中国西北地区伏期干旱指数及干旱分析

利用西北4省(区)137个气象站1971-2000年伏期(7～8月)总降水、蒸发资料,定义了干旱指数.分析了西北地区降水和蒸发的空间分布特征,以及定义的干旱指数确定的干旱分布状况,选取6个代表站典型湿润年份和特别干旱年份的干旱指数与Palmer指数的干湿等级进行比较.结果表明:伏期总降水量由西北向东南逐渐增加,最多是最少的66倍,蒸发量最大仅是最小的2～3倍,整个西北地区降水的变率比蒸发的变率大,定义的干旱指数反映了新疆南部、青海大部、甘肃河西走廊中部和甘南伏期干旱严重,干旱频率超过了80%,中旱出现最多,30年中各地适宜和湿润的年份不足1/3.6个代表站典型湿润和干旱年份的干旱指数与降水距平对应较好,湿润年份降水明显偏多,干旱年份降水明显偏少,与Palmer指数的干湿等级对干旱的状况描述接近.其中,干旱指数在对以庆阳为代表的西北地区东部的干旱状况反映更好.     

相对冷暖背景下两次干旱事件的比较——以陕西为例

利用陕西省气象观测站气温和降水资料、干旱灾害记述资料,根据年旱涝等级、降水距平百分率以及CI干旱指数的分布与变化,分析比较了冷期1965—1966年干旱和暖期1994—1995年干旱的范围、程度以及干旱过程演变的异同。结果表明,冷暖背景下均会出现连续的干旱,当暖期与降水减少相遇时,出现的干旱更为严重;处于干旱半干旱区的陕北,干旱过程往往持续时间较长,处于半湿润区和湿润区的关中、陕南,干旱时段内往往会出现多个干旱过程。陕北1994—1995年的干旱天数少于1965—1966年,而关中、陕南1994—1995年的干旱天数多于1965—1966年,同一干旱事件在各地会呈现出不同的特点。     

北方农牧交错带干旱灾害及其对暖干气候的响应

利用1961 ～2012年气象数据资料,采用线性回归、反距离加权空间插值(IDW)对北方农牧交错带气温、降水气候要素的时间演变特征进行了分析,并在此基础上运用Is指数和Modet小波变换等方法研究该区域的干旱状况.结果显示:近52年来,北方农牧交错带气温增温速率为0.32℃/10a,降水量减少速率为7.35mm/10a,气候暖干化趋势明显;气候暖干化导致该区干旱灾害的发生频率增加、强度加剧;干旱灾害主要存在7a和8a的年际变化周期,1989年以前气候偏湿润,1989年以后干旱严重;干旱灾害发生频率最高的是西北段部分,西北段和东北段偏旱与大旱严重,而华北段重旱严峻.     

气候暖干化背景下黄土高原旱涝时空演变特征

选取58个国家气象基准站1960-2010年逐年降水资料,采用Kriging插值、Mann-Kendall检测及Morlet小波分析等方法,对该区降水及旱涝时空特征进行分析。结果表明：黄土高原暖干化趋势明显,气温、降水突变年份分别在1995年、1990年左右。旱涝等级呈上升趋势,尤以半湿润区最为明显。干旱区发生旱、涝频率最高,涝情略微严重,但干旱更易发生,大旱频次高值中心分散分布,洪涝发生频率西部低、中部高。该区旱涝情势存在多尺度的周期变化,25~30 a的振荡最强,推测涝期即将结束,旱期将要开始。研究成果可为黄土高原旱涝灾害防御提供参考。     

河北坝上地区不同降水年型下马铃薯耗水特征

基于2010-2017年连续8年的马铃薯生育期和产量数据、以及生育期内气象和土壤数据，利用作物-土壤水分平衡公式的方法，揭示坝上地区马铃薯在不同降水年型下不同生育阶段的耗水特征。结果表明：研究区马铃薯生育期内降水量在260~449 mm之间，其中25%的试验年份为干旱年份；不同生育阶段的耗水量在25~182 mm之间，其中播种~出苗阶段和薯块形成~薯块膨大阶段在湿润年型下耗水量最大，出苗~薯块形成阶段在干旱年型下耗水最多，薯块膨大~成熟阶段在正常年型下耗水最多；薯块形成~薯块膨大阶段的日耗水量显著高于其他阶段，干旱、正常和湿润年型下该阶段的日耗水量分别为3.6、3.9 mm和4.7 mm。2010-2017年马铃薯产量8 250~24 500 kg·hm^-2，水分利用效率32~135 kg·hm^-2·mm^-1，其中干旱年型下马铃薯水分利用效率最高，显著高于其他年型；另外薯块膨大~成熟阶段耗水量的增加对马铃薯产量具有显著的正效应。坝上地区在马铃薯薯块膨大~成熟阶段增加灌溉并且在其他阶段进行适当的干旱胁迫对提升该地区的马铃薯产量具有重要的意义。     

1961-2012年滦河流域干旱演变分析

采用滦河流域16个气象站1961-2012年的逐月气象要素观测数据,计算了滦河流域的年标准化降水蒸散指数(Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI),并利用线性趋势法、非参数Man-Kendall法和Morlet小波方法分析了流域近50年来干旱的演变趋势和周期变化规律.结果表明:SPEI指数可以很好的描述滦河流域的干湿变化趋势;1961-2012年滦河流域气温上升降水减少,呈暖干化态势;50年来滦河流域的干旱事件随时间变化呈频率增加、强度增强的趋势;干湿变化的主周期是14年.年平均气温及年降水和SPEI指数均呈显著相关,年降水对SPEI的影响更为显著,但气温变化的影响同样不可忽视.     

基于SPEI和时空立方体的中国近40年干旱时空模式挖掘

利用1980—2019年中国612个气象站点逐月降水量和温度数据计算多尺度标准化降水蒸散指数(SPEI),根据中国气温条件划分7大地理分区并结合时空立方体、时空热点分析、时空聚类和时空异常值来探究中国近40年多尺度标准化降水蒸散指数SPEI的时空分布特征。结果表明:(1)通过干旱频率的计算,发现轻度干旱和极端干旱最为严重的地区为内蒙古草原地区,严重干旱和中度干旱在西北荒漠地区最为严重。(2)通过时空立方体展示出中国旱情在时空分布上差距较为显著,西北地区最为严重,其次是西南的西部地区和华北的北部地区;(3)对我国近40年SPEI 12的时空热点进行分析可得我国旱情的时空趋势,其中冷点地区和热点地区各有2个,热点主要分布在华中和东北地区的西部,冷点主要分布在华中的中部地区;4)对多尺度SPEI进行局部异常值分析得到,年尺度的华南西部和华中、华南湿润亚热带地区的中部呈低-低聚类,说明该地全年旱情相对更严重。     

基于标准化降水指数与Z指数的洮河流域干旱趋势分析

采用洮河流域22个站点1951-2010年的逐月降水资料,就标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)与Z指数在流域干旱趋势分析中的应用进行对比研究.结果表明:2种指数在12个月尺度旱情分析方面具有很高的一致性,在单月尺度上,SPI的干旱分析能力较强,对重旱的反映能力优于Z指数.应用SPI指数就洮河流域不同地理—生态区间干旱趋势进行研究,发现冬季是流域干旱的主要分布时段,黄土片区发生干旱的频率和持续的时间均高于青藏片区.1951-2010年,青藏片区总体趋于湿润,黄土片区干旱趋势加重.近30 a,洮河青藏片区西部湿润趋势明显,东南部和下游黄土片区干旱趋势加重.近10 a来,青藏片区东南部旋窝一带干旱范围有所减小,黄土片区中孚一带干旱范围有所扩大.研究结果可为大流域尺度干旱评估提供理论方法借鉴,也可为地方抗旱减灾措施的制定提供数据支撑.     

西北地区秋季干旱指数的变化特征

利用甘肃、宁夏、青海、新疆4省(区)的137个气象站30年的降水、蒸发资料,确定适合西北地区的干旱指数计算方法,分析中国西北地区秋季降水、蒸发、干旱指数的空间分布、时间演变等特征.结果表明:西北地区秋季平均自然降水从东南到西北依次减少,在甘肃西部、青海西北部、新疆南部有一条东西向的少雨带,是干旱最严重的地方.新疆南部、甘肃西部、青海西部重旱频率最高,平均2年一遇;新疆北部、甘肃南部、青海南部、中旱频率为30%左右,平均3年一遇,轻旱频率30%左右,平均3年一遇.表明西北地区的干旱有明显的地域特征,即新疆中南部、甘肃西部、青海西部为干旱区,新疆北部、甘肃中东部、青海东部和南部为半干旱区.     

东疆地区近46年气候变化趋势分析

运用哈密地区具有代表性的3个气象观测站1961-2006年的气温和降水资料,对哈密地区的气候变化作了分析。结果表明:近46年来哈密地区气温和降水都呈上升趋势,特别是上世纪90年代增温十分明显;以上世纪80年代后期为界,哈密地区气候分为冷、暖两个阶段,前为冷期,后为暖期,80年代后期到本世纪初,异常年份增加,表明气候变化越来越显著。     

54年来中国西北地区降水量的变化

利用国家气候中心提供的743个站的逐日降水资料,选取西北5省(区)资料年代长度大于30年的166个站的逐日降水资料.通过计算分析西北地区年和各季节的降水量距平百分率、年降水日数、年降水强度.发现近54年来,我国西北5省(区)总降水量呈下降趋势,距平为正和负值的年份大致相当,年际间振幅较大,降水日数明显减少,降水强度有弱的增强趋势.     

鄂尔多斯盆地降水量分布特征分析

应用鄂尔多斯盆地5个代表站1981-2000降水量资料,对该地区降水分布进行分析,分析结果表明:降水特征由西北向东南递增,降水量年内分配比较集中,连续最大4个月占全年降水量的75%以上,连续最小4个月降水量占全年5%以下,盆地北边最大月降水量趋势基本保持平稳,盆地南边最大月降水量变化趋势与年降水量变化趋势基本吻合。     

1964—2014年青海省三江源地区日降水格局分析

三江源位于青藏高原腹地,是气候变化敏感区,尤其对降水变化十分敏感。利用1964—2014年三江源地区13个气象站的日降水资料,对三江源地区降水量、降水日数、降水间隔期分等级探讨。结果表明：1964—2014年三江源地区年均降水量为467．48 mm ,自2000年起呈现显著增加趋势,降水量以中等强度以上的降水为主,导致年降水量发生变化的主要原因是强降水量的影响;年均降水日数为137．83 d ,以中等强度以下的降水日数为主;每年降水间隔期次数为40．06次,以≤5 d 的间隔期为主,占总间隔次数的83．55％;三江源13个气象站降水量资料显示,久治县降水最稳定,沱沱河最不稳定。同时,以历年降水量与生产力研究为基础,降水是三江源西部地区生产力变化的主要限制因子之一。三江源地区干旱年份与极端弱降水量年份吻合,可初步断定年降水量和降水日数增加,＞5 d 间隔次数减少可减缓三江源地区干旱发生及干旱化程度。     

甘肃河东旱作区不同强度日降水特征

利用1971~2007年甘肃河东旱作区分布较为均匀的13个气象站(兼有农业气象试验观测)共37年的逐日降水量资料,按照Bonsal边缘分布函数方法将日降水量划分为弱、较弱、中等、较强和强5个不同强度等级,从而分析了各强度等级的降水量和降水日数在旱作区的时空分布特征及变化趋势。结果表明:旱作区平均降水日数与降水量的分布不一致,平均年降水日数最多(少)的地方并不对应年降水量最大(小)的地方。各站不同强度等级的降水日数均表现为弱降水日数最多,强降水日数最少。弱降水日数的分布决定了平均总的降水日数的分布;而强降水日数的变化,对降水量的变化起到了决定性的作用。降水量的变化趋势较之降水日数的变化趋势要复杂得多,旱作区中各站降水日数变化趋势的一致性强,而降水量变化的区域性特征却比较明显。较之其它等级的降水,旱作区强降水的年际变化剧烈,各年强降水的日数和降水量都有很大的不确定性变化。     

新疆北部汛期降水的变化特征

基于新疆北部1961-2007年43站逐日降水资料,分析汛期降水的变化特征。结果表明：小雨、中雨和大雨的降水日数和降水强度均呈增加和增强的趋势,大雨日数和强度变化显著,尤其在2000年以后。进一步的研究发现,湿时期（1987-2007年）相对干时期（1961-1986年）,新疆北部汛期的总降水量均是增多的,北疆西北部降水量的增多主要是由于小雨和中雨的增加所致,而天山山区及其北麓,伊犁河谷地区降水量的增多是由大雨增加主导。极端干旱事件呈减少趋势,尤其在近10 a处在低发期,极端湿润事件呈增多趋势。     

青海湖区域云、降水特征及降水效率的研究

根据1995-2004年5～9月青海湖区域刚察、共和、天峻、海晏4站地面观测资料,对该地区主要降水云状和降水特征进行统计分析.结果表明:混合云的降水频率最高,其次是积云,层云较低;降水特征有明显的差异,降水强度、降水次数南部明显小于北部,大降水东北部多于西南部;刚察、天峻混合性降水出现频率最高,共和阵性降水最高,海晏连续性降水最高,各站降水最高频数多出现在8月;降水概率各站之间有明显差异,降水最大值多出现在7月,其次为6,8两月,低云量进入统计后,部分站出现双峰型变化特征.对积云和层状云产生的降水效率估算结果表明,高层云降水效率较高,积雨云降水效率较低,混合云降水效率在两者之间.     

1961-2017年青藏高原东北部雨季降水量变化及其贡献度分析

利用53个气象观测站1961—2017年5—9月逐日降水资料,分析了青藏高原东北部雨季降水量的变化特征,以及不同等级降水变化在降水量增量中的相对贡献。结果表明:1961—2017年青藏高原东北部干旱区雨季降水量呈增加趋势,半干旱区和半湿润区降水量的极端性增强。大部分地区的降水强度普遍增加。进一步分析可知,青藏高原东北部雨季降水量变化主要由降水强度的变化引起,同时中雨等级降水增加贡献大于其他等级降水。半湿润区和半干旱区东部降水极端化趋势明显增强。该结果有助于进一步理解和认识青藏高原东北部生态环境变化的气候效应。     

河西走廊东部汛期降水集中度和集中期特征分析

利用河西走廊东部5个站点1961-2013年4-9月逐日降水资料,通过对降水量集中度(PCD)和集中期(PCP)的计算,分析了河西走廊东部汛期降水空间和时间上非均匀性分布特征.研究发现:汛期降水PCD呈非常微弱的逐年递增趋势,汛期降水PCP则有一个微弱推后趋势;汛期降水PCD和汛期降水PCP在整个周期变化过程中都存在9a左右主周期变化;M-K检验显示,汛期降水PCD在近52 a内有一个显著上升趋势,汛期降水PCP发生一次显著下降突变;由于河西走廊东部降水时空分布的不均匀性,如果候内降水较少,PCD偏大,PCP偏迟,则发生干旱的概率较大;如果候内降水过多,PCD偏大,PCP偏早,则发生洪涝灾害的可能性比较大.     

山西夏季降水与四种东亚夏季风指数的关联

利用山西省1961-2006年夏季降水量资料和四种东亚夏季风指数,采用相关分析和距平分析法,对比分析了山西夏季降水与四种东亚季风指数的关联性。结果表明:山西夏季降水与四种东亚夏季风指数的相关性有好有坏,与郭其蕴GI和王斌WI指数的相关性均比与黄刚HI指数和李建平LI指数表现的好,但夏季降水与GI指数为正相关而与WI指数为负相关,其中高相关区分布在南部和中部;GI和WI指数距平符号对山西夏季降水异常有较好表征意义,尤其在干旱年份,而HI和LI指数几乎没有表征能力;GI和WI高指数年和低指数年降水差异明显,在南部和中部尤为显著,而HI和LI指数差异较小,且空间分布上有正有负。     

陕西省强降水日数变化特征

选取陕西省分布比较均匀的78个站点,1961-2004年日降水资料,通过对强降水数量进行界定,得到强降水日数,采用4次多项式、最大商谱分析、Mann-Kendall方法进行分析。结果表明：陕西强降水日数变率大,易发生旱涝;20世纪90年代末期以后陕西省强降水日数有增加趋势;在信度α=0.1的水平下,80年代末期到90年...