松嫩平原近50年来生长季降水资源特征分析

松嫩平原是东北三大平原之一,是国家最为重要的商品粮豆基地。文章选择松嫩平原地区45个气象站自建站以来5~9月份月降水资料,将5~9月作为生长季。分析了松嫩平原地区降水的时间序列特征,并利用Mann-Kendall趋势检验法和R/S分析法,研究了松嫩平原地区降水资源的趋势性特征和持续性特征。结果表明,整个松嫩平原地区生长季降水量呈现出减少趋势,减少量为0.88mm/a。降水资源的变化趋势与过去51年的变化趋势一致,即将来降水资源仍然表现为减少趋势。     

三种气象干旱指标在内蒙古地区的适用性分析

用近五年(2006～2010)内蒙古地区的气象观测资料,对降水距平百分率(pa)、相对湿润度干旱指数(M)和标准化降水指数(SPI)三种气象干旱等级指标的适用性进行了对比分析。发现在作物生长季,pa指标和SPI指数对旱情的评判结果高度一致,而冬春季节则是pa指标和M指数的评判结果比较一致。在多雨季节,可能蒸散量通常比同期降水量小,因此M指数对内蒙古夏季旱情评判等级偏低,不宜使用。同时指出应该将不同时间段干旱影响上的差异,以及干旱灾害的累积效应问题,加入到干旱等级指标的改进中。     

内蒙古自治区干旱灾害时空分布特征及区划

内蒙古地区属干旱半干旱地区,年降水量少,且时空分布很不均匀,干旱是本地区最主要的自然灾害。为了揭示自治区不同区域发生旱灾的时空分布特征,调查分析了内蒙古自治区101个旗县1990~2007年间因旱造成的农业、牧业、城镇居民生活及工业方面的损害程度及相应降水资料。运用统计计算、频率分析等方法,初步确定了内蒙古自治区的旱情时空分布特征,确定了内蒙古自治区3个易旱季节(春旱、春夏旱、春夏秋旱)旱灾易发区的分布区划及3个级别的旱灾等级(严重旱灾、中度旱灾、轻度旱灾)发生频率和分布区划。该结果可为下一步旱灾预警预报及抗旱减灾、水资源规划配置提供参考依据。     

黄土高原降水资源特征与林木适宜度研究

黄土高原位于干旱半干旱地区,水资源匮乏,如何根据当地的降水条件来确定适宜的植被类型是生态建设中的一个关键问题.通过对黄土高原68个气象台站1961-2000年逐月降水量的统计,结果表明:黄土高原的降水特征总体表现为年平均降水量区域差异大,由东南部的大于600 mm逐渐递减到西北部的不足200 mm;植物生长期间的降水占全年80%以上,且季节分配不均,表现为春旱、夏多、秋少.依据黄土高原的降水资源特征,从林地水量平衡理论出发,以生长季期间林地的水分收支状况来确定林木的适生程度,并以县为单位对黄土高原的林木适宜性进行分区.结果表明,黄土高原适宜于乔木林和灌木林的区域各占1/4左右.     

甘肃干旱半干旱地区降水特征及其对农业生产的影响

本文根据甘肃干旱半干旱地区多年降水资料分析，得出其降水资源的主要特征是：降水量少，水热光组合失调；降水变率大，易干旱也可能洪涝；降水年内分配不匀，干旱时段明显等，并较详细地评述了这些降水特征对农业生产的利弊影响，还提出了农业生产充分利用降水资源的途径。     

内蒙古牧区牧草生长季干旱特征及预测研究

基于内蒙古锡林郭勒地区14个气象站的1961-2012年牧草生长季的标准化降水指数(SPI),采用滑动平均法、最小二乘法和Mann-Kendall趋势检验法研究各气象站点牧草生长季内降水量和SPI的变化趋势,并利用反距离权重法(IDW)分析该区域牧草生长季干旱的空间演变特征,最后结合加权马尔科夫模型对区域未来干旱状态进行预测。主要结果与结论如下:锡林郭勒地区牧草生长季干旱化程度有所升高,牧草生长季总降水量以1.92mm/10a的速度减少,SPI指数以0.06/10a的速度降低,但二连浩特与东乌珠穆沁旗站点的降水量有缓慢增加的趋势;区域干旱整体趋势具有明显的空间差异性,牧草生长季干旱状况从西北向东南逐渐加重,尤其是区域东南部最为严重;对区域未来牧草生长季干旱变化情况进行预测,区域2013-2016年干旱化程度会进一步加深。     

中国近30年农业气候资源时空变化特征

基于1950s—2010年中国756个标准气象台站的地面观测数据,以年降水量为200、400、800 mm为中国干旱-半干旱-半湿润-湿润地区的分界线,选取代表农业气候资源的关键气象因子,采用GIS技术揭示1981—2010年气候态下不同地区农业资源的分布现状;并与1950s—1980年气候态相比较,分析其时空变化特征。结果表明:我国近30年的光照资源总体减小,太阳辐射资源较前30年总体减小458.07 MJ·m-2,日照时数总体减小126h;热量资源总体增加,无霜期除华南地区南部减小其余地区均有不同程度的增长,≥5℃积温较前30年增幅大多在1%~2%之间,干旱、半干旱地区的热量资源增幅明显大于湿润和半湿润地区;除干旱区生长季降水增加外(+10.33%),其余三个地区的生长季降水均呈减少趋势,其中半湿润地区的生长季降水减少最为明显(-3.01%)。农业生产和作物种植布局应参考不同区域的农业气候资源分布进行合理配置,并根据其增减趋势适时开展适应性措施。     

基于SPEI和时空立方体的中国近40年干旱时空模式挖掘

利用1980—2019年中国612个气象站点逐月降水量和温度数据计算多尺度标准化降水蒸散指数(SPEI),根据中国气温条件划分7大地理分区并结合时空立方体、时空热点分析、时空聚类和时空异常值来探究中国近40年多尺度标准化降水蒸散指数SPEI的时空分布特征。结果表明:(1)通过干旱频率的计算,发现轻度干旱和极端干旱最为严重的地区为内蒙古草原地区,严重干旱和中度干旱在西北荒漠地区最为严重。(2)通过时空立方体展示出中国旱情在时空分布上差距较为显著,西北地区最为严重,其次是西南的西部地区和华北的北部地区;(3)对我国近40年SPEI 12的时空热点进行分析可得我国旱情的时空趋势,其中冷点地区和热点地区各有2个,热点主要分布在华中和东北地区的西部,冷点主要分布在华中的中部地区;4)对多尺度SPEI进行局部异常值分析得到,年尺度的华南西部和华中、华南湿润亚热带地区的中部呈低-低聚类,说明该地全年旱情相对更严重。     

近50年内蒙古中东部地区春夏季干旱特征分析

选取内蒙古地区累年平均降水量>200mm的75个气象站点1961～2010年逐日平均气温、逐日降水量资料,基于综合气象干旱指数(CI指数)计算方法,建立了各站历年春季和夏季CI指数序列。利用EOF方法,分析了内蒙古中东部地区春季和夏季干旱的时空分布特征,得出:1)内蒙古中东部地区春旱和夏旱均分为三种类型,且均具有全区一致干旱或不旱型、东西反相干旱型和南北反相干旱型的分布规律。但春季和夏季干旱或反向干旱的中心分布区域略有不同。2)内蒙古中东部地区春季干旱均出现在1980a以前,1980a后全区性的春季重旱减少,但局部重旱有所增加。夏旱在1980a以后呈两年或以上持续发展的态势,且近年来全区性夏旱发生频率增高、强度增加。3)内蒙古地区气候变暖出现在20世纪80年代中期之后。气候变暖后内蒙古地区降水分配格局发生了变化,使内蒙古中东部地区春季干旱减轻,而夏旱加重,应引起相关部门的重视。     

基于FY-4A QPE的中亚五国降水时空分布特征北大核心CSCD

FY-4A定量降水估计产品(Quantitative PrecipitationEstimation,QPE)为深入研究中亚五国降水的时空分布特征提供了数据源。本文首先采用全球降水观测(Global PrecipitationMeasurement,GPM)多星集成降水终级产品IMERG-F(Integrated Multi-satellite RetrievalsforGPM Final run)评估FY-4A QPE,然后利用FY-4A QPE分析中亚五国的降水特点及时空分布特征,结果表明:(1)FY-4A QPE能够精细地反映中亚五国降水的空间分布差异,降水估计结果比较合理且与IMERG-F的时序变化具有较好的一致性。(2)中亚五国年平均降水量的空间分布差异大,且与海拔高度有关,高海拔地区的年平均降水量超过500 mm,但面积占比不足10%;低海拔地区的年平均降水量不足350 mm,但面积占比却超过90%。(3)中亚五国降水的空间分布有明显的季节性,夏季降水范围最广,平均降水量超过50 mm;秋季平均降水量最小,绝大部分地区平均降水量不足40 mm。吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦四季降水相对充足,部分区域季节平均降水量超过480 mm;哈萨克斯坦中西部、乌兹别克斯坦中西部和土库曼斯坦北部季节平均降水量不足40 mm。(4)根据月平均降水量超过40 mm区域的聚集度,中亚五国月平均降水的空间分布可以大致分为点状离散分布型、干旱型、半干半湿型和三明治型四种分布形态。(5)中亚五国夏季降水多发区的逐小时平均降水量具有“准三小时”周期性日变化特征,午后至前半夜是降水多发时段之一,降水类型以小雨为主,其次是少量的中雨。     

内蒙古空中云水资源特征及与降水关系

利用19年的国际卫星云气候计划ISCCP D2资料,分类型对内蒙古地区空中云水资源的时空分布、变化趋势及其与降水的关系进行了分析,并分析了可能影响云量和降水变化的原因。结果表明:内蒙古地区云量总和平均为65.21%,卷云最多,平均达到18.77%。液态层积云、层云、高层云等云量呈现出自西向东依次增多的空间分布特征,同降水量的空间分布特征相一致。降水与液态的云量呈正相关,与冰相的云量呈负相关关系。全球表面增温以及西太平洋副热带高压的变化可能是云量和降水变化的原因。     

基于MODIS TVDI和模糊数学方法的藏北地区旱情等级遥感监测

为了实现对藏北区域范围内春夏旱情的动态连续监测,基于温度植被干旱指数(TVDI)和模糊数学方法建立了遥感干旱的划分标准,研究时段为1980-2017年。首先利用MODIS产品数据计算TVDI,然后根据气象干旱等级监测结果,采用模糊数学法建立基于MODIS TVDI的干旱等级划分标准,并对监测结果进行精度验证,最后分析了近年来藏北地区旱情的时空变化特征。得到的主要结论:①基于归一化植被指数(NDVI)和增强植被指数(EVI)计算得到的温度植被干旱指数TVDIN和TVDIE,均与20 cm实测土壤水分含量在0.05的水平达到显著相关,TVDIE的决定系数更高;②基于TVDIE将旱情划分为无旱、轻旱、中旱、重旱、特旱5个等级,其中,据此标准获得的藏北地区旱情等级与气象干旱等级监测结果大体一致;③近年来藏北地区旱情整体不太严重,且总体趋缓,其中,2009年最严重,发生中旱及以上旱情的区域面积达24%,年内旱情在6月最严重。就旱情的空间分布特征而言,研究区西南部和中部干旱比较严重,北部和东南部相对较轻。研究成果可为藏北地区干旱监测提供数据支撑,遥感干旱等级的划分方法可为其他地区的干旱研究提供参考。     

内蒙古地区与全球云水资源分布情况研究

利用ISCCP-D2云资料、内蒙古116个气象站地面降水资料、NCEP同化资料,分析研究了全球云水时空分布特征及内蒙古地区云水时空分布特征、降水分布特征,研究表明:20年年均变化来看,可降水量在波动过程中有增多的趋势;降水量从1984年到1998年有增多的趋势,1998年到2001年有明显的减少趋势;从24年实际降水量空间变化趋势来看,内蒙古东部地区有明显的减少趋势,中西部地区有增多趋势,尤其中部地区乌兰察布市、呼和浩特市、包头市等地区有明显的增多趋势。     

近二十年内蒙古地区空中水资源的分布及变化趋势

根据内蒙古自治区12个探空站1980-2000年的每日两个时次的探空资料,计算了每个探空站的可降水量,分析了内蒙古地区可降水量的时空分布和多年的变化趋势。另外利用这12个站的实际降水资料分别计算了它们每个月的降水效率、年平均降水效率。结果表明:可降水量从1-7月逐渐增加,7月后逐渐减少,且从东到西依次减少。1980-2000年12个站的可降水量均呈现出增加的趋势。降水效率在7、8月份最大。年平均降水效率最少的是额济纳,最大的是索伦。内蒙古地区的降水效率较低,即使是降水效率最大的索伦站7月份的降水效率也只有21.02%,因此,可以说内蒙古地区的空中水资源的开发潜力是较大的。     

融合GPM降水数据的土壤干旱遥感监测

全球气候变暖导致干旱趋势加重,对西北干旱半干旱区农牧业生产造成严重威胁。考虑到陕西省神木市具有典型的黄土高原地貌特征,以及降水对复杂地貌背景区干旱的决定性作用,本研究应用高精度的GPM(Global Precipitation Measurement)降水数据,建立土壤干旱遥感监测模型,开展能够揭示土壤相对湿度的应用分析研究。结果表明:结合GPM降水数据建立的综合植被、温度和降水的土壤干旱遥感监测模型,能准确的揭示神木市土壤表层10 cm相对湿度,模型中温度和降水的权重较高,体现出温度和降水对区域干旱的主导作用;神木市作物生长季旱情整体处于轻旱强度,平均发生频率为64.44%,且中旱轻旱重旱特旱,干旱强度和发生频率均呈现出西北高东南低的空间分异特征;4—10月干旱强度整体由轻旱发展至重旱,最后干旱消失。季节上,神木市春旱现象严重,且以中旱发生频率最高。2001—2019年神木市旱情呈略微减轻趋势,但红碱淖湿地因年均气温和年蒸发量明显上升,干旱情况加剧。     

基于降水量距平百分率的内蒙古地区干旱特征

利用1971—2015年内蒙古地区52个气象站逐月降水量观测数据，采用降水量距平百分率(Pa)，从干旱频率和干旱变化趋势率分析了研究区近45 a来干旱时空分布特征。结果表明：从时间变化来看，年降水量呈微弱的下降趋势，并于1998年和2012年发生突变；春季、秋季和冬季降水量变化呈上升趋势，夏季降水量变化呈下降趋势；年尺度干旱主要发生在1999—2011年；季节尺度干旱发生频率为冬旱>春旱>秋旱>夏旱。从空间变化来看，多年平均降水量由东向西呈逐级递减趋势，降水分布地域特征明显，大兴安岭以东地区和巴彦淖尔市西部地区降水变化趋势率较高，呼伦贝尔市西北部、通辽市中南部、赤峰市中部、阿拉善盟西部地区降水变化趋势率较低；发生不同等级干旱的几率为轻旱>特旱>中旱>重旱，各级干旱易发生地区集中在呼伦贝尔市西部、赤峰市中北部、通辽市北部、锡林郭勒盟中西部以及阿拉善盟西部地区。Pa变化趋势率表现为，呼伦贝尔市中东部、巴彦淖尔市西部和阿拉善盟东部呈上升趋势，即干旱程度减轻；兴安盟南部至鄂尔多斯市、阿拉善盟中西部呈下降趋势，即干旱程度加重。     

近20年来天津市降水资源的变化特征

应用1961-2009年天津地区10个气象站观测资料,分析了1991年以来天津地区年季降水量、降水日数、降水强度、蒸发量以及降雪日数等体现降水资源特征气候值的变化情况。结果表明：20世纪90年代以来天津市年降水量较前30年减少了12.7%,其中夏季降水减少幅度较大,春、秋季降水有所增加,秋季增加明显,市区受城市化影响,...     

包头地区大气降水δD和δ~(18)O变化特征浅析

大气降水中氢氧稳定同位素包含着水循环演化过程中的历史信息,对揭示水资源的形成及演化机制具有重要的意义。文中根据包头站大气降水中稳定同位素和气象资料,分析了包头地区(1986-1992年)大气降水的氢氧稳定同位素的变化特征及其与气温和降水之间的关系,发现该区氘盈余值(d)具有冬季高夏季低的特点,且d值接近全球大部分地区降水的d值(10‰)。该区大气降水中δ18O值具有夏季高冬季低,δ18O的温度效应显著,而降水量效应只在夏半年(4-9月)间显著。同时提出了包头地区当地大气降水线方程为δD=6.4δ18O-4.07,与全国及全球降水线方程相比,反映出干旱的气候特征。     

干旱指标在典型草原的适用性分析

从天气、土壤、植被等角度筛选出5个在内蒙古典型草原区使用较多的干旱指标,按照其计算方法和干旱等级标准,计算了多个站点1981-2010年间生长季(4-9月)旬尺度的干旱情况,依据干旱资料验证各指标的准确性,最终确定指标适用的时空尺度。基于单站点指标的适用性分析结果,对应用较好的指标进一步做区域干旱评价的一致性分析。结果表明:在单站点的春秋季,土壤相对湿度指标最好用,降水距平百分率指标可以作为补充,但该指标在呼盟境内的鄂温克春季不可用;夏季以降水距平百分率和草地旱情指数两个指标对干旱的评价最好,但是由于草地旱情指数计算所需因子较多且复杂,在实际业务应用中应首选降水距平百分率。对降水距平百分率和相对蒸降差指标在典型草原干旱评价的一致性进一步做了分析,发现对干旱的评价存在明显的区域性。通过分区研究,在呼伦贝尔温凉半干旱牧业区降水距平百分率在夏秋季优用于相对蒸降差指标,锡林郭勒温凉半干旱牧业区对春夏季的干旱评价应优先使用降水距平百分率指标。     

渭河流域多尺度干旱时空特征分析

基于渭河流域23个气象站1959—2014年的实测资料,对比分析了标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI)在渭河流域的适用性,得出SPEI的稳定性更佳。继而采用标准化降水蒸散指数(SPEI)研究该流域干旱发生频率与干旱强度,分析了近55年渭河流域不同时间尺度干旱的时空变化特征。结果表明:尺度越大,SPEI波动的幅度越小。渭河流域SPEI在1991年发生突变,1991年后干旱加剧,干旱的发生存在14 a和7 a左右周期变化。年尺度干旱的发生频率呈东高西低的分布,中度以上干旱频率最高的地区为西吉、武功和天水周边,频率分别为14.28%、14.28%、12.5%;季尺度上整体的秋旱相比其它季节的干旱发生频率高,中度以上春、秋、冬三季干旱发生的频率天水盆地均最高,频率分别为21.4%、19.6%和8.9%,中度以上夏季干旱发生频率最高的是平凉,其频率为16.1%;月尺度上干旱强度的分布总体上是由东向西减小,其中干旱强度最大的是南部佛坪地区,干旱强度为30%,天水和海源地区近55年发生连续干旱过程的次数最多,可达22 a,该过程中连续干旱的月数大多为3~4个月,而吴旗站存在一次长达9个月的持续干旱过程。