1961-2013年贵州省干燥度变化及其影响因素

基于贵州省气象数据,运用干燥度指数、FAO56 Penman-Monteith 法、ArcGIS空间插值法在分析降水量和蒸发量变化基础上,探究了贵州省1961—2013年干燥度指数变化规律及降水量和蒸发量对其影响。结果发现:53年间贵州省年降水量呈下降趋势,而潜在蒸散量呈增加趋势,这使得全省干燥度指数呈增加趋势;受降水量和潜在蒸散量变化空间格局的影响,贵州省干燥度指数的空间格局为由南向北递增。     

基于标准化降水指数的云南冬春干旱特征分析

冬春干旱是云南的主要自然灾害之一,对云南冬春干旱变化规律的研究,可为减灾防灾提供依据。利用云南120个气象站1960-2010年的月降水量计算11月至翌年4月6个月尺度的标准化降水指数值,分析各站点50 a间不同程度干旱的频率和站次比,采用EOF、REOF、M-K方法分析云南冬春干旱变化特征,结果表明:滇中是云南冬春干旱的主要发生区域,滇西北的冬春干旱频率相对较小;中旱和重旱是云南冬春干旱的主要类型,其影响范围呈缓慢增加的趋势;轻旱和特旱影响范围较小且呈减小的趋势;云南冬春干旱具有一致的特征,滇中是主要的干旱中心,滇东南和滇西北的冬春干旱互为旱涝反向对应的结构;可把云南分为滇中、滇东南、滇西北3个冬春干旱区,滇中和滇西北冬春季有向多雨转变的趋势,尤以滇中多雨趋势较为显著,滇东南冬春季则有向少雨转变的趋势。     

对近50a云南降水量的时空变化特征分析

利用云南省124个国家气象站1961-2010年的月降水量资料,运用倾向率分析和EOF分析方法,研究了云南最近50a来降水量变化的基本特征。通过倾向率变化分析表明:云南冬季降水量倾向率呈东部和北部为正,西南部为负的分布趋势,变化幅度在4个季节中最小;春季大部地区降水量呈增加的趋势,增加的幅度西部地区大于中东部地区;夏季全省大部倾向率均为负;但倾向率数值各地差异较大;秋季云南西北部降水量有增加而东南部降水量减少的趋势。EOF分析表明:第1主分量序列可表征云南年降水量变化趋势,1999和2001年是近50a云南降水量最多年份,2009年是最少的年份。近50a来第1主分量波动下降,表明云南年降水量呈减少趋势;第2特征向量在云南西北部为负,东南部为正,对应的第2主分量也呈波动下降的趋势变化,表明近50a来云南西北部降水增加、东南部降水量减少,这与云南秋季降水量的变化特征相符。     

1961-2012年中国地表干湿状况时空变化特征

选取1961～2012年632个气象站的月值地面气象资料,利用FAO Penman-Monteith 模型,计算出全国各气象站的潜在蒸散量和湿润指数。采用反距离加权插值、Mann-Kendall 检测等方法对全国范围潜在蒸散量和不同时间尺度湿润指数的时空变化特征进行分析探讨。结果表明: 全国年潜在蒸散发主要在600～1400mm之间变化,西北最大但呈显著减小趋势,东北最小但呈显著增大趋势;按照中国气候区划中的干湿指标把中国分为5个干湿区,统计干湿区面积表明极端干旱区面积在显著减小;不同时间尺度的湿润指数的增减变化在空间分布上存在很大差异,但西部地区季尺度和年尺度的湿润指数都表现为上升趋势,这与统计的干旱区和极端干旱区面积在减小的结果相一致。     

新疆潜在蒸散量时空变化及未来变化趋势

准确地评估潜在蒸散量的时空变化趋势对新疆水资源合理利用及气候变化下水文变化研究具有重要意义。采用Penman-Monteith公式以及55个气象站的气象资料计算了新疆1961-2013年潜在蒸散量,运用非参数检验以及GIS的空间分析功能,分析了新疆潜在蒸散量的时间、空间变化特征及变化原因。在此基础上,应用基于分形理论的R/S方法对新疆ET0未来的变化趋势进行了预测研究。结果表明:新疆潜在蒸散量总体呈下降趋势,平均递减率为-10.1mm/(10a)。年潜在蒸散量自1983年发生减少性突变,其空间变化特征为南高北低,东高西低,在东南-西北方向上递减,存在显著的地区差异。风速是影响ET0的主要气象因素。未来一段时间ET0仍然保持与过去相一致的变化趋势。     

中国粮食主产区主要气象因子时空演变特征及其对参考作物蒸散量影响

准确评估粮食主产区气象因子变化特征及对参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET0)的影响,对农田水文循环、区域农业水资源优化配置与高效利用等具有重要意义。利用中国粮食主产区258个气象站点1961―2013年的逐日气象资料,采用Penman-Monteith公式计算ET0,通过M-K趋势检验法、偏相关分析、多元线性回归计算贡献率等方法,分析了1961—2013年中国粮食主产区主要气象因子时空演变及其对ET0变化的贡献特征。结果表明,1961—2013年中国粮食主产区相对湿度、温度、降水在空间上由南至北呈降低趋势,而日照时间和风速则由南至北呈增高趋势;1961—2013年中国粮食主产区全区、温带湿润半湿润地区(I区)、温带干旱半干旱地区(II区)、亚热带湿润地区(III区)及暖温带半湿润地区(IV区)多年平均气温均呈增大趋势,平均风速、相对湿度、降水与日照时间均呈减小趋势;1961—2013年中国粮食主产区年内ET0均呈锯齿状下降,且ET0在四季呈现出夏季春季秋季冬季的特征;多年平均风速、气温、日照时间与ET0在全区及各分区总体均显著正相关(P0.05),而相对湿度与ET0在全区及各分区均极显著负相关(P0.01);1961—2013年中国粮食主产区全区及I~IV区气温、风速、相对湿度对ET0变化均具有较大贡献,其中相对湿度为I区、III区及IV区的主要气象驱动因子,其次为平均气温和风速;而II区ET0变化的主要驱动因子为风速,其平均贡献率WII(风速)为0.37;综上所述,中国粮食主产区主要气象因子变化特征与ET0的响应,均呈现出区域性、季节性差异。     

贵州省干旱时空变化特征及其对气候变化的响应

为了探究在气候变化背景下不同时间尺度的干旱变化特征,基于贵州省19个代表气象站1960—2013年气象资料,采用标准降水蒸散指数(SPEI),分析了贵州省年度、4个季节以及秋收作物生长季的时空分布特征和发生规律及其对气候变化的响应。结果表明,年度、春季、夏季和秋季的干旱情况呈加重趋势且具有长期持续性;除冬旱外,年度和其余季节的干旱站次比扩大,以局域性和全域性干旱为主,干旱强度增强,以轻度和中度干旱为主;春季和夏季是贵州省干旱的高发时段,春季最易旱区集中在黔西北地区,夏季最易旱区分布在黔东北和黔东南地区;整个研究时域内秋收作物生长季的干旱化趋势上升,尤其是在2001年以后中干旱情况明显加重;干旱易发区呈由东向西的转移趋势;影响贵州省干旱的主要气象要素是降水、相对湿度和日照时数,其次是温度。     

湛江甘蔗田水分供需状况与干旱特征分析

甘蔗田水分供需状况及干旱规律是甘蔗抗旱栽培模式选择与灌溉管理的依据。利用湛江市1961—2010年的气象资料,采用作物系数与参考作物蒸发蒸腾量法(Kc-ETref)估算甘蔗需水量,参考作物蒸发蒸腾量用Penman-Monteith方法估算,分析了甘蔗田水分供需状况与干旱特征。结果表明,从多年平均看,年有效降水量满足甘蔗生长对水分的需求,但10、11、12月有效降水量小于甘蔗需水量;播种期、分蘖期、伸长期满足频次高,收获期其次,成熟期最低;春季无干旱频率为4%,重旱频率为72%,1990年后干旱频率有增加的趋势,春季20mm"透雨"最早出现在2月9日,最晚5月17日,中值为3月30日,4月10日"透雨"出现的保证率(累积频率)达到80%;秋季无干旱频率为36%,重旱频率为32%,秋季40mm"透雨"最早出现在9月18日,最晚11月26日,中值为10月22日,80%的年份"透雨"出现在11月12日之前。     

不同时间尺度元谋灌区小粒咖啡需水变异特征

为了元谋灌区的水分高效管理,研究了该区不同时间尺度下小粒咖啡需水规律.根据元谋站点1956—2010年逐日气象观测资料,计算并分析不同时间尺度下小粒咖啡需水量和水分盈亏指数的变化特征,采用偏相关分析探讨各气象因子对小粒咖啡需水量的影响程度,利用MannKendall检验法和滑动t检验法分析小粒咖啡年际需水量、水分盈亏指数及气象因子变异规律.结果表明:元谋灌区小粒咖啡年内需水量呈单峰抛物线形状,3—5月为小粒咖啡生长需水关键阶段,对灌溉依赖程度最大;6—10月则是需水量最低时期,水分亏缺最小.近55 a来小粒咖啡需水量呈波动递减趋势,水分盈亏年总值均为负,即水分亏缺,20世纪80年代起需水量开始显著下降,水分亏缺明显减少.风速和日照时数是影响元谋灌区小粒咖啡需水量的最主要气象因子.     

基于SPI和云模型的海河平原区干旱特征研究

根据海河平原20个气象站1955—2019年逐日降水量计算了年尺度和季尺度的标准化降水指数(SPI),对各尺度不同等级的干旱频率及其时空特征进行分析;以年尺度SPI为样本,采用正态云发生器算法和多步还原逆向云变换算法构建云模型,分析了干旱的随机性和稳定性。结果表明,海河平原区干旱频率主要分布区间为[0.28,0.31],呈现轻旱高频、重旱低频的特点;春旱发生频率最高,冬旱频率最小,夏季地区间及年际间差异最大。年际间SPI云模型的3个特征参数均呈减小趋势,其中熵呈显著减小趋势,且超熵与熵呈显著正相关,即SPI分布的随机性和不均匀性变化趋势一致;空间上各站点超熵和熵则呈极显著负相关,随机性和不均匀性呈相反趋势;云特征的年际差异大于站点间差异,即云模型能够更好地反映区域年际间SPI在空间上的随机性和稳定性。海河平原整体上有趋于干旱的趋势,各站点SPI的随机性显著减小,且变化趋于稳定。     

基于组合模型的辽宁省玉米水分盈亏量时空分布特征研究

根据辽宁省27个气象站1955—2014年逐日气象数据与相关玉米生长资料,对辽宁省不同区域玉米生育期需水量、水分盈亏量的确定方法及其时空分布特征进行深入分析。结果表明,辽宁省玉米生育期需水量以辽西最高(大于380 mm),辽南最低(小于345 mm)。玉米的水分盈亏量从西北至东南依次增加,其中辽西地区亏水现象普遍存在。不同地区年际水分盈亏量均呈逐渐下降趋势,其中辽西、辽北地区下降趋势显著(U_FU_(0.05/2)=1.96),辽中地区下降极其显著(U_F=-2.89U_(0.01/2)=-2.58),下降速率达19.465 mm/10 a。大部分研究站点(55.6%~81.5%),典型年法计算的水分盈亏量要高于虚拟年法。不同水文年,2种方法计算结果一致性由好到差依次为:丰水年、干旱年、特旱年和平水年,且对于大部分研究站点(48%~74%),2种方法计算结果的差异小于30 mm。为了提高计算精度,采用组合模型对辽宁省玉米水分盈亏量进行计算,结果表明随着水文频率的增加(水文年型由丰水年变为特旱年),辽宁省出现水分亏缺的区域逐渐增大,在丰水年,仅辽西的朝阳地区出现水分亏缺,而在特旱年,除辽东的本溪、丹东一带,全省大部分区域均存在不同程度的水分亏缺。     

基于虚拟年和典型年法组合模型的辽宁省玉米水分盈亏量研究

根据辽宁省27个气象站1955-2014年逐日气象数据与相关玉米生长资料,对辽宁省不同区域玉米生育期需水量、水分盈亏量的确定方法及其时空分布特征进行深入分析。结果表明,辽宁省玉米生育期需水量以辽西最高(大于380mm),辽南最低(小于345mm)。玉米的水分盈亏量从西北至东南依次增加,其中辽西地区亏水现象普遍存在。不同地区年际水分盈亏量均呈逐渐下降趋势,其中辽西、辽北地区下降趋势显著(UFU0.05/2=1.96),辽中地区下降极其显著(UF=-2.89U0.01/2=-2.58),下降速率达19.465mm/10a。大部分研究站点(55.6%~81.5%),典型年法计算的水分盈亏量要高于虚拟年法。不同水文年,2种方法计算结果一致性由好到差依次为:湿润年、干旱年、特旱年和平水年,且对于大部分研究站点(48%~74%),2种方法计算结果的差异小于30mm。为了提高计算精度,采用组合模型对辽宁玉米水分盈亏量进行计算,表明随着水文频率的增加(水文年型由湿润变干旱),辽宁省出现水分亏缺的区域逐渐增大,在湿润年,仅辽西的朝阳地区出现水分亏缺,而在特旱年,除辽东的本溪、丹东一带,全省大部分区域均存在不同程度的水分亏缺。     

基于SPI的云南省多尺度干旱时空演变特征识别

【目的】识别云南省多尺度干旱的时空演变特征。【方法】基于云南省36个气象站31 a的气象数据,基于标准化降水指数（SPI）,结合GIS空间分析、非参数Mann-kendall趋势检验,识别云南省多尺度气象干旱时空分布及演变特征。【结果】(1)SPI在年尺度、季节尺度均呈波动变化趋势,除春季SPI略有增长外,夏季、秋季、冬季和年尺度的SPI均表现为减小趋势,秋季SPI变幅最大,冬季变幅最小。(2)年尺度干旱频率分布在32.26%～50.00%之间,主导的干旱等级为轻微干旱和极端干旱,干旱频率高值区主要分布在文山、红河、昆明、楚雄、德宏。(3)春、夏、秋、冬4个季节的干旱频率分别为39.86%、39.83%、38.43%、41.33%,尽管季节间干旱频率差异较小,但不同季节主导性干旱等级差异较大。除春季外,各季节的主导性干旱等级均包含极端干旱。(4)年尺度上,除5个站点干旱呈增强趋势外,其余站点均无显著变化趋势;春季大部分站点干旱演变呈减小趋势,而夏季、秋季、冬季则分别有11、6、2个站点呈显著增强趋势。【结论】云南省年尺度和季节尺度干旱频率分布及演变趋势呈明显的时空分异特征,区域干旱以季...     

耕地利用下挠力河流域水分平衡效应研究

为明确我国核心粮食产区的气候湿润状况,以商品粮生产基地挠力河流域为研究区,基于MODIS遥感数据和常规气象数据,利用区域遥感蒸散模型反演自2000年以来该流域典型时间段的气候水分盈亏状况,揭示该流域耕地利用下的水分平衡效应。结果表明:2000年以来,挠力河流域耕地内部结构变化剧烈,水田急剧扩张,旱地面积持续下降;该流域逐日潜在蒸散量累加值呈现显著的S形曲线特征,且在空间上表现出南部和干流北端偏高的特点;该流域常年处于"负"的气候水分盈亏态势,整体呈现由西向南递减的特点;该流域旱地和水田的气候水分盈亏绝对值逐年下降,水田的气候水分盈亏态势愈加严峻。水分亏缺是挠力河流域气候水分平衡的普遍特征,水田用水问题仍将是挠力河流域乃至三江平原地区农业资源综合利用的焦点。本研究可为区域农业结构调整和农田灌溉措施的制定提供理论支持。     

1961—2020年东北三省干旱时空分布特征

【目的】分析1961—2020年东北三省干旱时空分布格局。【方法】基于1961—2020年东北三省的86个气象站实测数据,计算1961—2020年不同时间尺度的标准化降水蒸散指数（SPEI）,并结合游程理论、Mann-Kendall检验、经验正交函数（EOF）分解等方法对东北三省的干旱时空变化特征进行分析。【结果】年尺度上,SPEI均呈缓慢减小趋势,但整体上高于-2.0,无显著突变点,干旱发生频率为25.5%～37.6%,中旱、重旱、特旱发生的频率自西向东呈“高-低-高”、“中间高两边低”、“逐渐降低”的分布规律;季尺度上,春夏秋季呈下降趋势,冬季呈现上升趋势,这表明冬季东北三省干旱有所减轻,而春夏秋三季的干旱有所加重,干旱在空间上发生的频次为春季>冬季>夏季>秋季;干旱历时越长其干旱烈度越小,代表站点越干旱;年际尺度上EOF分解得到的前4个特征向量和四季尺度分解得到的第一个特征向量的主要空间模态表现为全区一致、南北反向分布特征。【结论】东北三省除春季和冬季外,年和其余两季SPEI都呈现出下降趋势,其中南部干旱有加重趋势,北部呈现湿润趋势。     

Mann-Kendall检验方法在降水趋势分析中的应用研究

采用本溪地区4个气象站1958—2006年间气象资料,应用Mann-Kendall检验方法对降水量的年际变化特征、月际变化特征及趋势进行分析,并进行突变性检验。结果表明:近50 a本溪地区降水量随时间呈上升趋势变化;本溪站和草河口站降水量发生突变,分别是1978年、1986年和1976年。     

柑橘园区红壤水分特征及其对环境气象因子的响应

借助气象自动观测站、土壤水分监测仪等,对柑橘园区2003~2004年内大气总辐射、大气反辐射、大气净辐射、紫外辐射、光合有效辐射、红壤热通量、2 m高度的风速2、m高度的空气温度、2 m高度的空气相对湿度、降水量和日蒸散量等气象环境因子和30 cm土层红壤含水量连续监测分析,发现园区红壤含水量呈现明显的季节性变化,即冬春季高而夏秋季低。红壤水分与气象环境因子中的大气净辐射、紫外辐射、红壤热通量、降水量、2 m高风速和2 m高空气相对温度等达到显著相关。     

Mann-Kendall检验方法在降水趋势分析中的应用研究

采用本溪地区4个气象站1958--2006年间气象资料,应用Mann—Kendall检验方法对降水量的年际变化特征、月际变化特征及趋势进行分析,并进行突变性检验。结果表明：近50a本溪地区降水量随时间呈上升趋势变化;本溪站和草河口站降水量发生突变。分别是1978年、1986年和1976年。     

滇池流域NDVI动态变化特征及其对气候的响应

归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）是反映森林植被变化的重要参数,分析滇池流域NDVI的变化趋势及其影响因素,对准确评估该流域近年来植被覆盖及变化情况,分析气候驱动力因素具有重要意义。采用两种数据集:中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台2000—2015年的全国合成产品;美国国家航空航天局2020—2021年的MOD13A2产品。使用趋势分析法分析滇池流域NDVI的年际和年内变化。在中国气象数据网下载1999—2015年滇池流域降水和平均气温的数据,结合NDVI数据,分别分析NDVI与降水、温度的相关关系。研究结果表明,2000—2015年间滇池流域年际和年内的春季、秋季及冬季NDVI均呈增长趋势,而年内夏季NDVI呈下降趋势。但2020年滇池流域NDVI较小,且在年内呈季节性变化趋势。滇池流域不同区域植被空间分布差异明显,整体上呈现由南向北,由西向东逐渐增大的变化趋势。NDVI较高的地区集中在流域上游,而水体及其周围地区植被覆盖较低,且水体及其周围的NDVI呈减小的趋势。滇池流域的降水量和平均温度均呈波动性变化,且2000—2015年的降水量呈明显的下降趋势。通过相应的偏相关分析发现,降水量和平均气温对NDVI均表现出正相关关系,并且相关性最强的是前期（气象因素相比于NDVI提前一个季度的时间）情况的平均气温和NDVI。总体上,2000—2015年滇池流域的NDVI在时空上呈增长趋势,但2020年滇池流域的NDVI较小;在气候响应方面,3个月前的平均气温变化对NDVI的变化起主要影响作用。      

黄河上游可利用降水量及其变化特点分析

利用1951~2007年黄河上游水文气象站的月降水量和月平均气温资料,采用高桥蒸发量计算公式计算了各站历年逐月蒸发量,以水量平衡关系得到可利用降水量,据此分析了可利用降水量的空间分布和变化特点。结果表明近57年降水量呈减少趋势,气温呈逐步升高趋势;蒸发前期相对偏大,中期偏小,近期持续增强;可利用降水量分布趋势与降水等值线基本一致,但地区差异显著;全年总量不足同期降水量的一半;时间分配不均,以夏季最多,秋季其次,春季较少,冬季最少,其中95%集中在汛期5~10月;年际变化总体呈减少趋势,且有1951~1968年偏多、1969~1985年正常和1986年以来偏少之阶段性特点。