西北地区农业干旱对气象干旱的时空多角度响应

采用标准化降水蒸散指数和标准化土壤水指数分别表征气象干旱和农业干旱,基于干旱事件三维识别和气象干旱与农业干旱事件对的匹配结果,利用Copula函数条件概率分布和贝叶斯网络概率模型分析了西北地区农业干旱对气象干旱的时空多角度响应关系。结果表明：基于线性、非线性关系模型及Copula函数条件概率分布确立了西北地区农业干旱对气象干旱的干旱历时、干旱烈度、干旱面积及干旱迁移距离间最优响应关系分别为二次多项式模型、基于Frank Copula函数的非线性关系模型、指数模型和线性模型;建立的气象、农业干旱变量间的响应概率特征曲线可定量预测西北地区不同程度的气象干旱发展为农业干旱的概率;已知气象干旱特征条件下,根据最优响应关系及响应概率特征曲线可对农业干旱特征及其发生概率进行可靠预测。     

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。     

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...     

西北地区植被耗水量的时空变化规律及其对气象干旱的响应

准确评估西北地区植被耗水的时空变化规律及其对气象干旱的响应,对该区生态建设具有重要意义,然而大尺度区域植被耗水的量化存在方法上的挑战。本文提出了基于Penman-Monteith(PM)公式结合气象、水文、植被和土地利用遥感数据的大空间尺度植被耗水量的计算方法,采用Boosted Regression Trees(BRT)模型分析不同类型植被耗水量的主要贡献因子,利用Pearson相关系数分析耗水量与改进帕尔默干旱指数(scPDSI)的最大相关性和滞时,以此探讨西北地区9种植被类型和17个生态地理分区的植被耗水量演变规律及其对气象干旱的响应。结果表明:(1)本文提出的大空间尺度植被耗水量计算方法在西北典型地区与已有研究结果吻合较好;(2)西北地区耗水量总体表现为东南部多、西北部少,80.2%的格点呈上升趋势,植被生长期内耗水量东南部西北部中南部西南部,1990—2015年间,各类植被的面积和耗水总量都呈增加趋势,区域耗水总量增加876.2亿m~3,其中耕地、林地、草地耗水分别增加148.7亿、108.0亿和619.4亿m~3;(3)潜在蒸散发(ET_0)是旱地和草地耗水量的主要贡献项,归一化植被指数(NDVI)为水田和林地耗水量的主要贡献项;(4)草地耗水量对干旱的敏感度最高,林地次之,耕地最低,用耗水量代替NDVI能更好地表征气象干旱对植被产生的综合影响。研究方法可为较大时空尺度植被耗水量的计算提供参考,研究结果可为西北地区气象干旱应对策略的制定提供生态维度上的依据。     

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。     

巴音河流域水文干旱对气象干旱的响应

通过巴音河流域1961—2019年逐月降水量和径流量数据计算标准化降水指数和标准化径流指数，进而对巴音河流域气象和水文干旱的演变以及突变进行分析，并探析流域水文干旱对气象干旱的响应。结果表明，1961—2019年巴音河流域气象干旱与水文干旱呈减缓态势，流域降水增多，有变湿趋势，气象干旱湿润化表现尤为显著。巴音河流域水文干旱对气象干旱的响应表现出时滞性，在1、3、6、12个月的时间尺度下，12个月的气象干旱指标与水文干旱指标相关性最强，水文干旱滞后于气象干旱1～2个月；水文干旱对气象干旱的季节性响应在春、夏、秋、冬分别滞后5、6、9、8个月，在春夏的滞后时间短于秋冬的滞后时间。     

1980-2019年海河流域气象干旱和农业干旱变化及传播特征

研究干旱演变和传播特征可为流域防灾抗灾提供帮助和建议。以海河流域为例,采用标准化降水蒸散发指数(SPEI)和标准化土壤湿度指数(SSMI)分别表征气象干旱和农业干旱,并结合趋势分析和频率分析等方法,对1980-2019年该流域气象干旱和农业干旱时空演变规律以及传播特征进行研究。结果表明：在干旱发生频率上,气象干旱和农业干旱的高发区分别集中在流域东北部和中部,不同季节空间分布存在显著性差异,春季和夏季为气象干旱频发季,冬季和春季为农业干旱频发季;从变化趋势上看,SPEI值呈减小趋势的区域主要集中在流域的中东部,其中春季减小趋势最为显著,而SSMI值呈“北增南减”的分布格局,其中秋季减小趋势最为显著;农业干旱对气象干旱的响应具有延时性,不同季节差异显著,夏季传播时间仅为5个月,秋季、冬季和春季的传播时间分别为6、9和11个月;在空间分布上,春季和夏季的相关系数较低,低值区主要分布在流域北部地区,秋季和冬季的相关系数较高,高值区集中分布在流域中部地区。     

1961—2015年淮河流域气象干旱发展过程和演变特征研究

为刻画连续性干旱事件的时空动态演变过程,本文在时空维度下构建干旱事件发展时空特征变量并进行特征分析,对干旱发展过程和演变特征开展研究。首先确定干旱指标和阈值,然后判别干旱事件的时空连续性,进而建立涵盖干旱逐月集中点、干旱时空集中点、干旱时空迁移速率等12项干旱事件发展时空特征变量,使干旱事件发展时空特征可视化,最后对1961-2015年淮河流域气象干旱事件开展实例研究。结果表明：淮河流域夏旱和春旱发生频率较高,夏秋冬三季连旱年发展过程呈现出起源于沂沭泗河流域,再转向淮河中游,并逐渐向淮河上游迁移的规律,并存在秋旱较为严重的特点;干旱迁移方向对干旱逐月强度大小有一定的影响;受干旱影响最严重的地区主要分布在流域北部;过去干旱强度呈增大趋势,干旱面积呈下降趋势,整体向西北方向迁移,预计未来将向流域东北方向迁移。该研究为全面、精细解析干旱发展过程和时空演变特征提供了新的方法和技术。     

基于分布式水文模型的怒江流域气象干旱和水文干旱分析

为了评估气候变化对怒江流域干旱演变的影响,本研究建立了GBHM-NJ分布式水文模型,利用实测站点资料率定参数并验证模型精度,模拟了1961—2010年长时间序列流域水文过程,并分别采用标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SSI)分析了流域气象干旱和水文干旱的时空演变特点。结果表明:(1)GBHM-NJ模型能较好地模拟怒江流域的径流过程和水文响应的空间特征。(2)1961—2010年间,怒江流域发生气象干旱的频率、覆盖面积和强度呈增加趋势,其中1994年和2009年气象干旱最为严重。(3)在空间上,怒江流域的年度气象干旱频率约为28%,中游地区干旱频率比较高、主要分布在左贡站和八宿站附近,上游地区次之,下游地区相对较低。(4)水文干旱进入20世纪90年代和21世纪以后明显增强,年尺度干旱以轻旱为主,季尺度干旱特旱多发生在秋冬季。总之,气候变化环境下怒江流域干旱呈现增强趋势。     

生态干旱的概念及研究进展

分析了生态干旱的研究背景及概念框架,系统阐述了生态干旱监测指标、气象要素和地下水对生态干旱的驱动机制以及生态干旱的脆弱性评估方法等研究进展,指出生态干旱研究还处于起步阶段,应进一步开展生态干旱指数构建与评估方法、气象干旱和地下水干旱对生态干旱的联合驱动机制以及生态干旱的脆弱性评估与预测方法等方面的研究,以期推动生态干旱研究的发展,拓展干旱分类和干旱指标研究的理论体系。     

黄河流域气象干旱与水文干旱时空特征及其传递关系EI北大核心CSCD

基于标准化降水蒸散指数(SPEI)和标准化径流指数(SRI),比较了黄河流域气象干旱和水文干旱的时空分布差异,分析了二者时间尺度上的关联性,并选取典型干旱事件进一步探讨了两种干旱类型的传递关系。结果表明:两种干旱类型空间上有相似的趋势和频次,但在黄河源区和黄河中南部(渭河流域)差异显著,其干旱历时均有随年代延长的趋势,水文干旱历时增长尤为明显;在时间尺度上,SPEI与SRI在大部分区域基本一致,但在黄河源区和渭河流域差异较大,尤其是短时间尺度上差异更显著;气象干旱与水文干旱并非一一对应,多场短历时间断气象干旱受时滞效应、异常气象波动等影响,可能引发一场长历时连续水文干旱或多场短历时间断水文干旱,一场长历时连续气象干旱强度衰减可能引发多场短历时间断水文干旱。     

滦河流域气象干旱向水文干旱传播特征及风险分析

干旱是一种复杂的自然灾害,气象干旱可能导致水文干旱等灾害,严重影响社会经济发展。探明气象干旱向水文干旱传播的特征及规律,可为减小干旱损失、保障流域供水用水安全提供技术支持。本文基于滦河山区1960—2017年的气象水文数据,应用游程原理识别气象水文干旱事件,甄别二者间的传播特征,并借助Copula模型评估气象干旱向水文干旱的风险和干旱传播的临界关系。结果表明：（1）在1960—2017年期间,与气象干旱事件相比,水文干旱事件具有频率低、历时长、峰值低的特点;（2）滦河地区气象干旱和水文干旱传播关系以单场气象干旱向单场水文干旱传播为主;（3）气象干旱向水文干旱的传播存在明显的滞后效应,从上游至下游地区干旱滞后时间依次增长;（4）Gumbel Copula函数能够更准确地评估该流域干旱传播风险,结果显示上游地区发生干旱传播的风险低于下游地区,上、下游地区气象干旱发展成水文干旱的临界历时分别为0.93个月和1.26个月,临界峰值强度分别为0.66和0.44。本研究可为评价不同干旱事件间的传播与演变关系,构建流域干旱风险评价模型提供新思路。     

淮河流域陆地水储量与干旱指标分析

基于GRACE卫星数据、MODIS数据和降水数据分析了2003—2016年淮河流域陆地水储量、植被指数和降水的多年时空变化,并探究标准化陆地水储量指数(SWSI)、标准化降水指数(SPI)与条件植被指数(VCI)对流域干旱的指示性。结果表明:淮河流域陆地水储量呈显著下降趋势,降水量微弱下降,植被覆盖率显著上升;SPI与VCI相关性较高,与SWSI变化较为一致;SWSI与SPI指示的不同等级干旱月份数量基本相当,明显小于VCI;SPI对淮河流域历史干旱存在漏报,VCI指示的干旱等级略偏高;SWSI整体表现较为良好,能够有效监测淮河流域旱情。     

西南地区气象干旱向水文干旱传播的特征

为了解西南地区气象干旱向水文干旱传播的特征,采用西南地区1968—2017年101个气象站观测资料和8个水文站月径流资料,计算了标准化降雨蒸散发指数(SPEI)和标椎化径流指数(SRI),基于皮尔逊相关系数(PCC)确定了干旱响应时间并结合游程理论识别、融合和剔除干旱事件,构建了线性干旱传播模型并确定了西南地区部分流域气象干旱向水文干旱传播的触发阈值。结果表明：西南地区干旱响应时间为2～7月;水文干旱敏感度分布与气象干旱传播率分布较为一致;干旱烈度传播阈值较小的流域,水文干旱事件历时更长。     

关中地区干旱等级模糊综合评价

基于关中地区5个市区2013年全年的水文气象数据,选取了降水、径流、水库蓄水及地下水4大指标,采用以层次分析法来确定权重的模糊综合评价法,对关中5个市区2013年的干旱情况进行等级评价。评价结果表明:采用单一指标来进行干旱等级评价,评价结果会有所差异,而模糊综合评价法很好地解决了单一指标评价的不全面性和差异性;关中5市中,宝鸡市综合评价结果为无旱,西安、咸阳、渭南及铜川评价结果均为轻度干旱,主要原因是2013年宝鸡市降雨量比其他4市丰富;2013年关中地区全年整体干旱程度为轻度干旱至无旱,评价结果与实际情况基本一致,表明该评价方法在关中地区干旱等级评价中具有一定的可行性。     

2022年鄱阳湖流域特大干旱特征及未来应对启示

为深刻判明2022年鄱阳湖流域特大干旱特征及其影响,认清新形势下干旱灾害防控和风险管理机制策略等的改进方向,对2022年干旱发展过程进行多因素分析,应用标准化降水指数(SPI)对近72年来干旱年际、年内分布演变特征进行了多尺度分析。结果表明：(1)2022年高温持续时间之长、降雨量之少和江河湖泊水位之低均创造新的纪录,干旱发展过程急促、影响范围大、持续时间长;(2)鄱阳湖流域涝旱转换较为多见,2022年涝旱急转特征尤为显著,7—10月是1951年有记录以来最严重的夏秋气象干旱;(3)由于防御体系逐步完善,虽然遭遇有记录最严重的气象干旱,但引发的灾害程度相对其他重旱年偏轻;(4)复合环境下的旱灾涉及因素多而复杂,针对本轮干旱暴露的短板,需根据灾害风险管理理论,进行自上而下的旱灾防御体系研究,创新防御思维与措施,提高区域旱灾防御能力。