基于标准化降水指数的浙江省旱涝特征分析

基于浙江省84个气象站1980~2009年的降水资料,选择标准化降水指数作为旱涝评价指标,分析了全省旱涝发生频率、旱涝站次比和旱涝强度的时空分布特征。结果表明:全省旱涝灾害频率高,年际上呈现旱涝急转特征。全省旱涝灾害影响范围广,多年平均旱站比28.6%,涝站比25.8%,平均干旱强度和洪涝强度分别为中旱和中涝。在空间分布上,旱涝灾害频率呈斑块状的区域性特征分布,表现为多个高频区;干旱高频区主要分布中旱站和重旱站,而洪涝高频区分布中涝站,这些区域可能是潜在的自然灾害区,应加强抗旱防洪措施建设。     

1960-2018年河南省短周期旱涝急转事件演变特征

[目的]阐明河南省旱涝急转灾害的时空演变规律及趋势,为河南省旱涝急转事件的定量识别、时空演变及灾害风险评估提供依据。[方法]利用河南省17个国家基准气象台站1960—2018年逐日降水、气温资料,采用月尺度短周期旱涝急转指数,对河南省旱涝急转时空演变进行了多尺度、系统性地分析。[结果](1)旱涝急转指数绝对值大于1.0可作为旱涝急转事件的识别阈值,绝对值越大,旱涝急转强度越大。(2)旱涝急转事件年际波动变化显著,具有明显阶段性特点。轻度旱转涝事件发生频次略呈增多趋势,中度旱转涝事件发生频次趋势性不明显,其他旱涝急转事件则略呈减少趋势,但旱转涝与涝转旱事件强度分别以0.011/a, 0.021/a的线性倾向率略呈增强趋势,且强度在未来将会持续增大。(3)旱涝急转事件及其强度变化存在15.0 a的第一主周期与3.0 a的第二周期,但同一周期下旱转涝与涝转旱两类事件呈显著反相变化。(4)旱涝急转事件多发区及其强度较大区域主要集中于豫东、豫南平原区以及豫西山区,其中豫东、豫南平原区受地理、生态因素影响致灾风险较大。(5)前期大气环流、太阳黑子活动是旱涝急转现象预测预警的重要信号。[结论]河南省...     

1951－2015年洞庭湖区旱涝演变及典型年份旱涝急转特征分析

旱涝灾害是制约洞庭湖区经济发展的重要因素,为预测湖区旱涝灾害变化趋势,该文选取1951-2015年洞庭湖区及其周边地区35个气象站点的逐月降水量数据,利用标准化降水指数和夏季长周期旱涝急转指数,辅以小波分析方法,分析近65 a来研究区域的旱涝演变及典型年份旱涝急转特征.结果表明:该区旱涝事件发生的频率高,不同时间尺度旱涝事件发生的平均频率为42.62%.在季节尺度上,夏季洪涝事件发生的频率最高,为33.33%,冬季干旱事件发生的频率最高,为41.54%;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25.83%,其次是2001-2015年,频率为22.99%,90年代洪涝事件发生的频率最高,为30%.该区域旱涝变化有4个特征时间尺度,分别为4、10、25和31 a,预测湖区在未来几年降水偏多.洞庭湖区3个区域的旱涝变化大抵一致,但在不同时期仍存在一定的差异.湖区近65 a来有15 a的LDFAI绝对值大于1,旱涝急转现象较频繁,不管是旱涝变化还是旱涝急转变化,东、西洞庭湖区的变化趋于一致,南洞庭湖区与东洞庭湖区旱涝急转变化差异较大.     

近百年来关中平原旱涝振荡多尺度分析

结合西安旱涝等级和关中平原洪涝记录,利用经验模态分解方法（EMD）,对西安标准SPI降水指数进行分析,研究了1926-2008年西安标准化降水指数值（SPI）对于关中平原旱涝事件的敏感性。结果表明:西安SPI序列所反映的近百年来旱涝事件与洪涝记录、旱涝等级间相互印证很好,西安SPI指数对关中平原的旱涝年很敏感。西安SPI振荡呈现出多时间尺度特征,主要变化为3～5 a和年代际的振荡。3～5 a体现关中平原的洪涝灾害平均特征,旱涝经历了“剧烈-和缓-剧烈”的变化,当前正在波幅较强时期,旱涝变率增大。SPI呈现了“低-高-低”的年代际变化,体现了关中平原经历了“旱-涝-旱”交替变化,当前正处于较为干旱的时期,具有变湿的趋势,但不显著。     

考虑非一致性的黄土高原区旱涝复合事件的演变特征及其动态变化

受气候变化和人类活动的双重影响,传统水文序列的一致性假设受到破坏,在考虑非一致性的条件下探究相邻季节间旱涝复合事件的动态变化及主导因子,对区域的粮食安全与旱涝灾害防御意义重大。为探究非一致性条件下旱涝复合事件的动态演变特征及其主导因子,该研究以黄土高原为研究对象,基于广义可加模型拟合单季节标准化降水指数的边缘分布,构建二维Copula模型分析旱涝复合事件（中、重和极端情景下）的发生概率,并利用变量投影重要性准则探究复合事件动态变化的主导因子。结果表明：1）1982-2015年间正常转旱、旱转正常、正常转涝和涝转正常事件分布广泛且发生频次较高（高于22次）;2）春-夏内蒙古持续干旱、夏-秋青海持续干旱、秋-冬宁夏持续干旱、冬-春山西持续干旱、夏-秋陕西持续洪涝、夏-秋甘肃持续洪涝事件的发生概率较大;3）春-夏由旱转涝、夏-秋持续洪涝、秋-冬由涝转旱、秋-冬持续干旱和冬-春季持续干旱事件的发生概率显著上升,对该区域社会经济与生态将产生不利影响;4）复合事件发生概率动态变化的主导因素为北极涛动指数和太阳黑子指数。研究成果将为黄土高原地区旱涝复合事件的精准防御提供科技支撑。     

基于标准化降水指数的山东省近45年旱涝演变特征

为探究山东省旱涝的演变特征,使用山东省25个国家气象观测站近45年的逐月降水资料,计算了月、季节和年尺度标准化降水指数(SPI),用旱涝频率、旱涝站次比、旱涝强度等指标分析了山东省旱涝的时空特征。结果表明:(1)山东省多年平均雨涝频率高于干旱频率,但不同地区、不同等级的旱涝频率差异较大,旱涝事件呈常态化发展趋势。(2)山东省旱涝影响范围大致相当。20世纪70年代的秋季旱涝状态以正常为主,其他时段各季节旱涝状态以交替出现为主。各季节多年平均雨涝频率均高于干旱频率,但多年和各季节的平均干旱强度均高于平均雨涝强度。(3)山东省受干旱的影响总体上大于雨涝,但20世纪70年代雨涝的强度和范围均明显大于干旱。20世纪80年代的秋季干旱影响范围最大,20世纪80年代的冬季雨涝影响范围最大。山东省旱涝的时空差异较大,全省受干旱的影响总体上大于雨涝,旱涝事件为常态化事件。     

辽宁省近50年旱涝灾害的时空特征分析

基于1960—2009年辽宁省49站的逐日降水资料,从单站旱涝Z指数出发,根据Z指数的划分等级定义了辽宁省的区域旱涝指标,以此讨论了辽宁省年度旱涝灾害和季节性旱涝灾害的时间变化趋势和空间分布特征。结果表明:50a来,年度干旱、夏旱、秋旱指标呈上升趋势,春旱指标的时间变化趋势特征不明显,年度洪涝和夏涝指标呈下降趋势;从空间分布来看无论是年度干旱还是季节性干旱,发生频率最高的地区都在辽宁省西部及西北部地区;辽宁东北地区的年度干旱、春旱、夏旱出现频率较低,秋旱出现频率最低的地区在辽宁省南部。年度洪涝和夏季洪涝的空间分布特征比较相似,发生频率最高的地区在辽宁省东部及东南部地区,西部地区发生洪涝的频率是最低的。旱涝灾害的严重程度与降水集中度的大小具有一定的相关性     

1951～2017年厄尔尼诺/拉尼娜对韶关市旱涝灾害的影响

为揭示厄尔尼诺事件对韶关市1951~2017年的旱涝灾害的影响,以韶关市同期降水量为基础,利用Z指数划分旱涝等级,采用Mann-Kendall突变检验等方法研究厄尔尼诺对韶关旱涝灾害的影响。结果表明:①韶关市年降雨量整体呈现上升趋势,且旱涝等级在1954、2011和2012年发生突变;②韶关市在67年间总共发生了22次洪涝、26次干旱、19次正常年份,涝年出现的几率为32.8%,旱年出现几率为38.8%;③韶关市旱涝灾害Z指数呈现上升趋势,厄尔尼诺事件发生时韶关市出现旱涝灾害概率较拉尼娜事件时高,韶关市旱涝灾害等级随着厄尔尼诺/拉尼娜强度等级的增加而呈现出线性增加的趋势。研究为指导韶关市防洪抗旱提供一定的参考。     

日照市旱涝变化特征分析

基于1955—2007年日照市的月降水资料,利用距平百分率和z指数旱涝指标,确定日照市降水的旱涝等级,分析了旱涝发生的时问演变特征及对农业的影响。结果表明：Z指数旱涝指标能较好地反映日照市的旱涝演变情况,近53a来日照市旱年有14a,出现频率为26．4％,涝年有12a,出现频率为22．6％。年降水量呈下降趋势,变化倾向率为41．4mm／10a,向干旱化趋势发展。四季的Z指数变化趋势不同,冬、春季略上升,为洪涝增强趋势但不明显;夏、秋季为下降趋势即干旱增强,夏季最明显,秋季次之。近53a来发生季节性旱涝的频率较高。旱涝灾害是导致农作物损失的主要因素,研究结果对旱涝趋势预测和防灾减灾具有参考作用。     

淮北平原旱涝急转条件下水稻减产规律分析

为探究水稻旱涝急转下先期旱胁迫与后期涝胁迫交互作用对产量造成的影响,于2016年在淮委水科院新马桥试验站开展了不同旱涝水平(受旱程度(50%~70%田持),受旱时间(5~15 d),受涝程度(50%~100%株高),受涝时间(5~9 d))的旱涝急转组,单旱组,单涝组,正常组平行对比形式的测桶试验。分析了不同旱涝组合形式下先旱与后涝互作效应的减产规律,进一步探究了旱涝互作对产量构成因素的影响。结果表明:通过旱涝急转组与正常组对比,重旱重涝组合减产30.3%,对产量最为不利,长时间重旱使总粒数削减30%左右,千粒质量与结实率均接近或高于正常组;旱涝急转组与单旱组对比,旱涝急转组(重涝)比单旱组产量削减程度增加30%以上,总粒数损失增加33.9%~35.2%,旱涝急转组(短期轻涝)比单旱组(长期重旱)千粒质量和结实率分别补偿33.6%和37.6%;旱涝急转组与单涝组对比,旱涝急转组(长期轻旱)比单涝组(长期重涝)产量补偿113.0%,旱涝急转组(重旱)比单涝组(重涝或长期轻涝)总粒数削减31.9%~33.7%,旱涝急转组(长期旱)比单涝组千粒质量和结实率分别补偿79.7%和118.4%。研究成果可为探究旱涝急转致灾机理及减灾措施提供参考。     

河南省1960—2018年旱涝演变及其极端与持续性分析

为探究河南省旱涝变化规律及其气候驱动因子,利用河南省17个国家基准气象台站1960—2018年逐日降水、气温资料,采用降水和潜在蒸发均一化旱涝指标,对河南省旱涝时空演变特征进行了多尺度、系统性分析。结果表明:(1)近59年河南省旱涝呈振荡性波动且具显著干旱化趋势,1980s偏涝程度最强,1990s中期之后趋于偏旱,而且干旱化趋势在未来将持续增强。季节间旱涝存在明显差异,尤其春季、秋季干旱化趋势最显著,夏季、冬季无显著干旱化趋势。全年、季节旱涝演变普遍存在3～5 a的年际周期变化,秋季还存在7～8 a的周期变化,全年与春、夏、冬季还存在13～14 a的周期性。(2)河南省全年与秋季呈全域性干旱化趋势,尤其以开封、郑州和新乡等黄河沿岸连片区干旱化趋势最为显著,夏季全省无明显旱涝变化趋势,冬春季干旱化趋势呈不同局域性。(3)1990s中期之后河南省极端干旱发生频次快速增多,连片、区域性干旱化趋势显著增强,极端雨涝则显著减少,冬季极端旱涝较少,夏季发生频次最高,全年与季节极端旱涝在空间变化上呈规律性差异分布。(4)1990s中期以来河南省持续性干旱事件的增多增强已成为必然趋势,发生次数、强度、持续时间均远超以往,而持续性雨涝事件则在1990s中期之后显著减少,两者的发生演化基本呈反相同步呼应、此消彼长的特点。河南省旱涝演变呈显著干旱化趋势,且呈全域性干旱化趋势分布特点,极端干旱、持续性干旱事件增多增强已成为必然趋势。     

基于标准化降水指数的北疆地区近52年旱涝变化特征

21世纪以来极端气候事件频发,其中旱涝灾害对人类影响最为明显。该研究以北疆为例,选用标准化降水指数SPI（Standard Precipitation Index）为干旱指标,基于北疆地区23个气象站的1961—2012年逐月降水数据,运用趋势分析法、EOF法、REOF法和ArcGIS中的Kring插值工具,对其旱涝时空变化特征进行了研究。结果表明:过去52 a北疆地区气候呈湿润化趋势,年代和年际尺度上,干旱逐渐减少,雨涝则逐渐增多。年际尺度上,北疆地区不同时间尺度的SPI都呈增加趋势,表明其湿润化的趋势加强。年代尺度上,1960s和1970s干旱频次大于雨涝频次,而在1980s—2000s雨涝频次大于干旱频次。且北疆地区的旱涝在区域空间分布上呈现四种差异型,并以此划分为四个旱涝区域:北部地区（降水适宜区）、东部地区（极度干旱区）、西部地区（干旱区）和中部地区（雨涝区）。季节尺度上,中部的石河子、托里、克拉玛依和北部的福海地区都是相对湿润区域,东部的青河、北塔山和奇台地区则是相对干旱的区域。     

淮河流域主汛期降水气候特征及“旱涝急转”现象

淮河流域地处南北气候的过渡地带,主汛期降水变率大,旱涝灾害频繁。利用淮河流域126个地面气象站降水资料,采用EOF分解、线性变化趋势、Mann-Kendall突变检验等方法,对主汛期降水的时空分布特征、典型旱涝年降水特征以及“旱涝急转”气候特征进行了分析。结果表明：淮河流域主汛期的降水量空间分布呈现南部多于北部、山区多于平原、近海多于内陆的特征,并且旱、涝均主要是以南部为主发生;降水量有明显的年际变化特点,尤其是最近10a的年际变率在增大,集中强降水主要出现在7月上旬;淮河流域“旱涝急转”现象频繁发生,尤其是2000年以来频次显著增多,对农业生产造成严重不利影响。     

基于SPI的近41年(1965-2005)河北省旱涝时空特征分析

河北省是旱涝频发地区之一。本文基于1965-2005年河北省84个气象站的逐月降水数据,采用标准化降水指数(SPI)、正交经验分解函数和旋转正交经验分解函数等方法,分析了近41a河北省旱涝时空变化分布特征。结果表明:河北省旱涝总体上呈阶段性变化特征,1965-1972年和1997-2005年干旱比较频繁,1973-1996年干旱频率较低;20世纪70年代和90年代前中期为雨涝比较频繁阶段。春秋季干旱呈减轻趋势,夏季干旱呈加剧趋势(不显著),冬季旱涝变化趋势不明显,但90年代以来河北省极端季节旱涝事件比较频繁。在空间上,河北省旱涝分布可分为东部、北部、南部和西部四个不同的区域,四个区域的旱涝总体上具有相对一致的大趋势,但在某些时段也表现出一定的南北差异和东西差异。河北省全省20世纪90年代后期旱涝变率最大,70年代前期和末期变率也较大,80年代变率最小;四个区域总体上表现出与全省大致相同的趋势,只是2000年以后南部地区旱涝变率持续较高。     

近50年东北玉米生育阶段需水量及旱涝时空变化

分析近50a东北玉米生育阶段的水分供需及旱涝变化,可以为防灾减灾对策的制定提供理论依据。该文基于东北地区48个农业气象观测站1961-2010年逐日气象资料、近20多年玉米生育期资料及近10a农业灾情多元数据,利用作物系数法计算4个生育阶段的需水量,揭示东北玉米4个生育阶段水分供需的时空规律;以作物水分盈亏指数为评价指标,分析近50a东北玉米不同生育阶段的旱涝分布及演变。结果表明:东北玉米4个生育阶段及全生育期的需水量没有显著变化;乳熟-成熟阶段,有显著的干旱化趋势,其它3个阶段和全生育期没有明显的旱涝变化。4个生育阶段需水量空间差异较大,基本呈带状分布。播种-七叶期,中旱及以上、中涝及以上灾害频率较低;后3个生育阶段,中旱及以上、中涝及以上灾害频率较高,且全域、区域旱涝现象呈明显的年代际变化特征,从20世纪80年代起全域、区域中旱及以上、中涝及以上次数明显增加。     

新疆阿勒泰地区区域旱涝变化特征分析

利用1961-2008年阿勒泰地区7个气象站的降水量资料计算其区域旱涝指数（W,简称W指数）,主要采用线性趋势法、Mann-Kendall法（简称M-K法）分析其变化特征;选取5个典型干旱、湿润年的NCEP/NCAR资料,对比分析其500hPa环流形势的异同;选取前一年500hPa部分环流特征量与当年W指数进行相关分析。结果表明：年和各季的W指数均具有明显的年际和年代际波动,均有旱涝交替、连旱或连涝的特征。M-K突变检测分析结果表明,年、季W指数突变主要发生在20世纪60年代中后期和80年代中期。分析典型干旱与湿润年500hPa距平场表明,干旱年东欧至西西伯利亚为较强的正距平,新疆受暖脊控制,湿润年则相反。若前一年极涡面积偏小,强度偏弱,而西太副高强度偏强,面积偏大,并盛行纬向环流,次年W指数则容易偏大,即易出现涝年。科学准确认识该地区旱涝规律,把握未来旱涝趋势变化,及时进行农业结构调整,合理安排农业生产,是防御旱涝夺丰收的有效措施。