东北农牧交错带旱涝特征对气候变化的响应

[目的]从旱涝灾害角度分析气候变化对东北农牧交错带的影响,对该区的气候变化和旱涝特征进行研究,为充分利用气候资源,合理调配水资源,提高灾害应变能力提供科学依据。[方法]统计1960—2011年东北农牧交错带21个气象台站的逐月气温、降水资料,应用Mann—Kendall气候突变检验法、标准化降水指数(SPI)、样条函数插值法对该带旱涝状况的时空分布进行了分析。[结果](1)东北农牧交错带气候呈现出明显的暖干化趋势,SPI3表明春、夏、秋三季干旱事件增多,21世纪以来,春旱事件较为频繁,冬季降水略微增加;(2)气温突变发生在1988年,突变后,干旱的比例增加了20.7%,涝的比例增加了9.3%,降水处于"正常"的年份则大幅度减少,对该区极为不利;(3)SPI12低值中心由科尔沁沙地向东北延伸到松嫩平原,干旱面积有大幅度增加的趋势,东北农牧交错带中南部旱化较为严重。[结论]东北农牧交错带暖干化的趋势给该区农牧业带来不利影响,受旱地区应及时启动干旱预警紧急方案,开展抗旱工作。     

气候暖干化背景下环渤海地区旱涝时空响应

[目的]在全球变暖背景下,为深入认识环渤海地区区域响应特征,进而制定防灾减灾政策,提高旱涝灾害应变能力。[方法]利用环渤海地区60个气象台站1961—2012年的实测气温、降水资料,采用线性趋势法、Mann—Kendall检验以及空间插值法揭示环渤海地区气候的时空变化特征;应用Z指数旱涝等级标准和区域旱涝指标分析该区域旱涝灾害的时空响应特征。[结果](1)环渤海地区近52a气候总体呈现暖干化趋势,年平均气温显著上升,增温速率为0.25℃/10a,且于1988年前后发生增温突变;年平均气温南高北低,大部分地区呈增温趋势,且南北增温程度差异不大。(2)降水量呈减少趋势,下降速率为10.37mm/10a;降水自东南向西北递减,沿海多于内陆,差异逐渐减小;(3)1988年后,环渤海地区旱涝灾害频率明显增加,其中旱灾显著增加,涝灾略有减少;空间上旱灾比例高于涝灾,且呈现出明显的干旱趋势。[结论]环渤海地区气候对全球气候变化有所响应,尤其是旱涝灾害,表现出一定的区域特征。     

岷江流域降水特征与旱涝灾害趋势分析

基于岷江流域14个气象站点1961—2012年逐月降水资料,采用数理统计方法结合GIS空间分析技术,对流域降水量时空演变特征进行了分析,利用不同尺度的标准化降水指数（SPI）对流域旱涝特征进行了研究。结果表明:（1）近52 a来,岷江流域年平均降水量呈显著减少趋势,减少倾向率为20.18 mm/10 a;流域年均降水量在1993年发生突变,降水量显著减少。（2）该流域降水量由东南向西北呈递减趋势,以松潘—小金—康定为界,该线以西地区年降水量为616～1 000 mm;该界线以东地区年降水量为1 000～1 732 mm。（3）以松潘—小金—康定为界,该界线以西降水量呈增加趋势,增加倾向率为0～27.11 mm/10 a的范围内;该界线以东降水量呈减少趋势,减少倾向率在0～80 mm/10 a的范围内。（4）岷江流域旱涝灾害阶段性变化趋势明显,1961—1967年涝灾频繁,1968—1972年干旱频率高,旱灾严重;1973—1993年涝灾频繁;1994—2012年旱灾程度与频次均呈增加趋势,旱灾严峻。（5）岷江流域旱涝灾害总体以1990年为转折点,1990年以前该区多涝灾,1990年后多旱灾,岷江流域由涝灾向旱灾转化的趋势明显,在未来一段时间应做好防旱抗旱工作。     

川滇地区气候特征与旱涝灾害变化趋势分析

以川滇地区70个气象观测站点1961-2011年的降水、气温资料为基础,采用线性回归、M-K突变检验、反距离加权空间插值、小波变换等方法,分析了川滇地区近51a来气候变化特征和旱涝灾害趋势。结果表明:(1)近51a来川滇地区气温总体上呈增加趋势,气温倾向率为0.21℃/10a,增温趋势系数高达0.71,气温存在极其显著的长期增温趋势。川西高原年平均气温最低,云南省南部地区气温最高,海拔高度是影响该区气温空间差异的重要因素。(2)近51a来川滇地区降水量总体上呈减少趋势,平均递减率为10.76mm/10a。受西南季风与海拔高度的影响,降水量在空间分布上差异极大,川西高原与四川盆地西南周边地区降水量相对较少,四川盆地降水相对丰富,滇西南地区降水量最为充沛。(3)川滇地区气候暖干化趋势明显,分别在1997和1999年发生了增温和降水量减少的突变,旱涝灾害存在10~15a和28a的周期振荡,该区涝灾向旱灾转化的趋势明显。     

宁夏地区气候暖干化与旱涝灾害趋势的关系

依据宁夏地区11个气象站点1961—2012年实测气象数据,利用趋势线法、Z指数法、Mann—Kendall突变检验法及马尔科夫模型对宁夏地区气候变化特征和旱涝趋势进行了分析和预测。结果表明:(1)近52a来宁夏地区气候经历了冷湿—暖湿—暖干的转变,气温呈显著波动上升趋势(0.36℃/10a),远高于西部平均变暖率(0.2℃/10a);降水呈波动下降趋势,下降速率为9.94mm/10a。(2)旱涝灾害发生频次与气温变化具有一定的同步性。20世纪60—80年代中期气温变化不明显,旱涝趋势稳定;80年代中期到2006年气温大幅上升,旱涝灾害同步增加;2006—2012年增温趋势有所减缓,旱涝灾害相应减少。(3)运用马尔可夫模型对未来5a的旱涝状态进行了预测,结果表明,2013—2017年该地区降水处于"正常"的概率较大。在气候暖干化的大背景下,未来宁夏地区旱涝灾害发生频率有可能进一步增加。     

广东省旱涝灾害时空变化特征研究

[目的]研究广东省旱涝灾害时空变化特征,并对广东省1960—2012年旱涝等级进行划分。[方法]应用小波分析、马可尔夫链、Mann—Kendall突变检验、经验正交函数以及克里金空间插值法等方法。[结果](1)在时间上,广东省年降水量呈上升趋势,存在28,13和6a的时间尺度上的震荡周期;(2)广东省旱涝灾害发生频率及未来几年旱涝状态与气温变化有良好的响应关系。(3)在空间上,粤东地区和粤西地区以涝灾为主,而广宁—广州—台山地区一带以旱灾为主。[结论]广东省旱涝灾害与气温变化存在一定的响应关系,气温突变后旱涝灾害增多。     

松辽流域1961-2017年极端降水变化特征

为了在气候变暖的背景下有的放矢地防御流域洪涝灾害,根据1961—2017年松辽流域逐日降水资料,采用百分位数、距平累积、Mann-Kendall、变差系数等方法分析了松辽流域极端降水变化特征。结果表明:松辽流域极端降水阈值呈西北小、南部大的分布;松辽流域极端降水量和降水频率都是由西北向东南升高,极端降水强度呈中南部大、其他地方小的分布,极端降水比率则由西北向东南降低;极端降水指数呈西南部低东北部高的趋势。极端降水主要发生在夏季;20世纪60年代初期开始极端降水指数存在由强转弱的突变,80年代中期以后开始增强,目前处于偏强阶段;1961—2017年及突变前极端降水量及频率呈上升的趋势,极端降水强度和比率则呈下降的趋势,气温突变后极端降水指数都呈下降的趋势,变差系数增大。目前松辽流域处于极端降水偏强阶段,极端降水量大,频率高,强度大,且变差系数增大,不稳定增强,极端降水发生的几率增加,因此应引起高度重视,加强相关研究,提高对极端降水灾害的防范和应对能力。     

关中地区降水特征及其对旱涝灾害的影响

为了减少关中地区降水引发的旱涝灾害带来的损失,基于关中地区各市站30~60a的降水量数据,运用数理统计并结合Mann-Kendall突变检验法对该地区降水量的Z指数进行了分析,就关中地区降水对旱涝灾害的影响做了研究。结果表明:(1)关中地区降水量相对比较丰富,但极差较大,易出现旱涝灾害,旱涝发生的总年份占研究序列的41.33%。其年内旱涝程度的分布与年际基本一致,但各地区分布又不尽相同。(2)关中地区冬春季Z指数朝着干旱化的趋势发展,且春旱更严重;夏秋季旱涝灾害均易发生且频繁,为主要的防灾期。(3)关中地区的旱涝变化交替出现,但总体趋势正在向着偏旱的趋势发展。该研究为关中地区旱涝灾害的防治提供了一定的科学依据。     

贵州省境内长江流域不同水系气候变化特征对比研究

[目的]分析57a来贵州境内长江流域气温与降水变化规律,为贵州喀斯特地区环境演化提供科学支撑,同时也为区域适应和减缓气候变化提供对策。[方法]基于1960—2016年贵州省境内长江流域的12个气象站点的月平均气温和降水数据,运用累计距平、5a滑动平均、Mann-Kendall突变检验和回归分析等方法,对流域气候特征及动态进行了分析。[结果]流域总体上气温呈升高趋势,升温率为0.14℃/10a,降水量波动中有小幅下降趋势,降幅为12.94mm/10a;气温在1997年发生一次突变,突变前后温度变化差异较大,而降水量无明显突变;气温和降水主要受经度、海拔影响而表现东西分布的显著差异;在各水系,气温升温趋势占主导地位,降水量呈M形波动且有小幅下降趋势;相关性分析表明降水量随着气温的升高而减少,尤其乌江水系降水量的变化对气温的敏感性较高。[结论]总体而言,该流域与整个贵州省乃至西南地区气候变化趋势相吻合,朝着暖干化的方向发展,为遏制这一趋势应提高植被覆盖率,改善区域小气候。     

1955-2012年南北疆气温、降水及相对湿度趋势分析

利用新疆境内的12个国家标准气象站1955—2012年温度、降水和相对湿度数据,通过气候趋势分析、气候突变分析及Morlet小波分析等方法,研究近60a来南北疆气候变化特征。结果表明:1)近60a来南北疆的温度总体呈上升趋势,并以北疆增温幅度较南疆明显;不同温度指标的增幅大小排列为:年平均最低温度(Tmin)年平均温度(Tmean)年平均最高温度(Tmax);2)南北疆的年平均温度(Tmean)、年平均最高温度(Tmax)、年平均最低温度(Tmin)均有突变发生。其中,北疆的突变时间均在1987—1989年,南疆的突变时间均在1993—1994;3)南北疆年降水量的变化趋势不如气温变化明显,总体上呈增加趋势,北疆降水量变化相对稳定,而南疆呈增加趋势;南疆的年均降水量在1981年发生突变;而北疆的正反序列曲线均未超过95%置信度线,未出现突变点;4)北疆年均相对湿度总体上呈减少趋势,而南疆总体上呈增加趋势;南北疆相对湿度总体经历了"增加—减少—增加—减少"的变化。从全区来看,进入21世纪南北疆相对湿度均急剧减少;5)Morlet小波分析结果显示,南北疆的气温均存在4a和8a的明显周期,降水量、相对湿度均存在3a,6a和16a左右的周期变化规律。     

海南省东方市60年来降雨量及降雨侵蚀力变化趋势

[目的]分析海南省东方市降雨量、侵蚀性降雨量及降雨侵蚀力在不同时间尺度上的趋势变化及其相关性,为该区生态环境建设、水土流失治理及土壤侵蚀机理研究提供科学支持。[方法]根据该地区1956-2015年60a的逐日降雨量数据资料,采用变异系数、趋势系数和气候趋势率分析不同时间尺度的降雨、侵蚀性降雨和降雨侵蚀力的变化趋势。[结果](1)东方市1956—2015年60a来年均降雨量、年均侵蚀性降雨量、年均降雨侵蚀力分别为982.9±36.9mm,816.1±37.6mm和9 441.7±554.2 MJ·mm/(hm~2·h·a),变异系数分别为29.1%,35.7%,45.5%。(2)60a来降雨量、侵蚀性降雨量及降雨侵蚀力年际变化均呈一定的增加趋势,趋势系数分别为0.129,0.156,0.198。季、月尺度上变化差异较大,但总体变化格局相似,均呈单峰型分布。(3)降雨量、侵蚀性降雨量及降雨侵蚀力两两之间有极强的线性相关性,且乘幂方程较线性回归方程能更好的反映两两之间的关系。[结论]60a来降雨量、侵蚀性降雨量、降雨侵蚀力均呈现较明显的年际增加趋势,且两两之间呈幂函数关系。     

基于日雨量的长武县53年来降雨量及侵蚀力演变趋势分析

用长武县1957—2009年日雨量数据,对该地区侵蚀性降雨量及降雨侵蚀力不同时间尺度变化趋势及其协同性进行系统分析,为该区水土流失治理及生态环境建设提供科学支持。结果表明:(1)长武县53a来多年平均降雨量577.8mm,侵蚀性降雨量340.7mm,降雨侵蚀力1 691.2(MJ.mm)/(hm2.h)。3要素变异系数、集中程度逐渐增大,变异系数分别为22.5%,34.4%,43.2%。分别有76.1%,83.4%和85.8%的量集中于夏、秋两季,53.2%,65.5%,70.1%的量集中于7—9月。(2)53a来年降雨量和年侵蚀性降雨均呈不显著减少趋势,受极端降雨事件发生次数增多的影响,降雨侵蚀力呈不显著增加趋势。季节间的变化格局类似,夏、秋两季均呈不显著的增、减趋势,春、冬两季均呈显著减、增趋势。4月、6月呈显著的减、增趋势。(3)对全年降雨量、侵蚀性降雨量及降雨侵蚀力年际变化的贡献程度,季节尺度上均受夏、秋两季尤其夏季影响较大,月尺度上则以7—9月尤其8月影响较大。影响程度在3要素间逐渐增强。53a来3要素的演变特征既有差异,又有巨大协同性。     

Precipitation and Erosivity in Southern Portugal: Seasonal Variability and Trends (1950–2008)

Southern Portugal experiences the lowest amounts of annual precipitation and the highest level of susceptibility to soil erosion, drought events and desertification phenomena in mainland Portugal. The first goal of this paper was to analyse spatial variability and trends in annual precipitation and erosivity in southern mainland Portugal for the period 1950/1951–2007/2008. The second objective was to evaluate seasonality in relation to precipitation distribution, erosivity and concentration over the same period and to evaluate and detect possible changes in the time trend for precipitation erosivity. In order to achieve these objectives, the annual and seasonal precipitation figures, corresponding to data from 90 rain gauges, were analysed and the Modified Fournier Index and Precipitation Concentration Index calculated for each station. The results obtained revealed distinct behaviour patterns for yearly precipitation, erosivity and concentration trends. Decreases in annual precipitation and erosivity figures accompanied by increases in precipitation concentration were found. Nevertheless, no generalised significant trends have been detected for these variables. In seasonal terms, there was a general trend towards an increase in amount, concentration and precipitation erosivity in autumn and summer, and a significantly reducing in winter. The increase in precipitation erosivity, particularly in the autumn, the most water‐erosive season, suggests a rising in potential soil erosion risk in southern Portugal. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

1960-2014年祁连山南坡及其附近地区降水时空变化特征

祁连山区的生态是国家当前与今后重点保护的对象,该区域是“丝绸之路经济带”重要的水源涵养功能区,降水的多少直接影响生态环境的好坏,所以在新形势下,研究祁连山地区降水的变化具有重要的理论与现实意义。利用1960—2014年祁连山南坡及其附近19个气象站的降水日数与降水强度数据,使用线性趋势法、相关分析法、多项式趋势法、5年滑动平均、Mann-Kendall检验、滑动t检验、ArcGIS方法对其时间变化与空间分布进行了详细研究。多年降水日数与降水强度整体上表现为缓慢波动增长趋势,增长率分别为0.030 d/a与0.009 mm/a;除了冬季降水日数为增加趋势,其余季节均变化不大,夏季降水强度对全年贡献最大;20世纪90年代降水日数的变化趋势为负增长（-0.326 d/a）,降水强度增长最大（0.381 mm/10 a）,年代际变化波动较大。多年平均降水日数与降水量由于受东南季风与地形影响,整体上呈现出由东南向西北递减的趋势,南坡降水明显多于北坡的特点;降水日数与降水强度正负增长站点比例分别为:10∶9与17∶2;四季降水强度正增长所占比例比降水日数正增长所占比例大,除了秋季突变不明显,春、夏、冬均发生了突变;各站点年代际变化的空间分布存在差异。     

淮河流域汛期候尺度降水集中度与集中期的时序变化特征

降水分布的不均匀性特征是水循环研究的热点问题,也是区域旱涝防灾与水资源利用的重要依据。基于淮河流域30个气象测站点1960-2014年汛期（5-8月）的逐日降水数据,采用降水集中度指标、趋势与突变检测以及小波周期方法,分析了淮河流域近55 a来汛期降水集中特性的时序变化特征。结果表明:（1）汛期降水年际间波动频繁,变幅较大,1970s和1990s为汛期雨量偏低时期,而2000s以来是汛期降水量最高的时代。（2）降水集中度波动较大,呈微弱减小趋势,以1960s为最集中,1980s最低,1983年出现一次较为明显的突变过程。多年平均降水集中期出现于7月上旬的38候;集中期以1980s为最偏早,1990s以来都较为偏迟,在1990年为明显的突变过程,此后集中期总体推后。（3）集中度在1960s中期具有2 a左右的周期,在1991-2004年存在3~5 a左右的周期。集中期在1970s后段存在2 a左右短周期,而在1970-1982年存在显著的6~9 a左右稍长周期。集中度与集中期在1975-1985年还具有显著的4~5 a左右正相位共振周期。     

2008-2020年成都地区盛夏降水时空分布特征

为获得成都盛夏降水的时空分布特征,通过2008—2020年中国自动站与CMORPH降水产品融合的逐时降水资料,分析了成都地区盛夏7月、8月降水的时空分布特征。结果表明:(1)成都地区盛夏平均降水量总体呈西高东低的分布趋势。(2)成都盛夏以夜间降水为主,雨带明显向东传递,降水峰值主要出现在3:00—4:00,并且中东部在午后还存在一个次峰值。(3)小时强降水的降水量和降水频次的贡献率在空间上分布基本一致,最大值区均位于大邑和邛崃的交界处,低值区出现在西部高海拔地区和简阳地区。(4)2013年、2018年、2020年小时强降水的次数明显偏多,这是由于副高异常偏西偏北导致。(5)成都西部地区小时强降水的频次明显多于其他地区,但极值却偏小,成都地区极端强降水事件更容易出现在3:00左右。综上,通过对成都盛夏降水的研究,为该地区降水监测、城市防洪和防灾减灾等提供决策依据。     

淮河流域不同量级降雨时空分布特征及其影响因素

采用淮河流域1965—2016年67个气象站点52 a的逐日降水资料,应用Mann-Kendall趋势检验法、反距离权重插值法和Morlet小波分析法,研究了不同量级降雨时空分布特征及其影响因素。结果表明:（1）淮河流域各量级降雨的年降水量均呈增大趋势,其中暴雨的年降水量年际变化波动相对较大。（2）整个淮河流域的降雨以中、大和暴雨为主,且比较集中。（3）淮河流域小雨和中雨的年降水量由南向北的递减较为平均,各级雨量带呈条带状分布,而大雨和暴雨的各级雨量带无条带状分布的规律。此外,不同量级降雨的降水日数和降水量空间分布一致,均具有“由南向北,依次递减”的特点。（4）1965—2016年,太阳黑子出现极值的年份与淮河流域各量级降雨的降水量极值年份并不完全对应。淮河流域暴雨的年降水量和太阳黑子数都在15 a左右尺度上震荡明显,虽然尺度上不能完全对应,但有交叉,说明暴雨的年降水量和太阳黑子数存在相似的振荡周期变化。     

大豆作物降水利用率与生产潜力的研究

结合《国家旱作农业示范区建设项目》的实施,在内蒙古东部区四盟市的七个示范区旗市开展了该项研究工作。历时三年,调查了1978～2001年的降水和粮食产量资料,并进行了相关分析,建立了大豆作物的降水生产潜力模型。     

1960—2019年河南省降水结构时空变化特征

为了研究河南省降水结构变化特征,基于1960—2019年河南省17个气象站点逐日降水数据,运用数理统计、GIS及Mann-Kendall等方法对河南省不同降水历时和降水等级时空变化特征及其变化趋势进行了分析。结果表明:(1)河南省降水发生率随降水历时的增加呈减少趋势,短历时(1～2 d)降水发生率达74.03%,居主导地位。≥5 d降水贡献率最大(26.73%),其次为2 d(26.20%),3 d(18.68%),4 d(14.43%)和1 d(13.96%); 降水发生率随降水等级增加而降低,各等级降水贡献率为23.36%～28.20%,分布较为均衡;(2)降水结构空间差异显著,短历时降水发生率和贡献率呈由南往北逐渐增加趋势,3 d以上历时降水由南向北减少; 小雨发生率和贡献率由东南向西北递增,暴雨发生率和贡献率由东南向西北递减;(3)Mann-Kendall趋势分析表明,各历时降水发生率和贡献率变化趋势基本一致,表现为中短历时(1～3 d)降水上升,长历时降水下降; 各等级降水变化趋势方面,小雨发生率、贡献率呈下降趋势,大雨、暴雨发生率和贡献率呈上升趋势。近60 a来河南省降水结构有向极端强降水转移的态势。     

1960—2017年黄土高原昼夜降水变化特征

为了探究黄土高原气候暖干化背景下的昼夜降水变化规律,利用黄土高原55个气象观测站1960—2017年逐日降水数据,使用线性拟合和空间分析法研究了年际及雨季(5—10月)降水量、降水日数、降水强度及夜雨率等降水指标的变化特征。结果表明:(1)黄土高原历年和雨季的昼夜降水量、降水日数均呈下降趋势,降水强度则呈上升趋势。历年降水量和降水日数下降幅度高于雨季,降水强度上升幅度低于雨季。(2)黄土高原地区雨季昼夜降水指标的空间格局差异明显。雨季降水量和降水强度自东南向西北递减,昼降水日数呈西南和东北偏多、西北偏少,夜降水日数呈西南偏多、西北偏少的空间特征。(3)黄土高原历年及雨季的平均夜降水率分别为50.44%,50.34%。晋豫交界及六盘山以西区域夜雨率高于50%; 陕西西部及中北部、内蒙包头至呼和浩特、祁连山以东等区域夜雨率呈上升趋势,山西中部及东北部、宁夏银川至内蒙鄂托克旗等区域下降趋势明显。综上,黄土高原地区未有明显的夜雨现象。