辨率MODIS每16 d合成产品MOD13A2-NDVI数据，构建植被状态指数距平（AVCI）进行干旱监测及分级。结果表明:AVCI指数能监测出长江中下游5省春、夏季干旱的发展变化，在整个监测期内，长江中下游湖北、湖南、江西、安徽、江苏5省大部分地区AVCI值偏低，出现大范围干旱持续的现象，并且表现出明显的旱情加重-旱情减轻-旱情再加重的变化趋势。前期春季干旱主要分布在湖北中东部、安徽中南部、江苏南部、湖南东北部、江西北部地区，后期伏旱则在5省大范围发展。春旱干旱程度比伏旱更甚，其中春季旱情在平原地区更为严重     

基于GEV干旱指数和DFA方法的苏北地区季节性干旱研究

为分析近年来江苏省苏北地区季节性干旱灾害特征,利用苏北五市1989~2013年的逐月降水量资料,建立月降水量的广义极值分布函数,通过分析广义极值干旱指数(GEVI),研究苏北五市近25a的季节性干旱分布和干旱等级的时空变化特点。在此基础上,利用去趋势波动分析方法(DFA)对苏北五市月平均降水量的周期性规律进行研究。结果表明,苏北五市的月降水量均服从广义极值Fréchet概率分布,且具有从西北(徐州)地区向东南沿海(盐城)地区递增的空间分布特征,整体上属于干旱灾害频发的地区,且以轻旱为主且季节性特征明显。苏北五市的月降水量存在幂律相关性,即降水量具有较强的正长程相关性,因此,未来苏北地区干旱的总体趋势将与过去特征正相关。     

洞庭湖流域近58年季节性干旱时空分布及大气环流分析

利用洞庭湖流域1960～2017年103个气象站点逐月降水数据、NCEP/NCAR再分析数据以及Z指数,对洞庭湖流域近58年来季节性干旱的时空变化和不同干旱范围等级的大气环流形势进行分析,以加强对季节性干旱的认识。结果表明:近58年洞庭湖流域Z指数存在显著的年际和年代际变化特征,表现为20世纪60年代偏旱,70与80年代干旱呈现出显著的年际旱涝转换,90年代较湿润,进入21世纪出现年代际旱涝转换。春、夏和冬季干旱多发生在1990年之前,且流域的季节性干旱在不同的年代际存在不同的空间分布特征。流域各站点多年平均干旱频率基本在10%～30%之间。从同期大气环流形势来看,EU型遥相关波列对流域各季节干旱均有重要影响,EAP型与Silk Road型遥相关在夏、秋季节对副高强度与位置有重要影响。干旱事件在春、冬季主要受制于北方冷空气的强弱,夏(秋)季在副热带高压偏弱(强)偏北时易发生较大面积干旱。     

南盘江流域近30年季节性干旱时空分布特征

根据南盘江流域22个水文站、雨量站31 a（1979~2009年）的逐月降水资料,选用标准化降水指数（SPI）为研究指标,以11~3月为研究时段,统计近30 a来5个月时间尺度的干旱站次,分析南盘江流域季节性干旱特征;以11~3月5个月时间尺度的SPI多年平均值为指标,进行空间插值,分析南盘江流域干旱的空间分布特征。结果表明：（1）从年际上看,SPI总体上30 a来（1980~2009年）呈下降趋势,气象干旱加剧;从年代际上看,1995年以后气象干旱程度有加剧趋势;（2）南盘江流域各个地区都会发生不同程度的气象干旱,旱情总体上由南向北递增,东北部各站点11~3月的降水占全年的比例相对较小,流域内东北部干旱最严重;（3）南盘江流域冬春连旱较严重,应加强水利工程建设,为防旱、抗旱做好相应的准备措施     

江汉平原旱涝时空分布特征

利用历史旱涝资料和现代降水资源，总结了江汉平原旱涝时空分布特点；（１）旱涝多发且涝多干旱。旱涝在年际上分配不均年昧涝等级序列呈现２年、５－６年、２２年、４０年左右变化 准周期。旱涝还存在持续性和转换性特点。（２）旱涝在季节上有集中性、夏季夏涝最多，秋旱多于春旱，而春涝多于秋涝，夏秋连旱亦多发；另我，夏季洪涝与秋冬干旱在一定程度上相关。（３）旱涝在空间分布上略有差别，北部有东北部旱较多，而南部涝交多     

基于洪旱灾害的雅鲁藏布江流域水资源脆弱性时空差异分析

水资源脆弱性分析是确立区域水资源问题和调控水安全的重要环节。雅鲁藏布江流域水资源丰富,但时空分布不均,洪旱灾害频发、经济欠发达,导致水资源脆弱性明显。基于1965～2014年的气象月尺度数据,分析流域降水分布特征、确定其干湿分区;采用标准化降水指数认识流域洪旱灾害时空分布状况,并从洪旱灾害及沙漠化、供用水及用水效益、调控能力3个方面构建流域水资源脆弱性指标评价体系,运用熵权法分析时空差异特征。结果表明:(1)流域多年平均降水量458 mm,空间上从西北向东南方向递增,上游日喀则市大部、中游拉萨市和山南地区属于中等干旱区,下游林芝市为湿润区;(2)流域内4区/市均易发生春旱和盛夏洪涝,干旱灾害发生率高于洪涝灾害发生率,拉萨市和林芝市易发生干旱重灾,山南地区易发生洪涝重灾;(3)流域及4区/市在2005～2014年间水资源脆弱性均呈下降趋势,山南地区、林芝市的降幅大于日喀则市、拉萨市;(4)流域水资源脆弱性的主导因子为干旱、洪涝、用水效益、管理能力、地区生产总值。流域水资源脆弱性特征为由洪旱灾害主导、调控能力弱、水资源利用效率低。     

洞庭湖流域生长季气象特旱对植被覆盖的影响

基于洞庭湖流域2000～2017年97个气象站点的综合气象干旱指数(CI)和MODIS增强型植被指数(EVI)资料,结合植被类型数据,采用最大值合成、相关分析等方法,分析了近18年来洞庭湖流域生长季(4～10月)植被(自然和人工植被)EVI与特旱强度的时空变化特征,探讨了自然植被和人工植被对特旱响应的敏感性。结果表明:在年际变化上,自然植被和人工植被区域的特旱强度最大值和EVI的最小值均出现在2011年;在季节变化上,生长季特旱强度分布为秋夏春季,自然植被EVI值明显高于人工植被,季节分布均为夏春秋季;比较而言,人工植被对特旱的敏感性高于自然植被,但两类植被对特旱的敏感性均随植被生长阶段而变化,其中两种植被EVI与特旱强度之间的最显著相关性均出现在8月;特旱强度和EVI能够很好地反映2011年春旱和夏秋连旱的时空变化过程。     

近52年来洞庭湖流域气象干旱的时空分布特征

基于洞庭湖流域84个气象站点1962~2013年的逐日气象资料,利用综合干旱指数(CI)对洞庭湖流域气象干旱的时间和空间特征进行分析。结果表明:在过去52 a,区域性干旱强度较强的时段以夏季、秋季、夏秋和秋冬时节为主;区域干旱强度在春季、夏季、夏秋、冬季呈上升趋势;秋冬时节和年干旱强度变化不明显;春夏时节、夏秋时节、秋冬时节和冬春时节的平均干旱强度比春、夏、秋、冬单个季节的平均干旱强度大。小波分析表明,区域干旱强度的周期以10a为主周期,5 a和22 a为次周期。近52 a来,历年干旱站次比主要集中于10%~30%之间,多表现为区域性干旱,以夏季和秋季的干旱范围较大;干旱频率高发时期主要为夏季、夏秋时节和秋季。干旱频率高发地主要以流域的南部山地和北部的洞庭湖平原为主,西北部的山地发生干旱相对较少,衡邵盆地随季节变化干旱频率易发生高低值转换。