基于标准化降水指数的济宁旱涝演变特征分析

为济宁旱涝灾害的监测、评估提供支持,进而为减轻该区域旱涝灾害损失、合理利用水资源提供科学依据,笔者利用济宁市11县区1959—2013年逐月降水资料,采用标准化降水指数SPI方法,分析了济宁近55年的旱涝变化特征。结果表明：（1）济宁市的旱涝变化呈现明显的阶段性特征,1959—1975、2003—2013年均属偏涝阶段,1976—2002年属偏旱阶段。（2）济宁市各季节的旱涝呈频繁交替的特点,春季和冬季的雨水呈弱增多趋势,夏、秋季雨水呈弱的减少趋势,但变化趋势均不明显。（3）济宁旱涝发生极为频繁,洪涝事件每5~6年发生一次,干旱事件每4~5年发生一次。21世纪初期旱涝变率最大,其次是20世纪60年代,70年代至90年代变化较为平稳,70年代末期至80年代初期出现明显干湿变化,90年代变率小,表现最平稳。（4）从区域中可看出济宁南部区域旱涝变率不大,基本为旱涝相互交替的特征,北部和中部区域总体表现和全市大致相同的趋势,呈现“偏涝—偏旱—偏涝”的变化特征。     

1971—2015年鲁西南地区旱涝演变时空分布特征

旨在分析鲁西南地区的旱涝时空分布特征。笔者利用鲁西南地区9个县区1971—2015年的逐月降水资料,采用不同时间尺度的标准化降水指数(SPI)分析旱涝变化特征。结果表明：鲁西南地区20世纪70年代以雨涝为主,80年代干旱加剧,90年代又转为雨涝,21世纪00年代干旱持续减弱,雨涝加剧;旱涝的季节变化呈现旱涝交替发生的特点,其中夏季雨涝发生较为频繁,春夏秋季的SPI线性变化趋势较为平稳,无明显的干旱或雨涝趋势,冬季雨涝呈微弱增多趋势,干旱减少,但变化趋势不明显;在旱涝的空间分布上,全区3个区域的旱涝变化趋势基本一致,整体均呈微弱的雨涝化趋势,但变化趋势未达显著水平;21世纪初期的旱涝变率最大,20世纪70年代—90年代前期的旱涝变率无明显变化,90年代后期至21世纪初期的旱涝变率呈现出明显的干湿变化。鲁西南地区的旱涝变化具有明显的阶段性,旱涝发生极为频繁,整体呈现出涝—旱—涝的变化过程。     

安庆市近60年降水变化特征分析

为了研究安庆市近60年降水以及四季降水变化特征,并预测短期内安庆市降水趋势,为区内农业生产和防汛抗旱提供科学依据和指导,利用Morlet小波对安庆市近60年降水数据进行分析。结果表明,安庆市降水集中在春、夏2季,年降水量呈微弱递增趋势,经历6次丰枯循环,2010年后将进入新的丰水期。四季降水变化趋势各不相同,春季和秋季呈下降趋势,夏季和冬季呈上升趋势。安庆市近60年间小尺度周期震荡显著,周期性强,年际间降水变化幅度大,降水丰枯交替频繁,易出现洪涝灾害和干旱,但是出现严重干旱的概率较小。春、夏季节时期,安庆地区受季风环流影响,大气环流年际变化频繁,降水变率大,丰枯交替频繁,小尺度周期震荡显著,年际间降水变化幅度大,突变点多,旱涝灾害频发。而秋、冬季节受西风带影响,盛行偏北气流,气流较春夏季节偏干燥,降水变率小,年际间降水变化幅度相对较小,旱涝交替较春夏季节缓慢,小尺度周期震荡不显著。     

陕西省降水特征及其对旱涝灾害的影响

为了简单分析陕西省降水特征及旱涝灾害的影响,依据陕西省18个气象站点近53年的降水资料,计算出各个站点Z指数及区域旱涝指数,然后通过线性倾向率、M-K突变检验、反距离加权插值法等方法,分析陕西省1961—2013年降水量的时空变化及旱涝频率的分布状态。结果表明:陕西省降水量整体呈降低趋势,并以"减少—增加—减少—增加"的模式发展;随着四季的变化,秋季降水以-58.71 mm/10 a的速率递减,夏季降水增幅最大达35.44 mm/10 a;由于受到自身地理位置及距海远近等因素,使降水量呈现出陕南、关中、陕北依次减少的空间分布状态。经Z指数统计所得,陕西省发生洪涝频率大于干旱频率,但强度弱于干旱;春夏秋冬四季均发生干旱,由各自频数显示冬季旱情最严重;陕西省涝情频率总体呈南多北少的形态,旱情总体分布不均匀且与降水量的空间分布相比二者恰恰相反,通过此次研究为陕西省旱涝灾害提供有效预防措施奠定了基础。     

山东省烟台市近年降水资源变化对农业的影响

为了研究烟台市降水资源变化特征及其对农业的影响,选取烟台市10个地面观测站降水资料,采用滑动平均法和线性倾向率等方法,对其年际动态变化和年内分配、旱涝状况等进行分析,分析了山东省烟台市1961-2008年的降水量变化特征,总结了烟台市降水变化规律;利用对比分析法,研究了烟台市降水资源变化对农业的影响。结果表明：烟台市在近48年降水变化中,降水量总体呈下降趋势;越冬作物小麦生育期降水量呈减少趋势,且该时期的平均降水量比小麦实际平均耗水量少221 mm,远远不能满足小麦生理需水要求;秋作物玉米生育期降水量有明显减少的趋势,作物生育期降水能够满足玉米生育期耗水量,但夏季降水量相对变率增大,出现旱涝灾害的机会增大,影响农作物的可持续发展。     

西藏“一江两河”流域油菜需水关键期降水的变化特征

摸清西藏“一江两河”油菜关键生育期降水的气候变化特征,为本区域科学、合理化灌溉提供参考。基于西藏“一江两河”流域9个站1981—2014年逐旬降水量资料,采用算术平均、线性趋势等统计方法,对流域油菜需水关键期的降水特征及趋势变化进行了分析。研究表明：流域油菜蕾苔期和开花期的降水变率较大,多数年份自然降水不能满足作物需水,水分亏缺严重。近34 年油菜蕾苔期的降水除江孜表现为减少趋势外,其他各站均呈一致的增加趋势,平均每10 年增加0.5~8.6 mm;开花期降水各站均表现出增加趋势,增幅为2.9~10.9 mm/10 a;全生育期的降水量各站以3.9~32.4 mm/10 a 的速率呈增加趋势。区域降水增加,水分亏缺量减少,有利于油菜的生长发育。     

山东夏季及夏季各月降水的时空分布特征

旱涝是山东的主要气象灾害之一,为了研究山东的旱涝特征特别是夏季的降水规律,笔者统计了山东省26个气象站1961—2010年共50年的夏季降水资料,以降水量距平百分率为主要指标衡量夏季降水的年际变化,并用谱分析的方法对其进行分析,得到了山东夏季及夏季各月降水的总体趋势、周期特征和空间分布特征。在此基础上,对夏季旱涝年进行了划分,并用标准差的空间分布进一步分析了夏季降水的年际变化。结果表明：山东夏季及夏季各月降水都具有2.1~3.3年左右的短周期和10年左右的长周期;从降水趋势来看,7月和夏季都呈减少的趋势,7月减少的趋势最明显,而6月和8月则呈略微增加的趋势;山东夏季和夏季各月降水的空间分布极为不均,具有明显的地域性特征;夏季旱年和涝年分别为7年和5年。通过本研究发现,山东夏季和夏季各月降水的时间和空间分布都极为不均,因此认识其特征是非常有必要和有意义的。     

庆阳市53年的降水量变化特征分析

为了分析庆阳市降水的变化特征,以便有针对性地开展为农气象服务,利用环县、庆城、西峰1960—2012年的降水资料,应用变异系数、变化趋势、累计距平及滑动t检验等方法进行分析。结果表明：庆阳市各地降水量的变率均较大,年降水量的总体变化随时间呈减少趋势,减少速率：庆城＞环县＞西峰;通过季降水趋势分析,年降水量的减少主要是由于春季、秋季的降水量减少造成;环县和庆城的降水量前期增加,中后期减少;西峰前中期增加,后期减少,且均具有突变的特征,环县和庆城的降水突变点在1968年,西峰的降水突变点在2001年。因降水呈减少趋势,对农、林、牧业生产造成了不利影响。同时,由于降水变率大,大多数年份防旱和抗洪的压力较大。     

豫东农区冬小麦生育期气候变化的多时间尺度分析

为了研究豫东农区冬小麦生育期内的气候变化特征,预测气候变化趋势,选取豫东地区5个气象观测站1951—2011年的气候观测资料,集成Mann-Kendall、一元线性回归、5年滑动平均、Morlet小波及变异系数等方法,分析了豫东农区冬小麦生育期10月至翌年5月气候的突变事实、变化趋势、变化周期及年际变率特征。结果表明,豫东农区冬小麦生育期内气温序列存在突变年份,主要表现为增温突变;降水序列不存在突变年份,其变化趋势不明显。近60年来气温和降水变化趋势的震荡周期特征复杂,存在多重时间尺度上的嵌套结构。气温序列变异系数普遍较小,降水序列变异系数普遍较大。豫东农区近60年气温升高趋势明显,主要由近20年增温贡献,未来一段时期内气温可能会出现升降温交替现象,但变化幅度较小,总体上呈持续增温趋势,气候变暖对农业生产的影响既有利也有弊,冬春季增温显著一方面有利于提高冬小麦产量,另一方面会加剧病虫害及霜冻干旱灾害的发生。降水变化趋势在60年时间序列上不明显,周期预测显示未来一段时期内降水有增加趋势,年际变率较大,给降水准确预测带来难度,加剧豫东农区旱涝灾情。     

近55年的日照市极端降水事件分析

为了揭示华北局部地区极端降水事件变化的区域细节,研究该区极端降水事件的变化规律,依据1955-2009年日照市的降水日值资料,对日照市的极端降水事件变化进行统计分析。结果表明：（1）近55年来,日照市平均年最大日降水量呈不显著的下降趋势,整个分析时期的最大值出现在2008年;（2）极端强降水量及其贡献率和日数呈减少趋势,突变年份在1975年。极端强降水年平均强度呈弱增加,突变不明显,但2006年以后处于上升趋势。极端强降水量的变化主要受到极端强降水日数变化的影响;（3）随年代变化暴雨日数有减少的趋势,平均一般干燥事件和严重干燥事件的总频次均呈增加趋势。分析表明,近55年来,日照市极端降水事件趋于减少,干燥事件趋于增加。但进入21世纪后,降水有向极端化发展的趋势。     

1961～2015年滁州干旱特征分析

为更好地开展防灾减灾气象服务,利用1961～2015年逐日降水资料,采用数理统计、Z指数和Mann-Kendall等方法研究了滁州近55年干旱变化特征。结果表明：滁州年降雨气候呈湿化趋势,春、秋季呈干旱化趋势,春季干旱化明显,夏季、冬季呈湿润化趋势,冬季近10年以干旱化为主,值得关注。年及春季大旱、季节连旱皆5年1遇;大旱冬季5年2遇,夏季7年1遇,秋季8年1遇。     

上海市青浦区1968—2018年蓝莓主要生育期气候变化特征

采用青浦国家气象站1968—2018年气象资料,选取标准化降水蒸散指数(SPEI),对青浦区蓝莓花期、果期和成熟期不同等级旱涝发生频率和变化特征进行分析。结果表明：（1）青浦区多年平均气温为16.2℃,气温上升明显,降水量存在明显的波动变化。蓝莓不同生育期气温均呈上升趋势,降水量仅在果期有减少趋势,其余生育期均增加。（2）青浦区旱涝的年际变化明显。20世纪80年代、90年代和21世纪10年代总体较为湿润,20世纪70年代和21世纪00年代相对偏旱。不同季节的旱涝变化也呈现出阶段性特点,20世纪70年代各季有一定的干湿交替状态;20世纪80年代,春冬仍呈干湿交替,夏秋总体较为湿润;20世纪90年代至21世纪00年代,春夏秋由湿润化向干旱化转变,冬季则由干旱化向湿润化发展;20世纪10年代,夏秋冬三季呈湿润化趋势,春季多干湿交替。（3）蓝莓3个主要生育期花期、果期和成熟期发生的干旱频率分别为27.5%、25.5%和21.6%,湿润频率分别为29.4%、27.5%和27.5%。研究认为,青浦区蓝莓花期和果期有干旱化发展趋势,成熟期则向湿润化发展,整体上湿润发生频率多于干旱发生频率。     

ENSO事件对安徽省气候变化和旱涝灾害的影响

本文选用1960—2012年安徽省降水与气温数据资料,利用线性倾向估计法、反距离加权插值法、相关分析法和X²拟合检验等方法分析了近53年来安徽省气温和降水的时空特征以及ENSO对气候变化和旱涝灾害的影响。结果发现：（1）近53年来,El Nino事件和La Nina事件的出现频数分别为16次和15次,El Nino事件多发生在春、夏2季,结束于冬季;La Nina事件多发生在夏、秋2季,结束于春、冬季;（2）从时间上看,近53年来安徽省年降水量呈微弱的增加趋势;年平均气温呈明显的上升趋势,20世纪90年代后期升温趋势尤为明显;（3）空间上,降水量呈南多北少的分布特征,淮河以北降水呈减少趋势,而淮河以南则呈增加趋势;气温的高值中心位于皖南山区和大别山区;（4）El Nino事件使得降水量减少,气温增加,而La Nina事件使得降水量增加,气温降低,并且存在一定程度的滞后性;（5）El Nino事件和La Nina事件分别与安徽省的旱灾和涝灾存在显著的关系,旱涝灾害大多发生在ENSO事件年的当年、次年或前一年,且旱灾在连续性的El Nino事件年发生的概率更大。     

1979—2014年汾河流域干旱时空特征

为全面分析近年来汾河流域的干旱特征,有效应对干旱风险,笔者采用汾河流域35个气象站1979—2014年的逐月降水数据,以标准化降水指数SPI为干旱评测指标,并采用Mann-Kendall检验等统计方法,获取流域在时间和空间尺度上的干旱分布特征。结果表明：36年来,流域年干旱强度和干旱范围呈减小趋势,四季的干旱强度减弱,夏、秋、冬季干旱范围减小;四季中冬季旱情最多且范围最广,夏季区域性干旱最多,秋冬春季发生连旱的可能性最高;多年平均下,干旱主要分布在流域北部,夏季南部干旱也分布较多,春、秋季局地干旱发生频率最高。SPI指数较好地反映了汾河流域近36年干旱的时空变化特征。     

辽宁省旱灾的分布特征及其成因分析

为了研究辽宁省旱灾分布特征及其形成的主要原因,以便采取相应的对策建议。利用辽宁省1949—2009年的基本气象数据和干旱灾情资料,分析了旱灾发生的主要原因、旱灾的区域和季节分布特征。结果表明,从时间分布上看,旱灾发生的时间相对集中,多发生在春夏季,且连续发生。春旱发生的频率最高,夏旱次之,季节连旱发生的频率最低;从空间分布上看,旱灾成片发生,带状分布明显,区域性较强,辽西旱灾发生次数最多,辽南次之,中部平原区最少。降水量季节分布特征是发生干旱的主要原因。     

西藏地区土壤湿度时空变化特征

为了揭示西藏地区土壤湿度季节和区域性变化特征及其与气候要素的相互影响,基于1980—2009 年西藏地区土壤湿度资料以及西藏38 个站点的气温、降水资料,笔者分析了西藏地区土壤湿度的时空分布特征及其与气温、降水的相关关系。结果表明：近30 年来西藏地区年及季节土壤湿度呈现自西北向东南逐渐递增的分布规律,最小值位于阿里地区,最大值在墨脱以南地区,其中秋季土壤湿度最大,其次是夏季,春季最小。年、季土壤湿度均表现为1980s—1990s 减少,随后增加的趋势。年、季土壤湿度在20 世纪90 年代末有显著增加突变点。春季土壤湿度与西藏大部分地区的春、夏降水呈正相关,夏季土壤湿度与西藏沿江一线、东部地区的同期降水呈正相关。