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。     

基于K指数的阿勒泰地区夏季气象干旱特征

利用阿勒泰地区7个气象站1981-2010年6-8月降水量以及计算得到的蒸发量和K指数,用经验正交函数分解（EOF）和旋转经验正交函数分解（REOF）方法,分析了近30 a阿勒泰地区夏季干旱特征,用最大熵谱和谐波分析方法对阿勒泰3个分区K干旱指数的主要周期进行了分析。结果显示：用K干旱指数为指标,阿勒泰地区中西部干旱发生频率高于偏东地区;全地区可分为3个区域,Ⅰ西南谷地平原,Ⅱ东部丘陵地区,Ⅲ北部山区;各分区夏季干旱总体呈下降趋势。阿勒泰干旱的空间分布除受大尺度天气系统影响外,还受地理位置、地形地势等多种因子影响。各区干旱存在准10 a的长周期和3～5 a短周期振荡,且相对稳定,但其显著周期及其年代变化差异较大。     

河西走廊地区五个典型站干旱指数对比和气候分析

利用1953—2010年河西走廊地区酒泉、高台、张掖、山丹、武威5个气象站点的月平均气温和降水资料计算年、季降水距平百分率、相对湿润指数和帕默尔干旱指数,通过三种干旱指标的对比,分析河西走廊地区典型站点的气候变化情况。发现近58年来河西走廊地区总体的气候变化存在以"气温升高,降水略增"为主要特点的变化趋势,气候演变存在着季节性和地域性差异,且趋势在冬季表现得更为明显。地区间酒泉和高台的旱情相对严重,张掖、山丹和武威旱情较轻。各季节中以秋季旱情相对明显,不利于农业秋季收获。     

河西走廊降水及其干旱特征研究

根据河西走廊20个气象台站1971～2006年降水资料,基于Z指数干旱指标,应用EOF数理统计方法深入探讨4～9月、4月、5～6月3个关键期的干旱特征.研究表明:河西走廊降水普遍减少,但降水变化具有差异性.干旱特征高度一致,中西部对干旱变化响应敏感.3个关键期的旱灾区域分别集中在西部、中东部(尤其是张掖)、东西两端,并...     

辽宁夏季干旱环流特征分析

利用辽宁省54站1963—2015年夏季月平均降水量资料及NCEP/NCAR月平均环流场再分析资料,对辽宁夏季降水变化特征及异常年环流特征进行了分析,结合2014和2015年夏季环流场与异常年环流场的对比分析,揭示辽宁夏季干旱环流特征及造成2014、2015年辽宁夏季干旱的环流场因素。研究发现:东亚地区对流层各层大尺度环流系统相互配合是造成辽宁夏季降水异常的主要原因。2014和2015年辽宁夏季干旱的环流场特征均与辽宁夏季异常干旱年情况类似:西太平洋副热带高压脊线位置偏南,且副高西北侧为负的位势高度距平,不利于副高西伸北进;由于副高偏南,辽宁地区西南水汽输送不充足;副热带西风急流轴位于辽宁以南地区上空,且辽宁以南上空200 h Pa纬向风距平为正,以北为负。这种不同高度层大尺度环流配置是造成2014和2015年辽宁夏季干旱的主要环流原因。     

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。     

不同截取水平下咸阳市干旱特征

根据1959-2005年咸阳市11个测站的降水资料,采用统计分析法,推导出干旱历时的概率分布参数计算公式,取实测序列的均值作为截取水平,对咸阳市11个测站的降水序列进行干旱历时概率分布参数的求解.然后,采用全历时重现期法,对咸阳市干旱历时重现期在两种不同干旱等级(平水年和偏枯年)对应的截取水平进行了精确计算.对于干旱烈度及其重现期,则假定实测序列服从正态分布,且该序列干旱烈度服从Gamma分布,同样,选取两种截取水平,计算咸阳市11个测站降水序列的干旱烈度概率分布参数以及干旱烈度重现期.结果表明:采用偏枯状态对应的截取水平计算的重现期能更好地反映区域干旱发生的内在规律性.     

基于标准化降水指数的邢台地区的干旱特征

干旱是邢台地区的主要气象灾害之一,基于1972～2008年邢台地区17个县（市）气象站的逐月降水资料,采用标准化降水指数,分析了邢台地区的干旱时空分布特征。结果表明：邢台地区干旱的发生程度具有阶段性,70年代春旱比较多,80年代冬旱较多,90年代秋冬旱及春旱较多,2001～2008年秋冬旱较多发。用主成分分析对邢台地区...     

基于作物缺水指数法的渭河流域干旱特征

选取作物缺水指数（CSWI）对渭河流域进行干旱监测,并利用监测数据对模拟结果进行验证,在此基础上分析渭河流域干旱状况。结果表明:① 模拟值和实测值的相关系数达到0.80,在一定程度上验证了模型的有效性。② 渭河流域2006、2007年和2009年均属于轻度干旱,2008年属于中度干旱;3-7月作物缺水指数逐渐减小;8-12月逐渐增大,1-3月又逐渐减小。③ 对于不同植被类型,林地的作物缺水指数最高,草地和农田的作物缺水指数相当,属于轻度干旱。      

中国西北地区夏季降水的气候特征

利用西北地区119个气象站1961-2000年夏季降水资料,分析其空间分布特征和时间变化规律.选择典型多雨与少雨年,对美国NCEP/NCAR高空流、地气系统射出的长波辐射(OLR)场、赤道北太平洋海温(SST)与西北夏季降水的关系进行对比分析.结果表明:西北地区夏季降水具有明显的空间差异,最少的是新疆的吐鲁番气象站,为6.7 mm,最多的是陕西的佛坪气象站,为446.9 mm.多雨年北半球500 hPa极涡明显浅,西太平洋副热带高压强,700 hPa矢量风距平场中国西北地区为辐合区,700 hPa比湿距平中心位于中国西北地区,OLR主要负距平中心在西北地区,SST负距平主要在赤道太平洋东部.少雨年500 hPa极涡深,西太平洋副热带高压很弱,700 hPa矢量风距平场中国西北地区为辐散区,700 hPa比湿距正中心位于孟加拉湾西部,OLR主要正距平中心在西北地区;SST正距平主要在赤道太平洋东部.     

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.     

陕西伏旱气候特征及成因分析

利用陕西省15个气象观测站1961～2006年7～8月地面观测资料和美国环境预测中心/国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料,分析了陕西伏旱天气气候特征和典型伏旱期的大气环流特征.结果表明:陕西伏旱具有气温高,降水少,持续时间长,以及明显的年代际变化特征,其中1960、1970和1990年代是伏旱多发时期.强伏旱年西太平洋副热带高压偏弱,青藏高压发展加强并向东北方向移动,与西风带长波脊或西太平洋副热带高压合并,形成控制我国大部分地区的青藏高压或带状高压,是陕西典型伏旱期大气环流的主要特征;100 hPa南亚高压、300 hPa高压、500 hPa的青藏高压中心位置基本一致,且与对流层上下层的暖中心相对应,是持续性异常伏旱期所具有近似正压结构的典型环流形势.     

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。     

基于降水距平的黄淮平原夏玉米干旱评估指标研究

以降水和产量资料为基础,研究确定了夏玉米干旱评估指标。首先对历史产量序列进行处理,利用三次多项式拟合趋势产量,分离相对气象产量;分析不同生育阶段降水距平和相对气象产量的相关关系,结果表明,玉米出苗~抽雄期降水距平与相对气象产量呈显著的正相关;通过统计分析,建立了它们之间的回归方程,并结合农业干旱划分标准,确定了夏玉米生长季不同等级的农业气象干旱指标,即降水负距平<20%、20%~50%、50%~80%、>80%时,分别出现轻旱、中旱、重旱和严重干旱,产量分别减少<10%、10%~20%、20%~30%、>30%。     

1971—2016年河南省夏玉米生长季极端干旱时空特征

选用地表湿润指数,利用1971—2016年气象数据对河南省夏季极端干旱发生的时空特征进行了分析。结果表明：近46 a来,河南省夏季极端干旱发生频数在年均0.08～2.15月之间,总体上呈现微弱的下降趋势。6月和9月极端干旱发生次数高于7月和8月。1970s发生频数最多,2000s最少,2010s呈现回升的趋势。6月和9月极端干旱发生站次百分比明显高于7月和8月,且6、7月和9月的发生站次百分比在2010s也呈现回升趋势。各年代平均发生频数均以豫南地区最高,近46 a来极端干旱总次数呈现由南向北逐渐递减的分布特征,但6月份发生总次数高值区则主要分布在豫中和豫西地区。全省范围内极端干旱发生存在明显的4~8 a周期变化,2010s极端干旱发生频数和站次百分比均呈回升趋势,应引起夏玉米生产上的关注和重视。     

拔节期高温干旱复合胁迫对夏玉米生长发育的影响

西北地区夏玉米拔节期为高温和干旱易发期,对玉米造成高温和干旱双重胁迫,因此研究夏玉米生长对拔节期高温和干旱双重胁迫的响应对玉米高产稳产具有重要意义。采用盆栽试验结合人工模拟高温胁迫的方法,设置2个温度梯度（常温,T₀;高温,T₁）,各温度设置3个水分梯度（适宜水分,W₀;轻度干旱,W₁;重度干旱,W₂）,共计6个处理。对玉米光合参数、叶绿素含量、株高以及干物质量进行测定与分析。结果表明：拔节期胁迫结束后,与T₀W₀处理相比,T₁W₀、T₁W₁、T₁W₂处理净光合速率分别降低39.78%、40.13%、57.13%,SPAD值分别降低34.99%、37.47%、43.19%;灌浆期中,与T₀W₀处理相比,上述三种处理株高分别降低20.40%、21.51%、35.22%,高温干旱复合胁迫对玉米生育后期造成了严重甚至不可恢复的影响;成熟期结束后,与T₀W₀处理相比,T₁W₂处理地上部分干物质量降低59.60%,百粒重降低10.09%。拔节期高温干旱复合胁迫导致光合速率下降、株高降低、干物质积累量减少、产量下降,然而高温适宜水分处理T₁W₀与高温干旱复合胁迫处理T₁W₂相比,净光合速率和SPAD值显著上升,保持适宜水分（70%~80%FC）可有效防止高温与干旱叠加,有助于缓解高温胁迫对玉米的伤害。     

4种干旱指标在华北地区气象干旱监测中的适用性分析

采用华北地区1961—2016年69个气象站点常规观测资料,通过选取特殊气象代表站点,选用CI、SPEI、SPI及Z指数分别计算了1、3、12个月时间尺度气象干旱,并与气象干旱发生实况进行对比分析。结果表明：（1）CI计算的华北地区不同区域各时间尺度气象干旱发生频率均较实际明显偏高7%~14%,Z指数计算的发生频率均较实际明显偏低6%~12%,SPI计算的部分区域季时间尺度气象干旱发生频率也明显偏低6%左右;（2）根据华北地区9个代表气象站点计算出的4种干旱指标对比干旱发生实况统计数据,结果显示在4个研究分区中,SPEI指数表征的干旱发生状况与实际吻合率最高,分别为57.41%、60.78%、57.06%和66.99%,与实际干旱发生状况吻合程度最低的是Z指数,4个研究分区的吻合率分别为40.85%、34.94%、41.56%和38.24%。研究表明,SPEI表征各种时间尺度气象干旱发生效果最好,Z指数效果最差。因此,选用SPEI能较准确地表征华北地区气象干旱年际变化及突变检测、时间分布、空间分布、干旱发生强度、不同等级干旱分布等特征。     

黄土高原土壤干旱异常阶段特征

为揭示黄土高原严重土壤干旱的时空特征,主要使用EOF,REOF、CEOF和小波分析等方法,研究了该区域近40a(1961～2000年)的土壤干旱变化。结果表明：黄土高原土壤干旱变化以全区一致为主,干旱趋势趋干加重,20世纪90年代干旱加剧最为明显;干旱存在2～4a和7～9a左右的年际振荡．以2～4a为主;干旱最容易在7～10月发展到最重,其间干旱信息由高原中部向西、向东、向北传播;7～10月干旱变化存在3个敏感区,划分了3个次区域,各次区域间干旱强度、频次差异较大。