近50年中国气象干旱危险性的时空格局探讨

以降水量距平百分率作为气象干旱指标,通过对1961~2010年中国585个气象站逐月降水资料进行干旱过程识别,得到由干旱频次、干旱历时和干旱烈度构成的用于衡量气象干旱危险性的综合指数,并以此分析了中国近50年气象干旱危险性的时空格局特征。结果表明,近50年来,中国气象干旱危险性整体呈现南北分异的格局,北部地区远高于南部地区;1961~1970、1961~2000、2001~2010年三个时段所呈现的南北分异、北高南低的总体格局基本保持不变,但2001~2010年较其他两个时段的危险性高值区域变化显著,主要向华北中部、东北西部、内蒙古东部扩展,而向西北西部收缩,为全国干旱区划以及旱灾风险管理提供了科学依据。     

黔西南地区旱涝态势变化规律分析

为探明黔西南地区旱涝态势的变化规律,以黔西南地区望谟县为例,基于标准化降水指数,结合概率统计、趋势拟合、小波分析等方法分析了望谟县1959~2013年的旱涝强度、频率、年代际变化、季节性变化以及周期性变化。结果表明,望谟县发生极端旱涝事件的概率较大,1960s~2010s时间序列内均有水文极端事件发生,尤其是2000年以后,旱涝极端事件的振幅较以往呈现增大趋势,未来几年望谟县可能还会遭受极端干旱事件;旱涝态势年代际变化存在3个主要变化阶段,即1960s~1970s旱涝态势明显转变,1970年以后保持规律的旱涝交替,2000年以后呈现旱涝不平衡的状态,干旱态势占主导;春季和秋季呈现向干旱发展的趋势,夏季和冬季无明显变化;标准化降水指数存在以21~22年为主周期的变化规律。     

皖北地区旱涝演变及急转特征

根据皖北及其周边的16个气象站点1961～2013年每日降水数据,利用SSPI指数和夏季长周期旱涝急转指数,分析了皖北年降水量时空变化、旱涝发生频率的空间分布特征及旱涝急转规律。结果表明,皖北的年降水量呈微弱的减少趋势,呈现出从西北向东南递增的趋势;皖北干旱与洪涝在不同时间尺度下分布较为均匀,呈现出反复交替出现的情况。从时间尺度看,秋季为旱涝高发时期;从空间尺度看,淮北、宿州、蚌埠为秋季干旱高发区,阜阳、宿州为春季洪涝高发区;旱涝急转事件均为旱转涝事件,在2000年之后旱涝急转事件具有更高的发生频率,占53年中旱涝急转次数的40%。     

塔里木河流域干旱态势时空变化规律分析

基于塔里木河流域1960~2013年25个气象站台的气象水文资料,利用标准化降水指数,结合干旱频率分析、小波分析等方法,从干旱强度、频率、周期、季节干旱情况等方面对比研究了近53年来塔里木河流域干旱的变化规律。结果表明,塔里木河流域的干旱强度具有阶段性特征,在1960~1980年间,干旱频繁发生,尤其是在1960年代,更是重旱和极旱多发的时期;从干旱强度变化趋势来看,塔里木河流域干旱情况呈现缓解的趋势,尤其是在1990年以来塔里木河流域干旱情况有了明显好转;塔里木河流域标准化降水指数SPI12呈现6~7年的主周期。     

基于修正Z指数的黑龙江省旱涝时空特性分析

为研究黑龙江省旱涝时空特点,采用三种旱涝指标分析了黑龙江省23个气象站点1960~2015年逐日降水观测资料,并确定Z指数为单站旱涝指标;依据黑龙江省实际情况对Z指数界限值进行修订,并在此基础上分析了黑龙江省近56年旱涝时空特性,之后利用经验正交函数（EOF）进一步分析了黑龙江省旱涝分布空间特征。结果表明,时间上,黑龙江省旱涝交替发生,易发生连续性旱涝灾害,且旱涝存在27年左右的显著周期;空间上,黑龙江省中西部干旱发生次数较多,北部发生次数较少;中部洪涝发生次数较多,东南部及西部部分地区发生次数较少;EOF分析可知黑龙江省旱涝灾害分布类型为全局分布一致型、南北相反型、西北和东南方向相反三种。研究结果可为黑龙江省相关部门制定抗灾对策提供参考。     

基于修正Z指数的黑龙江省旱涝时空特性分析

为研究黑龙江省旱涝时空特点,采用三种旱涝指标分析了黑龙江省23个气象站点1960~2015年逐日降水观测资料,并确定Z指数为单站旱涝指标;依据黑龙江省实际情况对Z指数界限值进行修订,并在此基础上分析了黑龙江省近56年旱涝时空特性,之后利用经验正交函数(EOF)进一步分析了黑龙江省旱涝分布空间特征。结果表明,时间上,黑龙江省旱涝交替发生,易发生连续性旱涝灾害,且旱涝存在27年左右的显著周期;空间上,黑龙江省中西部干旱发生次数较多,北部发生次数较少;中部洪涝发生次数较多,东南部及西部部分地区发生次数较少;EOF分析可知黑龙江省旱涝灾害分布类型为全局分布一致型、南北相反型、西北和东南方向相反三种。研究结果可为黑龙江省相关部门制定抗灾对策提供参考。     

基于标准降水指数的河南省干旱时空演变规律分析

基于河南省17个气象站1960~2010年的月降水资料,采用标准降水指数（SPI）统计分析了年尺度和季尺度的SPI干旱指数,探讨了不同时间尺度下不同干旱等级的时间演变趋势及空间分布特征。结果表明,河南省年尺度干旱总体上呈增加趋势,不同年代呈现不同的变化趋势;季尺度干旱表现为春旱和秋旱的干旱强度和干旱站次比均呈增加趋势,而夏旱和冬旱有所减缓,在当前气候变化背景下,河南省干旱整体上呈现对农业生产不利影响加重的趋势。在区域上,河南省北部易发生干旱,但干旱程度较低,而南部和西南部相对易发生严重干旱和极端干旱。     

淮河流域旱涝年水汽输送特征分析

基于1951~2007年6~8月逐日NCEP/NCAR再分析资料,计算了淮河流域夏季旱涝年的整层水汽输送通量及散度,以揭示旱涝年相对于正常年的异常水汽输送特征。结果表明,淮河流域洪涝年与干旱年的异常水汽输送通量及散度场均呈反相位变化,洪涝年降水的偏多得益于西南水汽输送的增强和向北输出水汽的减弱及整层水汽输送通量散度辐合,而干旱年降水的偏少是西南水汽输送减弱、大量异常水汽向北输出及整层水汽输送通量辐散共同作用的结果。     

基于标准化降水指数的蚌埠市近45年旱涝特征

旱涝灾害是影响蚌埠市的主要气象灾害之一。利用蚌埠市4个县（市）气象站1967~2011年逐月降水资料,以标准化降水指数（SPI）为干旱指标,分析了近45年蚌埠市的旱涝特征。结果表明,SPI值具有阶段性特征,分别在1974年前后和20世纪90年代前期发生突变;SPI值在冬季和夏季呈增加趋势,在春季和秋季呈下降趋势,但趋势均不显著;季节性极端干旱发生频率比极端雨涝的发生频率大,而中度以下干旱发生的频率小于中度以下雨涝发生的频率;干旱发生频率最高的月份为3、4、5、11月,干旱发生频率最低的月份为9月,而雨涝发生频率最高的月份为2、7、11月,雨涝发生频率最低的月份为6月,在11月干旱和雨涝发生的频率均较高。     

黑龙江省降水及旱涝时空演变特征

为全面了解黑龙江省降水和旱涝变化规律,基于黑龙江省1965~2014年30个气象站的逐月降水资料,采用Z指数、累积距平法、反距离权重法等方法,分析了近50年来降水和旱涝时空演变特征。结果表明,黑龙江省近50年来降水呈显著增加趋势,降水倾向率为9mm/10a,降水呈减少-增加-减少-增加的周期性变化特征,平均变化周期为13年;降水在空间分布上呈东部和西部较少、中间较多的空间分布格局,从东西两边向中间表现出明显的条带状分布特征;旱涝变化在时程上呈旱-涝-旱-涝交替发生的规律;黑龙江省发生大涝与极涝和大旱与极旱的频率分别为1.2~2.2、1.0~2.2次/10a,尽管大涝与极涝发生的频率比大旱与极旱发生的频率大,但其影响范围小于大旱与极旱造成的影响范围。     

黑龙江省降水及旱涝时空演变特征

为全面了解黑龙江省降水和旱涝变化规律,基于黑龙江省1965~2014年30个气象站的逐月降水资料,采用Z指数、累积距平法、反距离权重法等方法,分析了近50年来降水和旱涝时空演变特征。结果表明,黑龙江省近50年来降水呈显著增加趋势,降水倾向率为9 mm/10a,降水呈减少-增加-减少-增加的周期性变化特征,平均变化周期为13 a;降水在空间分布上呈东部和西部较少、中间较多的空间分布格局,从东西两边向中间表现出明显的条带状分布特征;旱涝变化在时程上呈旱-涝-旱-涝交替发生的规律;黑龙江省发生大涝与极涝和大旱与极旱的频率分别为1.2~2.2、1.0~2.2次/10a,尽管大涝与极涝发生的频率比大旱与极旱发生的频率大,但其影响范围小于大旱与极旱造成的影响范围。     

北京地区干旱长期演变规律及未来趋势预测

针对北京地区持续干旱、水资源短缺问题,基于1470～2010年历史旱涝等级资料,采用滑动t检验、小波分析、均生函数等方法分析了长期干旱的变化趋势、突变特征和周期性规律,并对未来的干旱趋势进行预测。结果表明,近500多年北京地区总体偏旱,17、20世纪干旱最为严重,出现了6个显著的大尺度旱涝突变,未来30年的干旱强度将逐步减弱并向涝转变。     

山东省降水集中程度及其与旱涝的关系

基于山东省1961~2012年25个雨量站的逐日降水资料,分析了山东省年降水量的时空分布特征,依据降水集中度PCD和集中期PCP的定义,计算分析了PCD、PCP的年际变化和空间分布特征,并分析了山东省年降水量与PCD和PCP的相关性,在此基础上,研究了降水集中度和集中期在山东省旱涝事件判别中的作用。结果表明,山东省东南地区降水量高于东北地区,山东省东南地区降水比西北地区均匀,位于东南部的临沂和日照集中期偏低,位于东北部的烟台和威海集中期偏高,其余地区适中,年降水量与PCD的相关性高于年降水量与PCP的相关性。     

淮河流域洪涝时空分布规律

基于淮河流域18个分区1953～2007年主汛期(6～8月)降水资料,采用Z指数法、数理统计方法和经验正交函数分解(EOF)研究了淮河流域洪涝的时间分布规律及空间分布特征。结果表明,淮河流域汛期各月发生洪涝几率的趋势变化不显著,但6、7月发生洪涝的几率比8月大;6月在1988后发生重涝、大涝频率较1988年前明显增加;6、8月发生洪涝事件主周期较长,分别为11、10年,7月较短为3年,7月需注意旱涝急转;淮河流域洪涝类型主要为流域一致型,即梅雨型洪涝,洪涝中心在润河集至蚌埠区间;淮河流域洪涝空间分布特征受地形、地貌的影响,西南山区汛期发生洪涝的可能性比西北平原大,西南部洪涝中心位于大别山的腹地横排头附近。     

近50年淮河流域旱涝与太阳黑子的关系研究

根据淮河流域1961～2010年的月降水资料,用Z指数法分析了淮河流域旱涝灾害规律,并采用频率分析法分析了太阳黑子极值年附近的旱涝特征、Morlet小波分析淮河流域的旱涝指数和太阳黑子数时间序列之间的周期性和相关性。结果表明,Z指数能较好地反映淮河流域旱涝灾害的实际情况,且洪涝化程度随淮河流域旱涝事件频率增加而加大;淮河流域旱涝灾害与太阳活动有一定的对应关系,淮河水系地区分别在太阳黑子m、M年附近易发生涝灾、旱灾,旱涝指数约存在4、10、16年的主要周期;沂沭泗水系地区在太阳黑子M年附近易出现旱灾,旱涝指数约存在3、12、30年的主要周期,但局部时间段上有较明显的相关性,随时间段的不同,相关变化也不同。     

江西省水稻生长季需水量及旱涝特征分析

水稻是江西省最主要的粮食作物,了解江西省水稻生长季旱涝演变及急转特征,有利于保障水稻生产力制定适当防灾减灾策略。基于1960～2018年江西省77个站点的气象数据,利用标准化降水蒸散发指数(S_(PEI))和短周期旱涝急转指数(S_(DFAI)),研究水稻生长季旱涝演变及急转特征,并分析水稻需水量与气象因子的变化过程及相关关系。结果表明,早稻期间洪涝事件多发,晚稻期间干旱事件频发,早晚稻生长季S_(PEI)均呈上升趋势,旱涝事件空间上范围广、成片化;4～8月旱涝急转指数呈上升趋势,趋向"旱转涝",8～10月倾向"涝转旱",2000年后极端旱涝急转事件发生的频率明显增多;水稻生长季需水量显著减少(P0.01),主要与平均日照时长显著降低(P0.01)有关。     

联合降水亏缺指数在黄河流域干旱分析中的应用

根据黄河流域及周边101个气象站52年(1961~2012年)逐月降水资料,对传统标准降水指数SPI进行修正,以不同时间尺度累积降水量序列为边缘分布,利用Copula函数构建联合降水亏缺指数(JPDI),分四种情形对比了JPDI与不同时间尺度修正后的SPImod w对干湿状况的表征能力,并分析了黄河流域历史典型干旱年份旱情空间分布,探究了JPDI在黄河流域干旱分析中的适用性。结果表明,JPDI能识别初现干旱和持续干旱,较SPImodw有更强的识别和反映干旱的能力,也具有更高的稳定性,避免了不同时间尺度SPImodw表征干旱时可能引起的不一致现象。JPDI所反映的历史旱涝特征与有关资料一致,能反映黄河流域干旱时空分布状况,可作为分析黄河流域干旱情势的有效工具。     

甘肃省气象干旱的多尺度时空变化综合分析

为给甘肃省抗旱减灾提供理论和决策依据,选取甘肃省境内的52个气象台站1951~2010年的月降水数据,基于标准化降水指数（SPI）,采用干旱强度分析、干旱频率分析及小波分析等方法对不同时间尺度的气象干旱强度、频率、空间分布、周期分析等时空变化特征进行了研究。结果表明,不同时间尺度的SPI对干旱表征效果有差异;干旱频率和强度呈规律性的时空变化,年代际变化呈现大旱大涝的特征;中旱以上频率分布在26%~60%之间,极端干旱以上频率分布在2.01%~18.00%之间;雨季和旱季干旱强度均呈现下降趋势;干旱以13年为主周期变化;全省旱情分布呈现出从西北地区向东南地区逐渐减弱的趋势,局部湿润地区有变旱的趋势。     

近50年来京津唐地区降水时空演变特征分析

研究京津唐地区降水量的时空分布对于认清该地区水资源的数量变化趋势、合理配置水资源及降低旱涝灾害均具有重要意义。基于京津唐地区6个国家级气象站点50年逐日降水资料,利用滑动均值法、M-K检验法及空间插值法等,分析了京津唐地区降水的空间分布、变化特征及近50年的降水变化趋势。结果表明,该地区降水在时空上分布不均匀,整体上西南降水少,东北降水多,年内降水主要集中在6~9月,50年来降水量整体呈减少趋势,但自2005年以来,年降水量出现回升迹象。     

江苏淮北地区春季旱情的气象影响因子分析

鉴于江苏省淮北地区常常出现连续枯水年组,是我国干旱最为频发和灾害损失最为严重的区域之一。基于江苏淮北地区1961～2012年11站降水资料,利用流域年和季降水距平百分率指数,分析了江苏淮北地区近52年旱情特征,并选取大气环流指数,进一步探讨了江苏淮北地区春季干旱的主要影响因子。结果表明,1961～2012年江苏淮北地区春季降水距平百分率呈弱的下降趋势,自2000年以来,春季是重旱最多的季节;1月北美区极涡面积指数对淮北地区重大干旱事件有显著影响,即当影响冷空气活动的极涡较弱时,易于引起淮北地区的严重干旱甚至特旱;1月北美区极涡面积指数减小时,春季西风急流加强,位于急流左后方的淮北地区下沉气流加强,进而降水减少引发干旱。