基于SPEI指数的甘肃河东地区近56年干旱时空变化分析

干旱在中国发生较为频繁,对农业以及社会经济的发展影响较大。以甘肃省河东地区作为研究区,基于1960~2015年20个气象站点的气温与降水数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI),分析河东地区四季和年际的干旱时空分布变化特征,以及极端干旱和中度干旱的发生频次。结果表明,(1)随着时间尺度的不断增加,标准化降水蒸散指数的持续性在加强。(2)20世纪90年代以前,河东地区的SPEI数值处于波动状态,但总体偏向于湿润,从90年代后期,开始呈干旱化态势,虽出现干湿适中的年份,但为数不多。(3)20世纪60~80年代,春季和冬季SPEI指数波动比较频繁,变化趋势不显著。春季80年代中期至90年代初、秋季60年初代至70年代末、冬季80年代末至90年代中期是河东地区的相对湿润期,从春、夏季80年代中期,秋季70年代末期、冬季90年代末期至20世纪整体呈现干旱化特征。(4)空间年际变化南部和北部干旱趋势显著,西北部较弱;季节变化春季和夏季的干旱化趋势显著,秋季和冬季干旱趋势较弱。     

基于SPEI干旱指数的西北地区干旱时空分布

基于中国西北地区145个国家基本气象站1960—2017年逐月降水量数据和逐月平均气温数据,通过计算不同时间尺度下的逐月标准化降水蒸散发指数(SPEI),分析了不同时间尺度下的西北地区的不同季节、年际以及年代际下的干旱时空分布,并采用Mann-Kendall检验、小波分析以及样条函数空间插值等方法对西北地区57a的干旱时空变化特点进行了探讨。结果发现,从年际变化来看,西北地区整体SPEI呈下降趋势,表明该地区干旱情况逐渐加重。从季节变化来看,西北地区四季极度干旱和重度干旱频率均随时间尺度的增加而有所增加,但随着时间尺度的增加,中度干旱频率除秋季干旱频率一直增加外,春、夏、冬3季干旱频率均呈现先下降后增加的趋势。由小波分析可知,西北地区在年际上存在着3～8a的周期的小尺度信号,在年代际上存在着12～15a和28～30a的大尺度信号,而7a和14a这2个周期在西北地区过去57a的干旱变化中起了主要作用。由Mann-Kendall检验法可知,西北地区SPEI值在1995年发生突然减小的变异点,说明西北地区在1995年后由湿润转变为干旱,西北地区SPEI值下降趋势在2000年附近达到0.05显著水平,表明西北地区在2000年后干旱化加重趋势明显。与历史资料对比发现SPEI干旱指数在表征西北地区干旱状况有较好的适用性。     

基于EOF的渭河流域干旱时空分布特征研究

【目的】探究渭河流域气象干旱的时空分布特征及演变规律,为该流域社会经济的可持续发展提供支持。【方法】以渭河流域1960-2016年20个气象站逐月降水量和月平均气温数据为基础,基于标准化降水蒸散指数定量描述干旱,并运用经验函数正交分析法(EOF)对渭河流域各站点组成的历史干旱指数矩阵进行分解,分离干旱场的时空分布结构;采用具有一定物理意义的互不相关的典型分布模态代替原干旱场研究流域干旱空间分布规律,采用典型分布模态对应的时间系数研究流域干旱的时间分布规律。【结果】渭河流域气象干旱场干旱指数矩阵分解得到的前5个特征值的累积方差贡献率达到86.44%,但仅前2个特征值通过了North显著性检验,累积方差贡献率接近75%;模态一时间系数的线性趋势斜率小于0,且通过了0.01显著性水平检验;模态一时间系数于1984年、1986年、1989年发生3次突变,到1996年达到0.05显著性水平。【结论】渭河流域气象干旱场存在全流域一致型和东南-西北反位相型两种空间分布模态,两种空间分布模态对应全流域干旱少雨、湿润多雨、东南湿润西北干旱、东南干旱西北湿润4种干旱表现形式;模态一时间系数有显著减小趋势,反映流域干旱化趋势日益显著,而模态二时间系数无显著变化。     

基于Z指数的寿阳县干旱气候特征分析

利用寿阳县1961—2018年逐月降水资料，采用降水Z指数作为气象干旱等级指标，分析该地区的干旱变化特征。结果表明：近58年来，寿阳县年气候呈干旱化趋势，出现干旱16年，发生频率为27.6％，1997－2010年期间干旱发生频率最高，干旱程度最为严重；季节干旱中，春季有湿润化趋势可能，夏、秋、冬季呈不明显干旱化趋势；四季干旱发生频率，春季32.8％、夏季27.6％、秋季37.9％、冬季31.0％。春季干旱主要发生在1971－1982年期间，夏季干旱在1965－1974年、1980－1986年、1997－2001年期间旱情最严重，秋季干旱在1994－2010年和冬季干旱在1981－2002年为多发阶段。季节干旱，除冬季外，其它三季干旱都对当地农作物正常生长带来极为不利的影响。     

沙颍河流域季节性干旱的时空分布特征

干旱是沙颍河流域最严重的自然灾害之一。选取该流域1961—2010年的月降水和月平均气温资料,计算3个月尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI),采用Mann-Kendall法和Morlet小波分析探讨其季节干旱特征。结果表明,近50 a来沙颍河流域春秋季干旱发生频率较高,干旱有加强趋势,且秋季干旱变化趋势显著,夏冬季干旱发生频率较低,干旱有减弱趋势。流域季节性干旱的空间分布差异较大。四季SPEI序列分别存在8、8、17、20 a的第一主周期特征。研究结果可为沙颍河流域防灾减灾提供参考依据。     

基于SPEI的中亚地区1901—2015年干旱时空趋势分析

目的中亚地区是位于欧亚大陆中心、远离海洋的内陆旱地，其旱地生态系统支持很大比例的人口和经济，评估干旱对该区域可持续性发展有重要意义。方法本研究基于1901—2015年空间分辨率0.5° × 0.5°的标准化降水蒸散指数（SPEI）月数据，应用关联Mann-Kendall检验和Theil-Sen（TS）slope分析了1901—2015年中亚地区1、3、6和12个月的SPEI（SPEI01、SPEI03、SPEI06、SPEI12）的趋势空间分布情况，以评估不同时间尺度的干旱变化。结果研究显示（1）SPEI01在39.24%的研究区面积上呈显著下降趋势（P < 0.05），且我国新疆天山山脉以南地区下降幅度最大，为? 5×10? 4 a? 1；在45.73%的研究区面积上呈显著上升趋势，其中塔吉克斯坦的上升幅度最大，为3×10? 4 a? 1。（2）SPEI03在76.32%的研究区面积上呈显著下降趋势（P < 0.05），其中吉尔吉斯斯坦下降幅度最大，为? 4×10? 4 a? 1；在15.39%的研究区面积上呈显著上升趋势（P < 0.05），其中塔吉克斯坦上升幅度最大，为3×10? 4 a? 1。（3）SPEI06和SPEI12的趋势空间分布基本相同，且哈萨克斯坦的下降幅度最大，分别为? 3×10? 4和? 5×10? 4 a? 1，塔吉克斯坦的上升幅度最大，分别为5×10? 4和6×10? 4 a? 1。结论中亚地区年和季节降水的时空变化影响水资源的时空分布，造成不同区域不同时间尺度的湿润化和干旱化趋势。对于哈萨克斯坦中部、土库曼斯坦西南部和我国新疆天山以南地区出现的短期和中长期干旱化趋势以及中亚大面积区域出现的季节性干旱化趋势，当地政府有必要采取相应措施应对干旱，以防治植被退化和荒漠化，保证粮食生产及其人口福祉和安全。对于其他区域出现的湿润化趋势，特别是极端降水事件增多，当地政府需进一步完善防洪和水利灌溉设施，以防止洪旱灾害扩大和实现水资源的有效利用。      

PDSI与降水Z指数在贵州省应用的对比分析

本文基于1980～2018年逐日气象资料计算了PDSI干旱指数与降水Z指数并对两种指数场进行了EOF分析并与干旱实况进行了比对。结果表明：(1) PDSI指数能很好地表征贵州省的冬春秋三个季节的干旱特征，降水Z指数在夏季应用效果较好贵州省四季旱涝特征具有全区一致变化的特征。（2）四个季节的年代际变化特征明显，仅冬季和秋季的有由涝变旱的趋势，其中冬季倾向率达到0.2，冬旱有所抬头；夏季的旱情从整体上看还是呈现略有减缓的趋势，但年际变化较大；2011年以后就没有出现过明显的春季旱情，呈现由干变湿的趋势，春旱近些年有所缓解。（3）冬春秋季在1980年前后发生突变后干旱化趋势一度在加重，而春季在2016年、秋季在2014年突变后干旱都有减缓的趋势，夏季则相对复杂多次反复后在2014年再次发生突变，干旱化趋势减缓。（4）Z指数与PDSI指数反映出的周期基本一致，冬春夏有2-3年的周期，秋季有3-4年周期。     

基于SPEI和RDI的曲靖大型灌区干旱趋势研究

干旱演变趋势对灌区水资源开发利用及防灾、减灾具有重要意义。以曲靖大型灌区为研究对象,收集灌区内沾益、陆良、曲靖3个气象站近40年月平均降水、月平均温度数据,计算得到12个月尺度的标准化降水蒸发指数(SPEI)和干旱侦测指数(RDI)的干旱指数,以Man-Kendall等趋势检测方法分析曲靖灌区干旱趋势,同时借助于Hurst指数,分析趋势的持续性。研究表明,采用考虑温度影响的SPEI与RDI计算3个站点的干旱指数是较为合理;3站发生的干旱次数大致相同,且灌区总体趋于干旱化,同时,干旱化趋势具有持续性。     

基于SPEI的新疆干旱变化特征分析

以新疆55个国家气象站1961—2015年逐日气温和降水数据,采用季尺度下的标准化降水蒸散指数(SPEI),以国家划分的气象干旱等级为判别标准,分析新疆干旱过程。结果表明,近55年新疆轻旱次数呈西北多东南少的趋势分布;中旱次数呈西北和东北多、南部偏少的趋势;重旱次数呈准噶尔盆地、吐鲁番盆地和塔里木盆地东部干旱次数偏高,其余地区较低的分布趋势;特旱次数呈南多北少的分布趋势。近55年新疆干旱影响范围及干旱强度极差较大,且两者呈正相关。农作物平均受灾率与影响范围年际变化具有较高的一致性。通过REOF时空分布将新疆分成3个模态：第一模态呈北疆与南疆相反格局的特征;第二模态高值区位于北疆北部,负值区位于新疆西南部;第三模态表现为新疆东西部呈相反格局的状态。各模态干旱强度随时间变化趋势也不同。     

基于相对湿润指数的浙江省茶叶气象干旱特征分析

【目的】研究浙江省茶叶气象干旱的演变规律,为茶叶安全生产优化布局提供科学依据。【方法】利用浙江省68个地面气象观测站50 a (1971—2020年)的逐日气温、降水量、日照时数等数据,基于相对湿润指数、正交经验函数和小波分析法等分析浙江省茶叶气象干旱的时空分布规律。【结果】浙江省茶叶生产夏季干旱的强度和发生频率高于秋季,且均呈现西高东低的分布,中西部尤其金衢盆地的干旱强度和频率为全省最强,浙北地区次之,沿海地区最小。茶叶夏季干旱站次比呈逐年下降的趋势,秋季则呈现先升后降的趋势,2000年以后夏秋两季出现极端大范围茶叶气象干旱的年份增多。茶叶夏季和秋季干旱强度的正交经验函数第一模态表现为全省变化一致性,第二模态中沿海局部地区和内陆呈反相位变化,夏秋两季干旱强度的主模态时间序列分别存在2～6、2～4、6～10 a的振荡周期。【结论】浙江省在夏季和秋季出现茶叶气象干旱的频率在下降,但出现极端干旱的概率在增加,应重点加强茶叶主产区干旱监测预警能力建设,提升防旱抗旱能力。图8表1参26     

南水北调中线水源地堵河流域降水变化分析

利用线性回归法、Man-Kendall检验法、R/S分析法结合Hurst系数等方法,分析了1964-2014年堵河流域降水量的变化情况。结果表明,堵河流域年降水量有明显的年际变化,季节降水量以夏季最多,春、秋两季次之,冬季最少。除夏季降水量表现为增加趋势外,年降水量与其他3个季节的降水量均表现为减少趋势,秋季降水量变化率达到-14.8 mm/10年。堵河流域除秋季降水量外,年及其他季降水量UF曲线均没有超过显著性水平线,认为没有明显的突变点;1985年为秋季降水量的突变年份。堵河流域除秋季降水量序列具有一定的相关性,其变异程度为中变异,降水减少趋势变化的持续性比较明显外,年降水量及其他季节降水量序列变异程度均不显著。     

基于 Mann-kendall法的嘉陵江流域降水量时空分布规律

选取嘉陵江流域11个气象站点经过处理的1961-2015年月降水量数据资料,以Mann-kendall非参数检验方法为主,分析嘉陵江流域降水量时空分布特征,为其水资源检测、评估和防治提供一定理论依据和基础.结果表明:(1)嘉陵江流域近55年年均降水量为977.7mm,整体上呈现出下降的趋势(Z=-0.56),且存在多个突变点;(2)降水量在春季和秋季均呈减小幅度,秋季最为明显(Z=-1.35),且主要集中在夏季,约占全年降水量的48.3%;(3)年均降水量空间分布总体表现为自东南向西北地区逐渐减少.遂宁地区降水量春季减小幅度最大(Z=-1.86),夏季上升最为明显(Z=2.49),秋季除武都地区增加(Z=0.21),其余地区均呈减小趋势,冬季巴中地区降水量上升幅度最大(Z=1.00).研究降水量的变化,预测和防治流域内旱涝和泥石流等气象灾害的发生,并在一定程度上预测未来气候变化趋势具有重要的意义.     

江南红壤丘陵区农业气候特点与作物生产的气候相宜性

江南红壤丘陵区地处长江中下游南部的中亚热带季风气候区,农业气候的基本特点有（１）水热资源总量丰富,光资源总量偏低;（２）降水的季节分配不均匀,春季和初夏雨涝,伏秋干旱,水热同季不同步,光温降水不协调;（３）光温降水的年际变率大,气候灾害多,农业生产波动性大春季。春季和初夏持续过量的阴雨洪涝对春播作物的立苗和生长不利,亦是导致该区冬季农业薄弱的主要障碍。     

永定河和滦河水系浮游动物样性调查与分析

对海河流域永定河、滦河水系的34个站点的浮游动物进行了生物多样性调查和水质分析.结果发现:永定河水系和滦河水系浮游动物均以原生动物为主,分别占浮游动物种类组成的36.84％、45.07％;轮虫次之,分别为31.58％、39.44％;枝角类较少,分别为21.05％、8.45％;桡足类种类最少,分别为10.53％、7.04...     

甘肃冬小麦主产区40年干旱变化特征及影响风险评估

干旱是影响甘肃省冬小麦生产的主要气象灾害。运用1971—2010年甘肃省冬小麦主产区8县（区）气象站降水资料及冬小麦产量资料,分析了40 a干旱时空变化特征,建立了干旱影响冬小麦产量的风险评估指数,对冬小麦在不同季节受不同等级干旱风险进行了分析评估。结果表明,春旱以陇东黄土高原出现频率最高,为0.35～0.39　次·a^-1;徽成盆地及两江流域出现频率最少,为0.18 次·a^-1;初夏旱出现频次最高的地区为环县,为0.35 次·a^-1,最少为西峰、成县及秦安;伏旱出现频率最高地区为环县及麦积,最低为张家川;秋旱出现频率最高为环县,最低为武都。各地干旱均以轻旱为主,其次为中旱。40 a中,20世纪90年代干旱出现频次最多,80年代最少。进入21世纪,秋旱发生频次明显减少,春旱则有相对增多的趋势。冬小麦全生育期徽成盆地及两江流域受旱灾影响风险最小,种植保险率最高,为92％～93％;其次为关山区,种植保险率为91%,干旱风险较小;渭河流域及渭北旱区风险较大,种植保险率为88％～89％;陇东黄土高原种植保险率最低,为83％～85％,冬小麦生长受干旱胁迫最大。     

辽宁省大洼县50年气候变化特征分析

利用大洼县1961~2010年的气温、降水、日照等资料,统计分析该县50年气候变化特征。结果表明,近50年大洼县全年及春、夏、秋、冬季四季平均气温总体呈上升趋势,以冬季增温最为明显;降水全年及春、夏、冬季有增多的趋势,秋季有减少的趋势,夏季降水量增幅最大;全年及四季的日照变化明显呈减少趋势,其中夏季日照时数减少幅度最大。     

1961-2015年共和县阴晴天日数变化特征

利用青海省共和县气象局观测的1961-2015年总云量资料,采用线性倾向估计法、M-K检验法和滑动t检验法,分析了近55年来该地阴、晴天气日数的变化规律.结果表明,共和县年平均晴天日数呈不显著的减少趋势,四季平均晴天日数增减均不显著,春季晴天日数呈增多趋势,夏季、秋季和冬季的晴天日数均呈减少趋势;夏季晴天日数在1969年发生了增多突变,年、春季、秋季、冬季晴天日数未发生突变.年阴天日数以3.08d/10a的速度显著增多,秋季阴天日数呈不显著的减少趋势,春季、夏季和冬季的阴天日数均呈显著的增多趋势,其中阴天日数增多程度从大到小依次为春季、夏季、冬季;春季阴天日数在1985年发生增多突变,夏季和冬季阴天日数在2005年发生由少到多突变,秋季阴天日数未发生突变,年阴天日数在2009年发生增多突变.     

不同时间尺度下的贵州省修文县干旱特征分析

利用修文县气象站1963—2011年连续49 a的逐月降水资料,以降水距平百分率作为干旱等级评价指标,从年尺度、季尺度和月尺度分别对修文县的干旱特征进行了分析。结果表明,修文县的年度干旱存现长短周期交替出现的规律,且在长、短周期变换的年份出现严重干旱的概率较大;春、夏、秋和冬季出现干旱的概率分别是24.49%、20.41%、20.41%和18.37%,春旱出现概率最高。全年每个月都可能发生不同程度干旱,其中11月发生干旱的概率最大,为11.92%;年降水量越小的年份,季尺度和月尺度严重干旱概率越大。     

1955～2014年本溪地区年降水量分析

利用本溪地区1955～2014年降水资料,采用线性回归方法对近60年该地区年降水量的变化规律及趋势进行分析。结果表明,近60年来本溪地区年降水量平均为66．1 mm,年降水量呈现逐年减少趋势,减少速率为2．23 mm／10 a;7、8月降水较多,占全年降水量的48．7％;12、1和2月降水较少,3个月之和仅占全年降水量的4．0％。各年代平均降水量总体呈现先下降后上升的趋势,但总体是减少的。春季和夏季的降水呈现上升趋势,秋季和冬季的降水呈下降趋势;降雨大多集中在主汛期,夏季降水是本溪地区降水的重要组成部分;冬季降水量最少,其次是春季、秋季。     

气候变化对广西干旱灾害的影响

选取广西88个气象站1961～2009年气温、降水量、干旱指数和广西干旱受灾面积等资料,利用线性倾向计算、阶段性分析、相关分析等方法分析了广西气温、降水量和干旱的变化特征以及气候变化对干旱灾害的影响。结果表明,1961～2009年广西年平均气温和各季平均气温均呈上升趋势;年降水量略呈增加趋势,但年际、年代际变化大,各季降水量变化趋势不一致,春、秋季减少,冬、夏季增加。广西干旱指数、干旱受灾面积均呈上升趋势,特别是秋旱更为突出,20世纪80年代以来严重干旱灾害的频率明显增多。降水时间分布更加不均匀,少雨年的频率增多是干旱加重的主要原因,而气候变暖则加剧了干旱的影响。