典型干旱指标在海河流域的适用性评价

海河流域属温带半湿润、半干旱大陆性季风气候区。近年来,随着气候变化和人类活动的影响加剧,干旱灾害已经成为严重制约海河流域社会经济发展的主要因素之一。本文在国内外干旱指标研究的基础上,从气象和综合干旱指标中选取具有典型性且在我国应用广泛的降水量距平百分率、降水Z指数和帕默尔干旱指数(PDSI),综合参考海河流域历史资料,选取1965、1972、1999、1980—1982年作为典型旱灾年,将其史料记载与基于降水距平百分率、降水Z指数和帕默尔干旱指数的海河流域春、夏、秋3季逐月干旱评价结果进行对比分析。结果表明,3种干旱指标中帕默尔干旱指数与典型旱灾年都能很好地吻合。另外,选取典型研究区(北京市),对比分析3种干旱指标评价结果与北京市历史旱灾情况的吻合度,进一步验证了帕默尔干旱指数评价结果的适用性。     

1988—2017年河北省干旱时空变化特征分析

为研究河北省多年来的干旱发生情况,利用1988—2017年30年间河北省20个地市的逐月降水资料,以降水距平百分率作为干旱等级的评价指标,研究河北省降水的年际、季节变化特征以及年尺度、季尺度、空间尺度上的干旱特征。结果表明:①河北省降水年际变化呈现上升趋势,春季、秋季、冬季的降水均呈增加趋势,夏季降水呈减少趋势;②秋季降水呈显著增加趋势;③1988—2017年间有7 a发生不同程度的干旱,发生干旱的平均频率为23%;④冬季发生干旱的频率最高,发生重大干旱的可能性也最大;⑤20个地市中,青龙地区最易发生干旱。该研究结果可为河北省的干旱监测、干旱评估、干旱预警和抗旱减灾提供理论依据。     

湖南省气候干湿特征及气象干旱指标的适用性

[目的]为揭示区域气候异常特征以及评估气象干旱指标的地区适用性,[方法]利用1960年-2015年湖南省87个气象站点逐月气候资料,计算得到PA(Precipitation Anomaly in Percentage)、相对湿润度指数(Rel-ative Moisture Index,MI)、标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI)三种气象干旱指标,分析气候干湿特征,评估三种指标的地区适用性.[结果]近56年,湖南省PA、MI、SPI分别介于-30％～35％、-2.5％～100％、-1.85％～1.88％之间,对于雨涝特征,三种气象干旱指标均适合监测,其中,MI评价效果相对较好;对于干旱特征,适合用PA或SPI进行评价,MI不适合监测旱情.空间上,选取典型干旱年,SPI对湖南省各地干旱监测效果最好,其次是PA.季节尺度上,SPI显示湘南地区和湘西地区发生旱灾的概率较大,湘东地区相对较小.[结论]通过对比分析降水距平百分率、相对湿润度指数和标准化降水指数三种气象干旱指标对湖南省气候条件的适用性,表明SPI指标的地区适应性较强,旱涝监测效果相对较好.     

黑河流域气象农业综合干旱指数构建及时空特征分析

为更全面地对干旱进行风险评估和决策,以黑河流域为研究区,利用熵权法联合气象干旱指数(标准化降水蒸散指数)和农业干旱指数(标准化土壤湿度指数),构建气象农业综合干旱指数,采用线性趋势、Kendall秩次相关检验法、小波分析及反距离权重插值法分析黑河流域的干旱时空变化特征。结果表明:黑河流域21世纪初10 a的旱情最轻;流域存在21 a与33 a的长振荡周期、9～14 a的中振荡周期及2～6 a的短振荡周期;中、上游旱情呈减缓趋势,下游旱情呈加重趋势;中、上游轻中旱的发生频率高于下游,下游重特旱的发生频率高于中、上游;历史旱情验证表明,气象农业综合干旱指数的验证效果优于标准化降水蒸散指数和标准化土壤湿度指数,说明基于熵权法的气象农业综合干旱指数是一种有效的干旱监测指数。此研究结果可为黑河流域的防旱抗旱及水资源可持续利用提供科学指导。     

淮河流域近70年极端水文气象特征分析

以淮河流域23个气象站点1951—2016年的降水数据和蚌埠水文站的径流数据为研究对象,应用线性拟合法、滑动平均法、非参数MK检验法分析了流域的降水和干旱的变化特征,并结合R/S分析法、Pearson和Spearman相关系数法分别分析了降水、干旱与径流的相关关系及长程记忆性。结果表明,除连续湿日外,淮河流域极端水文指数均呈显著增长趋势,突变年份集中在20世纪50、60年代初;近70年,年干旱频率达21. 2%,轻旱比例最高,从年、季尺度来看,冬旱最严重,年、季干旱均呈现减少趋势;最大30天、15天降水径流相关关系均呈中度相关,汛期、非汛期降水距平与径流相关关系分别呈中度和弱相关,未来4～11年,最大30天降水和径流、汛期和非汛期的降水距平及径流均呈不显著增长趋势。     

基于AWTP的河南省干旱演变特征分析

干旱形成过程复杂,监测、评价困难,合适的评价指标的选取对科学评估干旱演变规律、准确预测干旱发展趋势具有重要意义。根据河南省的干旱现状,选取降水平均等待时间指数(AWTP)作为评价指数,利用17个代表站点1961—2012年的逐日降水资料系统地分析了河南省干旱的时空演变特征。分析结果表明:时间上,近52年来河南省干旱呈现平稳加重趋势(2.03 d/10 a),其中,1973年、1995年、1999年、2010年、2011年的影响范围较大;同时,干旱具有28 a左右的周期性变化特征。空间上,干旱程度具有豫北豫东豫中豫西豫南的区域分布特征,豫北、豫东、豫中西部和豫南西部干旱加重趋势显著,其他地区干旱发展趋势平缓。研究结果可为河南省抗旱减灾提供科学依据。     

近49年来河北省干旱时空变化特征研究

基于河北省及邻近地区73个气象站1961—2009年逐季、年降水资料,应用降水Z指数、经验正交函数分解、小波分析等方法分析了河北省干旱的时空变化特征.结果表明:近49年来河北省年、各季的干旱空间分布特征,最常见的是全省一致的干旱(雨涝)型,其次是南涝(旱)北旱(涝)的南北相反分布型;小波分析方法得出年、各季干旱的出现不仅存在明显的年代际尺度变化,而且年际变化也显著;河北省年干旱指数呈下降趋势,1979年后,年干旱指数发生突变,该区域进入干旱期.     

四川省典型种植制度下农业干旱风险研究

本文利用四川省农业生态区8个代表站1960-2012年逐月气象资料及四川省1988-2007年粮食产量、粮食因旱减产量计算四川省在“小麦-玉米-红薯”和“小麦-水稻”2种典型种植制度下的降水满足度和粮食因旱减产率,同时分别采用正态分布函数研究降水满足度、采用信息扩散理论研究粮食因旱减产率发生农业干旱的风险概率。结果表明：2种典型种植制度下,除盆西高原盆地过渡区、川南中低山丘陵区外,四川省大部分农业生态区每5年中约有1年降水不能满足作物需水量;“小麦-玉米-红薯”和“小麦-水稻”种植制度下中旱、重旱、严重干旱发生概率分别为39.7%、10.9%、4.9%和32.7%、6.1%、3.2%;降水满足度和粮食因旱减产率呈显著负相关;粮食因旱减产率指示发生中旱及以上干旱时对应的降水满足度距平指示一定发生干旱,降水满足度距平指示发生干旱时对应粮食因旱减产率指示不一定是中旱及以上。     

湄公河流域气象和水文干旱时空演变特征与规律分析

干旱是湄公河流域影响范围最广、造成损失最大的自然灾害之一。开展湄公河流域干旱特性分析研究,有助于全面把握湄公河流域干旱时空变化规律,对于科学应对、防范干旱灾害具有重大的科学意义。本研究中借助全球过去近百年(1901-2016年)长序列月降雨网格化产品和干流4个典型水文站过去近30年(1985-2016年)流量观测序列,结合不同时间尺度标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SSI)估算,分析了湄公河流域过去近半个多世纪(1950-2016年)的气象干旱特征及近30年的水文干旱变化趋势。结果表明,流域整体的SPI值呈现轻微上升趋势,但泰国东北部、柬埔寨大部及缅甸等地区的SPI呈现显著下降趋势,表明上述地区变干趋势明显,尤其是泰国东北部地区。基于长序列分析发现,流域绝大多数地区的气象干旱发生频率超过25%,其中柬埔寨南部、越南湄公河三角洲等下游地区发生重特大级别干旱的频率接近10%。进一步分析水文干旱特性发现,位于上中下游等不同河段的站点SSI在过去近30年的变化趋势不尽相同。其中,上游清盛站SSI总体上呈下降趋势,特别是2010年之后;位于中游的廊开及穆达汉站SSI上升趋势明显;而下游上丁站的SSI变化不明显,但2005年之后的绝大多数年份SSI为负值,表明该站控制地区在过去近十年受水文干旱影响较为频繁。上述分析及研究结果能够为湄公河流域干旱管理与旱灾防范提供科学决策支撑。     

基于SPEI的潮白河流域气象干旱时空特征分析

在全球变暖加剧的背景下,区域干旱情况愈发严重.潮白河流域作为密云水库的重要集水区,对其干旱特征研究具有重要的现实意义.基于中国区域地面气象要素驱动数据集,提取潮白河流域1979—2018年的气象数据,计算不同时间尺度的标准化蒸散发指数(SPEI)值,分析潮白河流域气象干旱时间和空间上的变化特征.结果表明:①1979—2...     

基于模糊综合干旱指数的黄河源区作物生长季干旱时空分布分析

依据黄河源区28个气象站点的逐月气象资料,运用模糊综合法建立了源区综合干旱指数,从而较为全面地分析了黄河上游源区作物生长季干旱时空分布特征.结果表明:黄河源区大部分地区轻中干旱发生频繁,且发生频率高于重特干旱.流域内春旱最为严重,夏秋干旱次之.生长季重特干旱在西部高海拔寒冷地区发生频率低,在半牧业半农业地区发生频率相对较高.1960-2013黄河上游源区干旱主要经历了4个时期,主振荡周期为28a.黄河源区干湿突变年为1982年和2000年.结合历史实情,基于模糊综合法建立的综合干旱指数,监测结果与历史实情吻合,适宜用于黄河源区干旱监测,能够较科学地反映源区干旱情形.     

灰色模糊聚类理论在干旱评价中的应用

应用灰色模糊聚类理论,分析了含有分区评价指标体系和考虑不同评价权重的分区优选问题.利用指标权重将评价指标联系在一起,在评价分区与理想分区关联度基础上进行灰色模糊聚类,实现分区优选,为区域干旱评价提供一种新的思路和方法.以迁安市为例,对迁安市的干旱程度进行综合评价,结果表明灰色模糊聚类分析法在区域干旱评价中是适用的.     

四湖流域旱涝交替事件概率分析

以四湖流域荆门、荆州、石首、监利、潜江5个代表性气象站点1956-2007年的日降水资料为基础,分别选取Z指数法及广义帕累托分布对各气象站春、夏、秋三季的标准降水序列及降水距平序列进行拟合,分析各气象站点在不同季节内发生旱涝灾害的频率,在此基础上采用二维Clayton Copula分布函数拟合春-夏、夏-秋的降水分布,进一步计算出各站点旱涝交替事件的发生概率.结果表明:1)Z指数法比降水距平法更适于分析四湖流域的旱涝情况;2)四湖流域在春-夏、夏-秋两时段发生旱涝交替的频率平均为16.27%,其中,潜江最容易发生旱涝异常现象.春-夏与夏-秋发生旱涝交替事件频率没有明显差别.     

基于粒子群算法的新安江模型参数的优化

文中利用滦河流域大黑汀、桃林口及滦县站多年降水、蒸发及来水量资料,建立了区间年来水量的新安江模型,并利用基于粒子群优化算法对此模型的参数进行了优化。     

干旱内陆河流域月径流的神经网络模拟

针对干旱内陆河流域地表径流形成、消耗的特点,采用1956~2003年的水文气象、灌溉用水等资料建立了用于模拟出山口月径流量、下游径流月径流量的分布式神经网络(ANN)模型。模型的输入为各子流域及中游本月降水、潜在蒸发蒸腾量、上月降水、潜在蒸发蒸腾量、中游灌溉面积、灌溉定额,输出为月径流量.检验结果表明,本文所建立的分布式ANN模型可以有效模拟干旱内陆河流域月径流,模型用于模拟子流域出山口径流的误差为0.18×107~0.42×107m3,用于模拟下游径流的误差为0.52×107m3.与单一ANN相比,尽管分布式ANN的输入不需实测出山口径流,但模型的精度没有明显减小.分布式ANN为研究干旱内陆河流域气候变化及农业活动对地表径流过程的影响提供了有效的工具.     

基于SPEI的河南省冬小麦生育期干旱时空特征分析

利用河南省24个地面气象站1961—2009年逐日降水和气温资料计算SPEI(标准化降水蒸散指数),并按照SPEI的标准界值将干旱强度划分为轻度干旱、中度干旱和极端干旱.根据河南省冬小麦的生长特点将小麦生育期划分为生育前期、分蘖期和返青-抽穗-成熟期.采用Meteoinfo软件、Morlet小波分析方法、线性回归研究不同生育期干旱变化趋势、覆盖范围、发生频率、周期及空间分布,结果表明,冬小麦各个生育阶段均出现过不同程度的干旱,只是不同地区、不同年份发生的频率和强度不同,但各阶段均存在着轻度干旱发生的概率最大,而极端干旱发生的概率最小的特点.驻马店地区在各阶段发生干旱的概率都较大.对河南省冬小麦全生育期的SPEI分析表明,全生育期干旱出现概率的极值中心有显著的10 a左右的周期变化特征,近年来干旱指数呈逐渐增大的趋势.     

基于SPEI的黑龙江省干旱和地形因子关系分析

准确评估与监测干旱的发生发展是防旱减灾的关键,地形因子对旱灾风险的准确评价及灾情的客观评估至关重要.以黑龙江省为研究对象,采用标准化降水蒸散指数,利用GIS空间分析方法和统计分析方法,对比分析2000—2018年多年平均状态下年尺度和季节尺度的干旱时空特征,探讨干旱和地形因子的关系,从而揭示黑龙江省干旱的地形分异特征....     

基于信息扩散理论的河南省区域干旱等级模糊综合评价

在综合分析河南干旱发生的多种影响因素的基础上,选择降雨量、产流模数、受旱面积比以及综合缺水指数4个要素作为干旱评价指标,并应用信息扩散方法建立了各单个评价指标旱情等级划分标准.通过将模糊识别理论模型引入区域干旱等级评价中,建立综合的干旱评价指标体系,并对干旱等级进行定量评价,该模型应用于河南省的干旱评价中,所得结果能较好的反应各市的综合干旱情况,对指导抗旱工作具有重要意义.     

1961—2015年赣江流域极端降水时空变化特征分析

以1961—2015年赣江流域22个站点逐日降水量数据为研究对象,采用线性趋势、pettitt突变检验、Mann-Kendall显著性检验、累积距平法、反距离加权法等方法,分析了赣江流域8个极端降水指数时间和空间变化特征及其影响因素。结果表明:(1)P95、P99指数整体呈下降趋势,I95、I99指数整个流域(除寻乌站的P99)呈上升趋势,其余指数在整个流域同样呈上升趋势,但变化不显著。(2)极端降水指数上游和中游的I95指数和中游的I99指数,在0.05显著性水平下,显著上升。突变年份主要集中在90s和2000s,是极端降水事件多和强度较大的年代,发生突变次数最多的在1991年。(3)R50、RX1day、RX5day三个指数都呈现出有东北向西南方向递减的趋势,P95、P99、I95、I99指数的最高值都在井冈山一带,流域的东北部和中游西部存在较高的极端降水可能性,易发生泥石流、洪水等自然灾害。本研究可为当地的防灾减灾及水土保持提供科学依据。     

基于DEM的数字化渭河流域水系构建

为了更好地进行渭河流域的研究与管理,构建了数字化渭河流域.借助地理信息系统(GIS),在ArcGIS平台上提取流域的河网、确定流域边界;依据Pfafstetter河网分级编码方法划分渭河流域并进行编码;探讨数字高程模型(DEM)的预处理及分析方法,并基于流域的DEM数据,分析了流域各点的高程、汇流面积等地形数据.