近63 a安康地区降水与太阳黑子活动的相关性分析

依据安康气象局安康站1953—2015年逐日降水量和太阳黑子逐年相对数,利用Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法,对安康地区近63 a降水变化特征及其与太阳黑子相对数关系进行了分析。结果显示:近63 a安康地区年降水量以及夏季降水整体呈增加趋势,增加量分别为0.99 mm·a~(-1)、1.65 mm·a~(-1),春季、秋季和冬季降水整体呈下降趋势,减少量分别为0.26 mm·a~(-1)、0.35 mm·a~(-1)、0.06 mm·a~(-1),降水集中分布在夏季和秋季。年降水距平极值与太阳黑子相对数峰谷值主要存在0~3 a滞后;近63 a安康地区年降水有显著3 a和28 a的变化周期,与太阳黑子相对数的9 a变化周期存在一定差异。     

1981—2009年新疆小麦和玉米物候期与气候条件变化研究

选取新疆地区1981—2009年17个农业气象观测站的作物(包括春小麦、冬小麦、春玉米和夏玉米)物候资料,利用统计方法分析了作物物候和各生长阶段气候条件的变化趋势。结果表明,春小麦播种、抽穗和成熟期分别提前2.0、3.2和3.3 d·10a~(-1);冬小麦播种期平均推迟1.2 d·10a~(-1),而抽穗和成熟期分别提前4.7 d·10a~(-1)和2.8 d·10a~(-1);春玉米和夏玉米物候期主要呈提前趋势,其中夏玉米播种期平均提前达11.0 d·10a~(-1)。物候的提前或推迟一定程度上导致作物各生长阶段历时发生改变。分析发现新疆地区春小麦营养生长阶段(播种—抽穗)平均缩短1.2 d·10a~(-1),而生殖生长阶段(抽穗—成熟)平均仅缩短0.1 d·10a~(-1)。冬小麦营养生长阶段与生殖生长阶段呈相反的变化趋势,营养生长阶段平均缩短达5.9 d·10a~(-1),而生殖生长阶段却平均延长了1.9 d·10a~(-1),导致整个生育期平均缩短4.0 d·10a~(-1)。春玉米和夏玉米各生长阶段主要呈延长趋势,春玉米营养生长阶段、生殖生长阶段和整个生长阶段分别平均延长0.8 d·10a~(-1)、1.5 d·10a~(-1)和2.3 d·10a~(-1);夏玉米3个生长阶段分别平均延长7.2d·10a~(-1)、1.2 d·10a~(-1)和8.3 d·10a~(-1)。分析研究区1981—2009年不同作物类型各生长阶段气候因子的变化趋势结果表明,大部分研究站点,作物各生长阶段最高温度和最低温度均呈增加趋势,同时其生殖生长阶段的日温差主要呈降低趋势。分析降水变化趋势表明,除春小麦和春玉米生殖生长阶段降水呈增加趋势外,大部分研究站点降水变化趋势不明显。     

晋陕峡谷区气候变化与旱涝灾害响应研究

依据晋陕峡谷区15个气象站点1961-2012年的气温和降水资料,应用趋势分析法、Mann-kendall检验、Z指数法等对该地气候变化和旱涝趋势进行分析.结果表明:1)近52a来,晋陕峡谷区气候暖干化趋势明显,年平均气温呈波动上升趋向(0.278℃/10a),气温空间分布差异明显.2)降水呈现波动递减趋势(12.54mm/10a),降水空间分布呈纬向变化规律.3)气温突变后,涝灾比重迅速下降,“正常”年份和旱灾的比重均有所增加.     

关中平原极端降水时空变化及其与大气环流的关系

基于关中平原13个气象站1957-2019年逐日降水资料,运用一元线性回归、Pearson相关分析和小波相干分析等方法,计算各极端降水指数,分析其时空变化特征,探讨极端降水与大气环流的关系.结果 表明:(1)在时间上,除极端降水强度以0.007 mm·d-1·(10a)-1速率的上升外,其他极端降水指数均呈下降趋势,其...     

基于SPEI的四川省盆地区季节性干旱时空变化特征分析

基于四川省盆地区1961-2012年57个台站逐月气温和降水数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)对盆地区近52 a季节性干旱的时空分布特征及变化趋势进行分析。结论表明,(1)在季节性增暖和少雨趋势协同作用下,盆地农区春夏秋冬四季干旱化加剧,其中秋季增温率达0.154℃·10 a~(-1),且降水以15.22 mm·10 a~(-1)的速率减少,干旱化趋势在四季中最为显著。(2)对比不同等级的干旱,秋季中旱站次的增加趋势最为突出;从1990 s后期开始春夏秋冬四季重旱和特旱站次大体上呈增加趋势,极端干旱灾害影响扩大。(3)四季盆地区域干湿分布特征和变化趋势均存在显著的空间差异,其中盆西平丘区、盆中丘陵区和部分盆南缓丘区是季节性干旱化倾向较为明显、干旱影响面积较大的地区,需要加强防灾减灾措施,以规避干旱事件增多带来的不利影响。     

关中平原太阳黑子活动周期与旱涝灾害的相关性分析

利用关中平原1960-2010年逐月降水资料,通过Z指数确定了该地区的旱涝等级及发生年份,采用频率分析法分析太阳黑子极值年附近的旱涝特征,运用Morlet小波分析技术,对关中平原近51年来降水Z指数与太阳黑子的小波系数变化进行分析。结果表明:(1)关中平原近51年的旱涝发生频率基本相等,在90年代之后旱灾发生频率明显高于涝灾发生频率。(2)太阳黑子数与关中平原旱涝在整个60年代呈现反相关关系;自70年代开始至今,两者基本呈现正相关关系,且旱涝变化较太阳黑子数目的活动存在2年左右的"滞后期"。(3)关中平原在太阳黑子m年附近出现灾害的概率明显高于太阳黑子M年,且太阳黑子m年附近发生重、大旱灾的频率要高于重、大涝灾的频率。(4)太阳黑子与旱涝指数在9-12年周期处存在对应关系,说明太阳黑子变化对关中平原的旱涝有一定影响。     

黄土塬区降水变化条件下冬小麦田土壤水分消耗与补给

通过人工实时降水分配试验,研究了黄土塬区冬小麦田3种降水条件:正常降水(R_(CK))、降水增加1/3(R_(+1/3))和降水减少1/3(R_(-1/3))下,土壤水分变化速率、消耗深度以及水量平衡状态。结果表明:R_(CK)和R_(-1/3)处理0~3.8 m土层土壤储水量以91.85 mm·a~(-1)和109.39 mm·a~(-1)的速度下降,而R_(+1/3)处理土壤储水量在0~3.0 m深度以48.94 mm·a~(-1)的速度减少,而在深层(3.0~3.8 m)土壤水以17.39 mm·a~(-1)的速度增加;降水增加使得土壤水分的补给次数增多,减少了土壤水分的时空变异;当土壤底墒充足且生育期降水量较多时,各降水处理土壤水分的消耗深度较浅,反之,则较深;在休闲期,降水的转化效率与生长季土壤水的消耗率呈现极显著的指数相关。     

北川河流域降水与NDVI变化特征及其对径流的影响

采用Mann-Kendall检验等方法,对1961—2013年青海省西宁市北川河流域的降水、径流、NDVI指数进行趋势与突变点分析,采用小波Morlet函数分析方法,对降水、径流数据进行长时间序列的周期性分析,探究降水与植被对径流的调节作用。结果表明:北川河流域53 a的平均降水以0.729 5 mm·a~(-1)的速度增长,归一化植被指数的斜率以0.005呈不显著增长趋势,径流深以0.490 5 mm·a~(-1)的速度呈下降趋势;降水与径流的周期变化在不同时间尺度范围有差异性,变化周期为5 a的显著周期和41 a的接近显著水平周期;径流量受降水与NDVI的共同影响,其中7—10月的降水与NDVI对径流的影响显著,径流变化受当月和前一月的降水与NDVI变化控制。     

邢台市近61年降水变化特征及其对生态环境的影响

根据邢台市国家气象观测站1954—2014年的逐日降水资料,运用线性倾向分析、Mann-Kendall突变检验、滑动t检验等方法对邢台市的降水气候变化特征进行了分析。结果表明:近61 a来,邢台市月不同等级降水日数随着降水等级的升高而快速下降,月雨日和月雨量的峰值均出现在7月份,平均为18.67 d和150.46 mm;小雨日和小—中雨日分别呈-3.17 d·10a~(-1)和-0.61 d·10a~(-1)的显著性下降,其他等级降水的雨日也都呈不明显的下降趋势,年总雨日呈-4.37 d·10a~(-1)的显著性下降,其中在夏季的下降趋势最明显;年总雨量的气候倾向率为~(-1)8.23 mm·10a~(-1),其中小雨量呈-5.22 mm·10a~(-1)的显著下降;总雨量下降的原因一方面是雨日的减少,另一方面是小雨日和小—中雨日雨量在夏季的显著性减少。检验证明小雨日、小—中雨日的突变时间分别在20世纪70年代中后期和60年代末,总雨日和小雨量的突变时间分别发生在20世纪70年代初和80年代初。     

辽宁省洪涝灾害规律的初步研究

根据辽宁省21个气象站点1958-2008年逐日降水观测数据,采用Z指数方法和区域旱涝等级评定,并运用Morlet小波分析和Kriging空间插值法对辽宁省近51年洪涝灾害的时空分布特征进行经验正交函数(EOF)方法对比分析。研究结果表明:从时间变化方面来看,1958-2008年间的降水变化呈波动式下降趋势,减小趋势为1.96mm/a,年际变幅比较大,且呈周期性变化,主周期约为9年,次周期约为24年和3年;从空间变化方面来看,根据EOF分析,辽宁省降水分布呈现整体一致性、东南-西北对称相反性、中部-两侧对称相反性。主体变化是由辽东南沿海向西北内陆递减;洪涝灾害区主要集中在辽北、辽中、辽西北部分地区的大、中河流的中下游平原。     

基于标准化降水指数的河南省近45年干旱时空特征分析

依据河南省45个气象站近45年逐月降水资料,以标准化降水指数作为干旱指标,详细分析河南省范围内干旱强度、影响范围、发生频率的时空演变规律。结果表明:(1)在过去45 a中河南省干旱具有明显的周期性且近年来有增强的趋势;从干旱发生站次比上来看,年尺度干旱站次比呈阶段性先增后减的变化趋势,且在全省范围内多发全域性、局域性干旱,分别为11、12 a;春季、夏季、秋季三季干旱站次比呈现上升趋势,上升率分别为1%·10a~(-1)、5.5%·10a~(-1)、9.6%·10a~(-1),其中,夏旱多为区域性干旱,春、秋两季多为全域性干旱,分别为13、12 a。(2)全省平均干旱频率为9.83%,秋季干旱频率高于其他三个季节,为17.53%;河南省东部商丘地区、西部三门峡地区是年、季尺度干旱高发地区,年尺度干旱强度与干旱站次比在时间上变化规律一致,都存在2～6 a的周期性。(3)年尺度干旱强度呈现增强趋势,20世纪90年代干旱强度最高,不同季节中干旱强度都表现为增强的趋势,为此河南省未来发生全域性干旱的风险依然很高。     

三种干旱指标在泾惠渠灌区的适用性分析

为了正确评价灌区的干旱状况,利用泾惠渠灌溉试验站1953—2011年的降水资料,分析了降水距平百分率、标准化降水指数SPI、降水Z指数三种干旱指标在灌区的适用性。结果表明,三种指标均能较好地体现降水的年际变化趋势,但SPI对于降水变化的反映比降水Z指数和降水距平百分率更准确。在干旱出现年份的判定方面,三种指标得到的结果一致;在干旱程度的判定上,在发生中旱及以上干旱的1969、1986、1993、2000年,SPI和降水Z指数比降水距平百分率判定准确,在发生重旱的1977、2000年,SPI的判定比Z指数更符合实际。分析泾惠渠灌区SPI变化趋势发现,灌区在1990年后干旱发生次数占研究期内总干旱次数的55.6%,干旱程度也有增加的趋势,采取合理措施抗旱将成为灌区未来发展的关键。     

近54年来晋陕蒙地区降水变化特征

以晋陕蒙地区60个气象站点1960—2013年逐日降水观测资料为基础,分析了晋陕蒙地区近54年来年均降水量和极端降水量的时空变化。研究发现,近54年来,晋陕蒙3个省(区):(1)年均降水量都在波动中呈缓慢的减少趋势,减少趋势均不显著,晋陕蒙三省(区)减少趋势分别为14.014、10.706 mm·10a-1和0.76 mm·10a-1;空间上内蒙古年均降水量呈现出明显的东西差异,由东部400~500 mm向西减少到200 mm以下,山西年均降水量由东南向西北递减,晋东南在500~800 mm,而晋西北在400~500 mm,陕西年均降水量表现为南多北少的特点,陕南地区大于800 mm,陕北下降到400~500 mm。(2)从变化趋势上来看,从东南向西北,降水出现由减少到增多的变化趋势,原来降水多的地区趋于减少,降水少的区域趋于增多,晋陕蒙地区内部降水量差异趋于减小。内蒙古东部减幅为0~1 mm·a-1,而西部增幅为0~1 mm·a-1。山西省南部最大减幅1~3 mm·a-1,而在晋东北减幅在3 mm·a-1以上。陕北和陕南地区减幅较小为0~1 mm·a-1,陕西中部大部分地区减幅较大为1~3 mm·a-1。(3)200 mm和400 mm降水等值线呈明显年代际波动,1970年代和1990年代偏西偏北,1980年代和2000年代偏东偏南。近年来夏季风影响范围缩小,内蒙古降水趋于减少,晋陕南部略有增加。(4)年均极端降水量呈不显著增加趋势,变化幅度大部分在0~1 mm·a-1,此时段内极端降水量未发生突变,极端降水量的增加,使本地区降水处于不稳定状态;极端降水强度方面,山西和陕西的极端降水强度明显大于内蒙古,山西和陕西极端降水强度由南向北依次递减,陕西南部大于50 mm·a-1,而北部降低到30~40 mm·a-1,山西省大部分地区在40~50mm·a-1,只有在北部为30~40 mm·a-1,内蒙古极端降水强度由东向西逐步减少,东部为30~40 mm·a-1,西部在20 mm·a-1以下,极端降水强度的变化趋势内部差异不大;极端降水日数呈弱增长,增长水平不显著,此时段内极端降水日数没有出现剧烈变化。     

基于TVDI的攀西地区干旱时空变化特征研究

利用MODIS地表温度数据（LST）和归一化植被指数（NDVI）构建Ts-NDVI特征空间，通过计算温度植被干旱指数（TVDI）详细分析了攀西地区2001—2020年干旱时空变化规律。结果表明：（1）从时间角度来看，20年间攀西地区TVDI年均值介于0.5481~0.5820，以-0.0001·a^-1速率缓慢减小，且在2001年和2009年出现大范围中旱。季节性干旱特点表现为冬干春旱，各季TVDI均值分别为冬季0.5618、春季0.6058、夏季0.5590、秋季0.5365，表明冬、春两季较夏、秋两季更容易形成干旱。TVDI月均最大值出现在5月份，为0.6089；最小值出现在9月份，为0.5204；每年2—6月以中旱为主；7月起旱情减轻，转为轻旱；10月起旱情逐渐加重。（2）从空间角度来看，攀西地区旱情变化趋势南北差异明显，南部干旱发生的频率和范围大于北部地区，呈现出中部、南部及西南部高，北部、西北部及东北部低的空间分布特征。（3）从典型干旱年份来看，攀西地区2001年、2006年和2011年春旱耕地在空间分布上具有一定的相似性。其中，受中旱的耕地主要分布在攀西北部和中部；而受重旱的耕地主要集中分布在攀西西南部。研究结果表明，2001—2020年攀西地区旱情稍有缓解，不同季节间干旱差异性较大，干旱范围以攀西中部和南部为主。     

壳寡糖对干旱胁迫下信前胡生长及叶片生理特性的影响

以信前胡盆栽幼苗作为研究材料,通过测定信前胡的株高、叶面积、生物量、含水量、根冠比和叶片抗旱相关的生理指标,研究了5、10、15 mg·L^-1和2 mg·L^-1的壳寡糖(Chitooligosaccharide,COS)溶液处理对干旱胁迫下信前胡生长和叶片生理特性的影响。结果表明,不同浓度壳寡糖对干旱胁迫下信前胡生长均有不同程度的促进作用,且随壳寡糖浓度的增加,各生长指标均表现出先增后降的趋势,均有一定的最适浓度。与单纯干旱处理相比,5、10、15 mg·L^-1和20 mg·L^-1壳寡糖处理信前胡的单株叶片数分别提高了32.5%、50.8%、29.3%和6.3%,均达到了显著水平（P<0.05）;10 mg·L^-1和15 mg·L^-1壳寡糖处理信前胡的单株平均叶面积分别提高了27.3%和20.8%,均达到了显著水平（P<0.05）;5、10、15 mg·L^-1壳寡糖处理信前胡的株高分别显著提高了17.4%、31.7%和19.6%。10 mg·L^-1壳寡糖处理信前胡叶片的脯氨酸含量较单纯干旱处理显著提高了11.8%,10 mg·L^-1壳寡糖处理信前胡叶片的H₂O₂含量和MDA含量均较单纯干旱处理显著降低（降幅分别为46.9%和14.4%）。因此,10 mg·L^-1壳寡糖处理可显著缓解信前胡苗期的干旱胁迫（P<0.05）。     

青藏高原草地降水利用效率时空动态及对气候变化的响应

本研究利用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型模拟了2000—2013年青藏高原草地净植被生产力(Net Primary Production，NPP)，结合实测数据、气象数据和土地覆被数据计算了草地降水利用效率（PUE），探究其时空分布特征，以及不同草地类型PUE及其对气候变化的响应。结果表明：青藏高原草地PUE在研究年限内呈现波动增加趋势，增加速率为每年0.0035 g·m^-2·mm^-1，14 a的平均值为0.38 g·m^-2·mm^-1。PUE的空间分布具有明显的异质性，呈现东部高、中西部低的基本格局。PUE分布在0.2～0.4 g·m^-2·mm^-1之间的比例最大，占青藏高原总面积的55.63%，呈减少趋势的区域主要分布在青藏高原的北部和西部，以及东部的边界地区，呈增加趋势的地区集中在研究区的中部和南部。研究年限内PUE的变异系数分布在0.07～0.85之间，变化稳定的区域所占面积最大，为总面积的43.43%，主要分布在唐古拉山脉和横断山脉附近。不同草地类型间PUE均值存在差异，具体表现为：草甸（1.06 g·m^-2·mm^-1）>坡面草地（0.80 g·m^-2·mm^-1）>平原草地（0.30 g·m^-2·mm^-1）>高山与亚高山草甸（0.29 g·m^-2·mm^-1）>荒漠草地（0.23 g·m^-2·mm^-1）>高山与亚高山草地（0.094 g·m^-2·mm^-1）。总体上，青藏高原草地PUE与降水成负相关关系，而与气温呈正相关，PUE的变化对降水响应更加敏感。     

综合干旱指数的构建及其在 泾惠渠灌区的应用

基于标准化降水蒸散发指数(SPEI)、归一化植被指数(NDVI)、标准化土壤含水量指数(SSI)和标准化地下水指数(SGI)4个反映地区农业干旱的指数，利用CRITIC客观赋权法构建了综合干旱指数(CDI)，以泾惠渠灌区为研究区，计算综合干旱指数，并与改进的帕默尔干旱指数（sc-PDSI）进行相关性分析评价其适用性，采用Mann-Kendall检验法分析了泾惠渠灌区2002-2013年农业干旱的发展趋势。结果表明：构建的综合干旱指数(CDI)与自适应帕默尔干旱指数(sc-PDSI)具有强相关性，皮尔逊相关系数为0.73，CDI与sc-PDSI在对旱情监测结果上相关性显著，两者在时间演进上趋势整体相同，说明综合干旱指数(CDI)可以较为准确地反映研究区的干旱情况，在研究区适用性较强。利用综合干旱指数(CDI)对泾惠渠灌区的干旱特性进行了分析，月际间分析发现泾惠渠灌区在4、6月和11月较容易发生干旱，而2月和8月灌区较为湿润，季节间分析发现灌区在2003年发生了严重的春旱，2002年发生了严重的夏旱和秋旱，2009年发生了严重的冬旱。年际间分析发现泾惠渠灌区的CDI值在2002—2013年间大约以0.032·a^-1的速度波动上升，说明研究区干旱有缓解趋势。利用Mann-Kendall突变检验法分析出泾惠渠灌区的旱情在2011年7月发生了显著突变，CDI趋势由降低转为增加，表明研究区在此时间点后呈湿润化趋势。     

四川水稻不同生育阶段的干旱风险评估

水稻是四川最主要的粮食作物,而干旱是制约水稻生产的主要因素,四川省春旱、夏旱和伏旱灾害频发,常导致水稻减产。本研究基于气象资料、水稻灾情史料和生育期资料,选取湿润指数距平率作为水稻干旱指标,构建了四川水稻干旱等级,并利用灾情样本进行了验证。在此基础上,分析了1961-2015年四川水稻不同种植区不同生育阶段的干旱时空变化特征及风险分布状况。结果表明:从时间变化看,近55年来,水稻移栽～孕穗期干旱总站数平均每10年增多0.56个,其中轻旱和重旱平均每10年分别增多0.20个和0.41个,而中旱基本不变;孕穗～开花期干旱总站数平均每10年减少0.49个,其中中旱和重旱平均每10年均减少0.22个,而轻旱基本不变;开花～成熟期干旱总站数平均每10年增多0.54个,其中轻旱和重旱平均每10年分别增多0.23个和0.55个,而中旱基本不变。干旱频率的分布特征为:移栽～孕穗期的干旱频率呈现中部高、西南部和东北部低的特征,高发区主要分布在北部的绵阳-南部的宜宾一线(36%～58.2%);孕穗～开花期的干旱频率由西向东递增,高发区主要分布在盆地北部和东北部(36%～61.9%);开花～成熟期的干旱频率呈由西向东递增的趋势,高发区主要分布在盆地东北部和盆南的局部地区(30%～47.3%)。水稻干旱风险分布为:移栽～孕穗期较高风险区和高风险区主要集中在德阳、资阳和宜宾等地;孕穗～开花期较高风险区和高风险区主要在盆地中部和东北部;开花～成熟期较高风险区和高风险区主要在盆地东北部和盆南的局部地区。     

基于核熵成分分析的综合干旱指数的构建与应用

针对传统单变量干旱指数难以全面表征干旱及部分综合干旱指数难以反映多变量之间的非线性关系等问题，采用标准化降水蒸散发指数（SPEI）、标准化径流指数（SRI）及标准化土壤湿度指数（SSMI）3个单变量指数分别表征气象干旱、水文干旱和农业干旱，利用核熵成分分析法（KECA）构造综合干旱指数（SMDI），采用M-K趋势检验、小波分析及典型历史旱情验证等方法分析干旱的时空变化特征以及干旱指数的适用性。以黑河流域中上游为例，结果表明：研究区全年77.6%的区域表现为干旱不显著加重的趋势；在流域尺度上，干旱存在43 a的长周期，15~23 a的中周期，3~8 a的短周期；20世纪90年代夏、秋两季及21世纪以来春、冬两季干旱发生频率较高，且整体夏旱发生频率最高；1969年春、1997年秋和2009年冬的典型历史旱情验证表明SMDI优于其他3种单变量干旱指数。说明基于KECA构建的SMDI是一种有效的干旱监测指数，在黑河流域中上游干旱监测中有好的适用性。     

塔里木河中游典型绿洲土地利用/覆被及水资源动态变化研究

运用3S技术,并采用最大似然法分别对1989年和2010年渭干河-库车河绿洲两期Landsat-TM影像数据进行分类统计,获得了该区域22年来土地利用/土地覆被变化矢量图和定量统计数据,并利用不同时期该流域地表径流和地下水资源开发利用程度、农业种植结构、城市用水、天然植被用水,分析该区域土地类型变化和水资源的关系。研究结果表明：该地区耕地面积逐年增加,22年来增加耕地面积141 573.4 hm²,平均每年增加6741.59 hm²;天然植被草地面积急剧减少,平均每年减少7 682.38 hm²,城市用水由0.41亿m³增加至4.26亿m³,加之机电井数量骤增导致地下水位下降了2.34 m;导致地下水位下降,水质矿化度增高,天然植被大量减少,流域下游生态问题极其脆弱。