基于MCI指数的东北地区1961-2014年气象干旱特征分析

文中利用东北地区208个国家气象站1961-2014年逐日气温和降水量资料,根据气象干旱综合监测指数(MCI)计算公式,并且依据当前气象干旱等级国家标准对干旱过程及干旱强度进行定义。分析东北地区近54年来发生干旱过程的时空特征。结果表明:春季是东北地区干旱发生的主要季节;东北平原地区干旱严重;而辽宁东部和吉林南部受干旱影响最小。近54年来,东北地区发生干旱过程的年际强度变化上与干旱的范围年际变化特征基本吻合。通过REOF的时空分析,将东北地区大致分成三个区域模态:辽河平原模态,大兴安岭中部模态及三江平原模态,并且各模态中干旱强度随时间变化趋势不同。     

1951-2014年辽宁省气象干旱时空特征分析

利用辽宁省56个国家气象观测站1951-2014年逐日降水量和气温资料,依据当前气象干旱监测业务中使用的气象干旱综合监测指数(MCI),使用国家标准《气象干旱等级》中对干旱事件的定义,分析讨论了1951-2014年辽宁省气象干旱事件的时空分布特征和变化规律。结果表明:1)辽宁省近64年来气象干旱事件出现的频率高、影响范围广,特别是2000年后气象干旱范围呈急剧上升趋势;春旱和秋旱影响范围增长速率最大,春旱的影响范围最广;2)辽宁省气象干旱的发生频率分布有很强的地域特征,辽西地区是气象干旱高发区;3)四个季节都有可能发生气象干旱,其中春旱发生频率最高,夏旱次之,秋旱发生频率相对较小;4)辽宁省出现的气象干旱事件强度(持续时间)呈现全省普遍偏大(偏长)或者普遍偏小(偏短)的一致特征,辽中地区是易发生强干旱并持续的敏感区。     

基于订正后的CI指数分析近50年干旱对山西省玉米产量的影响

利用1961-2010年山西省气象站逐日气温和降水资料计算出逐日综合气象干旱指数(CI);通过对比CI指数与临近农田站1992-2010年的土壤墒情观测资料,分区域和发育期订正了玉米发生干旱时的CI指数评判标准.同时结合近50年山西省玉米单产资料,采用线性回归法分区域构建了山西省玉米干旱减产定量评估模型.结果表明,玉米不同发育期发生干旱的CI指数评判标准与传统的气象干旱等级划分标准差异较大.以晋南区为例,玉米播种至出苗期、拔节至抽雄期、乳熟至成熟期发生干旱的CI指数评判标准为≤-1.2,出苗至拔节期为≤-1.3,抽雄至乳熟期为≤-0.9.山西省玉米全生育期干旱累积指数与气象影响产量显著正相关,相关系数分别达到0.9335(晋北区)、0.6929(晋中区)和0.8041(晋南区);不同区域玉米干旱减产定量评估模型模拟的近50年玉米产量变化与实际气象影响产量通过Pearson相关性显著性检验,能较为准确地评估玉米发生干旱时的产量损失。     

海河流域气象干旱时空特征分析

海河流域干旱频发,素有"十年九旱"的说法。文中基于海河流域537个格点1961-2010年的逐日降水数据,采用标准化降水指数作为气象干旱指标,计算干旱频率、变化趋势率和干旱影响站次比。结果表明:50a来海河流域干旱呈加剧的趋势,其中春旱和冬旱减轻,而夏旱和秋旱加重;干旱影响范围呈波动扩大趋势;干旱发生频率较高的地区主要分布在中部、南部以及西部。     

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。     

基于水分亏缺指数的陕西冬小麦干旱特征分析

以陕西1961—2010近50 a 22个站点的逐日气象数据为基础资料,计算其冬小麦生育期各旬需水量(ETi)以及作物缺水指数(CWDI),并根据农业干旱等级计算出研究区干旱频率,分析陕西冬小麦各生育期内干旱指数时空分布特征。结果表明:陕西冬小麦各生育期干旱频率为拔节抽穗期灌浆成熟期返青期冬前生长期越冬期;冬小麦重旱以上频率的空间分布由北向南逐渐减少;冬小麦干旱指数的年代际变化呈上升趋势,20世纪70年代和90年代干旱指数较高,1968年为突变年份。     

东北地区玉米干旱时空特征分析

利用1961～2007年东北地区124个气象站日气象数据,采用彭曼-蒙特斯方程计算参考蒸散量、作物需水量及玉米水分亏缺指数,按玉米生长的不同发育期确定不同干旱等级玉米水分亏缺干旱指标并计算了干旱频率,并就其时空分布及其年际变化特征进行分析.结果表明:东北地区玉米生长季内干旱呈现明显的季节性和区域性,干旱发生频率较高的时...     

基于CI指数的陕西干旱时空变化特征分析

利用1961-2010年陕西省72个气象站逐日气温和降水资料,采用综合气象干旱指数法,统计分析了近50年陕西省气象干旱发生的时空分布特征。结果表明：陕西省年及四季干旱发生频次和干旱日数总体上呈北高（多）南低（少）分布特征。四季中夏旱频率最高,强度最强,春季其次。各等级干旱日数中轻旱日数最多,中、重和特旱日数依次减少。陕北北部长城沿线及关中中东部既是干旱高发区,也是干旱重发区;近50年陕西区域干旱强度和干旱日数均存在较明显的增加趋势,主要表现为春秋两个季节的变化,而夏季和冬季的变化趋势不明显;近50年陕西共发生32起持续性干旱事件,以春夏连旱为主;20世纪90年代中后期至2002年持续性干旱事件发生的频率高,强度强,反映出陕西区域极端干旱事件对全球气候变化有明显的响应。     

吉林省夏季区域性干旱事件时空特征及评估

利用1961-2014年资料,采用K指数、Ren、正态分布等方法对吉林省夏季区域性干旱事件的时空特点进行了分析,确定了干旱事件评估指标,对干旱事件进行了监测和试评估。结果表明:1961-2013年吉林省出现87次夏季区域性干旱事件,干旱事件的持续时间一般在7-30d,最大影响范围集中在25-40站,干旱事件呈初夏后夏多盛夏少的特点,本世纪以来吉林省夏季区域性干旱事件处于多发阶段。干旱事件多发区出现在吉林省中西部。干旱事件的监测及评估指标业务应用较好。     

潮白河流域气象水文干旱特征及其响应关系

利用潮白河流域7个气象站1960-2011年逐月降水以及密云水库同时期入库流量数据,分别以SPI和SDI两个干旱指标表征气象、水文干旱,采用游程理论、M-K检验、滑动t-检验、Spearman秩相关检验等方法研究了该流域气象水文干旱特征,并探求水文、气象干旱的响应关系。结果表明：研究期内潮白河流域气象干旱多以短历时干旱事件为主,历时1-2个月的干旱事件达研究期内气象干旱事件总次数的67.18%;但是气象干旱的年干旱烈度及其历时未通过MK趋势显著性检验,其线性斜率值仅为-0.025和-0.005,变化趋势不明显。而水文干旱存在极长历时重烈度干旱事件,历时达4个月以上的干旱事件达研究期内水文干旱事件总次数的46.54%,最长干旱历时达45个月;且研究期内水文干旱的年干旱烈度及其历时均通过显著性检验,线性斜率值达-0.419和0.228,变化显著;二者均在1980年和1998年出现突变现象。自20世纪90年代末以来,潮白河流域水文干旱频繁发生,且多为长历时连续干旱。研究期内水文干旱滞后气象干旱约1个月。     

油菜苗期抗旱性鉴定及抗旱指标评价

为提高油菜苗期抗旱性鉴定效率,筛选抗旱优异种质,以具有代表性的79份油菜为研究材料,通过PEG 6000模拟干旱胁迫和盆栽苗期干旱存活率试验,分析油菜苗期在干旱胁迫下鲜重、干重、叶面积、相对含水量和抗氧化酶活性等12个指标的变化规律,结合抗旱系数和抗旱度量值(D值)为衡量指标,对油菜材料进行了抗旱性综合评价。结果表明,7个抗旱指标表现出显著差异,其中地上鲜重和叶面积平均降幅分别为69.5%和57.9%,过氧化物酶(POD)和脯氨酸(Pro)平均增加67.2%和294%。利用抗旱性度量D值评价不同品种的抗旱性,筛选出39个干旱敏感品种、8个抗旱品种、32个中度抗旱品种。D值与相对含水量(0.221~*)、地上鲜重(0.297~(**))、地上干重(0.253~*)、地下鲜重(0.321~(**))、地下干重(0.324~(**))、过氧化氢酶(CAT)活性(0.276~*)、POD活性(0.496~(**))和Pro含量(0.745~(**))均呈显著正相关,可作为油菜苗期抗旱性鉴定的辅助指标。     

Performance of different drought indices for agriculture drought in the North China Plain

The Palmer drought severity index(PDSI), standardized precipitation index(SPI), and standardized precipitation evapotranspiration index(SPEI) are used worldwide for drought assessment and monitoring. However, substantial differences exist in the performance for agricultural drought among these indices and among regions. Here, we performed statistical assessments to compare the strengths of different drought indices for agricultural drought in the North China Plain. Small differences were detected in the comparative performances of SPI and SPEI that were smaller at the long-term scale than those at the short-term scale. The correlation between SPI/SPEI and PDSI considerably increased from 1-to 12-month lags, and a slight decreasing trend was exhibited during 12-and 24-month lags, indicating a 12-month scale in the PDSI, whereas the SPI was strongly correlated with the SPEI at 1-to 24-month lags. Interestingly, the correlation between the trend of temperature and the mean absolute error and its correlation coefficient both suggested stronger relationships between SPI and the SPEI in areas of rapid climate warming. In addition, the yield–drought correlations tended to be higher for the SPI and SPEI than that for the PDSI at the station scale, whereas small differences were detected between the SPI and SPEI in the performance on agricultural systems. However, large differences in the influence of drought conditions on the yields of winter wheat and summer maize were evident among various indices during the crop-growing season. Our findings suggested that multi-indices in drought monitoring are needed in order to acquire robust conclusions.     

Response of hydrological drought to meteorological drought in the eastern Mediterranean Basin of Turkey

The hydrographic eastern Mediterranean Basin of Turkey is a drought sensitive area. The basin is an important agricultural area and it is necessary to determine the extent of extreme regional climatic changes as they occur in this basin. Pearson's correlation coefficient was used to show the correlation between standardized precipitation index(SPI) and standardized streamflow index(SSI) values on different time scales. Data from five meteorological stations and seven stream gauging stations in four sub-basins of the eastern Mediterranean Basin were analyzed over the period from 1967 to 2017. The correlation between SSI and SPI indicated that in response to meteorological drought, hydrological drought experiences a one-year delay then occurs in the following year. This is more evident at all stations from the mid-1990 s. The main factor causing hydrological drought is prolonged low precipitation or the presence of a particularly dry year. Results showed that over a long period(12 months), hydrological drought is longer and more severe in the upper part than the lower part of the sub-basins. According to SPI-12 values, an uninterrupted drought period is observed from 2002–2003 to 2008–2009. Results indicated that among the drought events, moderate drought is the most common on all timescales in all sub-basins during the past 51 years. Long-term dry periods with moderate and severe droughts are observed for up to 10 years or more since the late 1990 s, especially in the upper part of the sub-basins. As precipitation increases in late autumn and early winter, the stream flow also increases and thus the highest and most positive correlation values(0.26–0.54) are found in January. Correlation values(ranging between –0.11 and –0.01) are weaker and negative in summer and autumn due to low rainfall. This is more evident at all stations in September. The relation between hydrological and meteorological droughts is more evident, with the correlation values above 0.50 on longer timescales(12-and 24-months). The results presented in this study allow an understanding of the characteristics of drought events and are instructive for overcoming drought. This will facilitate the development of strategies for the appropriate management of water resources in the eastern Mediterranean Basin, which has a high agricultural potential.     

山西气象干旱指标的确定及干旱气候变化研究

应用山西省62个气象站1961～2008年逐季、年降水资料,在对3种常用气象干旱指标对比分析的基础上,对Z指数进行修正,确定山西单站季、年旱度指标,并在此基础上建立全省区域干旱指标.研究发现,近48年来,山西出现1年重旱、4年大旱、3年偏旱,重旱年出现在20世纪60年代中期,而大旱和偏旱年大部分出现在20世纪80年代中期以后.冬、春季重旱年分别出现在20世纪60年代初和90年代末到21世纪初,而夏、秋季重旱年均出现在90年代末期.山西各季、年干旱空间分布特征,最常见的是全省一致干旱型;年、各季干旱的出现不仅存在明显的年代际尺度变化,而且年际变化也显著.近48年来,山西区域年干旱指数下降趋势显著,1977年后,年干旱指数发生突变,山西进入持续干期.     

贵州省干旱历时和干旱烈度的时空特征分析

全球气候的变化,导致局部地区干旱问题的加剧,我国贵州地区干旱也频繁发生。文中基于贵州省1951-2012年的19个典型站点的气象资料,以SPEI指标识别了贵州气象干旱历时和干旱烈度,确定了贵州气象干旱历时和烈度的Gamma适线频率分布曲线以及时空变化特征。结果表明:干旱历时和干旱烈度的Gamma适线频率曲线和经验频率点能够很好的吻合;干旱历时和烈度在时间上的变化趋势基本一致,而在空间分布上存在较大差异。遵义、毕节、铜仁、黔南州地区干旱频次、干旱历时和年均干旱烈度等均处于较高水平,为贵州省干旱易发地区,研究结果对旱情的识别及干旱区划的研究具有一定的指导意义。     

水通道蛋白与植物的抗旱性

水通道蛋白(aquaporin,AQP)构成水分运输的特异性通道,促进水的长距离运输,调节细胞内外水分平衡,并运输其它小分子物质。有专一性、高效性、可调控性和活性差异性等特点。本文就近几年来AQP的结构、功能、调节机理及其与植物抗旱性研究进展作一简要综述。     

玉米抗旱相关生理生化指标研究及品种筛选

对水分胁迫下12个玉米品种产量、水分利用效率和抗旱相关生理生化指标的分析表明,各品种产量与水分利用效率差异均达到显著水平(p<0.05),其中宁玉309、辽单565、郑单958、大民338四个品种的产量与水分利用效率达到较高水平;叶片相对含水量、脯氨酸含量、丙二醛含量、可溶性糖含量、叶绿素含量等抗旱相关生理生化指标值的差异在水分胁迫下达到显著水平(p<0.05)。通过12个玉米品种生理生化指标值进行的聚类分析表明,辽单565、郑单518、北育288及大民338聚为一类,它们可溶性糖含量、脯氨酸含量、叶绿素含量、相对含水量较高,丙二醛含量较低,抗旱性强;郑单958、益丰29、铁研124及秀青74-5聚为一类,它们可溶性糖含量、脯氨酸含量、叶绿素含量、相对含水量较低,丙二醛含量较高,抗旱性弱;宁玉309、大丰26、冀玉10及抚玉8号的各抗旱相关生理生化指标含量居中,抗旱性中等。结果表明:辽单565和大民338两个品种在具有较高抗旱性基础上,产量与水分利用效率也达到较高水平,达到了节水、抗旱、增产的目标,适合推广应用。     

基于干旱综合指数的模糊信息分配法的农业干旱风险评估研究

影响农业干旱的因素复杂,而因素之间存在较大的随机性和模糊性。本研究采用模糊线性信息分配方法,以干燥度指数和有效降水指数相结合的综合干旱指标数据系列寻找概率估计分布函数,以广西田东县为例对农业干旱风险进行评估,并与采用连续无雨日数指标的常规概率统计分析法评估进行了对比。研究结果表明：田东县的春、秋季节农业干旱几乎年年发生,中、重度干旱3～5年可能会发生1次。干旱风险概率分别为冬季69.79%,春季72.78%,夏季5.79%,秋季80.50%。基于干旱综合指数的模糊信息分配法比连续无雨日数采用概率统计分析法进行农业干旱风险评估更有效可靠,更能反映干旱实际情况,是一种行之有效、简单实用的方法。     

干旱胁迫下砂生槐、锦鸡儿的生理生化特性与抗旱性

以西藏半干旱区的两种豆科灌木为研究对象,采用盆栽控水干旱胁迫手段,比较和分析了砂生槐、矮锦鸡儿在持续水分胁迫条件下的生理响应。结果表明：随着干旱胁迫时间推移,土壤含水量不断下降,2种灌木体内水分饱和亏缺值均呈上升趋势,从上升速率和变化情况来看,砂生槐的叶片保水能力优于矮锦鸡儿;叶绿素a＋b值和叶绿素a/b值综合比较结果...     

特旱条件下玉米自交系抗旱性评价

为了发掘和利用玉米抗旱种质资源,选育耐旱高产的玉米杂交种,通过全生育期控水试验,对58个玉米优良自交系的抗旱性进行了鉴定和评价,并进行了抗旱性聚类和遗传背景分析。结果表明:在特旱条件下,58个自交系减产幅度为40.6%~100%,平均产量下降了81.6%;结实率、穗行数、行粒数、出籽率4个性状分别与抗旱系数或抗旱指数存在显著或极显著的相关性,可作为玉米自交系抗旱性评价的关键指标;根据抗旱性的不同,58个自交系可划分为3类,其中第I类自交系K12、PB1139、RD6的抗旱性极强,第II类自交系CL11、郑58、P138、特早熟、Ft45-5具有较强的抗旱潜力。为了便于利用杂种优势,将不同抗旱性的自交系按照其所属遗传类群进行了再次划分,58个自交系可划分为2个类群,其中A群中抗旱性强的自交系有CL11和郑58,B群中抗旱性强的自交系有K12、PB1139、RD6、Ft45-5、P138和特早熟。