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。     

1960-2016年中国北方地区极端干湿事件演变特征

基于中国北方地区424个气象站点1960-2016年的日气象数据础,应用FAO Penman-Monteith模型计算潜在蒸散（ET₀）,基于降水量和潜在蒸散计算湿润指数,对湿润指数进行标准化后统计极端干湿事件频率,分析极端干湿事件频率的空间变化趋势、多时间尺度演变特征以及ENSO事件对极端干湿事件变化趋势的影响。结果表明：北方极端干旱和极端湿润事件频率分别呈显著下降和显著上升趋势,年际倾向率分别为-0.10次/10年和0.13次/10年。空间上,极端干旱频率整体呈减少趋势,包括青藏高原、西北和东北地区。西北极端干旱频率减少速率较大,青藏高原中部、新疆北部和东北北部部分站点极端湿润频率增加幅度较大。各年代中,华北极端干旱多发,东北和青藏高原极端湿润多发。季节上,分区极端干旱发生概率均大于极端湿润发生概率,华北极端干旱发生概率最高,青藏高原极端湿润发生概率最高。ENSO与湿润指数存在滞后性的关系。El Niño翌年,气候偏湿润的年份较多;La Nina翌年,气候偏干旱的年份较多。SSTA与翌年湿润指数在年际和夏季两个时间尺度上存在显著的正相关关系。     

1960-2009年石羊河流域气候变化及极端干湿事件演变特征

利用石羊河流域4个气象站1960-2009年逐日气象资料,应用FAO Penman-Monteith模型、相关分析等方法分析石羊河流域气候变化特点。结果表明:①1960-2009年气温、降水及湿润指数均在波动中呈较明显的增加趋势,气温、降水和湿润指数变化倾向率分别为0.338 ℃/10 a、4.791 mm/10 a 和0.006/10 a, 1960年代-2000年代石羊河流域经历了相对冷干-冷湿-暖湿3个阶段,暖湿化趋势明显;②冬季是暖湿化趋势最明显的季节,其次是秋季;③从上游向中下游多年平均湿润指数逐渐减少,湿润指数离散程度由小变大,湿润化速度由快变慢,而增温速度大体上存在逐渐增加的趋势;④1960-2009年石羊河流域极端干旱事件频率在波动中呈减少趋势,极端湿润事件频率却在波动中呈增加趋势,1960年代和1970年代是石羊河流域极端干旱事件持续频发的年代,上中下游不同地区极端干湿事件持续频发的时间存在差异。降水和风速是影响极端干湿事件变化的主要气象因子。在全球变暖背景下,石羊河流域干旱的气候环境有一定的改善。     

基于湿润指数的1960—2011年中国西南地区地表干湿变化特征

基于西南地区108 个气象站点1960—2011 年逐日气温、降水、风速、日照时数和相对湿度数据,应用Penman-Monteith 模型计算出潜在蒸散量以及地表湿润指数,并结合气候倾向率、ArcGIS 反距离加权插值、滑动t 检验、Morlet 小波周期分析等方法,分析了研究区地表干湿状况时空变化特征及空间差异。结果表明：近52 a 来,西南地区湿润指数在波动中呈降低趋势,其变化倾向率为-0.005/10 a,趋于干旱,其中变湿增幅以1990 年代最大,距平值为0.106,变干增幅却以21 世纪最显著,为-0.052,特别是在2002 年以后,湿润指数大幅下降,最低值出现在2009 年,为1.41;年湿润指数存在明显的空间差异,表现为：自东南向西北、自南向北递减,川西高原和云贵高原西部为低值中心,高值中心在四川盆地西部;变干地区多于变湿地区,且各年代变干幅度大于变湿幅度。突变和Morlet 小波功率谱分析表明,西南地区地表干湿状况在1990、2003 年发生突变,且存在10.638 a的周期。     

近50 a甘肃省气象干旱时空变化分析

气象干旱是影响人类社会最严重的气象灾害之一,且对中纬度干旱半干旱地区的危害更为显著。为探究气候变化背景下我国甘肃地区干旱事件的时空分布,首先根据甘肃1969—2018年月值气象资料计算标准化降水蒸散指数（SPEI）,通过游程理论提取干旱事件。随后采用REOF旋转正交分解将研究区划分成5个气候子区,并以每个子区为单位,基于B-G分割算法细致对比各子区不同时间尺度干旱事件的变化特征和演变趋势。最后,采用相关性分析探究各子区干旱事件的驱动因素。主要结论有：（1）研究区干旱累积历时呈微弱增加趋势（0.475 d·(10a)⁻¹）并存在19 a的主周期,干旱强度呈先缓和再加剧趋势,尤其是2000年后干旱加剧显著,并呈现出西北部干旱减轻、东南部干旱加剧的空间变化趋势。（2）REOF分解的前五个模态累积贡献率为53.06%,主要的空间分布模态为：全区一致型模态和南北反向分异模态。将研究区分为5个干旱子区：河西地区、河东中部地区、河东东部地区、乌鞘岭地区和河东西部地区。（3）河西地区自1988年以来气象干旱显著缓和（P＜0.01）;河东东、中、西部地区存在不同程度的干旱加剧趋势（0.120·(10a)⁻¹、0.129·(10a)⁻¹、0.072·(10a)⁻¹,P＞0.05）;乌鞘岭地区在1975年以后气象干旱显著缓和（P＜0.01）,形成了干旱缓和与加剧变化的分水岭区域。（4）季节上,河西地区仅夏季呈缓和趋势;河东东部地区春季呈显著干旱化趋势,而秋季相反;河东西部地区春夏两季气候干旱化趋势明显而秋冬两季相反;河东中部地区和乌鞘岭地区季节变化呈明显一致性,前者四季均呈干旱化趋势,且春季干旱化最剧烈,后者四季均呈缓和趋势,且冬季最明显。（5）研究区气象干旱受当地气候因子和环流因子因素的共同影响,河西地区和河东西部地区对气温的响应明显而河东中、东部地区则对降水量的响应明显;乌鞘岭地区对日照时数的响应明显;NAO指数对研究区夏季气象干旱存在重要影响而ENSO事件（厄尔尼诺-南方涛动）对研究区春秋两季（尤其是春季）气象干旱存在重要影响。     

三江源地区极端气候事件演变事实及其成因探究

利用三江源地区14个气象台站1962-2005年逐日气温、降水资料分析了该地区冷暖干湿极端气候事件的演变规律，探讨了其变化成因。研究表明：近44a来三江源地区气温等级由冷向暖转变，极端高温事件频繁发生，而极端低温事件则逐年减少，致使气温不断向着更高的均值状态持续增暖；尽管降水量干湿变化不甚显著，但降水的极端状况即严重干旱或暴雨事件均呈减少趋势，降水量的变化趋于稳定，降水变率减小；地形对极端气温、降水事件频次变幅的空间分布均有着较为显著的影响，且对后者的影响更为显著；高原季风、厄尔尼诺事件及高原积雪等因子的年际振荡是三江源地区极端气候事件发生频次波动的主要原因。     

近50a中国西南地区地表干湿状况研究

利用1961—2011 年中国西南5 省市113 个气象站的观测资料,基于Penman-Monteith 蒸散模型计算了各个站点逐月潜在蒸散和干湿指数,研究了近50 a 来西南地区气候干湿状况的时空变化特征。结果表明：西南地区气候整体较为湿润,但存在较大的区域差异,呈“东湿西干”的空间分布特征。近50 a 来西南区域的气候有“暖干化”的变化趋势,这种趋势在进入21 世纪以后有进一步加剧的迹象。西南地区干湿季特征鲜明,夏季最为湿润,冬季最干燥。近50 a 来,西南地区的气候干湿状况有两次显著的转变过程,第一次时间点在1992 年前后,此时气候开始湿润化,进入相对湿润期;另一次在2002 年前后,变化趋势由湿润化转为干旱化,进入相对干旱期。降水量是西南地区气候干湿状况的决定因素,日照时数与相对湿度等气象要素对干湿状况也产生较大影响。     

上海地表湿润度变化特征及成因分析

基于上海11个气象站历史气候数据,利用湿润指数分析了1960～2008年期间上海地表湿润度的时间变化特征和空间分布差异,并对其变化原因和不确定性进行探讨。结果表明,过去49年间,上海地表湿润度在1990s最高,而在1960s最低;湿润度在夏季显著增加,而在秋季显著减小。上海湿润度在空间分布上表现为南部高于北部,整个上海湿润度在过去49年间总体都呈增加趋势,且东部增加多于西部。上海湿润度变化主要受降水量和潜在蒸散量的影响,日照时数、气温日较差和平均地温通过对潜在蒸散的影响,从而都与湿润指数显著负相关。上海潜在蒸散的变化与其它研究中关于城市化对实际蒸散的影响结果不一致,评估城市和城镇地区地表湿润度,还有待建立更完善的湿润度指标。     

1961-2010年中国降水时空变化特征及对地表干湿状况影响

开展气候变化背景下中国降水时空变化特征及对地表干湿状况影响研究,对揭示陆地表层系统对气候变化的动态响应与变化规律以及防灾减灾具有重要意义。基于1961-2010年地面气象观测资料,分析我国降水与地表干湿状况时空格局;在此基础上,采用敏感性与贡献度分析,定量评估降水变化对干湿状况的影响。结果表明：过去50年间我国年降水量呈轻微增加趋势,其中,青藏高原（高原亚寒带、高原温带）、西北（中温带西部、暖温带西部）和南方地区（亚热带、热带）呈增加趋势,东北（寒温带、中温带东部）和华北地区（中温带中东部、暖温带东部）呈减少趋势。就地表干湿状况而言,华北和东北地区以干旱化趋势为主,西北、青藏高原及南方地区主要呈湿润化趋势。地表干湿状况对降水变化响应较为敏感（全国多年平均敏感系数：-1.13）,干湿指数和降水呈负相关。内陆干旱地区降水对干湿状况变化的贡献高于湿润地区,局部地区降水贡献度超过60%。     

经济学视阈下极端旱涝事件分析——以四川盆地近50年夏季气候为例

四川盆地地处中国西南地区,其气候湿润,地势多变,是中国五大的粮食产业基地之一。通过标准化降水指数法对逐日降水量进行处理发现,50年间盆地夏季期间极端干旱频次呈上涨趋势,空间分布呈现出由局部向整体蔓延的势态;而极端洪涝发生频次基本保持不变,分布基本覆盖整个盆地地区,但是近些年发生强度大幅增加,盆地东部洪涝存在明显20年周期。     

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。     

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。     

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。     

基于格点数据的西北干旱区极端降水事件分析

根据国家气象信息中心发布的0.5°×0.5°中国地面逐日降水格点数据集,选取最大1 日降水量(RX1day)、最大5 日降水量(RX5day)、R95 极端降水量(R95)、湿天降水量(PRCPTOT)、持续干旱日数(CDD)和日降水强度(SDII)等指数,利用Sen 斜率法、相关分析法等方法分析了1961-2011 年中国西北干旱区极端降水特征,并探讨了各极端降水指数与北极涛动的关系,此外还与早期基于气象台站观测数据的相关研究结果进行了对比。结果表明:在时间尺度上,除CDD显著下降(P<0.01)外,其他指数均呈微弱上升趋势。在空间上,RX1day、RX5day、R95、PRCPTOT和SDII 在研究区内主要呈现西部明显增加、东部微弱减小的趋势,但CDD则整体呈现减小趋势。基于NCAR资料的夏季北极涛动指数与西北干旱区的CDD有很好的相关性(P<0.05),表明夏季北极涛动与该区的干旱事件发生之间存在一定联系。与早期站点数据的研究相比,格点数据覆盖度更好,能更为细致地描述空间变化特征,特别是在天山、阿尔泰山等山区的细节刻画上表现出一定的优势。     

20世纪90年代以来上海地区降水资源变化研究

为了揭示20世纪90年代上海地区降水资源的变化特点,根据1991-2003年上海地区11个站降水资料,在与前30年(1961-1990年)平均比较的基础上,统计分析1991年以来降水量、降水日数、相对湿度、蒸发量、降雪日的变化情况,结果表明:20世纪90年代以后,上海地区年平均降水量增加11%,汛期平均雨量增加18%,年平均降水日数却略有减少,这样使年平均降水强度增强了12%,季节分配格局改变,区域分布格局未变;年平均相对湿度和年平均蒸发量略减小,年平均降雪日数减少5d。     

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。