辽宁西部农作物生长季干旱风险及降水满足度研究*

[目的]掌握干旱灾害变化特征,为农业生产决策支撑,利用辽宁西部11个气象监测站1951—2017年气象观测数据,[方法]选用干湿指数作为干旱指标及其积分湿润指数方法,采用气候诊断分析方法,研究农作物生长季干旱变化特征,干旱风险程度,降水量对农作物的满意程度,并分析气象要素与干湿指数的相关性。[结果]结果表明：辽宁西部地区1951—2017年农作物生长季及各月时间尺度干湿指数呈减小趋势,干旱趋势明显,农作物生长季(5—9月)和9月成熟期干旱程度表现最为突出,从轻旱上升到中旱等级。农作物生长季降水的农作物满足度明显在下降,使干旱风险度明显升高。农作物生长季干湿指数年际变化在1995/1996年发生由高到低突变,突变后干旱程度升高0.8个等级；干旱风险度年际变化在1995/1996年发生由低到高突变,突变后干旱风险度升高14.0%；降水满足度年际变化在1998/1999年发生由高到低突变,突变后降水满足度下降17.7%。干湿指数与气温、日照时数、蒸发量、辐射呈负相关,与降水、风速、空气相对湿度呈正相关,其中干湿指数与气温、降水量、空气相对湿度有较强的相关性。[结论]辽宁西部地区干旱化日趋严重,调整农业结构势在必行。     

基于SPEI的华北平原夏玉米生长季干旱时空变化特征

基于标准化降水蒸散指数(SPEI),从不同时间尺度对华北平原夏玉米生长季1961—2015年不同等级干旱发生频率、时空分布和变化特征进行了研究。结果表明,华北平原夏玉米生长季干旱频发,频率超过50.0%,主要以轻旱为主,河南东南部和河北中北部地区干旱频率高于其他地区,6月和10月轻旱频率相对较高,8—10月更容易发生中旱,重旱主要出现在6月和7月。近55 a年华北平原夏玉米生长季干旱不断增加,10月干旱频率增加趋势最显著。与1961—1980年相比,研究区近15 a干旱发生频率增加百分率为37.3%,其中河北中北部、北京、天津和河南西北部干旱发生频率在60.0%以上。不同月份的干旱对夏玉米生长影响不同,需要加强对8月和9月干旱事件的预报,以便及时采取防灾减灾措施。     

基于SPEI指数的河北省南部夏玉米生长季干旱特征分析

利用河北省南部8个气象站点1962—2018年的逐月气温、降水量数据,采用标准化降水蒸散指数(SPEI),通过小波分析、Mann-Kendall检验等方法,分析了河北省南部夏玉米生长季(6—9月)干旱变化特征以期为干旱灾害的监测、预报预警及防御提供理论依据。结果表明:夏玉米苗期干旱发生频率为31.5%,1966年后苗期气候呈湿润化趋势,在1968和2009年附近可能发生了气候湿润化的突变,整个分析期(1962—2018年)干湿变化包含13～18a、5～8a周期振荡;夏玉米穗期干旱发生频率为40.3%,2006年后穗期气候呈持续干旱化趋势,在1980和1997年附近可能发生了气候干旱化的突变,整个分析期干湿变化包含15～22a、6～10a周期振荡;夏玉米花粒期干旱发生频率为29.8%,1989年后花粒期气候呈持续干旱化趋势,可能在1992和2002年附近发生了气候干旱化的突变;夏玉米生长季干旱发生频率约为30%,生长季气候总体呈干旱化趋势,特别是1997年后持续干旱化,可能在1996年附近发生了气候干旱化的突变。     

东北地区作物生长季降水异常特征分析

采用东北地区52个测站1951-2000年4-9月降水量资料，对东北地区作物生长季降水异常进行了诊断分析。结果表明：东北地区生长季降水存在减少趋势，旱灾略多于涝灾，主要存在3-7、12和30a左右的周期变化；可划分为7个降水异常区，其中相邻的3个区（东北中部、南部和东部的大范围地区）有变旱倾向，辽西地区的旱涝灾害最频繁。根据降水减少的趋势，提倡发展旱作农业和节水农业。     

黎平县干旱气候特征分析

该文采用黎平县1957—2011年降水资料,结合贵州省气象灾害划分标准中的降水距平百分率干旱分级标准,对黎平县1957—2011年的月尺度和季尺度干旱定级,并对其发展趋势及强度等气候特征进行分析。结果表明：黎平县月尺度降水距平百分率干旱发展趋势为频率略有减少,但强度增强,并在频率演变趋势中有进入低频区的趋势,干旱出现频率将有所减少;季尺度干旱出现频率和强度都略有增加。     

2020年吉林省玉米生长季农业气象条件评价

基于50个气象台站观测数据,利用玉米气候适宜度模型等方法,分析了2020年玉米生长季的农业气象条件.结果表明:玉米生长季内,大部分地区≥10℃积温较常年同期偏多,热量条件好,降水量偏多,但时空分布不均,日照偏多.全生育期平均气候适宜度指数略高于2019年及前5a平均,除7月外,各月气候适宜度指数均高于前5a平均.玉米生长季内,苗期水热条件匹配较好;拔节后持续高温少雨,西部地区大部出现农业干旱;抽雄后,降水增多,旱情逐步解除,整个灌浆期水热匹配较好;初霜偏晚,玉米霜前成熟.玉米生长季内主要的农业气象灾害是阶段性干旱、台风造成的倒伏、局地内涝.总体上看,2020年吉林省玉米生长季农业气象条件属于正常略差,弊略大于利.     

开鲁县1954—2011年降水日数及降水量变化分析

利用开鲁气象站1954—2011年逐日降水量数据,分析了近58a降水量和降水日数的年、季变化趋势和气候倾向率以及4—10月不同等级降水日数和降水量的比例。结果表明:(1)开鲁58a平均年降水量为332.5mm,年平均降水日数64d,占全年总日数的17.5%,日降水量强度仅5.2mm;(2)年降水量与降水日数呈显著的正相关关系,降水日数多,降水量则多;(3)近58a年降水日数和降水量均呈显著的减少变化趋势,降水日数减少1.8d/10a,降水量减少13.2mm/10a;特别是1999—2011年日降水强度明显减小,年平均降水量仅277.5mm,比前45a平均减少了2成,春夏季干旱突出;(4)降水量和降水日数季节分配不均,夏季降水量占全年的70.3%,雨季集中,旱季明显;(5)作物生长季(4—10月)降水量级少,有效降水日数少,因此,发生干旱的概率高,特别是季节连旱,不利于作物的生长发育,严重制约着农牧业生产的发展。     

河西走廊东部防御干旱的农业种植决策分析

河西走廊东部气候干旱,给农业生产带来许多困难,严重影响了农业经济的发展。为了趋利避害,减少损失,获得较大收益,本文对河西走廊东部干旱的农业气候特征、危害农怍物时段和发生机率作了一些分析,并提出防御干旱的农业种植决策。一、河西走廊东部干旱的农业气候特征河西走廊东部干旱气候的主要特征是降水稀少,分布不均。川区年平均降水量在110—210毫米左右,作物生长季(3—9     

巴里坤绿洲1961-2006年湿润指数变化

地表湿润指数能较客观地反映某一地区的水热平衡状况,是判断某一地区气候干旱与湿润状况的良好指标。通过计算巴里坤1960--2006年逐旬的地表湿润指数,得出：（1）巴里坤历年月平均湿润指数介于0．2与0．5之间,较为干旱,尤其是在植物生长季节,湿润指数较低。对当地农作物和牧草的生长发育造成一定影响;（2）自90年代以来,该区气温和降水增幅明显增大,但湿润指数却呈现逐渐减小的趋势,表明该区域干旱程度随着气温的升高在逐渐加大,增温效应大于降水效应;（3）湿润指数时间分布不均,春夏季较低,秋冬季较高;（4）湿润指数可以作为反映生态环境变化的指标,为科学合理的进行生态环境变化监测提供服务。     

巴里坤绿洲1960-2006年湿润指数变化

地表湿润指数能较客观地反映某一地区的水热平衡状况,是判断某一地区气候干旱与湿润状况的良好指标.通过计算巴里坤1960-2006年逐旬的地表湿润指数,得出:(1)巴里坤历年月平均湿润指数介于0.2与0.5之间,较为干旱,尤其是在植物生长季节,湿润指数较低,对当地农作物和牧草的生长发育造成一定影响;(2)自90年代以来,该区气温和降水增幅明显增大,但湿润指数却呈现逐渐减小的趋势,表明该区域干旱程度随着气温的升高在逐渐加大,增温效应大于降水效应;(3)湿润指数时间分布不均,春夏季较低,秋冬季较高;(4)湿润指数可以作为反映生态环境变化的指标.为科学合理的进行生态环境变化监测提供服务.     

运城市近46年作物生长季降水变化及农业旱涝特征分析

利用运城市13个气象站1974—2019年作物生长季(4—10月)降水和气温统计数据,采用线性回归、气候倾向率和旱涝指数等方法,分析运城市近46年作物生长季降水量、需水量和农业旱涝的时空变化特征。结果表明:(1)作物生长季降水量呈弱减少趋势,变化倾向率为-1.55 mm/10 a;春、秋季为弱增加趋势,夏季明显减少;各月分布不均,7月最多,4月最少,7—9月降水量占作物生长季总降水量的59.8%;在空间上,表现为从东南向西北的递减式分布。(2)需水量呈明显增加趋势,变化倾向率为9.12 mm/10 a;春、夏、秋三季需水量均呈明显的增加趋势,春季增加最快,而夏季需水量占比最大达52%;空间上表现为自西向东递减。(3)旱涝指数平均为0.64,总体属于中度干旱气候类型;年际变化较大,但变化趋势不明显;5月和9月旱涝指数呈弱增加趋势,其余月份均呈弱减小趋势;干旱发生频率为95%;旱灾以春旱为主,涝灾以秋涝为主;旱涝指数自西向东逐渐增大。(4)平均水分亏缺250.1 mm,其中夏季亏缺最多,秋季亏缺最少;水分亏缺自西向东减少,亏缺最严重的是西北地区;平均积分湿度指标为65%,为可旱作农业区,但整体表现为下降趋势,干旱有增多趋势。     

吉林省夏季降水时空变化特征研究

根据吉林省46个气象站1961-2010年夏季6-8月降水资料,采用线性趋势估计、旋转经验正交函数(REOF)等方法,对吉林省夏季降水的空间分布结构和长期变化特征进行了分析.得到如下结论:(1)近50 a吉林省夏季降水整体有减少的趋势,但未能通过显著性检验;从1980s初期开始,夏季极端旱涝事件发生频率有增大趋势,旱涝交替变化更加频繁;在降水异常的背景下吉林省大部分地方的暴雨发生频率呈增多趋势;(2)采用REOF客观的数学方法得到吉林省夏季降水的3个气候分区,即西北部平原区、中南部区和东部山区,这3个分区较好地反映了夏季降水的地域差异分布特征;(3)吉林省3个降水气候区分别呈现不同的降水趋势变化,西北部平原区降水趋势减少导致干旱发生概率增大,中南部区降水趋势增加导致洪涝发生概率增大,东部山区降水稳定少变.     

华北冬小麦—夏玉米两熟区干旱特征分析

研究华北冬小麦—夏玉米主要生长季的干旱时空特征,可为全球气候变暖背景下制定抗旱减灾对策提供理论依据。利用华北5省（市）64个气象台站1961——2010年逐日降水资料,以降水负距平或降水量表征的干旱指标,通过经验正交分解法提取了冬小麦、夏玉米全生育期和关键生长阶段的特征向量和时间系数,分析了干旱频率、站次比及干旱强度的变化特征,并通过构建冬小麦夏玉米轮作期综合干旱指数,探讨了华北地区农业干旱的总体状况。结果表明：EOF分解的前4个模态提取了60%以上作物干旱的主要时空分布信息,冬小麦主要生长季收敛效果优于夏玉米;冬小麦全生育期、苗期及拔节—抽穗期干旱的高强度中心主要分布在冀中南、豫北及鲁西北地区,而灌浆—成熟期干旱则以豫东为中心;夏玉米全生育期干旱的高强度中心主要位于冀南和鲁北地区,初夏旱以冀北大部为高强度区,而卡脖旱以豫西和鲁南为高强度区。从时间系数和区域干旱强度及站次比的时间变化趋势看,冬小麦全生育期干旱、灌浆—成熟期干旱及夏玉米初夏旱、卡脖旱均表现为递减趋势,但未通过显著性检验,而冬小麦播种期、拔节—抽穗期干旱,以及夏玉米全生育期干旱为不显著的递增趋势。整个冬小麦—夏玉米轮作期干旱威胁较高的地区主要位于京津局部、冀中南、豫北和鲁北等地区。     

榆林干旱特征分析

用1960—2000年榆林市12个县的降水和气温资料，计算了各县41a3—11月的湿润指数，分析表明：干旱发生频繁，且较严重。干旱空间分布北部风沙草滩区多，南部丘陵沟壑区少；具有明显的持续性和季节性特点；年际变化大体上有20a振荡周期。降水特征和地理状况是榆林多干旱发生的主要因素。     

基于SPI与相对湿润度指数的1961-2009年东北地区5-9月干旱趋势分析

依据东北地区1961-2009年71个气象台站月平均气温、降水资料,运用标准化降水指数（SPI）与相对湿润度指数等干旱指标分析了东北地区5-9月的干旱趋势。结果表明：1961-2009年,东北大部分地区在5-9月呈干旱化趋势,仅在黑龙江大兴安岭北部、黑龙江西南部以及黑龙江与吉林的东部交界处表现为湿润化;东北三省干湿震荡主要周期大约为22-24a,近49a发生了4次干湿交替,突变年为1976及1996年。就干旱发生范围而言,近49a东北地区干旱面积呈上升趋势,以1996年为分界线,农作物干旱受灾比在吉林增幅最大,辽宁次之,黑龙江最小,采用SPI与相对湿润度指数评价东北地区干旱较符合实际。就干旱发生频率而言,高值区主要集中在东北西部,特别是黑龙江的齐齐哈尔与大庆地区、吉林的白城地区及辽宁的朝阳地区。干旱与极端干旱的发生频率在1981-1990年较低,在2001-2009年最高,而极端干旱发生频率增加幅度明显高于一般干旱。     

基于册与相对湿润度指数的1961-2009年东北地区5-9月干旱趋势分析

依据1961-2009年东北地区71个气象台站月平均气温和降水资料,运用标准化降水指数（SPI）与相对湿润度指数等干旱指标分析了东北地区5-9月的干旱趋势。结果表明：1961-2009年,东北大部分地区在5-9月呈干旱化趋势,仅在黑龙江省大兴安岭北部、黑龙江省西南部以及黑龙江省与吉林省的东部交界处表现为湿润化;东北三省干湿振荡主要周期为22-24a,近49a发生了4次干湿交替,突变年为1976年和1996年。就干旱发生范围而言,近49a东北地区干旱面积呈上升趋势;以1996年为分界线,农作物干旱受灾比在吉林省增幅最大,辽宁省次之,黑龙江省最小,采用删与相对湿润度指数评价东北地区干旱较符合实际。就干旱发生频率而言,高值区主要集中在东北地区西部,特别是黑龙江省的齐齐哈尔和大庆地区、吉林省的白城地区及辽宁省的朝阳地区。干旱与极端干旱的发生频率1981-1990年为较低,2001-2009年为最高;而极端干旱发生频率增加幅度明显高于一般干旱。     

基于SPEI指数的近58 a甘肃省干旱特征分析北大核心

利用甘肃省19个气象站点1960—2018年逐月平均降水量、气温等数据,应用标准化降水蒸散量指数(Standardized Preapitation Evapotranspiration Index,SPEI)、Penman-Monteith模型、小波分析等方法分析了甘肃省近58 a不同时间尺度干旱事件的时空演变特征。结果表明:月尺度干旱频率3月最高,2月最低;季尺度上秋季干旱最严重,春季次之;冬季干旱化趋势最慢,春季最快。近58 a甘肃省SPEI指数呈下降趋势,年尺度SPEI指数存在8 a、12 a、26 a的周期。干旱发生频率在年尺度和月尺度上的分布较为一致,河西走廊东段与甘南州地区频率较低,酒泉北部地区与甘肃省东、中部地区频率较高;季尺度上,春季兰州与武威南部地区频率较高,庆阳地区频率最低;夏季为白银与武威北部地区频率最高,张掖中部地区、白银北部地区以及临夏、庆阳、平凉地区最低;秋季频率最高的地区为兰州东部、定西东北部以及嘉峪关地区,最低的地区在酒泉、张掖、武威北部及平凉中部地区;冬季高值区在平凉,低值区在武威与甘南。干旱发生强度最高的地区为张掖,其次为酒泉、庆阳及白银等地区,最低的区域位于甘肃西南地区。酒泉、嘉峪关等地区干旱化程度逐年加剧;甘肃东南地区干旱速率较西北地区慢;中西部地区干旱化速率最慢,且甘南北部与武威西南部地区有湿润化趋势。     

干旱条件下吐鲁番盆地相对湿润指数变化特征分析

利用干旱条件下的吐鲁番盆地1981-2010年的逐月降水、气温资料,通过Thornthwaite方法计算潜在蒸散量确定气候相对湿润指数,并分析其时空变化特征;同时应用小波分析及Mann-Kendall法,对相对湿润指数进行突变和周期分析,结果表明：近30 a来,降水量呈非显著性的减少趋势,气温增暖趋势明显,倾向率为0.53益·（10 a）-1;在气候变暖的背景下,潜在蒸散量呈波动增加趋势,空间分布差异显著（P〈0.05）;相对湿润指数呈较弱的减小态势,气候总体趋于干旱化,表现为：鄯善最强,吐鲁番次之,托克逊相对较弱;相对湿润指数未出现显著的转折年份和突变时间区域;周期变化表现为较强的对称性,4～5a的变化周期一致性较好。研究区域内气温升高,降水减少,是导致气候干旱化趋势得以维持和加剧的重要因素。     

近46年青藏高原干湿气候区动态变化研究

利用青藏高原62个气象站1961～2006年逐日气象资料, 用世界粮农组织 (FAO) 在1998年推荐的、并唯一承认的Penman-Menteith模式计算潜在蒸散量; 比较了降水量、积温降水比、气温降水比、蒸散降水比和降水蒸散比5种湿润度指标在青藏高原的适用性, 用常规统计方法和墨西哥帽小波变换分析青藏高原各气候区干湿状况及其界线的动态变化。结果表明: 5种指标中, 用降水蒸散比得到的青藏高原湿润、半湿润、半干旱、干旱和极端干旱气候区的分区结果比较合理; 近46年来青藏高原大部分地区湿润度和每个气候区的平均湿润度均呈增加趋势, 半干旱和半湿润气候区的界线呈向西北推进趋势, 气候在向暖湿方向发展。     

基于SPI的1961－2020年昌吉地区作物生长季气象干旱时空特征研究

基于昌吉地区7个气象站1961－2020年降水量资料，计算昌吉地区作物生长季标准化降水指数（SPI-7）。运用趋势分析法、M-K突变检验法和小波分析法探究了昌吉地区作物生长季SPI-7指数的年际和年代变化特征；在此基础上分析了作物生长季干旱的站次比和干旱强度的年际变化,并结合该区实际发生的旱灾对SPI进行了验证。结果表明：1961—2020年昌吉地区作物生长季标准化降水指数以0.08/10 a的速率呈微弱的正趋势（变湿），在年代变化趋势中呈现出变干-变湿-变干的变化波动, 1981年标准化降水指数由低到高突变；干旱强度呈增加趋势，干旱发生的区域面积有轻微减少的趋势；干旱强度在全区范围内主要为轻旱和中旱等级，并表现为全域性干旱和区域性干旱；空间分布上看干旱率最高区域在东部地区，轻旱主要集中在东部，中旱、重旱和特旱集中在西部地区，干旱强度大的区域大致分布在西部地区；在周期性变化方面，SPI指数存在着6年、9年、16年周期震荡；历史旱灾与SPI指数干旱评价结果吻合率较高，SPI指数在昌吉地区作物生长季的干旱监测与分析中具有较好的实用性。