基于SPEI的西南地区近53 a干旱时空特征分析

论文基于标准化降水蒸散指数（SPEI）,统计分析西南地区128 个测站1960-2012 年的气象数据,从干旱年际变化趋势、四季变化趋势、干旱强度、干旱事件频次、干旱频率以及与ENSO的关系,对西南地区近半个世纪的干旱时空特征进行了分析。结果表明：①西南地区及子区域近53 a 来呈干旱化趋势,21 世纪初干旱发生最频繁,干旱强度、极端干旱及中等干旱的频次均呈增加趋势;②四季大部分区域呈干旱化趋势,以秋季最为突出;③春季,干旱发生频率最高且集中在横断山地、四川盆地东部和云贵高原中部,夏季,横断山地北部、若尔盖高原和广西丘陵西北部易发生干旱,秋季,云贵高原、广西丘陵及四川盆地部分区域干旱频率较高,冬季,干旱易发区集中在若尔盖高原、四川盆地西南部一线;④各区域四季的干旱指数与ENSO指数相关性不同,并且ENSO事件强度与四川盆地和横断山地的SPEI 在年变化趋势方面存在明显负相关,与其他区域呈正相关。此外,西南地区在厄尔尼诺年和拉尼娜年都会出现干旱,但前者爆发干旱灾害的概率比后者高。而且各区域存在差异,四川盆地、若尔盖高原在厄尔尼诺年易发生干旱,而云贵高原在拉尼娜年发生频率较高,广西丘陵、横断山地没有明显规律和特征。     

基于标准化降水蒸散指数的中国东部季风区干旱特征分析

研究基于标准化降水蒸散指数,采用0.5°×0.5°中国地面气温和降水数据集,通过分析东部季风区季节和年尺度干旱覆盖率、频率以及单位面积干旱强度,揭示了中国东部季风区1961—2013年干旱特征时空分布变化。研究结果表明：近20 a东部季风区干旱特征变化明显,特别是1997年之后东部季风区干旱覆盖率和单位面积干旱强度显著增加;东北地区、华北平原、黄土高原和西南地区干旱频率增加,高频率覆盖范围扩大明显;气象干旱极端危险区扩大。全球变暖背景下东部季风区干旱呈现出极端化趋势。     

陕西省水资源供求指数和综合干旱指数及其时空分布

识别区域的干旱时空特征对于防旱抗旱具有重要指导意义。论文采用两种方法研究了陕西省干旱时空分布特征并比较了两种方法在应用中的优缺点：其一,考虑社会经济因素对干旱的影响,采用基于水资源供水和需水平衡的陕西省社会经济干旱指标（水资源供求指数）;其二,结合SPI、PDSI和SPEI的特点,运用模糊综合法建立了综合干旱指数。结果表明：陕西省干旱发生频率很高,南北多发生轻微干旱,中部多发生中重度干旱。陕西省干旱在空间上分布差异大,两种方法均表明咸阳、西安、渭南和铜川地区旱情最为严重。在水资源量存在巨大差异的地区,如商洛与榆林,仅用一种类型的干旱指标无法全面体现实际情况,两种方法的结论存在差异：综合干旱指数表明榆林干旱较重,但供求指数为轻旱;商洛供水可满足需水,但综合干旱指数为轻旱。气象干旱指数,在水资源短缺的地区或自然生态系统中,结果更贴近于实际;社会经济干旱指数——水资源供求指数,更适宜用于水资源极其丰富且供水能力强的地区。     

基于SPI指数的1981—2010年内蒙古地区干旱时空分布特征

依据内蒙古地区47 个地面观测站1981—2010 年降水资料,采用标准化降水指数(SPI)作为干旱指标,分析了内蒙古地区年度和四季干旱发生的频率、干旱强度和站次比(发生干旱站数与总站数之比) 的演变特点。结果表明:年度、秋季和冬季干旱强度变化趋势不明显,春、夏季干旱强度呈显著上升的趋势;近30 a 来年尺度上干旱强度表现为轻度干旱,四季干旱强度以轻度干旱为主;年、季尺度上干旱发生的覆盖范围为局域性干旱和区域性干旱;内蒙古东北部呼伦贝尔盟是年度干旱、中旱、重旱与特旱发生频率最高地区,而西部阿拉善盟地区干旱、中旱、重旱和特旱发生的频率相对较低;从季节上来看,内蒙古全区春、冬季干旱(含中、重和特旱)发生频率较为一致,表现为西部及西南部地区干旱发生的频率较低,而东部、中部、北部地区干旱发生的频率相对较高。     

甘肃河东玉米种植区春夏气象干旱时空变化特征及其与环流因子关系

甘肃河东玉米种植区属于旱作雨养农业区,农作物生长主要依靠自然降水来维持,春夏干旱是影响该区玉米生长发育的关键因素。利用河东地区13个气象站点1957-2012年气象资料,基于标准化降水蒸散指数从干旱趋势、周期、空间特征及其与环流因子关系方面探讨近56 a来河东玉米种植区春夏干旱演变特征。结果表明：近56 a河东玉米种植区春夏两季均呈干旱化趋势,并自20世纪90年代中期以后,干旱呈加重趋势。干旱变化共经历了3个气候阶段,20世纪80年代之前,春夏旱情较轻;80年代-90年代,夏旱较春旱严重;2000年以后,春旱较夏旱严重。干旱周期变化,春夏干旱周期分别为20 a和14 a,干旱周期性变化主要是受太阳黑子活动影响。春夏干旱发生频率在突变前后差异显著,低频区在突变后转为高频区,易旱区呈扩大状态。ENSO事件是影响该区春夏干旱发生的主要环流因子,尤其对夏旱影响最为显著。近20 a来ENSO事件增强是该区干旱事件不断加重的原因,ENSO暖事件爆发时,该区春夏趋于干旱,由湿向干转变;ENSO冷事件爆发,干旱则有所缓解,由干向湿转变。     

基于SPEI和SPI指数的青海省东部农业区春夏气象干旱特征的评估

青海省东部农业区是青海省重要的粮食生产基地,春夏干旱直接影响着该区农业的有序发展。论文选取青海省东部农业区13个气象站点1961-2014年平均月降水和气温数据,采用泰森多边形法、SPEI和SPI指数、R/S分析等方法对比评估了该区的春夏气象干旱演变特征。研究表明：1）近54 a SPEI和SPI指数显示青海省东部农业区干旱年际变化在2000年代前基本一致,2000年代后变化趋势发生变化;SPEI指数显示2000年代后春夏旱逐渐加重,SPI指数显示2000年代后春旱逐渐缓解该区干旱,气温是导致两者产生差异的主要原因。2）该区干旱面积覆盖率与干旱年际变化规律保持一致,两种指数主要在1990年代中期前后有所不同,1990年代中期后SPEI指数显示的春夏干旱覆盖面积要比SPI指数显示的广。3）SPEI和SPI指数在2000年代后春夏干旱频率呈相反趋势,SPEI指数显示的2000年代为干旱高频期,SPI指数为干旱低频期;两种指数均显示春旱高频区由西部转向东部地区,夏旱高频区由西北转向东南地区。4）根据干旱周期及R/S分析法,未来4~6 a该区春旱加重,北部地区为春旱高发区;未来18~22 a夏旱也有所加重,西部和东部地区为夏旱高发区。5）通过对比分析发现,SPEI指数在该区的适用性较好,能为该区干旱监测提供较为科学的理论依据。     

2003~2018年干旱对中国森林绿度异常的影响

基于卫星观测和气象再分析数据提取2003~2018年间中国森林绿度异常现象(月尺度LAI长期趋势的累积偏差), 并分析干旱对森林绿度异常影响的时空动态变化, 探究不同森林类型的干旱敏感性.结果表明: ①干旱导致的绿度异常现象频率分布呈现出南高北低的空间格局, 而高强度异常现象主要分布于中国的东北与西南地区.②2003~2018年间绿度异常严重程度呈现显著增加趋势(即绿度异常强度指数下降), 变化率为: -0.06/a(P<0.05), 而绿度异常面积比率下降, 变化率为-0.0049/a.③中国森林对干旱胁迫较为敏感的区域主要分布于云南北部与大兴安岭北部, 这是由区域的地质和气候特点以及植被类型共同作用导致的.④干旱主导区不同森林类型的干旱敏感性依次为: 阔叶林>针叶林>混交林, 绿度异常与SPEI回归斜率依次为1.8>1.3>1.2.⑤针叶林遭受的干旱强度最高, 2003~2018年间统计的SPEI中位数为-1.65, 绿度异常现象也最为严重, 多年绿度异常指数中位数为-1.81, 说明干旱强度而非敏感性主导了森林绿度异常的现象.     

基于CI指数的祁东县干旱特征分析

利用衡阳市祁东县气象站1960~2013年逐日平均气温、降水观测数据,计算综合气象干旱指数。以国家标准《气象干旱等级GB/T20481~2006》为依据划分不同干旱等级、计算干旱日数、干旱强度等,在此基础上统计干旱日的年、年代际统计并作了线性分析,并为应对干旱提出了自己的建议:祁东县干旱日每年均有出现,但不同强度干旱日发生频率不同,在全球变暖大背景下,干旱日等级越高,其增幅愈明显;祁东县的平均干旱过程数为2.5次/a,一年出现2次干旱过程几率最大,无旱过程的几率为9.3%;在统计年干旱强度时,选用持续时间最长的一次有较好代表性。近54a来,干旱强度年变化可分为三高两低,目前处于干旱强度较高期;祁东县大部分年份有季节性干旱,单季旱以秋旱为主,在双季干旱中,夏秋连旱居多,历史上夏秋冬连旱出现了三次;为了应对日趋严重的干旱,需增强人们的防旱抗灾意识、加大水利设置投入、推广节水农业和提高干旱监测预警能力。     

重庆市干旱强度时空分布规律研究

根据重庆市34个国家级气象站点1961～2016年的日降水量数据,基于重庆市干旱标准,提出重庆市季节性干旱强度指数及年干旱强度综合指数的新算法,并研究重庆市干旱强度的时空分布规律。结果表明,重庆市季节性干旱强度的区域差异大,渝东北夏旱、秋旱及冬旱严重,渝西部为春旱、夏旱的主要分布区,渝中部伏旱最严重;渝东北除春旱外的其他季节性干旱、渝东南的伏旱及秋旱、渝西的夏旱及伏旱和渝中部的伏旱,其季节性干旱强度指数极值均可达到特重旱标准。年干旱强度具有从渝西部向渝东南减小的分布规律,渝西部地区干旱强度最大,其次是渝中部地区和渝东北地区,渝东南地区干旱强度最小。重庆市季节性干旱强度的时间变化趋势不同,春旱及冬旱强度指数总体上呈减小趋势,伏旱和秋旱强度指数总体上呈增加趋势,夏旱强度指数和年干旱强度综合指数时间变化趋势的地区差异较大。近55年来重庆市年干旱强度综合指数变化具有显著的3 a、5 a和18 a的周期性变化和阶段性变化,Hurst指数预测未来短时间内年干旱强度综合指数将增强。     

1960-2009 年河西地区极端干湿事件的演变特征

采用1960-2009 年甘肃省河西地区13 个观测站逐日气象资料,应用FAO Penman-Monteith 模型计算各气象站年和月的地表湿润指数,进行标准化后统计极端干湿事件频率。采用反距离加权插值法、Mann-Kendall 法及Morlet 小波分析对河西地区极端干湿事件的时空演变特征进行探讨。结果表明：近50 a,河西地区极端干旱和湿润事件频率在波动变化中分别呈减少和增加趋势,其倾向率分别为-0.009 次/a、0.019 次/a,且2000 年以后,趋势更为显著;空间变化上,区域内极端干旱事件倾向率的空间差异整体呈减小趋势,以2000-2009 年的空间差异为最小。20 世纪60 年代,大部分区域极端干旱事件频率增加区与极端湿润事件频率减少区相对应,而极端干旱事件频率减少区与极端湿润事件频率增加区相对应。突变分析表明,极端干旱和湿润事件频率分别在1998 年和1986 年发生突变。平均风速、平均气温和相对湿度是影响河西地区极端干湿事件的主要气象因子,极端干旱和湿润事件频率的主周期分别为19 a和26 a。     

基于CWSI的安徽省干旱时空特征及影响因素分析

安徽省是我国的农业大省和重要商品粮食基地,因受自然地理位置等因素的影响,安徽省旱灾频发。论文基于MOD16产品,利用作物缺水指数CWSI,结合气象数据和MOD13数据,分析2000—2014年安徽省干旱时空分布特征和影响因素,结论如下：1）基于MOD16产品计算的作物缺水指数可用于安徽省干旱的监测。2）2000—2014年间安徽省CWSI多年均值为0.524,最大值在2011年（0.569）,最小值在2003年（0.458）,整体上呈现弱增加趋势;具有较强的空间分异性,表现为南部湿润、北部干旱。各市多年CWSI年均值相差不大,但变化趋势各异,淮北平原地区和江淮之间地区呈现显著增加趋势,而皖南地区呈显著下降趋势。3）安徽省CWSI年内月变化整体上呈先减少后增加的单谷型趋势,1—6月和10—12月CWSI值较高,最大值在3月,为0.66,7—9月CWSI值较低,最小值在8月,为0.27,具有明显的季节性差异,淮北平原易出现春旱、秋旱和冬旱,江淮丘陵易出现春旱及秋旱,沿江地区易出现春旱。4）不同土地利用类型的CWSI年内变化特征差异明显,林地和草地整体上呈现先减少后增加的单谷趋势,其月均最大值在3月,城镇和耕地则表现为多峰趋势,最大月均值在6月。5）CWSI与降雨、温度以及植被的关系密切,在降雨较多的地区,温度较低,植被指数较高,CWSI值较小,干旱程度较轻,说明降雨对CWSI变化的影响较大。     

西北地区气溶胶光学特性的时空变化特征

利用2003-2018年的Aqua-MODIS C6.1气溶胶产品对西北地区气溶胶光学厚度(AOD)和Angstrom波长指数(AE)的时空分布特征进行研究,并结合当地站点气象要素资料,分析了气象要素对AOD的影响.结果表明,西北地区AOD的高值区位于塔克拉玛干沙漠和陕西关中地区;青海南部及新疆北部等是AOD的低值区....     

基于气象和遥感数据的河南省干旱特征分析

干旱是一种常见的自然灾害,严重影响着我国的农业生产。论文分别采用标准化降水指数(SPI)和条件植被指数(VCI)对河南省干旱时空特征进行分析,并探讨了气象干旱和农业干旱的相关性。结果表明:近60 a河南省气象干旱频率呈现出轻微上升的趋势,夏秋两季气象干旱频率较高,农业干旱频率在秋冬两季较高,气象干旱和农业干旱频率在不同季节呈现出不同的空间分布特点。整体上看,农业干旱相对于气象干旱,存在一定程度的滞后:冬季最长,约为2个月,春季较长,约为1个月,而夏季最短,小于1个月;河南省SPI和VCI的相关性具有明显的时空分布特征:冬季和春季相关性较强,夏季次之,秋季最差;平原和盆地区等冬小麦/夏玉米种植区正相关性较强,在非耕地区有所减弱,而在信阳南部等水稻种植区正相关性差。     

长三角地区地表干湿状况及极端干湿事件特征研究

利用Penman-Monteith模型及1957—2014年长三角地区43个气象站点逐日降水、气温、风速、日照时数及空气相对湿度实测数据,对参考作物蒸散量、地表湿润指数和极端干旱/湿润事件进行了计算和统计。运用线性回归、Trend-free pre-whitening (TFPW) Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析等方法,分析了研究区地表湿润指数及极端干湿事件的时空分布特征。结果显示：1）近58 a长三角地区年及季节平均湿润指数在空间上呈南高北低分布格局;2）年湿润指数呈波动下降趋势,变化倾向率为-0.021/10 a,气候趋于干旱化。湿润期集中在20世纪80、90年代。突变年为2003年,并存在多个振荡周期。四季中,春秋季气候趋于干旱化,冬夏季反之。年际湿润指数变异系数和变化趋势存在明显的空间差异;3）年极端干旱事件发生频率呈波动上升趋势,年极端湿润事件则呈现微弱的下降趋势,均存在空间差异。