基于农业旱涝指标的湖北省棉花生育期内旱涝急转特征分析

【目的】揭示湖北省棉花不同生育期内旱涝急转事件的时空演变规律,为减灾保产提供依据。【方法】基于日尺度标准化前期降水蒸散指数SAPEI(Standardized Antecedent Precipitation Evapotranspiration Index)对农业旱涝急转事件进行日尺度判定,并利用湖北省26个气象站的逐日气象资料对湖北省1961―2019年内棉花不同生育期的旱涝急转事件进行时空规律分析。【结果】SAPEI适用于反映湖北省棉田的水分状况并可用于研究旱涝急转规律。在棉花全生育期内,旱转涝累计强度约为涝转旱累计强度的5倍。花铃期内棉花遭受旱涝急转的次数最多且单次平均强度最大;蕾期旱涝急转次数少但每次强度较大;吐絮期旱涝急转强度低但次数偏多。湖北棉花旱涝急转灾害主要集中在鄂西北和洪湖地区,旱转涝和涝转旱均频发。此外,湖北省内棉田旱涝急转事件在不同年代的差异较大,其中20世纪70年代旱涝急转强度最大,但自20世纪90年代以来,旱涝急转有发生范围变广、强度增加的趋势。【结论】湖北省内棉花旱涝急转灾害以旱转涝形式为主,主要发生在花铃期,具有频率高、强度大的特征,因此有必要重点关注花铃期内棉田发生旱转涝的风险,尤其是鄂西北和洪湖地区等地区。     

贵阳烟草生长期内旱涝急转特征分析

【目的】探究贵阳市烟草生长期内旱涝急转特征,为防旱抗涝提供依据。【方法】利用贵阳市1951—2017年烟草生长期内逐日降水资料,以及贵州省灌溉试验中心站修文灌溉试验基地土壤墒情数据,通过定义连续无有效降水时间与涝期累计有效降水量,全面分析了贵阳市烟草生长期旱涝急转特征。【结果】在烟草生长期内,完全有可能发生2次以上旱涝急转,但强度较低。在烟草伸根期,不发生旱涝急转;在烟草旺长期,以低强度的旱涝急转为主,旱涝急转强度和频率都有增加趋势;在烟草成熟期,旱涝急转强度波动较大,旱涝急转强度和频率都有增加趋势。【结论】采用土壤墒情数据验证,基于连续无有效降水时间和涝期累计有效降水量能准确描述烟草生育期内旱涝急转演变规律。     

湖北省降雨和洪涝特征时空变化规律分析

为揭示降水变化波动与区域旱涝灾害特性间的关系,采用降水集中指数(PCI)、降水异常指数(RAI)、标准化降水指数(SPI)、降水集中度(PCD)、降水集中期(PCP)和夏季长周期旱涝急转指数(LDFAI)等表征降水特性和旱涝急转特征的多个指标对湖北省区域内旱涝急转特性和降水时空变化特征进行了研究,并对其旱涝发生规律和年代际变化进行了系统探讨.研究结果表明:区域降水具有季节性,主要表现为PCI值一般介于11~19,个别年份大于20,RAI值高低值分别发生在7月份和12月份左右;受气候变化等因素影响,省内和不同分区内近年SPI呈现波动和上升趋势,旱涝灾害发生具有持续性;全省及各区PCI,PCD值偏大,PCP值越大即雨季出现越早,则越容易发生洪涝灾害,指示洪涝灾害风险不断增加,尤其鄂西南最为突出;全省年代际变化特征明显,全省按旱涝急转频率及强度各年代际结果依次为1960s,2010s,1970s,2000s,1990s,1980s, 同时与夏季降水百分率结果表现一致.文中所得的研究成果对了解区域旱涝灾害变化特性和防治自然灾害具有重要的理论借鉴和实践参考意义.     

武汉市水资源旱涝变化及其急转情况历史演变分析研究

本研究通过历史实测气象数据,结合水文统计方法、逐日干旱计算方法以及游程理论,对武汉市干旱洪涝事件进行提取,并重点分析武汉市历史气候演变以及旱涝急转变化情况.结果表明武汉市历史降水呈现整体上升、蒸发呈现下降趋势,枯水期存在蒸发大于降水的情况,湖泊水位在枯水期具有下降可能.且夏季的旱涝急转以及秋冬季节的涝旱急转均存在导致湖...     

基于SPI的黄河流域干旱时空特征分析

利用黄河流域65个站点,近60a(1958—2012年)的日降水资料,采用标准化降水指数(SPI)对黄河流域的干旱时空特征做了初步分析,并对流域降水变点(1979年)前后的特旱时空分布特征进行了对比研究。结果表明:随着时间尺度的增加,SPI指数随机性减弱,持续性加强。黄河流域干旱的发生发展缓慢、持续时间久、影响范围广;9月SPI检测特旱发生概率比较高的地区主要集中在黄河流域西部,12月SPI检测特旱发生概率比较高的地区集中在黄土高原地区;黄河流域降水变点前,特旱发生概率较高的地区集中在流域南部,降水变点后,特旱发生概率较高的地区集中在流域西部、中部与东北部。变化环境下,黄土高原和黄河下游特旱事件的频率变大。     

珠江流域旱涝时空演变规律分析

根据1959-2009年珠江流域44个测站逐月降水量资料,用Z指数确定单站旱涝等级。结果表明:干旱高发区春季以兴义、望谟和灵山、玉林地区,夏季以靖西和佛冈为主要发生区域,秋季在南雄区域频率较高,冬季集中在龙州、南宁和南雄。洪涝高发区位于流域东部的盘县、兴义和西部的广宁、南雄;夏季集中在望谟附近;秋季分布较不均匀,高频率区域分布在深圳、南雄、梧州和沽益等地;冬季以连县为高频发生区。通过对降水资料的EOF分析发现,流域春、夏、秋、冬4季的旱涝变化主要呈现为整体一致性的旱或涝分布,此外也存在着东旱西涝、东涝西旱2种分布类型。说明珠江流域旱涝分布除了受大尺度的天气系统控制外,还受到局地地形等因子共同影响。     

近60年叶尔羌河流域干旱演变特征分析

旱涝灾害是制约叶尔羌河流域经济发展的重要因素,为预测研究区旱涝灾害变化趋势,本文选取1951—2015年叶尔羌河流域4个气象站的逐月降水量数据,利用标准化降水指数和小波分析方法,分析近60年来研究区旱涝演变特征.结果表明:该区旱涝事件发生频率高,不同时间尺度旱涝事件发生的平均频率为42.6%;在年代际尺度上,20世纪70年代干旱事件发生的频率最高,为25.2%;其次是2001—2015年,频率为22.7%,90年代洪涝事件发生的频率最高,为31%;研究区旱涝变化有4个特征时间尺度,分别为4年、10年、25年和31年,预测未来几年降水仍然偏多.     

分枝期旱涝急转对大豆生长发育的影响

为揭示大豆旱涝急转条件下先期旱胁迫与后期涝胁迫的交互作用对其生长发育和产量造成的影响,开展了不同程度单一受涝和不同程度旱涝急转的对比试验.分析了不同处理下大豆株高、叶绿素含量的变化规律及产量减产规律,量化了旱涝相互作用间的效应,初步揭示了旱涝急转下的大豆减产规律.结果表明:旱涝急转对于大豆正常生长发育的胁迫作用和最终导致的减产要明显小于单涝组;前期轻度干旱对于后期涝胁迫对大豆正常生长造成的抑制有不同程度的缓解、补偿效应,且在一定受旱程度范围内基本呈现前期受旱时间越长,其后期补偿效应越大的规律;旱涝急转组相比单涝组产量有明显增加的原因,是因为前期适宜的轻度干旱对于大豆百粒重补偿了4.79％～20.00％、平均单株荚数补偿了4.28％～46.63％、单株实荚数补偿了9.72％～73.04％,同时结合株高和叶绿素含量的变化规律,说明短期轻旱增强了大豆对于外界水土环境的耐受性,缓解了后期涝渍对大豆生长发育造成的生理胁迫.研究成果可为探究旱涝急转致灾机理,制定合理的面向旱涝急转的减灾、防灾措施提供技术支撑.     

气温突变下内蒙古大兴安岭林区旱涝演变

【目的】探明内蒙古大兴安岭林区气候变化趋势及旱涝演变特征。【方法】基于内蒙古大兴安岭林区11个气象站1971—2015年年平均气温和月降水连续观测数据,利用一元线性回归、Mann-Kendall法以及标准化降水指数(SPI)方法进行了研究。【结果】(1)内蒙古大兴安岭林区年降水量在近1971—2015年来整体呈波动上升趋势,年际变化倾斜率为8.86 mm/10 a,但未通过显著性检验;年平均气温也呈上升趋势,并且通过0.001的显著性水平检验,年际变化率为0.4℃/10 a;(2)林区年平均气温在1987年发生增温突变,气温突变以后年降水量倾向率明显减小;(3)1971—2015年来林区旱涝频繁发生,20世纪70年代与21世纪00年代SPI12多小于0,这2个时期干旱发生较为频繁,而20世纪80年代至90年代以及21世纪10年代降水较多,这2个时期相对湿润,旱灾发生频率较低。【结论】1987年增温突变以后,林区旱涝事件发生更加频繁,并呈向极端干旱和极端湿润的方向发展;年时间尺度的SPI反映林区降水变化情况比较理想。     

基于SPI指数和CI指数的东北地区降水集中度与旱涝关系研究

研究以东北地区43个气象站1976-2015年逐日降水量数据为基础,采用降水集中度指数CI描述降水集中程度,标准化降水量指数(SPI)描述旱涝状况,以分析全年以及不同季节的降水集中度与旱涝关系为目标开展研究。结果表明:①东北地区年降水集中度高于各个季节的降水集中度,四季中冬季降水集中度最低;②在丘陵山地地区年CI指数与年尺度SPI正相关关系显著,降水多的年份降水分布也更为集中,更容易造成洪涝灾害;③不同季节之间,春、秋季有超过半数的站点的降水集中度与SPI正相关关系显著,春季在降水少的年份由于降水分布均匀,无效降水多,加剧了干旱。研究结果对于深入理解东北地区不同季节降水分布特征及对旱涝事件影响具有重要意义。     

青海省东部地区旱涝事件变化规律分析

基于青海省东部地区12个气象站点的降水资料,通过对表征极端降水事件指数进行趋势分析、突变检验和空间分析以及海表温度距平指数(SSTA)与干燥度和极端降水指数的相关性系数,研究了旱涝事件的变化规律及ENSO事件对旱涝事件的影响.结果表明,研究区极端降水事件的空间分布呈现明显的地域差异,即北部地区易出现洪涝现象,南部地区易出现干旱现象;20世纪80年代以后,研究区的干旱和洪涝事件均趋于增多,旱涝事件趋于频发;干燥度、大于95％分位降水量、大于25 mm降水量均和滞后2个月的SSTA有良好的相关关系,ENSO事件对研究区旱涝的影响由南向北呈现“大-小-大”的趋势,Nino3区的海温对研究区洪涝事件的发生影响较大.     

旱涝急转对水稻产量及其性状的影响

为了探究旱涝急转对水稻产量的影响,以"Ⅱ优898"为试材,采用正交试验研究了水稻分蘖期、拔节孕穗期和抽穗扬花期遭遇旱涝急转后的产量及性状规律和跨分蘖-拔节期旱涝急转与单一水分胁迫对作物产量影响的比较。结果表明:(1)单穴穗数主要受分蘖期旱涝急转影响,平均减少1.4穗;每穗粒数受到拔节期旱涝急转影响最大,平均降幅达34.2%;千粒重和成熟粒率主要受控于拔节孕穗和抽穗期的旱涝急转;3个生育期遭遇胁迫产量降幅均达到30%,减产顺序为拔节孕穗期分蘖期抽穗扬花期。(2)不同生育期遭遇旱涝急转时,产量及其性状主要受控因素和胁迫类型呈现更替变化规律。(3)旱涝急转条件下水稻产量及性状多高于某单一水分胁迫,验证了旱、涝补偿效应的存在。     

淮河上游冬小麦生长关键期旱涝灾害阈值研究

利用淮河上游地区1961-2015年13个气象站逐日降水数据,计算冬小麦生长关键期(2、3、4月)1个月尺度及3个月尺度SPI值,结合冬小麦产量数据,确定生长关键期对产量灾损率影响的具体时段,在此基础上分析了降水量变化及旱涝灾害空间分布,建立了SPI值与产量灾损率之间的定量关系。结果表明,(1)生长关键期(SPI3)和4月(SPI1_4)SPI值均与产量灾损率相关性程度高,分别通过0.01和0.05显著性水平检验;2个时段降水量变化整体呈减少趋势,且旱涝灾害空间分布存在一定的差异;(2)当SPI3值和SPI1_4值分别为-2.23和-1.82时,达到决定发生旱灾时产量灾损的阈值;(3)SPI3值和SPI1_4值与产量灾损率相关系数分别为0.94和0.82,在典型涝灾年,SPI值与产量灾损率具有线性关系。     

1960―2018年吉安地区干旱特征分析与短期预测

【目的】深入探索吉安地区干旱的时空分布特征、演变趋势以及未来干旱状况。【方法】基于吉安地区13个区县气象站点1960―2018年降水量的不同时间尺度SPI值,利用反距离权重法对干旱频率进行空间插值,分析了年、四季干旱的空间分布特征;采用线性回归法、Mann-Kendall趋势检验法、干旱站次比和游程理论分析了干旱变化趋势、发生时序特征、影响范围和严重程度;通过加权Markov模型对降水量状态进行了预测。【结果】吉安地区年尺度干旱的频率和高频范围从轻旱到特旱逐渐减小;秋旱和冬旱较为严重,发生频率均在30%左右,夏旱地区分布差异大;多地春旱有加重倾向,夏旱呈减弱趋势;全流域干旱事件容易集中在短时间内发生,干旱范围以20 a为周期缩小明显,严重程度也有所减弱;最后,预测2019年和2020年偏枯的区县为6个和8个。【结论】吉安地区应重点做好秋冬季节的防旱工作,并且关注可能发生在21世纪20年代初期的大范围干旱事件。     

干旱指数在杭州市历年旱涝特征分析中的应用

为了加强杭州市的旱涝灾害监测和评估,利用5个气象站近50年的月降水资料,比较分析了Z指数和SPI计算结果的一致性与差异。采用频率分析、趋势变化特征分析和多尺度SPI分析等方法,研究了杭州市各站及各季旱涝的变化特征。研究表明：Z指数和SPI在计算杭州市旱涝情况结果基本一致;杭州市的干旱情况自西向东逐渐加重,洪涝反之;夏季与秋季易引起梅汛、台风洪涝与夏秋干旱交替出现。本文首次使用多时间尺度SPI计算杭州市的旱涝情况,为今后杭州市旱涝预测提供了一定的参考价值。     

基于集对分析的华北地区气温、降水组合空间分布规律研究

区域气温、降水的空间组合分布特征对农业生产和资源利用具有重要影响。基于1960-2019年华北地区40个气象站逐日降水量和平均气温数据,采用标准化降水量指数(SPI)确定不同降水年型(涝年、正常、旱年),采用积温距平确定不同温度年型(高温、平温、低温),利用集对分析法分析华北地区60年间的气温、降水组合空间分布规律。结果显示:研究区高温年较多的站点低温年发生频次也较高,总体而言在中部地区高温年发生频次较低;涝年发生频次在研究区北部和东部地区较高,不同站点之间差异较高温年和低温年小,但同样空间分布无明显规律;温度和降水的联系度在空间上具有明显的由西南部地区向北部和沿海地区降低的趋势,产生的主要原因是北部和沿海地区高温干旱和低温洪涝这两种对立特征年型发生频率较高。研究结果对于了解研究区水热分布状况,指导防灾减灾、农业规划布局等具有一定的意义。     

分蘖期和幼穗分化期旱涝急转对超级杂交早稻产量和品质的影响

为了探明"旱涝急转"对水稻稻米品质和产量形成的影响,以超级杂交早稻品种(淦鑫203)为材料,采用桶栽方式,分别于分蘖期和幼穗分化初期设置"不旱不涝"(CK)、"干旱不涝"(F1,T1)、"不旱淹涝"(F2,T2)及"旱涝急转"(F3,T3)等处理,分析了稻米品质和产量指标。结果表明,分蘖期"旱涝急转"对稻米品质影响总体较小,仅稻米垩白度较CK下降较为明显,其余稻米品质指标与CK间差异不显著;与CK相比,幼穗分化期"旱涝急转"则显著降低整精米率、粒长和胶稠度,降幅分别达20.05%、9.70%、29.35%,各处理间直链淀粉质量分数无显著差异;"旱涝急转"处理垩白粒率和垩白度较CK分别增加5.64%和20.39%,而稻米外观品质、加工品质和蒸煮品质均不同程度下降;分蘖期和幼穗分化期不同水分胁迫下超级杂交早稻单株产量均不同程度下降,其中分蘖期和幼穗分化期"旱涝急转"处理较CK单株产量分别下降30.27%和43.37%,分蘖期处理主要为每穗总粒数和单株有效穗数下降,幼穗分化期处理主要为每穗总粒数和结实率下降。总体上,幼穗分化期"旱涝急转"较分蘖期"旱涝急转"对稻米加工品质、外观品质、蒸煮品质及产量形成的不利影响更大。     

关于水稻灌区旱涝急转定义的探讨

针对现有旱涝急转定义难以描述灌区(特别是水稻灌区)旱涝急转实际情况的问题,综合考虑旱涝急转的气象过程、土壤水动力学过程和作物需水过程,给出了一种新的旱涝急转定义,该定义具备灌区旱涝急转形成的三大要素特征。以安徽省五道沟地区为研究对象,采用Hydrus模型模拟了水稻灌区的土壤水分过程与内涝积水过程,筛选出该地区水稻不同生育阶段发生的旱涝急转事件,并分析了其具体发生过程。不同旱涝急转定义的对比表明了本文给出的旱涝急转定义所筛选结果的准确性和合理性,可用于旱涝急转灾害频发地区的研究。     

东北三省地区生长季旱涝对春玉米产量的影响

评估生长季旱涝对作物产量的影响有助于农民采取措施增产保收。本研究基于1988—2017年气象站点数据和灾情、产量等统计数据,以中国东北三省为研究区,通过对比多时间尺度指标——标准化降水指数（SPI）和标准化降水蒸散指数（SPEI）与旱涝受灾率的关系,选择优势指数表征东北春玉米生长季干湿状况,基于HP滤波构建相对气象产量,利用距离相关分析方法选取合理时间尺度和关键月份的指数,分析这些指数与春玉米相对气象产量的关系以及不同生育阶段水分条件与产量之间的关系。结果表明：（1）SPI、SPEI均能表征东北地区农作物受旱和受涝状况,整体上SPEI在表征东北地区旱涝时更具优越性,尤其在辽宁省,因旱受灾率与SPI和SPEI相关系数差距明显,因涝受灾率与SPEI相关系数最大值为0.54,与SPI相关性不显著。（2）辽宁省SPEI₃-8与相对气象产量的距离相关系数最大,吉林省和黑龙江省SPEI₆-8与相对气象产量的距离相关系数最大;各省对应的SPEI与相对气象产量呈向下的抛物线趋势,其中辽宁省春玉米产量受干旱和雨涝的共同影响,吉林、黑龙江两省主要受干旱灾害的影响。（3）辽宁省春玉米在拔节—抽穗期主要受干旱影响,生长季后期受洪涝灾害影响较前期加重;当SPEI为1.0左右时,吉林省春玉米在出苗—拔节、拔节—抽穗期可达到最高产,抽穗—乳熟期受干旱影响严重;黑龙江关键生育期主要受旱灾影响,在出苗—拔节、拔节—抽穗期正常偏湿年份可达到最高产量,但中度及以上雨涝仍会导致玉米减产,抽穗—乳熟期在轻度湿润时可高产,重度湿润时会因涝减产。本研究对东北三省地区预估旱涝灾害对春玉米产量影响和及时采取灾害防御措施具有一定的参考价值。     

基于SPEI的南盘江流域近40年冬春干旱时空特征研究

以标准化降水蒸发指数(SPEI)作为干旱指标,根据SPEI的总体变化趋势、干旱覆盖范围、发生频率、周期及空间分布,分析南盘江流域冬春干旱的时空分布特征。结果表明,1971—2010年,南盘江流域年均SPEI处于下降趋势且存在6、10年的周期变化;干旱覆盖范围逐渐扩大,轻旱呈下降趋势,中旱及重旱呈上升趋势;流域各地区发生不同程度干旱,轻旱由西南向东北方向递减,重旱与之相反,中旱则以西南至东北方向中部最低;流域内冬春干旱多为中旱。