基于关联规则的河南省旱涝空间分布特征

根据河南省17个气象站1961—2013年逐月平均气温和降水资料,基于关联规则,采用加权温度干旱均一化指标,分析河南省旱涝空间分布特点。结果表明:豫中、豫东、豫西、豫南、豫北地区各城市间旱涝关联性较强;空间分布上,干旱具有明显的地域性且分布不均,从西北向东南方向逐渐减弱,主要发生在黄河流域及其以北地区,而洪涝呈团状分布,主要发生在黄河流域以南及偏北地区。     

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。     

PDSI与马尔科夫耦合的干旱预测

利用渭河流域1960—2008年21个气象站的气象资料,运用修正的Palmer干旱指数对干旱特征进行分析,然后根据逐月的干旱特征采用马尔科夫链模型对干旱进行转移概率预测分析。研究结果表明,渭河流域干旱频率总体呈现出由南向北,由东向西逐渐增加的趋势。泾河流域是最容易发生干旱的地区且干旱的程度最为严重,北洛河流域干旱程度最轻。无旱状态易转移为无旱状态,轻微干旱易转移为无旱,中等干旱易持续为中等干旱,严重干旱易转移为严重干旱或极端干旱,极端干旱易持续为极端干旱状态。研究成果可为渭河流域建立干旱预警系统等提供参考依据。     

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。     

中国南北过渡带干旱时空变化

为识别中国南北过渡带的干旱状况,利用研究区内1960-2015年32个气象站逐月降水量和月平均气温等资料,计算每个站点的逐月综合气象干旱指数CI,并利用累积距平法等分析中国南北过渡带干旱变化情况。结果表明:就时间变化而言,干旱强度、干旱历时以及不同等级的干旱发生频率随时间均呈上升趋势,并且,轻旱在所有等级干旱中占比最重,为55.6%;就季节变化而言,干旱的发生具有季节性规律,春旱的强度最大,且历时较长,夏旱最易发生,秋旱的发生频率总体呈现出先增大后减小的趋势,在20世纪90年代达到最大值,冬旱的历时值最短;就空间变化而言,研究区内北部相对干旱,南部相对湿润,武都地区和研究区内的河南地区最为干旱,甘肃南部反而是整个研究区最湿润的地区。     

河南省水贫困与城镇化耦合协调时空特征

为探究河南省水贫困与城镇化耦合协调发展情况,构建了水贫困与城镇化发展评价指标体系,采用熵权法、水贫困指数模型和耦合协调度模型等研究方法,对河南省2006—2016年水贫困和城镇化发展及其耦合协调时空特征进行了研究。结果表明:河南省水贫困状况不断改善,豫北、豫东、豫南地区的水贫困状况较豫中、豫西地区严重;河南省城镇化不断发展,豫中、豫北、豫西城镇化发展相对较快,豫东、豫南城镇化发展较慢;河南省水贫困与城镇化的耦合协调等级不断提高,协调等级在空间上总体呈现出由西向东逐渐降低趋势,协调发展的地市数量逐渐增多、整体等级逐步升高。     

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。     

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。     

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。     

关中地区气象水文综合干旱指数及干旱时空特征

根据陕西关中地区22个气象站和3个水文站1961—2016年的气象水文资料,计算了不同时间尺度的标准化降水蒸散发指数(SPEI)与径流干旱指数(SDI),运用Gumbel Copula函数构建了气象水文综合干旱指数(MHDI),探讨了MHDI的适用性,并分析了气象水文综合干旱时空分布特征。结果表明:MHDI综合了SPEI与SDI的优点,可同时表征月尺度和年尺度的气象干旱与水文干旱;关中地区MHDI序列值有明显的下降趋势,干旱情况逐年加剧;MDHI序列存在变异,年尺度变异点集中于1986年和1990年;年尺度的序列值主周期多集中在20～22 a;泾河流域干旱发生频率最低,为19.11%,北洛河流域干旱发生频率最高,为47.97%,渭河流域干旱发生频率介于两者之间,为26.42%。     

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。     

基于SPEI指数的辽宁省多尺度旱涝特征分析

近年来辽宁省深受旱涝灾害的影响,明确其时空演变特征对进一步制定防灾减灾策略具有重要意义。利用1989—2018年辽宁省23个气象站点逐日气象数据,基于不同时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI指数),运用Mann-Kendall突变检验、线性倾向率等数理统计方法,对辽宁省近30年来旱涝演变及持续性特征进行分析,并结合通径分析方法探究其影响因素。结果表明:(1)近30年来辽宁省经历涝-旱-涝的演化过程,辽西干旱化显著,变涝趋势最显著的是辽中和辽北,其次是降水量最丰富的辽东;(2)从中度及以上旱涝灾害频率看,1999—2008年为典型的干旱时段,而2009—2018年则为偏涝时段,旱涝事件发生频率春季冬季秋季夏季;(3)持续性干旱事件强度变小,主要发生在春季。持续性洪涝事件呈增加趋势,主要发生在春、夏两季;(4)降水量是影响旱涝变化的主要因素,蒸散量次之,气温是通过影响降水量和蒸散量进而影响旱涝变化的。     

基于Z指数的黄河流域旱涝等级游程分析

根据黄河流域10个监测点1951~2001年的月降水资料,依据两种不同划分标准利用Z指数进行了月尺度旱涝等级划分;即:通过事实比较,选择较合适的划分标准,并对Z指数趋势图、重大等级旱涝灾害变化趋势、空间分布、游程理论数字特征、游程数目及重现期进行分析。结果表明:10个监测点近51年均有增旱趋势,特别安阳、天水、榆林、西安、太原地区增旱趋势更明显;平凉以东,太原以南,郑州以西,西安以北这一区域发生重、大干旱等级次数比其他区域多,其次济南地区较其他监测点更易发生连续2个月的大旱和大涝。     

近30年内蒙古入湖流域干旱特征时空变化分析

黄河中上游地区入湖流域干旱特征时空变化对下游淡水湖泊水量调控及生态环境改善具有重要作用。基于乌梁素海东部流域23个水文气象站1986-2015年的逐日降水资料,经预白化处理后,选取基于标准化降水指数(SPI)的干旱历时和干旱严重度作为评价指标,应用Mann-Kendall法分析30 a来乌梁素海东部流域的干旱特征及变化趋势。研究结果表明:乌梁素海东部流域山区降水量多于平原地区降水量;干旱历时及干旱严重度随时间变化均不显著,流域北部和东南部地区干旱呈持续发展趋势;短时间尺度气象干旱集中发生在流域中部及东南部,中长时间尺度的农业和水文干旱共同发生在流域北部。在乌梁素海降水量微幅减少的趋势下,由于东部流域受水利工程建设等人类活动的影响,流域径流补给量呈明显降低趋势,而为改善湖泊水质、抑制黄藻,必然需相应增加凌汛期及灌溉间隙期引黄水量,二者关系的有效平衡及合理调控,可为区域从量质综合角度改善湖泊环境提供新思路。     

基于ARIMA模型的云南气象干旱预测研究

近年来,云南地区的干旱引起了社会广泛关注。为了对云南省未来一个时期的干旱情况进行预测,利用1961~2013年云南省29个气象站逐月降水和气温资料计算云南各地区标准化降水蒸散指数（SPEI）,并建立了SPEI序列自回归移动平均模型（ARIMA）,对模型参数进行率定和验证后,确定了模型参数和表达式。利用所建立的模型,对云南省各地区2014~2023年年平均SPEI值进行预测。结果显示,未来一段时期内云南各地区气象干旱仍将持续。针对云南的干旱情况,提出了相应的抗旱对策建议。      

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...     

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。     

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。     

Effect of Air Temperature on Historical Trend of Long-Term Droughts in Different Climates of Iran

Effective monitoring of drought plays an important role in water resources planning and management, especially under global warming effect. The aim of this paper is to study the effect of air temperature on historical long-term droughts in regions with diverse climates in Iran. To this end, monthly air temperature (T) and precipitation (P) data were gathered from 15 longest record meteorological stations in Iran covering the period 1951–2014. Long-term meteorological droughts behavior was quantified using two different drought indices, i.e. the Standardized Precipitation Index (SPI) and the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI). Linear and non-linear trends in T, P, SPI and SPEI were evaluated using non-parametric and parametric statistical approaches such as non-modified and modified Mann-Kendall Test, Theil-Sen approach, and simple regression. The results indicated that the significant trends for temperature are approximately all increasing (0.2 °C to 0.5 °C per decade), and for precipitation are mostly decreasing (?7.2 mm to ?14.8 mm per decade). It was also indicated that long-term drought intensities monitored by the SPI and SPEI have had significant downward trend (drought intensification with time) at most stations of interest. The observed trends in the SPI series can be worsen if air temperature (in addition to precipitation) participates in drought monitoring as SPEI. In arid and extra arid climates, it was observed that temperature has strong effects on historical drought characteristics when comparing the SPI and SPEI series. Due to the determinative role of temperature in mostly dry regions like Iran, the study suggests using the SPEI rather than SPI for more effective monitoring of droughts.     

长江流域1961~2015年不同等级干旱时空变化分析

分析长江流域历史时期的干旱时空变化特征,对于目前和未来的干旱应对具有重要参考价值。采用12月尺度标准化降水指数（SPI_12）对长江流域134个气象站1961~2015年逐日降水数据进行统计分析,探究了流域内不同等级干旱的时间变化特征和空间分布格局。结果表明：长江流域每年发生干旱的平均次数和站点数均没有明显变化趋势,但特旱发生次数和站点数均呈升高趋势;流域内各站点发生干旱的频率主要介于30%~35%之间,四川盆地、云南省北部、贵州省北部发生干旱的频率大多呈增加趋势,其他地区干旱发生频率以降低趋势为主。上述结果表明,长江流域不同等级干旱呈现不一致的时间变化特征,发生特旱的风险呈增加趋势,不同区域的干旱变化趋势也存在显著差异,因此需要分区制定针对性的应对措施。