基于降水量距平百分率的内蒙古地区干旱特征

利用1971—2015年内蒙古地区52个气象站逐月降水量观测数据，采用降水量距平百分率(Pa)，从干旱频率和干旱变化趋势率分析了研究区近45 a来干旱时空分布特征。结果表明：从时间变化来看，年降水量呈微弱的下降趋势，并于1998年和2012年发生突变；春季、秋季和冬季降水量变化呈上升趋势，夏季降水量变化呈下降趋势；年尺度干旱主要发生在1999—2011年；季节尺度干旱发生频率为冬旱>春旱>秋旱>夏旱。从空间变化来看，多年平均降水量由东向西呈逐级递减趋势，降水分布地域特征明显，大兴安岭以东地区和巴彦淖尔市西部地区降水变化趋势率较高，呼伦贝尔市西北部、通辽市中南部、赤峰市中部、阿拉善盟西部地区降水变化趋势率较低；发生不同等级干旱的几率为轻旱>特旱>中旱>重旱，各级干旱易发生地区集中在呼伦贝尔市西部、赤峰市中北部、通辽市北部、锡林郭勒盟中西部以及阿拉善盟西部地区。Pa变化趋势率表现为，呼伦贝尔市中东部、巴彦淖尔市西部和阿拉善盟东部呈上升趋势，即干旱程度减轻；兴安盟南部至鄂尔多斯市、阿拉善盟中西部呈下降趋势，即干旱程度加重。     

内蒙古作物生长季降水资源空间分布及月尺度旱情特征分析

研究内蒙古地区生长季内降水资源和旱情分布特征,对于该区合理布局农牧业、充分利用水资源以实现粮牧稳产具有重要的科学意义。文中利用内蒙古自治区46个气象站点1961-2010年逐日气温、降水量数据,分析了内蒙古地区5~9月降水资源时空分布规律,并基于干旱指数(K)从月尺度上研究了旱情分布特征。研究表明:1)内蒙古地区生长季降水资源不足且空间分布不均匀,降水量(平均为255.0mm)自西向东递增。近50年降水有减少的趋势,降水变率为25.3%,与降水量成反比。2)生长季重旱以上的区域面积占自治区面积的37.5%。5月份旱情最严重,基本为"十年十旱"。3)内蒙古地区旱情等级呈经向分布特点,西部地区干旱程度重于东部地区。     

45年来内蒙古兴安盟作物生长季干旱时空特征

基于内蒙古兴安盟8个气象观测站1973~2017年的逐日降水量、气温、日照时数、风速、水汽压等要素,选用国家标准中相对湿润度指数分析了兴安盟近45年生长季干旱时空分布特征。结果表明:近45年来,兴安盟干旱发生频率平均为4. 12n/a,其中轻旱和重旱发生频率较高,其次为中旱,特旱发生频率较低。全盟多年平均干旱频率空间分布差异不大,各地平均干旱频率在3. 36n/a~4. 58n/a。干旱频率气候倾向率为0.19n/10a,增加趋势不显著。历年生长季各月干旱指数分布结果显示,全盟春旱发生范围大、强度强,秋旱次之,夏旱强度总体较小。兴安盟生长季干旱变化经历了4个明显的阶段变化,20世纪70年代到80年代初期,干旱程度逐渐增强; 80年代初期到90年代末期,干旱强度逐渐减弱; 90年代末期到2010年,干旱强度再一次增强;2011年以后,干旱强度有所减弱。M-K突变检测显示,兴安盟生长季干旱指数在1975年、1976年、1978年、1995年、2012年和2017年均存在突变。     

近50 a来青海干旱变化及其对气候变暖的响应

选取青海高原有连续观测资料的27个站月降水量,利用SPI干旱指数方法计算1961-2010年每月的干旱指数。得到发生干旱的年代及各年代的站数,对其空间分布、基本气候特征及干旱对气候变化的响应关系进行统计分析。结果表明：青海各地都有干旱发生,3-5月干旱多发地分布在东-南部,向西北部减少;6-8月在东部的局部地区及玉树东部地区;9-11月在东部和南部地区。近50 a来,干旱范围和干旱强度呈逐年下降趋势,两者有着显著的正相关关系,且春季下降较为明显。青海一般发生的大旱年主要是春旱及春夏连旱。大范围的干旱大多发生在夏季;在没有发生干旱的年份,局地旱情不可避免;气候变暖对青海干旱影响不突出,而降水的增多是青海干旱减少、强度减弱的主要原因。     

甘肃省季节性干旱综合指数的特征

利用甘肃省71个气象站1971-2013年月降水量资料,借助Z指数构建了基于干旱频率、干旱强度的干旱综合指数评价指标,从季节性干旱以及季节性连旱着手分析了不同时间尺度的干旱特征。结果表明:研究区季节性趋旱程度(MK0)和趋旱范围(DR,%)差异显著,其中春季陇东高原为-0.154(100%),重旱为灵台(-0.238*)、宁县(-0.180)、镇原(-0.178);夏季河西走廊为-0.081(73.7%),重旱为马鬃山(-0.271*)、安西(-0.255*)、敦煌(-0.171);秋季陇中高原为-0.017(50.9%),重旱在会宁(-0.186)。季节性干旱综合指数重旱时段显示,春季为1995年(陇东0.481),夏季为1997年(陇南0.405),秋季为1972年(甘南0.366),冬季为1998年(陇东0.586)和2009年(甘南0.449)。两季连旱高值区在白银、会宁、古浪、玛曲、灵台、永登、华池、静宁等地(0.030),其中秋冬连旱最为严重(0.0274);三季连旱高值区为会宁、古浪、静宁、白银、永登等地(0.020),其中夏秋冬连旱最为显著(0.017 5);四季连旱高值区为会宁、古浪、西峰、灵台、泾川等地(0.015),即除了冬春夏秋连旱外,其余季节性连旱程度均比较显著(0.009)。     

基于SPI指数的近50a内蒙古地区干旱特征分析

利用近50a逐月降水资料,以标准化降水指数(SPI)作为干旱指标,详细全面地分析了内蒙古东中西部年际干旱强度、干旱覆盖范围和干旱频率特征及其演变规律.结果表明:近50a来,内蒙古东部和中部总体干旱强度增加但不显著,西部总体干旱强度减弱但不显著.从干旱覆盖范围来看,西部呈略微减少趋势,中部增加但不显著,而东部呈显著增加趋势,且中部和西部以全域性干旱为主,东部以区域性干旱为主.从干旱频率上看,东中西部空间差异性明显.东部轻旱发生频率较高的地区包括海拉尔市东北部、兴安盟、通辽市西部以及赤峰市东部,中旱在大部分地区发生的频率都较高,重旱在海拉尔市局部地区发生的频率较高;中部地区锡林郭勒盟轻旱、中旱和重旱发生的频率都较高;西部大部分地区轻旱发生的频率较高.     

新疆北部地区春夏季干旱的区域性和持续性特征

基于1961-2007年36站的逐日降水资料,分析新疆北部地区春、夏季干旱的区域性和持续性特征。结果表明：新疆北部春、夏季干旱发生较为频繁,尤其在北疆西北部地区,春旱平均3 a一遇,夏旱为4~5 a一遇。季节间的连旱概率较低,不足10%,主要以月际间的连旱为主,其中2个月的持续干旱次数占干旱总次数的20%左右。进一步的分析表明,春夏之交的5~6月,是2个月连续干旱发生次数相对频繁的时期,北疆西北部地区此类连续干旱事件最多。伊犁河谷、北天山地区和北疆北部春旱较夏旱频繁,春旱以北疆北部发生最多;夏旱3个区域发生频次相似,但北天山地区大旱发生频数较高。3个区域的春、夏季干旱程度均呈减弱趋势,春旱在20世纪90年代中后期、夏旱在80年代中后期处在一个较低的发生期。     

中国气象干旱的空间格局特征(1951-2011)

中国是一个农业大国,也是一个旱灾频繁的国家,研究气象干旱可为防范农业旱灾风险提供科学依据。利用1951-2011年中国585个气象站点的日降水数据,计算了不同季度的降水距平百分率,并确定气象干旱等级,编绘了各季节的中旱、重旱、特旱发生频率的空间分布图。结果表明:(1)我国各季气象干旱发生频率空间分布,总体呈现北多南少、西多东少的格局;春季和冬季发生频率较高、夏季发生频率最低,其中春季中旱和特旱的高频区面积占全国比例分别达到了46%和34.2%,冬季尤其是特旱高频区面积占全国比例甚至超过了70%,而夏季仅有中旱存在高频区,且面积较小;(2)华北地区的春季中旱,东部地区(四川除外)的秋季中旱,西南(云南)、华南(广东)、长江中游地区的冬季中旱,需重点防范。     

基于SPI的山西省1972—2012年春夏干旱特征及对玉米产量的影响分析

利用山西省50个气象站1972—2012年春季和夏季降水量资料,基于标准化降水指数SPI,从山西省整体干旱趋势、干旱面积变化趋势、干旱强度变化趋势、干旱持续时间特征和干旱空间变化等方面,研究了山西省近40年的春季夏季干旱特征,同时结合玉米产量资料,揭示了SPI指数表征干旱特征的优势。结果表明,春季SPI呈增大趋势,气候倾向率为0.15·10a^-1,有湿润的倾向,干旱强度和干旱面积均呈下降趋势,1972—1981年山西省春季平均干旱面积为42%,而近10年为26%,表明山西省春季干旱程度有减轻趋向,但区域性或持续性极端干旱事件频发,因此,春季的干旱并未得到有效缓解。夏季SPI呈减少趋势,气候倾向率为-0.14·10a^-1,有干旱的倾向,但干旱强度呈下降趋势,气候倾向率为-0.055·10a^-1;1972—1981年夏季平均干旱面积为11%,而近10年上升到14%,但较少出现区域性或持续性干旱事件。夏季干旱特别是中等以上强度的干旱显著影响玉米产量,而春季干旱对产量影响较小。SPI值与玉米产量的相关系数要高于降水量,表明基于标准化降水指标的干旱分析在农业生产方面更具指导意义。     

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。     

内蒙古地区与全球云水资源分布情况研究

利用ISCCP-D2云资料、内蒙古116个气象站地面降水资料、NCEP同化资料,分析研究了全球云水时空分布特征及内蒙古地区云水时空分布特征、降水分布特征,研究表明:20年年均变化来看,可降水量在波动过程中有增多的趋势;降水量从1984年到1998年有增多的趋势,1998年到2001年有明显的减少趋势;从24年实际降水量空间变化趋势来看,内蒙古东部地区有明显的减少趋势,中西部地区有增多趋势,尤其中部地区乌兰察布市、呼和浩特市、包头市等地区有明显的增多趋势。     

2010年夏季内蒙古干旱高温成因分析

2010年夏季内蒙古降水为1961年以来最少,气温为1961年以来最高,异常的高温少雨使得干旱加重。文中利用数理统计方法,分析造成其原因主要有以下几个方面:850hPa中低纬度偏南气流极弱,不利于南支水汽向北输送;500hPa中高纬度高压脊控制着内蒙古地区,不利于降水而利于高温;在太平洋上,30°N-45°N海表温度偏高,使其上空500hPa太平洋中部大槽偏弱,影响日本海高压的建立和稳定,不利于内蒙古降水;南海夏季风极弱,且8月下旬夏季风北边缘才到达华北,形成整个夏季内蒙古降水少的严重形势。     

基于MCI指标的甘肃省近50年干旱特征分析

基于甘肃省16个气象站1961—2010年改进气象干旱指标(MCI)对甘肃省近50年不同季节的干旱特征进行了统计分析。结果表明:春旱和夏旱发生频率最高,为55.4%和55.0%;秋旱发生频率最低,为41.1%;冬季干旱发生频率为46.3%。全省夏秋季易出现大范围干旱,冬季较少。近50年来,干旱发生范围在全年各季节都有不同程度增加。春季各等级干旱发生天数均较高,且更容易发展成为重旱甚至特旱;夏季和冬季易发生大范围的轻旱和中旱,而严重干旱发生较少;秋季干旱发生日数最少,且干旱强度也最轻。总的来说,甘南地区干旱发生最少,而河西东部、陇中北部和陇南南部发生干旱较多。近50年,研究区干旱平均持续日数、发生干旱站次比以及干旱强度虽有不同程度增加或减少趋势,但变化并不显著。春季干旱强度最强,秋季最弱。干旱强度与无雨日数有显著负相关关系。     

河北省干旱分布特征和变化规律分析

选取河北省有连续观测资料的72个观测站日降水量和日平均气温,利用干旱综合指数方法计算1970-2009年的每日干旱综合指数。应用干旱综合指数（C_i）对河北省干旱过程进行监测与诊断,分析河北省气候干旱的时空变化特征及其成因。结果表明：河北省各地都有干旱发生,中南部为干旱多发区;各地区均是4月和5月干旱发生频率最高,秋季干旱发生的频率也很高;过去40 a中,河北省年干旱日数、生长季干旱日数总体上没有显著增加或减少;从四季来看,春季干旱日数存在明显的减少趋势,夏、秋季有增加的趋势,冬季的变化趋势相对较小。      

山西南部季节性干旱特征及综合防御技术

采用标准化降水指数(SPI)为干旱指标,计算了山西省运城市49年(1958—2007年)各月干旱指数,并在此基础上分析了山西南部地区季节性干旱特征。研究表明,干旱强度与干旱频率在不同年代际表现特征不同。与运城地区49年同期均值相比,进入20世纪90年代后,春旱发生频率、干旱强度分别提高了29.0%、5.1%;夏旱发生频率提高41.9%,干旱强度下降了7.4%;秋旱发生频率下降了23.8%,干旱强度提高了7.7%;冬旱发生频率下降了26.6%,干旱强度下降了37.5%。干旱的季节性特征为春旱和夏旱有加重趋势,秋旱和冬旱有减弱趋势。春旱(3—5月)和伏旱(7—8月)作为可预见性干旱,可采用土壤墒情监测、干旱预警、制定系统性抗旱措施等综合防御技术。对于不可预见类型干旱,可采用建立抗旱水源、储备抗旱机械等策略。     

基于Copula函数的河北省夏大豆干旱风险特征研究

干旱是河北省夏大豆生育期内的主要农业气象灾害之一。选用1991—2020年河北省夏大豆种植区97个气象站的气温、降水、日照时数、风速等资料,以作物水分亏缺距平指数划分干旱等级,基于游程理论提取干旱事件的历时和烈度,采用Copula函数分析干旱事件的同现重现期,以及干旱事件同现重现期与大豆单产之间的关系。结果表明：（1）该区干旱历时、干旱烈度的高值区位于邢台、邯郸,干旱频次的高值区位于石家庄西部、保定西部、廊坊北部,说明高频次的区域不一定是长历时、强烈度干旱过程的分布区域。（2）河北省夏大豆干旱历时以威布尔分布和对数正态分布为主,而干旱烈度以广义极值分布和对数正态分布为主。（3）Frank-Copula函数为河北夏大豆干旱历时和干旱烈度的最优联合分布函数。（4）时长为3旬的干旱事件重现期最小,重旱的高风险区主要分布在廊坊、保定、石家庄中西部、沧州中东部、衡水、邢台、邯郸;时长为11旬的各等级干旱仅邯郸中东部为相对高风险区,其它大部地区为低风险区,即时长为11旬的干旱事件出现的可能性较小。（5）大豆单产与干旱时长、干旱烈度的相关系数75%的站点通过了P<0.05的显著性检验,与重现期的相关系数所有站点均通过了P<0.05的显著性检验,甚至1个站点通过了P<0.001的显著性检验,说明重现期更能反映干旱事件对产量的影响,长历时、高烈度干旱事件的重现期低值区为干旱的高风险区。     

基于MODIS TVDI和模糊数学方法的藏北地区旱情等级遥感监测

为了实现对藏北区域范围内春夏旱情的动态连续监测,基于温度植被干旱指数(TVDI)和模糊数学方法建立了遥感干旱的划分标准,研究时段为1980-2017年。首先利用MODIS产品数据计算TVDI,然后根据气象干旱等级监测结果,采用模糊数学法建立基于MODIS TVDI的干旱等级划分标准,并对监测结果进行精度验证,最后分析了近年来藏北地区旱情的时空变化特征。得到的主要结论:①基于归一化植被指数(NDVI)和增强植被指数(EVI)计算得到的温度植被干旱指数TVDIN和TVDIE,均与20 cm实测土壤水分含量在0.05的水平达到显著相关,TVDIE的决定系数更高;②基于TVDIE将旱情划分为无旱、轻旱、中旱、重旱、特旱5个等级,其中,据此标准获得的藏北地区旱情等级与气象干旱等级监测结果大体一致;③近年来藏北地区旱情整体不太严重,且总体趋缓,其中,2009年最严重,发生中旱及以上旱情的区域面积达24%,年内旱情在6月最严重。就旱情的空间分布特征而言,研究区西南部和中部干旱比较严重,北部和东南部相对较轻。研究成果可为藏北地区干旱监测提供数据支撑,遥感干旱等级的划分方法可为其他地区的干旱研究提供参考。     

中国北方春玉米干旱灾害风险评估

开展农业干旱灾害风险评估是实施干旱灾害风险管理、减轻旱灾损失和影响的必要途径,如何揭示成险因子变化及其相互作用是开展风险评估的关键。本文以中国北方春玉米为研究对象,利用我国北方各地春玉米产量和气象数据,以及地形、土地利用和土壤有效灌溉面积等数据,基于自然灾害风险评估原理,构建北方春玉米干旱灾害危险性指数,在地理信息系统(GIS)平台下结合春玉米种植的暴露度和其他影响抗灾能力因子对中国北方春玉米干旱灾害进行风险评估区划。结果表明,春玉米干旱较高或高风险地区主要位于内蒙古中部、宁夏、甘肃、辽宁西部和新疆部分地区,风险指标值在0.73以上;春玉米干旱较低或低风险地区主要位于黑龙江西南部、吉林中部、辽宁北部、河北南部和陕西中部等地区,风险指标值在0.72以下。该研究有助于深化认识风险评估中成险因子相互作用,研究结果对指导北方春玉米干旱灾害风险管理具有科学意义。     

干旱指标在典型草原的适用性分析

从天气、土壤、植被等角度筛选出5个在内蒙古典型草原区使用较多的干旱指标,按照其计算方法和干旱等级标准,计算了多个站点1981-2010年间生长季(4-9月)旬尺度的干旱情况,依据干旱资料验证各指标的准确性,最终确定指标适用的时空尺度。基于单站点指标的适用性分析结果,对应用较好的指标进一步做区域干旱评价的一致性分析。结果表明:在单站点的春秋季,土壤相对湿度指标最好用,降水距平百分率指标可以作为补充,但该指标在呼盟境内的鄂温克春季不可用;夏季以降水距平百分率和草地旱情指数两个指标对干旱的评价最好,但是由于草地旱情指数计算所需因子较多且复杂,在实际业务应用中应首选降水距平百分率。对降水距平百分率和相对蒸降差指标在典型草原干旱评价的一致性进一步做了分析,发现对干旱的评价存在明显的区域性。通过分区研究,在呼伦贝尔温凉半干旱牧业区降水距平百分率在夏秋季优用于相对蒸降差指标,锡林郭勒温凉半干旱牧业区对春夏季的干旱评价应优先使用降水距平百分率指标。